太陽(yáng)能發(fā)電全球互聯(lián)換電項(xiàng)目研究

■秦毅 楊智敏

（香港國(guó)際天災(zāi)研究會(huì) 貴州貴陽(yáng)550003）

太陽(yáng)能發(fā)電全球互聯(lián)換電項(xiàng)目研究

■秦毅 楊智敏

（香港國(guó)際天災(zāi)研究會(huì) 貴州貴陽(yáng)550003）

當(dāng)前，在全球能危機(jī)以及溫室效應(yīng)日益加劇的背景下，太陽(yáng)能電池作為重要的可再生替代能源，有強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力，市場(chǎng)需求將進(jìn)一步增加，前景十分可觀。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)發(fā)明了一種全球互聯(lián)換電太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，將太陽(yáng)能發(fā)電板在全球各個(gè)主要國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行安裝后，通過(guò)互聯(lián)想通，隨著地球自轉(zhuǎn)將一直都有太陽(yáng)能電板在陽(yáng)光下進(jìn)行發(fā)電，通過(guò)"接力賽"形式不斷向夜晚地區(qū)輸送源源不斷的電能，以達(dá)到不斷循環(huán)的發(fā)電模式，可確保人人都有取之不盡用之不竭的電能。

太陽(yáng)能發(fā)電全球互聯(lián)技術(shù)

1　能源危機(jī)

20世紀(jì)50年代以后，由于石油危機(jī)的爆發(fā)，對(duì)世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，國(guó)際輿論開(kāi)始關(guān)注起世界“能源危機(jī)”問(wèn)題。許多人甚至預(yù)言：世界石油資源將要枯竭，能源危機(jī)將是不可避免的。如果不作出重大努力去利用和開(kāi)發(fā)各種能源資源，那么人類(lèi)在不久的未來(lái)將會(huì)面臨能源短缺的嚴(yán)重問(wèn)題。太陽(yáng)輻射功率為3.8*1023W，地球上接受到的僅僅是總輻射量的22億分之一，而由于大氣層的衰減，最后大約有8.5*1016W到達(dá)地面，但是僅僅這些已經(jīng)是全球發(fā)電總量的幾十萬(wàn)倍了，因此太陽(yáng)能是一個(gè)非常理想的替代能源。

2　太陽(yáng)能簡(jiǎn)介

太陽(yáng)能是太陽(yáng)以電磁輻射形式向宇宙空間發(fā)射的能量，也就是太陽(yáng)內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放的輻射能，約有二十億分之一能夠順利地到達(dá)地球大氣層，成為人類(lèi)在地球上可開(kāi)發(fā)利用的太陽(yáng)能資源，是地球上光和熱的主要源泉。太陽(yáng)能的利用有兩種方式即：被動(dòng)式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換。水能、風(fēng)能等也都是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的，光伏板組件可以制成不同形狀，組件可以連接，能夠產(chǎn)生更多電力。

2.1太陽(yáng)能資源的的分布

我國(guó)幅員遼闊，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。太陽(yáng)能資源的分布具有明顯的地域性，隨著大氣污染的加重，各地的太陽(yáng)輻射量呈下降趨勢(shì)。我國(guó)的太陽(yáng)年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個(gè)自治區(qū)外，基本上是南部低于北部；在內(nèi)蒙中西部、青藏高原等地是太陽(yáng)能豐富區(qū)，年總輻射在155千卡/平方公分以上。每年陸地面積接受的太陽(yáng)輻射能相當(dāng)于2.4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約等于上萬(wàn)個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和。

2.2太陽(yáng)能輻射

太陽(yáng)輻射是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流，太陽(yáng)輻射能量是地球能量的主要來(lái)源。到達(dá)地平面的太陽(yáng)輻射，包括太陽(yáng)直接輻射和散射輻射。由于太陽(yáng)輻射的隨機(jī)性，無(wú)法確定光伏系統(tǒng)安裝后方陣面上各個(gè)時(shí)段確切的太陽(yáng)輻照量，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與日照時(shí)間成正比。日照時(shí)間的長(zhǎng)短，隨緯度和季節(jié)而變化。通常氣象臺(tái)站提供的是水平面上的太陽(yáng)輻照量，需要將其換算成傾斜方陣面上的輻照量。

它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈；③不受資源分布地域的限制；④可進(jìn)行跨地區(qū)輸電；⑤能源質(zhì)量高；⑥無(wú)限利用太陽(yáng)能；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。要使太陽(yáng)能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽(yáng)能光電變換效率并降低成本；二是要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電全球互聯(lián)。

