光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽能的設計

常超

（特變電工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽能的設計

常超

（特變電工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

太陽能資源是大自然給予我們的取之不盡的可再生能源，其與煤炭、油氣等能源不同，不僅可再生，而且基本不會對環(huán)境造成污染。對太陽能資源的合理開發(fā)和利用，可以有效解決我國現(xiàn)階段能源危機和環(huán)境污染等問題。在科技發(fā)展的引領下，光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽能中的設計也越來越成熟。論文介紹了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點以及在我國的發(fā)展現(xiàn)狀，并對光伏發(fā)電系統(tǒng)在家用太陽能中的設計進行了分析。

光伏發(fā)電系統(tǒng)；家用太陽能；設計

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.149

1 引言

21世紀是機遇與挑戰(zhàn)并存的時代，同時也是危機并存的時代。經濟社會和科技創(chuàng)新的發(fā)展在給人們帶來重要的物質保障的同時，也給人們帶來了能源危機、環(huán)境污染等巨大的問題。為了實現(xiàn)經濟的可持續(xù)發(fā)展，國家提出了科學發(fā)展觀的要求，強調建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，減少環(huán)境污染，國家需要開發(fā)新的、可再生的清潔能源來代替不可再生、易造成污染的能源。太陽能資源就是新能源中最具代表性的能源，它具有取之不盡、用之不竭、安全性高、無污染的特點，對于解決我國目前環(huán)境中存在的問題非常有效，因此，對太陽能能源的開發(fā)與利用已成為現(xiàn)階段科學研究的重點。

2 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點

太陽能光伏發(fā)電是利用科學的技術手段將太陽能輻射直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N方法[1]，它的能量資源來自太陽能。據(jù)統(tǒng)計，太陽照射到地球上的能量資源遠遠大于人類目前的消耗總量，并且太陽能是一種清潔的、可再生的能源。對于太陽能資源的利用也比較方便，太陽能在地球上分布廣泛，只要光照

和地理位置合適，就可以使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)?，F(xiàn)在的光伏發(fā)電設備非常方便，裝好后可以立即發(fā)電，只需要符合機電電壓的產品，就可以投入使用，不需要使用變壓器。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電系統(tǒng)除了使用簡便，不需架設輸電線路、不需消耗燃料之外，還具有清潔、無污染的優(yōu)點，這一優(yōu)點正是我們開發(fā)和利用太陽能這一新型能源的主要原因，有利于實現(xiàn)經濟環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。此外，光伏發(fā)電無噪音，也無能耗無有毒氣體的排放，無水源冷卻系統(tǒng)和設備，大大減少了資金的投入，降低了成本。最后，光伏發(fā)電的可靠性更高，使用壽命長。

當然，光伏發(fā)電系統(tǒng)也存在一定的缺點。因為太陽能光伏發(fā)電直接受制于太陽能能量，而陽光的照射間歇性大，發(fā)電系統(tǒng)容易受到晝夜、陰雨天氣、云層變化等的影響，這也使得光伏發(fā)電存在某種不穩(wěn)定性[2]。

但是，相比于太陽能發(fā)電的優(yōu)勢，我們仍然希望在未來的能源發(fā)展中太陽能能源可以得到更好地開發(fā)和利用。

3 太陽能光伏發(fā)電在我國的發(fā)展

我國使用的最主要能源是煤，2020年我國預估煤炭的需求量為40億t，結合我國現(xiàn)存的煤炭存儲量，我國可用的煤炭年限僅剩下30年。為了我國的經濟發(fā)展，尋求可再生能源是目前最為迫切的任務。因此，在科技發(fā)展的支持下，國家把目光轉向了源源不斷的太陽能資源。和煤炭相比，太陽的輻射能量是取之不盡的，通過對太陽能的開發(fā)和利用可以有效解決能源枯竭的問題。

