光伏發(fā)電的趨勢精選(九篇)

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第1篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞：太陽能光伏發(fā)電 太陽能電池 大城市居民小區(qū) 直流配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0022-03

隨著社會(huì)公眾的環(huán)保意識(shí)的提高以及新材料、現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，充分利用可再生的太陽能已經(jīng)越來越受到政府和公眾的重視。目前太陽能技術(shù)已經(jīng)在新能源發(fā)電、交通、航空航海和空間站建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。充分利用可再生的太陽能發(fā)電，建立節(jié)能、環(huán)保、舒適的居住空間也成了社會(huì)的共識(shí)。因此，該文根據(jù)當(dāng)前各種太陽能發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)與發(fā)展，以經(jīng)濟(jì)、環(huán)保利用太陽能為目標(biāo)，考慮大城市居民小區(qū)具有建筑密度大，高樓較多、屋頂面積小、樓間距較小等特點(diǎn)，分析適用于大城市居民小區(qū)的太陽能發(fā)電技術(shù)的選擇方案。

1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 太陽能的應(yīng)用形式

目前，居民小區(qū)應(yīng)用太陽能的途徑主要可分為太陽能光伏發(fā)電和光熱轉(zhuǎn)換兩種形式。

太陽能光熱技術(shù)是將太陽輻射能量轉(zhuǎn)化為熱能的技術(shù)。在居民小區(qū)，常見的直接利用太陽能的方式有：（1）利用太陽能空氣集熱器供暖。（2）利用太陽能熱水器提供生活熱水。（3）利用集熱-儲(chǔ)熱的原理建造太陽房等。間接利用太陽能的主要方式是利用太陽能制冷。其中利用太陽能制冷技術(shù)仍處于研究階段，相關(guān)技術(shù)正在進(jìn)入攻堅(jiān)克難階段，預(yù)計(jì)未來將會(huì)取得突破性進(jìn)展。

太陽能光伏發(fā)電是以太陽能電池為中介將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。太陽能發(fā)電系統(tǒng)有單獨(dú)發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電兩種發(fā)電方式，在城市小區(qū)，因?yàn)楣?a href="http://m.saumg.com/haowen/250842.html" target="_blank">電的可靠性要求，通常是采用并網(wǎng)發(fā)電方式，它是由太陽能電池陣列、蓄電池組、保護(hù)和控制系統(tǒng)、逆變器、小區(qū)負(fù)荷等設(shè)備構(gòu)成，其中光伏電池陣列是由多個(gè)太陽能電池板串并聯(lián)而成，是整個(gè)系統(tǒng)最核心、最有價(jià)值的組件。

1.2 太陽能電池技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

到目前為止太陽能電池技術(shù)已歷經(jīng)三代，第一代主要為晶體硅太陽能電池；第二代是基于薄膜技術(shù)的太陽能電池；第三代是高倍聚光光伏電池。

晶體硅太陽能電池是以硅元素作為基本原材料，主要包括單晶硅和多晶硅太陽能電池兩類。這是發(fā)展最早、技術(shù)最成熟、已經(jīng)形成了大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的太陽能電池技術(shù)，約占據(jù)93%的市場份額，其轉(zhuǎn)換效率在15%～20%。晶體硅太陽能電池最大的技術(shù)瓶頸是原材料硅的價(jià)格較為昂貴且供應(yīng)不足，造成晶體硅電池價(jià)格呈現(xiàn)上漲趨勢。表1給出了對(duì)單晶硅太陽能電池與多晶硅太陽能電池的主要特性。

薄膜太陽能電池所需要的硅材料極少或是不需要，因而與晶體硅太陽能電池相比，在生產(chǎn)成本上有明顯的優(yōu)勢。薄膜太陽能電池可分為硅基、碲化鎘（CDTE）、銅銦鎵硒（CIGS）、砷化鎵（GAAS）薄膜電池以及染料敏化（DSSC）太陽電池等[1]。薄膜太陽能電池應(yīng)用已經(jīng)逐步展開，其中2014年12月我國首個(gè)兆瓦級(jí)CIGS薄膜太陽能電站在云南石林投運(yùn)，其發(fā)電效率比同等規(guī)模的晶體硅太陽能電站高出10%。根據(jù)大城市居民小區(qū)的需要，表2給出了主要薄膜太陽能電池的技術(shù)特性。染料敏化太陽電池是一種采用由有機(jī)材料構(gòu)成核心部件的太陽能電池，在原材料上具有潛在的優(yōu)勢，可以大面積成膜，具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，質(zhì)輕，可塑性好，是一種有前景的太陽能電池技術(shù)，但是目前僅停留在實(shí)驗(yàn)階段。

從適用于大城市居民小區(qū)建筑的角度看，由于非晶硅薄膜電池可制作成半透明的類玻璃形狀，且具有較高的吸收系數(shù)，因此非常適合于與光伏-建筑一體化小區(qū)工程相結(jié)合，作為建筑物的玻璃幕墻、玻璃窗以及建筑墻面。CIGS薄膜電池由于其緩沖層CdS具有潛在的毒性，國產(chǎn)化水平較低，價(jià)格較高，但轉(zhuǎn)換效率高，比較適合用于商住兩用型小區(qū)、公寓型小區(qū)或是小區(qū)中的大型公共建筑的玻璃幕墻。CDTE薄膜太陽能電池成本較高，且有一定污染，可用作大型建筑的屋頂，而GAAS薄膜電池價(jià)格過高，一般不用于居民建筑。

2 居民小區(qū)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用選擇

在我國，特別是一些低層建筑比較密集的中小城市、廣大農(nóng)村地區(qū)，太陽能熱水器技術(shù)已經(jīng)得到廣泛利用和推廣。但是這種利用方式無法適用于大城市居民小區(qū)，一方面是因?yàn)楦邔咏ㄖ锊荒芴峁┌惭b位置，另一方面是因?yàn)檫@種雜亂無章的安裝嚴(yán)重影響建筑物的視覺美觀效果，破壞環(huán)境的和諧，不能實(shí)現(xiàn)與建筑物的完美結(jié)合[2]。目前推出的壁掛式大陽能熱水器是比較適合大城市居民小區(qū)的太陽能光熱利用的產(chǎn)品。