3　全球換電計(jì)劃技術(shù)分析

“全球換電計(jì)劃”項(xiàng)目本著實(shí)用性、易于操作性、創(chuàng)新性以及一次性投入長(zhǎng)期受益的原則，在每個(gè)獨(dú)立太陽(yáng)能基座上采用整機(jī)創(chuàng)新技術(shù)。

3.1太陽(yáng)能電池方陣

太陽(yáng)能電池方陣是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累，即產(chǎn)生"光生電壓"，這就是"光生伏打效應(yīng)"。太陽(yáng)能電池的兩端就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能。一般由若干太陽(yáng)電池組件按一定方式連接，再配上適當(dāng)?shù)闹Ъ芗敖泳€盒組成。太陽(yáng)能電池方陣在太陽(yáng)光照射下輸出電能，經(jīng)過(guò)防反充二極管向蓄電池組充電并向直流負(fù)載供電。

3.2逆變器

逆變器的作用就是將方陣和蓄電池提供的低壓直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備，供給負(fù)載使用。逆變器可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器，逆變器保護(hù)功能：過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、接反保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)。逆變器針對(duì)短路等過(guò)流故障進(jìn)行保護(hù)，并在故障排除之后，自動(dòng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，免去了更換器件等繁重的維護(hù)過(guò)程。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。通過(guò)全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過(guò)調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。

3.3采用新型玻璃材料

采用大規(guī)模太陽(yáng)能鏡片集中實(shí)施，同時(shí)又會(huì)帶來(lái)玻璃鏡片反射光源帶來(lái)新的污染以及其他未知危害。因此，在這個(gè)項(xiàng)目中，將會(huì)使用一種高透不反光玻璃，可防炫目以及放射光污染。

3.4使用自動(dòng)清潔太陽(yáng)能電池塊除塵刷

由于該項(xiàng)目安置點(diǎn)大多會(huì)選擇在遠(yuǎn)離人群居住區(qū)，在完全開(kāi)放的空間下自然會(huì)沉降沙塵，如果長(zhǎng)期受到塵埃遮蓋，就會(huì)使太陽(yáng)能電池塊降低能量吸收效率，進(jìn)而影響正常發(fā)電；如果僅靠人工定點(diǎn)清除會(huì)占用大量人力物力財(cái)力，增加投資成本。因此，在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中發(fā)明了全自動(dòng)太陽(yáng)能電塊除塵技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用將推動(dòng)整個(gè)項(xiàng)目更好的實(shí)時(shí)和運(yùn)行。

3.5采用先進(jìn)多晶硅太陽(yáng)能電池

多晶硅太陽(yáng)電池成本低，轉(zhuǎn)化率較高（14%-16%）。戶外環(huán)境下穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)，且其生產(chǎn)工藝比較成熟，成熟的生產(chǎn)技術(shù)工藝已大幅度降低了制造成本低廉的多晶硅太陽(yáng)能電池，多晶硅電池已成為太陽(yáng)能發(fā)電的主流技術(shù)。

4　全球換電計(jì)劃要求

（1）“全球換電計(jì)劃”太陽(yáng)能發(fā)電基地在每個(gè)國(guó)家的平均占地面積相當(dāng)于20000個(gè)足球場(chǎng)地的大小，即2000萬(wàn)m2，也相當(dāng)于中國(guó)十個(gè)九寨溝公園面積。（2）“全球換電計(jì)劃”每個(gè)國(guó)家建立標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)需要使用5000萬(wàn)光電板塊薄膜。（3）“全球換電計(jì)劃”在每個(gè)國(guó)家整個(gè)發(fā)電過(guò)程中，大概需要4000-5000兆瓦電力供應(yīng)，相當(dāng)于目前巴基斯坦全國(guó)一半的用電量。（4）“全球換電計(jì)劃”按照德國(guó)萊比錫發(fā)電裝置耗資計(jì)算，需要耗費(fèi)2200萬(wàn)歐元。

5　結(jié)語(yǔ)

“全球換電計(jì)劃”目前只處于理論研究階段，對(duì)于可行性研究還需要相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者們進(jìn)行下一步論證分析，接下來(lái)希望有更多的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行論證，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃模型，以及其中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算分析，如果該項(xiàng)目能夠成功實(shí)施，相信將徹底解決人類(lèi)能源危機(jī)局面。

TM615[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-312-1