其次，隨著科技經濟的快速發(fā)展，有關人類生存環(huán)境的問題日益嚴重。環(huán)境污染包括水污染、大氣污染等等，而燃油和燃煤產生的二氧化硫是造成大氣污染的主要因素。為了減少環(huán)境污染，建設環(huán)境友好型社會，國家面臨著調整能源結構，使用新型、清潔能源的問題。太陽能作為一種可再生能源，具有清潔、無污染的特點，極大滿足了目前的需求。因此，開發(fā)利用太陽能資源，除了能有效解決能源枯竭的難題外，還可為改善環(huán)境做出貢獻。

此外，雖然光伏發(fā)電的投資建設成本要高于火電建設的成本。但是，因為太陽能是清潔無污染的清潔能源，不會對環(huán)境造成污染，因此環(huán)境治理成本要遠低于火電的成本。太陽能資源不需要運送和開采，因此可以節(jié)省開采和運輸成本。所以，從長遠來看，光伏發(fā)電系統(tǒng)比傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)更具優(yōu)勢。

4 家用太陽能系統(tǒng)的設計

4.1 設計的基本原則

家用太陽能中的光伏發(fā)電系統(tǒng)一般應用于比較偏遠的地區(qū)，并且太陽能的使用在一定程度上受制于地區(qū)、天氣等問題，因此在設計的過程中，應結合當?shù)氐木唧w實際情況，遵循可靠性、經濟適用性和氣候環(huán)境等原則。

4.2 用電需求分析

家用太陽能系統(tǒng)目前主要用在貧窮偏遠的地區(qū)，光伏發(fā)電的高成本，因此對偏遠地區(qū)的人民來說，首先需要滿足的是群眾的照明要求[3]。隨著經濟水平的不斷提高，用戶的用電時間和供電保障也要有一定的滿足。因而，在對光伏發(fā)電系統(tǒng)進行設計之前，需要充分了解負載的特性，以便充分滿足不同人群的不同需求。

4.3 太陽能電池方陣的選擇

太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎是太陽能電池組件，它的工作任務是將太陽能輻射轉化為電能。選擇太陽能電池組件需要考慮的一個重要參數(shù)是供電系統(tǒng)工作效率的光電轉換效率[4]。在單晶硅、多晶硅和非晶硅3種太陽能電池中，單晶硅電池板的光電轉換效率最高，在15%～20%以上，其余2種電池的光電轉換率僅為12%、10%。因此，從綜合角度來說，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用的是單晶硅太陽能電池組件。

5 結語

家用太陽能使用的是光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用與我國走可持續(xù)發(fā)展道路相吻合，也是我國改變能源結構的重大舉措。隨著科技的進步，人類對太陽能能源的開發(fā)和利用也會逐步深化，這對于保護地球環(huán)境和資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

【1】周虹，林麗華，朱銳敏，等.太陽能光伏發(fā)電的前景分析[J].現(xiàn)代物業(yè)·現(xiàn)代經濟，2014(5):14-15.

【2】佟偉.太陽能光伏發(fā)電技術應用綜述[J].工程技術:引文版，2016(4): 188.

【3】龍維緒，涂潔磊，王志剛，等.家用太陽能光伏電源系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].陽光能源，2008(8):28-31.

【4】曹瑩.家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計[J].機電工程，2011,28(1):12-13.

Design of Photovoltaic Power Generation System in Domestic Solar Energy

CHANG Chao
(TBEA Xinjiang Sunoasis Co.Ltd.,Xi'an 710119,China)

Solar energy is the inexhaustible renewable energy offered by nature,different from the energies such as coal,oil and gas,which was not only renewable,but also cause no pollution to the environment.Reasonable development and utilization of solar energy resources can effectively solve the problems of energy crisis and environmental pollution.Under the guidance of the development of science and technology,the design of photovoltaic power generation system is more and more mature in household solar energy.This paper introduces the advantages of solar photovoltaic power generation system and its development status in China.The design of photovoltaic power generation system in household solar energy is analyzed.

photovoltaic power generation system;household solar energy;design

TM615+.2

A

1007-9467（2016）11-0106-02

2016-10-10

常超（1985～），男，山西太原人，碩士在讀，從事光伏電站設計研究。