同時(shí)，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在民用領(lǐng)域也具有廣泛的利用和推廣空間。城市居民小區(qū)有許多公共用電設(shè)備，如小區(qū)路燈、草坪庭園景燈、高層建筑樓梯間、地下車庫的照明，樓房的電梯以及變頻調(diào)速的水泵、風(fēng)機(jī)等，這些設(shè)備數(shù)量多、總體耗電量大，都可以首先考慮采用太陽能光伏發(fā)電供電。在小區(qū)的公共區(qū)域放置太陽能電池板是一個(gè)優(yōu)選方案。除考慮房屋的承重和成本問題外，可以采用3種放置太陽能電池的方式：（1）放置在建筑屋頂，并加砌與建筑外觀一致的護(hù)攔，同時(shí)利用太陽能電池組件替代保溫隔熱層的作用，對(duì)于已建小區(qū)還可以與社區(qū)屋頂“平改坡”結(jié)合起來加裝太陽能電池組件。（2）在樓梯間頂部專門加裝一個(gè)放置太陽能電池板的閣樓，并采用與建筑外觀協(xié)調(diào)和諧的斜屋頂設(shè)計(jì)，維護(hù)整體環(huán)境的協(xié)調(diào)。（3）對(duì)于新建的多層建筑和高層建筑，外墻與太陽光接觸面積最大，采用與太陽能電池一體化的玻璃幕墻、透明絕熱材料，實(shí)現(xiàn)光伏-建筑一體化，同時(shí)達(dá)到美觀和裝飾效果。

在城市居民小區(qū)中，通常采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與市政電網(wǎng)并聯(lián)供電的形式，如圖1所示。但是當(dāng)小區(qū)內(nèi)太陽能光伏發(fā)電容量比較大，且小區(qū)內(nèi)直流負(fù)載比例較高時(shí)，小區(qū)采用分布式直流配網(wǎng)供電[3]，將市政電網(wǎng)通過交流-直流變換作為并聯(lián)電源，如圖2所示，更有利于太陽能光伏發(fā)電的利用，且具有更好的效率。這是因?yàn)椋海?）太陽能光伏發(fā)電輸出直流電，直接接入直流配電網(wǎng)，可以節(jié)省大量的DC-AC換流環(huán)節(jié)。（2）大部分民用負(fù)載都是直流負(fù)載，比如個(gè)人電腦、電視、充電設(shè)備、電熱器、照明負(fù)荷，采用直流配電網(wǎng)后，整體效率更高；同時(shí)對(duì)于采用變頻技術(shù)的家用電器，如空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)，如果采用傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)，需要經(jīng)過AC-DC-AC變換，而采用直流配電網(wǎng)則只需要采用DC-AC變換。因而直流配電系統(tǒng)的整體效率更高。（3）同時(shí)直流配電網(wǎng)更可靠，且沒有頻率和無功問題，也沒有傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)的諧波污染問題。（4）直流配電網(wǎng)的可控性，更有利用于未來智能社區(qū)的建設(shè)[4]。

3 結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電在大城市民用領(lǐng)域也具有廣闊的發(fā)展空間。但是由于大城市的地價(jià)貴、樓間距小、高層建筑多，相對(duì)中小城市、農(nóng)村來說，利用太陽能光伏發(fā)電的空間較小、單位投資高、發(fā)電成本高，回收成本年限長，如果采用全國統(tǒng)一的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，難于達(dá)到預(yù)定的促進(jìn)作用。因此，需要靠政府政策扶持，鼓勵(lì)企業(yè)、社會(huì)公益投資，同時(shí)與綠色社區(qū)、智能社區(qū)建設(shè)結(jié)合起來，達(dá)到更好的整體社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效率。

參考文獻(xiàn)

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第2篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

>> 中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、問題及對(duì)策分析 家用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及應(yīng)用研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 當(dāng)前我國太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢分析 浦江太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題識(shí)別與對(duì)策研究 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究評(píng)述 太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 太陽能光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與前景 對(duì)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立儲(chǔ)能單元的設(shè)計(jì)研究 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制問題研究 基于DSP的太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 太陽能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)方法的研究與發(fā)展 山東太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策建議 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的相關(guān)問題芻議 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的相關(guān)問題探討 淺析我國太陽能光伏發(fā)電的法律問題 太陽能光伏發(fā)電存在的問題及促進(jìn)措施 探討太陽能光伏發(fā)電在照明系統(tǒng)中的應(yīng)用問題 新新產(chǎn)業(yè)太陽能光伏組件封裝設(shè)備制造現(xiàn)狀研究x 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.

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第3篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

Abstract： Based on the description of the principle， advantages and disadvantages of the solar photovoltaic power generation system， the paper analyzes the operation of photovoltaic power station access system， and puts forward the control measures.

關(guān)鍵詞： 光伏發(fā)電；并網(wǎng)運(yùn)行；原理；運(yùn)行分析；控制措施

Key words： photovoltaic power generation；grid-connected operation；principle；operation analysis；control measures

中圖分類號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）30-0084-02

0 引言

目前，世界性的環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)迫使人們更加努力的尋找和開發(fā)新能源。在尋找和開發(fā)新能源的過程中，光伏發(fā)電成為各種可再生的替代能源之一。雖然光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用存在著種種的局限，但是，光伏并網(wǎng)發(fā)電發(fā)展迅速。截止目前，石嘴山地區(qū)并網(wǎng)發(fā)電光伏電站有5座，總裝機(jī)容量108MW，并且，還有不少光伏電站正在籌建中，對(duì)光伏電站并網(wǎng)進(jìn)行安全分析，提出防范對(duì)策是本文想要探討的問題，僅供參考。

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理

1.1 原理光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。

1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能光伏電池組，光伏系統(tǒng)電池控制器，蓄電池和交直流逆變器組成。其中的核心元件是光伏電池組和控制器。各部件在系統(tǒng)中的作用是：

①光伏電池：光電轉(zhuǎn)換。

②光電轉(zhuǎn)換控制器：作用于整個(gè)系統(tǒng)的過程控制。

③蓄電池：蓄電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，用于存儲(chǔ)從光伏電池轉(zhuǎn)換來的電力。交直流逆變器：由于它的功能是交直流轉(zhuǎn)換，因此這個(gè)部件最重要的指標(biāo)是可靠性和轉(zhuǎn)換效率。

1.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 目前太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大致可分為三類，離網(wǎng)光伏蓄電系統(tǒng)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及前兩者混合系統(tǒng)。

目前我局光伏電站均為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，當(dāng)用電負(fù)荷較大時(shí)，太陽能電力不足就向電網(wǎng)購電。而負(fù)荷較小時(shí)，或用不完電力時(shí)，就可將多余的電力輸送給電網(wǎng)。在與系統(tǒng)并網(wǎng)電網(wǎng)的前提下，該系統(tǒng)省掉了蓄電池，從而擴(kuò)張了使用的范圍和靈活性，并降低了造價(jià)。

2 光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

①充分的清潔性。②絕對(duì)的安全性。③相對(duì)的廣泛性。④確實(shí)的長壽命和免維護(hù)性。⑤初步的實(shí)用性。⑥資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等。

3 光伏發(fā)電局限性

3.1 時(shí)間周期局限 由于光伏發(fā)電的條件是出太陽時(shí)，光伏發(fā)電設(shè)備才能正常工作發(fā)電。因此，白晝黑夜，一年當(dāng)中春夏秋冬各個(gè)季節(jié)對(duì)光伏發(fā)電的負(fù)荷影響巨大。

3.2 地理位置局限 光伏發(fā)電設(shè)備基本上只能依附建筑物安裝建設(shè)，也就是所謂的光伏屋頂就地供電。如果離開建筑物來建設(shè)光伏發(fā)電，將會(huì)大大增加成本或者破壞環(huán)境和生態(tài)。

3.3 氣象條件局限 氣候?qū)夥l(fā)電影響。如果一個(gè)城市上空的氣候大幅變化，將造成電力負(fù)荷的大幅波動(dòng)；當(dāng)一個(gè)城市上空的空氣質(zhì)量比如空氣污染，或能見度變差比如霧天，陰天等都將使光伏發(fā)電在線或?qū)崟r(shí)出力下降。

3.4 容量傳輸局限。

3.5 光能轉(zhuǎn)換效率偏低。

4 我局光伏電站情況及接入電網(wǎng)運(yùn)行方式

由于太陽能光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定差，調(diào)節(jié)能力差的能源，發(fā)電量受天氣及地域的影響較大，并網(wǎng)發(fā)電后對(duì)電網(wǎng)安全，穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成一定影響。我局網(wǎng)內(nèi)五座光伏電站未安裝相關(guān)故障解裂裝置或安穩(wěn)裝置，在系統(tǒng)故障時(shí)，還可能將電流反送至故障點(diǎn)處，造成系統(tǒng)二次故障，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)造成了安全隱患。

5 正常運(yùn)行方式下光伏電站接入系統(tǒng)運(yùn)行分析

在現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式下，選擇第三光伏電站園林變321園特線進(jìn)行分析。

5.1 當(dāng)故障點(diǎn)1發(fā)生永久性故障時(shí)，園特線裝有光纖差動(dòng)保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后切除線路兩側(cè)開關(guān)，可靠隔離故障點(diǎn)。

5.2 當(dāng)故障點(diǎn)2發(fā)生永久性故障時(shí)，主變中后備保護(hù)動(dòng)作，切除300、302開關(guān)，電流通過321開關(guān)反送至故障點(diǎn)，造成二次故障。

5.3 當(dāng)故障點(diǎn)3發(fā)生永久性故障時(shí)，主變保護(hù)動(dòng)作切除故障點(diǎn)，光伏電站電源通過321開關(guān)向網(wǎng)上繼續(xù)供電，對(duì)網(wǎng)上影響不大。

5.4 當(dāng)故障點(diǎn)4發(fā)生永久性故障時(shí)，步橋變29116步園甲線保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，第三光伏電站通過321園特線開關(guān)將電流反送至園林變系統(tǒng)，孤島運(yùn)行，將造成步橋變所帶用戶電壓、頻率質(zhì)量不合格，對(duì)個(gè)別工藝要求供電質(zhì)量較高的用戶影響較大。

5.5 當(dāng)故障點(diǎn)5發(fā)生永久性故障時(shí)，步橋變29116步園甲線保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作，重合不成功，園林變110千伏備自投動(dòng)作，通過步園甲線線路側(cè)PT檢測線路無電壓后切除111步園甲線開關(guān)，合上112步園乙線開關(guān)。

經(jīng)過計(jì)算，當(dāng)故障點(diǎn)5發(fā)生永久性故障時(shí)，第三光伏電站通過園林變主變，將電反送至110千伏步園甲線線路側(cè)時(shí)電壓約為110千伏，不滿足備自投動(dòng)作條件，將會(huì)造成110千伏備自投拒動(dòng)。

6 根據(jù)以上分析提出的建議及可行性分析

6.1 建議一、以園林變?yōu)槔友b故障解裂裝置，針對(duì)對(duì)系統(tǒng)有影響的三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析。

當(dāng)故障點(diǎn)2發(fā)生永久性故障時(shí)，跳300開關(guān)聯(lián)跳321園特線開關(guān)。

當(dāng)故障點(diǎn)4發(fā)生永久性故障時(shí)，跳步橋變29116步園甲線開關(guān)聯(lián)跳321園特線開關(guān)。

當(dāng)故障點(diǎn)5發(fā)生永久性故障時(shí)，跳步橋變29116步園甲線開關(guān)聯(lián)跳321園特線開關(guān)。

6.2 建議二、以園林變?yōu)槔?/p>

6.2.1 在小電源開關(guān)處加裝靈敏度高的保護(hù)裝置，當(dāng)故障點(diǎn)1、故障點(diǎn)2、故障點(diǎn)3發(fā)生永久性或者瞬間故障時(shí)，瞬間切除小電源側(cè)開關(guān)，防止給故障點(diǎn)反送電，待故障點(diǎn)隔離后由調(diào)度通知小電源并網(wǎng)發(fā)電。

6.2.2 在園林變加裝安全穩(wěn)控裝置，檢測110千伏母線及電源線電壓、頻率值，按照設(shè)定的電壓、頻率值的變化可靠切除321園特線對(duì)側(cè)開關(guān)，當(dāng)故障點(diǎn)隔離后由調(diào)度通知小電源并網(wǎng)發(fā)電。

7 結(jié)束語

太陽的能量對(duì)于人類而言幾乎是無限的，在研究和開發(fā)新能源的過程中，光伏發(fā)電設(shè)備由于具有極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，光伏發(fā)電逐漸成為各種可再生的替代能源之一，在光伏電站并網(wǎng)發(fā)電的變電站，解決好上述并網(wǎng)運(yùn)行問題，光伏發(fā)電的優(yōu)越性將更加突出。

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第4篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞：光伏建筑一體化；綜合醫(yī)院；節(jié)能；環(huán)境效益

電能是綜合性醫(yī)院建筑能耗的主要能源，耗電平均值為95.04kWh/(m2·a)，約占總能耗的56.39%[1-2]。為降低建筑能耗，我國對(duì)綠色建筑的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中突出了對(duì)可再生能源的利用水平[3]。隨著光伏發(fā)電成本的大幅下降，光伏建筑一體化（BuildingIntegratedPhotovltaic，BIPV）將光伏組件附著于建筑表面[4-5]，可以兼顧發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益和美化立面效果，成為未來建筑節(jié)能的主要技術(shù)路徑之一。為了探究醫(yī)院節(jié)能減排的技術(shù)路徑[6]，以天津某醫(yī)院綜合醫(yī)療樓為例，進(jìn)行光伏建筑一體化系統(tǒng)發(fā)電潛力及其效益的研究。分析樓體的立面和頂面得到光伏發(fā)電的可利用面積，并結(jié)合天津地區(qū)太陽輻射情況，估算光伏系統(tǒng)的發(fā)電量以及項(xiàng)目在全壽命周期內(nèi)的成本，分析該系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，為光伏建筑一體化技術(shù)應(yīng)用于綜合性醫(yī)院提供參考。

1項(xiàng)目概況及發(fā)電量計(jì)算

天津某醫(yī)院綜合醫(yī)療樓總建筑面積124290m2，裙樓5層，主樓14層，總高60m，裙樓位于主樓的北側(cè)，朝向正北方向，主樓外墻采用玻璃幕墻和金屬鋁板。為了不影響樓內(nèi)采光，以除玻璃幕墻以外的立面作為光伏發(fā)電的可利用面積。由于主樓的影響，裙樓樓頂?shù)目衫妹娣e較少，故不計(jì)入可利用面積內(nèi)，裙樓部分立面計(jì)算在可利用面積之內(nèi)。經(jīng)過測算得到可利用面積如表1所示。立面和頂面的光伏板安裝角度分別為90°和31°，根據(jù)文獻(xiàn)[7]得到天津地區(qū)不同建筑立面的太陽輻射量，理論發(fā)電量計(jì)算公式為：2020年醫(yī)院光伏系統(tǒng)每月發(fā)電量，如表2所示。由表2可知，南立面發(fā)電量為476635kWh；東立面發(fā)電量為135344kWh；西立面發(fā)電量為135344kWh；頂面發(fā)電量為127282kWh；系統(tǒng)的年發(fā)電量為874605kWh。由于太陽能光伏板的性能衰減、塵埃遮擋、逆變器和其他電氣設(shè)備老化等，造成光電轉(zhuǎn)化效率降低。按照光伏材料壽命25年計(jì)算，項(xiàng)目全壽命期間的損耗及老化綜合效率取0.9，得到光伏發(fā)電系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)，年均發(fā)電量787144kWh，總發(fā)電量19678612kWh。根據(jù)2020年醫(yī)院每月的耗電量，光伏系統(tǒng)第1年醫(yī)院用電量與光伏預(yù)計(jì)發(fā)電量變化趨勢如圖1所示，2020年光伏預(yù)計(jì)發(fā)電量占醫(yī)院耗電量的比例如表3所示。該光伏發(fā)電系統(tǒng)在第1年的總發(fā)電量占醫(yī)院總用電量最高的月份為4月，占比15.15%；最低為8月，占比6.51%，主要原因是8月份的用電量最大。經(jīng)計(jì)算該光伏發(fā)電系統(tǒng)的年總發(fā)電量占醫(yī)院總用電量的9.76%，就光伏發(fā)電量而言，4月和5月的發(fā)電量最大分別為：84984kWh和84758kWh；發(fā)電量最小的月份為12月，發(fā)電量為57845kWh。

2應(yīng)用效益分析

2.1經(jīng)濟(jì)效益分析

為了便于計(jì)算，本研究僅考慮光伏組件的安裝成本，未考慮新建項(xiàng)目安裝光伏組件替代鋁扣板幕墻節(jié)約的成本。根據(jù)其他光伏幕墻的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)[8]，項(xiàng)目光伏幕墻的初始投資成本為0.189萬元/m2，估算得到本項(xiàng)目的初始投資成本約為1386萬元。另外每年的運(yùn)維費(fèi)用約為總投資的0.1%[9]，日常維護(hù)費(fèi)用為8元/kW[10]，則系統(tǒng)運(yùn)行25年總運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用為595700元。系統(tǒng)總投資成本為系統(tǒng)初期投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用之和，得到總投資成本為14455700元。單位供電成本計(jì)算公式為：A=B/(C×d)(2)式中：A——單位供電成本，元；B——總投資成本，元；C——年平均發(fā)電量，kWh;d——壽命周期，a。經(jīng)過計(jì)算，單位供電成本為0.7345元/kWh。按照天津地區(qū)35kV等級(jí)用戶的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，在8：30~18：00的電費(fèi)約為0.7385元/kWh，若采用“自發(fā)自用”模式，得到全壽命周期內(nèi)可節(jié)約醫(yī)院電費(fèi)78714元。

2.2環(huán)境效益分析

與煤炭電力相比，太陽能光伏發(fā)電可以避免產(chǎn)生大量的CO2、SO2、NOx和粉塵等污染物。以燃煤火力發(fā)電站為參照，分析光伏發(fā)電在全壽命周期內(nèi)的環(huán)境效益。按照我國火力發(fā)電煤耗325克標(biāo)準(zhǔn)煤/kWh為標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)25年內(nèi)可節(jié)約6395.55噸標(biāo)準(zhǔn)煤，折算為原煤8953.59t。2020年我國原煤的平均價(jià)格約為550元/t，則該系統(tǒng)產(chǎn)生的價(jià)值約為4924474元。按照每燃燒1噸標(biāo)準(zhǔn)煤所排放的污染物和每單位污染物排放所對(duì)應(yīng)的環(huán)境成本[10]，得到25年總減排量和總環(huán)境效益如表4所示。由表4可知，該系統(tǒng)總減排效益1807493元，總環(huán)境效益為總減排效益與節(jié)約的資源價(jià)值之和，共計(jì)6731967元。

3結(jié)語

通過對(duì)天津市某醫(yī)院綜合醫(yī)療樓光伏建筑一體化應(yīng)用的研究和分析，光伏發(fā)電可以作為一種清潔的能源供給方式，并作為未來建設(shè)綠色綜合性醫(yī)院的技術(shù)路徑。得到如下結(jié)論：（1）考慮建設(shè)成本的條件下，光伏建筑一體化技術(shù)應(yīng)用于綜合醫(yī)院建筑的經(jīng)濟(jì)效益并不突出，全壽命周期內(nèi)僅可節(jié)約78714元。BIPV系統(tǒng)的發(fā)電量占建筑總耗電比例約為9.76%，但是該系統(tǒng)可作為應(yīng)急電源向重要負(fù)荷供電，提高醫(yī)院供電系統(tǒng)的可靠性。由于光伏材料價(jià)格下降趨勢明顯，且光電轉(zhuǎn)化效率和使用壽命的進(jìn)一步提高，可以預(yù)見未來光伏發(fā)電系統(tǒng)將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。（2）BIPV系統(tǒng)的環(huán)境效益較明顯，總環(huán)境效益為6731967元，可以有效降低因使用煤炭帶來的環(huán)境污染。在我國鼓勵(lì)光伏系統(tǒng)加入碳交易的背景下，BIPV系統(tǒng)有效減少醫(yī)院建筑碳排放量，同時(shí)可以增大經(jīng)濟(jì)效益。（3）本研究未考慮因布設(shè)光伏幕墻替代原有鋁板幕墻的花費(fèi)，若在新建項(xiàng)目中統(tǒng)籌考慮光伏幕墻的安裝，也會(huì)節(jié)約整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目初始的投資成本。另外光伏玻璃幕墻也可以替代立面原有玻璃幕墻，進(jìn)一步增大立面的利用面積，增大系統(tǒng)的發(fā)電量。未來的研究可以更全面地評(píng)估醫(yī)院建筑的發(fā)電潛力及效益。

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第5篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞 光伏發(fā)電；預(yù)測方法；太陽輻射

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）14-0157-02

在石油開采量日益見底和生態(tài)環(huán)境急速惡化的嚴(yán)峻形勢下，太陽能作為一種自然能源，以其儲(chǔ)量豐富且清潔無污染性顯示了其獨(dú)特的優(yōu)勢，已被國際公認(rèn)為未來最具競爭性的能源之一。太陽能光伏發(fā)電成為太陽能利用的主要方式之一。

光伏發(fā)電分為離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種形式，隨著光伏并網(wǎng)技術(shù)的成熟與發(fā)展，并網(wǎng)光伏發(fā)電已成為主流趨勢。由于大規(guī)模集中并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量的急速增加，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率固有的間歇性和不可控等缺點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的沖擊成為制約并網(wǎng)光伏發(fā)電的重要元素。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量受當(dāng)?shù)靥栞椛淞?、溫度、太陽能電池板性能等方面因素的影響。其中太陽輻射?qiáng)度的大小直接影響發(fā)電量的多少，輻射強(qiáng)度越大，發(fā)電量越大，功率越大。

太陽輻射受季節(jié)和地理等因素的影響，具有明顯的不連續(xù)性和不確定性特點(diǎn)，有著顯著的年度變化、季節(jié)變化和日變化周期，且大氣的物理化學(xué)狀況如云量、濕度、大氣透明度、氣溶膠濃度也影響著太陽輻射的強(qiáng)弱。

美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家對(duì)太陽能光伏發(fā)電預(yù)測方法的較早的進(jìn)行了研究與實(shí)驗(yàn)。我國太陽能光伏發(fā)電預(yù)測技術(shù)起步較晚，少數(shù)幾個(gè)知名大學(xué)相繼開展了以建模、仿真為主的技術(shù)研究。本文對(duì)對(duì)太陽能光伏發(fā)電的預(yù)測方法進(jìn)行了分析與總結(jié)，歸納了各種預(yù)測方法的優(yōu)點(diǎn)及不足，為國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展提供重要依據(jù)。

1 太陽能光伏發(fā)電預(yù)測原理

當(dāng)前，對(duì)太陽能光伏發(fā)電預(yù)測的研究主要集中在太陽能輻射強(qiáng)度的預(yù)測上。太陽輻射的逐日或逐時(shí)觀測數(shù)據(jù)構(gòu)成了隨機(jī)性很強(qiáng)的時(shí)間序列，但太陽輻射序列的內(nèi)部仍有某種確定性的規(guī)律，只有充分了解掌握太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)、變化規(guī)律，才能建立符合實(shí)際情況的預(yù)測模型及方法。

太陽輻射分為直接太陽輻射和散射太陽輻射。直接太陽輻射為太陽光通過大氣到達(dá)地面的輻射；散射太陽輻射為被大氣中的微塵、分子、水汽等吸收、反射和散射后，到達(dá)地面的輻射。散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。太陽總輻射強(qiáng)度的影響因素包括：太陽高度角、大氣質(zhì)量、大氣透明度、海拔、緯度、坡度坡向、云層。

太陽能光伏發(fā)電預(yù)測是根據(jù)太陽輻射原理，通過歷史氣象資料、光伏發(fā)電量資料、衛(wèi)星云圖資料等，運(yùn)用回歸模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、數(shù)值模擬等方法獲得預(yù)測信息，包括太陽高度角、大氣質(zhì)量、大氣透明度、海拔、緯度、坡度坡向、云層等要素，根據(jù)這些要素建立太陽輻射預(yù)報(bào)模型。

2 太陽能光伏發(fā)電預(yù)測方法分析

太陽能變化趨勢主要受到當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件和氣象條件的影響。地理?xiàng)l件的影響有明顯規(guī)律，可以根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度計(jì)算出全年太陽的運(yùn)行軌跡，并結(jié)合光伏電池陣列自身的參數(shù)計(jì)算出太陽能變化的一個(gè)總體變化趨勢。但該趨勢并不能反映出幾小時(shí)內(nèi)，甚至不能反映出幾天內(nèi)的太陽能變化的大致情況。

氣象條件對(duì)于太陽輻射的影響是最直接的。要實(shí)現(xiàn)幾小時(shí)內(nèi)的太陽能趨勢預(yù)報(bào)，就必須找到根據(jù)氣象條件推算出太陽能趨勢的計(jì)算方法。近年來，隨著太陽能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)太陽能光伏發(fā)電預(yù)測要求的不斷增加，發(fā)達(dá)國家對(duì)太陽能光伏發(fā)電預(yù)測的研究較早、發(fā)展較快。目前，我國對(duì)太陽能光伏發(fā)電預(yù)測技術(shù)的研究還處于起步階段，需進(jìn)一步深入研究與實(shí)驗(yàn)。

太陽能輻射的預(yù)測方法主要有三大類：

第一類：基于歷史氣象數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電量數(shù)據(jù)的研究，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行分析建模；

第二類：基于衛(wèi)星云圖資料數(shù)據(jù)和地面監(jiān)測資料數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星、雷達(dá)圖象處理，計(jì)算出實(shí)時(shí)太陽能輻射的預(yù)報(bào)方法；

第三類：基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測方法。

2.1 第一類預(yù)測方法

第一類預(yù)測方法，其模型的建立不考慮太陽輻射變化的物理過程，通過對(duì)歷史觀測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析和處理，以歷史發(fā)電量預(yù)報(bào)未來發(fā)電量。一般采用回歸模型預(yù)測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學(xué)方法，建立光伏發(fā)電系統(tǒng)與氣象要素相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)模型，進(jìn)行發(fā)電量預(yù)測。該方法模型構(gòu)造及運(yùn)算方法較為簡單，但只適應(yīng)于發(fā)電量變化不大的平穩(wěn)時(shí)間序列，對(duì)于發(fā)電量變化較大的時(shí)間序列，誤差較大。

2.1.1 回歸模型預(yù)測

回歸模型預(yù)測根據(jù)歷史資料，，找出天氣變化與太陽輻射的關(guān)系及其變化規(guī)律，建立可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型，對(duì)未來的太陽輻射進(jìn)行預(yù)測。該方法其特點(diǎn)是將預(yù)測目標(biāo)的因素作為變量，將預(yù)測目標(biāo)作為常量。利用給定的多組變量和常量資料，研究各種變量之間的關(guān)系。利用得到的回歸方程式來表示變量與常量之間的相對(duì)關(guān)系，從而達(dá)到預(yù)測太陽輻射的目的。在大量的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐中得出，變量誤差較大，尤為正午時(shí)誤差明顯。

回歸模型預(yù)測對(duì)于非線時(shí)間序列的太陽輻射數(shù)據(jù)預(yù)測結(jié)果并不理想。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法較回歸模型預(yù)測誤差較小。

2.1.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立發(fā)電量與太陽總輻射、板溫的函數(shù)模型，歷史數(shù)據(jù)結(jié)合效果較好。目前研究最多的是應(yīng)用誤差反向傳播算法（BP算法）進(jìn)行短期預(yù)期。該算法的主要思路為將歷史數(shù)據(jù)和影響太陽輻射最大的幾類因素作為輸入量輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過輸入層、隱含層和輸出層中各種數(shù)據(jù)運(yùn)算從而生成輸出量；再以設(shè)定誤差為目標(biāo)函數(shù)對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行反復(fù)修正與完善，直至達(dá)到設(shè)定誤差值。

在傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)無法滿足要求時(shí)，可利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測方法，但該方法同樣基于歷史氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，發(fā)電量預(yù)報(bào)嚴(yán)重依賴于太陽總輻射預(yù)報(bào)準(zhǔn)確： 未能找出影響光伏發(fā)電量的關(guān)鍵逐時(shí)氣象要素，對(duì)突發(fā)及隨機(jī)的天氣變化預(yù)測較難控制。

2.2 第二類預(yù)測方法

第二類預(yù)測方法主要利用衛(wèi)星遙感技術(shù)完成太陽輻射的預(yù)測。衛(wèi)星遙感是指以人造衛(wèi)星為傳感器平臺(tái)的觀測活動(dòng)，是通過勘測地球大氣系統(tǒng)發(fā)射或反射的電磁輻射而實(shí)現(xiàn)的。它包括對(duì)地觀測以及面向太空環(huán)境的觀測活動(dòng)，其中對(duì)地觀測是目前衛(wèi)星遙感的主要內(nèi)容高空間分辨率圖像數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)緊密結(jié)合，為太陽輻射預(yù)測提供了可高依據(jù)。

1960年，第一顆泰羅斯衛(wèi)星將第一幅可見光云圖傳送至地球，使人們看到了用衛(wèi)星遙感的巨大潛力。從此，以氣象衛(wèi)星技術(shù)的逐步完善為開始，又逐漸出現(xiàn)了遙感地球大氣、地球表面陸地、海洋特征以及監(jiān)測地球環(huán)境的各種衛(wèi)星。

美國的衛(wèi)星遙感技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位，代表了衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展水平。歐洲、加拿大、日本等國都在大力發(fā)展研究遙感技術(shù)。我國的第一顆地球同步氣象衛(wèi)星“風(fēng)云2號(hào)”，于1997年6月10升空，標(biāo)志著我國衛(wèi)星遙感技術(shù)邁上了新的臺(tái)階。

經(jīng)過大量的研究與實(shí)踐表明，衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取的小時(shí)地面輻射數(shù)據(jù)與地面觀測的輻射數(shù)據(jù)偏差較大，最大誤差可達(dá)到均方根誤差20%-25%。因此如何更好的較小誤差，準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)、預(yù)測將成為遙感技術(shù)的發(fā)展方向。

2.3 第三類預(yù)測方法

第三類預(yù)測方法主要利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行預(yù)測，即用數(shù)學(xué)物理模式對(duì)大氣狀況進(jìn)行分析，用高速計(jì)算機(jī)求解進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法。該方法根據(jù)描述大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的流動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)原理建立方程組，確定某個(gè)時(shí)刻大氣的初始狀態(tài)后，就可通過數(shù)學(xué)方法求解，計(jì)算出來某個(gè)時(shí)間大氣的狀態(tài)，就是通常所說的天氣形勢及有關(guān)的氣象要素如溫度、風(fēng)、降水、輻照度等。數(shù)值模擬預(yù)測方法預(yù)測的時(shí)間較長，目前，可預(yù)測40 h甚至更長的數(shù)據(jù)。

數(shù)值模擬方法中的氣象和環(huán)境因素最為復(fù)雜，難以精確確定，所以預(yù)報(bào)的誤差不僅存在，對(duì)于短時(shí)又特別復(fù)雜的變化，準(zhǔn)確度更是大大降低。因此精準(zhǔn)度的提高一直是目前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3 結(jié)語與展望

本文在閱讀了大量國內(nèi)外太陽能光伏發(fā)電預(yù)測方法文獻(xiàn)，廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，較為全面地論述了太陽能光伏發(fā)電量預(yù)報(bào)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，對(duì)三類預(yù)測方法進(jìn)行較為詳細(xì)的總結(jié)與分析，闡述了各類方法的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。如何在已有的科研成果基礎(chǔ)上繼續(xù)完善、不斷改進(jìn)和探索，找出影響太陽輻射的關(guān)鍵因素，準(zhǔn)確預(yù)測，形成多層次、多信息融合的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，是我國太陽能光伏發(fā)電預(yù)測的主要研究方向。

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[2]李光明，廖華，李景天，趙恒利，黃波，何京鴻.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量預(yù)測方法的探討[J].云南師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（2）：33-38

第6篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞：光伏并網(wǎng)；太陽能；MATLAB仿真

當(dāng)前，世界能源結(jié)構(gòu)中，人類主要是對(duì)石油、天然氣、煤炭等化石能源的利用，但其不可再生，將面臨枯竭的危機(jī)。但化石能源的開采和利用也是造成環(huán)境污染的直接來源，人類為了將來的生存與發(fā)展，必須尋找一種清潔能源。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來越大，進(jìn)而隨之而來的能源短缺，環(huán)境破壞已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展面臨的重大問題。

新世紀(jì)，能源需求成為一個(gè)急需解決的全球性問題，各國對(duì)能源的爭奪也愈加激烈。需要尋找一種替代能源來緩解目前的形勢，走“節(jié)能減排”，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的道路。利用“節(jié)能減排”只能緩解能源短缺的局面，但是不能從根本上解決能源短缺的趨勢，因此必須調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，利用可再生能源逐步取代傳統(tǒng)化石能源，因此可再生能源發(fā)展問題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)70年代，在全球石油危機(jī)的背景下，西方發(fā)達(dá)國家將尋找新能源的方向轉(zhuǎn)向了豐富的太陽能，并高度重視光伏發(fā)電技術(shù)。

德國是大規(guī)模發(fā)展光伏事業(yè)最早的國家，其由政府制定的《可再生能源電力供應(yīng)法》，很大力度的促進(jìn)了光伏發(fā)電的市場，為本國光伏事業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)制的政策保障。美國是繼德國之后的發(fā)展光伏發(fā)電的國家，在1997的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上提出了一個(gè)偉大的百萬太陽能屋頂計(jì)劃。這一計(jì)劃在美國新一屆總統(tǒng)奧巴馬的支持下得到了更大的推廣，奧巴馬政府對(duì)新能源開發(fā)政策給美國的光伏乃至全球的光伏發(fā)電市場注入了新的更大活力。日本也是太陽電池的生產(chǎn)大國，其在1997年提出了“7萬光伏屋頂計(jì)劃”，到2010年光伏電池的安裝總量達(dá)7600MW。

最近幾年，各國新的可再生能源法的出臺(tái)，更是掀起了一輪政策熱潮，新的補(bǔ)貼法案促進(jìn)可全球光伏市場的高速發(fā)展。正是歐洲、美國和日本的強(qiáng)有力支持，全球光伏逆變器市場呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。

我國的光伏并網(wǎng)技術(shù)從20世紀(jì)開始起步，到現(xiàn)在的穩(wěn)步發(fā)展的階段，國家也出臺(tái)了《可再生能源長期發(fā)展規(guī)劃》的政策，來激勵(lì)和促進(jìn)我國的光伏事業(yè)的快速發(fā)展。我國國內(nèi)對(duì)光伏逆變器的應(yīng)用比歐洲國家晚很多，我國目前最好的光伏企業(yè)合肥陽光電源比德國的SMA要晚上市9年。我國是繼德國、美國和日本之后的世界第四大光伏組件制造國。光伏發(fā)電未來的發(fā)展必定是建設(shè)大規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家制定的“十二五”規(guī)劃，為我國光伏制定了確切的發(fā)展目標(biāo)，即到“十二五”末期，國內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5GW。要實(shí)現(xiàn)這一宏偉的目標(biāo)，前路依舊是漫長和艱辛。

二、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立式光伏發(fā)電系統(tǒng)而言的，兩者的區(qū)別就是發(fā)電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)連接與否。光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的電網(wǎng)相連接，成為電力系統(tǒng)的一部分，便可為電力系統(tǒng)提供有功功率和無功電能。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)通常由三部分組成：光伏陣列、逆變器和電網(wǎng)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)追求的是輸出功率的最大，系統(tǒng)連接方式對(duì)輸出功率有著明顯的影響。其中，影響發(fā)電功率的兩個(gè)重要的方面是光伏陣列的分布方式和逆變器的結(jié)構(gòu)，其分布方式和結(jié)構(gòu)不同發(fā)電功率也不一樣。

三、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）最大功率跟蹤

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏陣列電池輸出功率的利用率不僅與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，還受外界環(huán)境（如光照度、溫度和負(fù)載等因素）的影響。在周圍的外界不同的條件下，光伏陣列的輸出功率可達(dá)到不同的且唯一的最大功率點(diǎn)（MPP），對(duì)于利用光來發(fā)電的系統(tǒng)說，應(yīng)當(dāng)使光伏電池工作在最優(yōu)的狀態(tài)，達(dá)到最大地將光能轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)化率，采用適當(dāng)?shù)目刂剖蛊溥\(yùn)行在最大功率輸出稱為最大功率跟蹤（MPPT）。經(jīng)查閱資料，在許多文獻(xiàn)上提出了多種控制算法，有恒定電壓法、擾動(dòng)觀察法和增量電導(dǎo)法等。

（二）并網(wǎng)控制技術(shù)

光伏逆變器的控制器的控制策略是光伏系統(tǒng)并網(wǎng)控制的關(guān)鍵。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在諸如單級(jí)式、雙級(jí)式以及單相、三相等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都不能缺少網(wǎng)側(cè)的DC-AC變換，即并網(wǎng)逆變單元。并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)直流到交流的能量變換，要控制并網(wǎng)電流相位和頻率，甚至需根據(jù)指令進(jìn)行電網(wǎng)的無功功率的調(diào)節(jié)?？梢?，網(wǎng)側(cè)逆變器的有效控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙爭鳴 《太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用》，北京：科學(xué)出版社，2005.

[2]趙玉文 《21世紀(jì)我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略思考》，合肥工業(yè)大學(xué)講座.2002.

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[4]陳雷 《光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)》[學(xué)位論文]，華北電力大學(xué)，2008.

[5]杜慧 《太陽能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的研究》[學(xué)位論文]，華北電力大學(xué)，2008.

第7篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；光伏發(fā)電系統(tǒng)；小干擾穩(wěn)定

Abstract: the small signal stability analysis for wind power and photovoltaic power generation, have very important significance, because of wind and solar are characterized, instability, therefore, wind turbine in a photovoltaic battery will generally by means of power electronic converter and grid connected to the load, therefore, small disturbance stability presents the new features, this paper mainly research on small disturbance wind power and photovoltaic power system stability.

Keywords: wind power generation; photovoltaic power system small signal stability

[中圖分類號(hào)] TM614 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]

一、引言

近些年來，對(duì)著自然環(huán)境的惡化和能源的枯竭，可再生能源日益受到了社會(huì)各界的重視，作為可再生能源的重要組成部分，風(fēng)力和太陽能發(fā)電也得到了一定程度的發(fā)展，在風(fēng)力和太陽能發(fā)電發(fā)展過程中，較為成熟的技術(shù)當(dāng)屬風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，但是，隨著近些年來風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電容量的增加，這兩種技術(shù)帶來的小干擾穩(wěn)定問題也受到了專家學(xué)者的關(guān)注，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的問題，國外的專家學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，取得了良好的研究成效，下面就對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分別進(jìn)行闡述。

二、風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電簡介

就目前來看，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是現(xiàn)階段對(duì)于可再生能源發(fā)電技術(shù)中發(fā)展形勢最好的技術(shù)之一，風(fēng)力發(fā)電最早發(fā)源于丹麥，近些年來，由于環(huán)境資源的枯竭問題，風(fēng)力發(fā)電這項(xiàng)新技術(shù)漸漸受到了各國的關(guān)注，在1995年之后，風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，目前，兆瓦級(jí)的風(fēng)機(jī)成為發(fā)展的主流，海上風(fēng)機(jī)也得到了一定程度的發(fā)展，我國的風(fēng)力發(fā)電最為起源于上世紀(jì)50年代，在1995年以后，風(fēng)力發(fā)電也逐漸呈現(xiàn)出了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢，但是就現(xiàn)階段來看，我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)還不夠完善，核心的元器件都需要依賴進(jìn)口，電能的造價(jià)也較高，主要依靠國家的補(bǔ)助來維持，因此，在下一階段，必須要發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。

光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電的一種，最早起源于上世紀(jì)50年代中期，我國的光伏發(fā)電于上世紀(jì)80年代以后得到了迅速的發(fā)展，近些年來也取得了一定的發(fā)展成效，作為光伏電池的生產(chǎn)大國，我國在其運(yùn)用方面還有一些不足之處，也有著巨大的市場潛力。

三、風(fēng)力發(fā)電小干擾穩(wěn)定

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的小干擾穩(wěn)定需要從單機(jī)系統(tǒng)入手研究，為了研究風(fēng)力發(fā)電的小干擾穩(wěn)定，需要建立小信號(hào)模型，并在模型的基礎(chǔ)上探討風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，并通過各種參與因子分析控制器參數(shù)與狀態(tài)變量以及震蕩模型之間的關(guān)系，從而揭示出小干擾穩(wěn)定的原理。目前，在我國研究較多的是異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，相關(guān)的研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)處在額定轉(zhuǎn)速十，其槳距角可以使風(fēng)機(jī)獲得最大的轉(zhuǎn)距，在風(fēng)速超過額定速度時(shí)，可以控制其槳距角使風(fēng)機(jī)可以獲得恒定的輸出功率，但是，在實(shí)際的工作過程中，風(fēng)機(jī)存在著延時(shí)的情況，因此，在控制中除了使用槳距角，還要利用其他的因素，通過建立單機(jī)模型對(duì)其進(jìn)行分析，并根據(jù)不同參與因子的計(jì)算，利用狀態(tài)矩陣元素對(duì)風(fēng)力發(fā)電小干擾穩(wěn)定進(jìn)行研究，可以獲知，同永磁同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)的模態(tài)都屬于衰減狀態(tài)，通過對(duì)起衰減狀態(tài)的研究證實(shí)，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，遭受干擾后表現(xiàn)的也較為穩(wěn)定，也有良好的動(dòng)態(tài)性能。

四、光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定

一般情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏電池，濾波電容，逆變器，線路，變壓器，電網(wǎng)等部分組成，在研究光伏發(fā)電系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的過程中，選擇風(fēng)速的階躍上升以及風(fēng)速的階躍下降作為干擾，并建立仿真波形圖以及小信號(hào)模型，小信號(hào)模型包括電力電子變換器模型，光伏電池模型，控制器模型，電網(wǎng)接口部分模型以及直流部分模型，經(jīng)過仿真波形圖的計(jì)算，并將這些模型進(jìn)行聯(lián)立，可以得出，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生階躍的情況下，整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能較好，系統(tǒng)運(yùn)行也較為穩(wěn)定。在計(jì)算的過程中，對(duì)起運(yùn)行過程中的參與因子進(jìn)行分析可計(jì)算，可以得出當(dāng)控制器的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)對(duì)狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響，在這其中，主導(dǎo)特征值對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)性能有著極為重要的影響，當(dāng)主導(dǎo)特征值為15.4時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出衰減的狀態(tài)，當(dāng)主導(dǎo)特征值為14.7時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出震蕩的狀態(tài)，

五、結(jié)語

隨著近些年來風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電的發(fā)展，其小干擾穩(wěn)定問題也逐漸引起了相關(guān)專家學(xué)者的關(guān)注，小干擾穩(wěn)定的分析對(duì)于風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電而言，都有著十分重要的意義，由于風(fēng)能及太陽能都具有不穩(wěn)定性的特征，因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于光伏電池組一般會(huì)通過電力電子變換的裝置于負(fù)荷以及電網(wǎng)相連，因此，小干擾穩(wěn)定也呈現(xiàn)出了新的特點(diǎn)，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組而言，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，遭受干擾后表現(xiàn)的也較為穩(wěn)定，也有良好的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)于光伏電池組而言，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生階躍的情況下，整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能較好，系統(tǒng)運(yùn)行也較為穩(wěn)定，同時(shí)，主導(dǎo)特征值對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)性能有著極為重要的影響。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 范偉，趙書強(qiáng)：考慮風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析[博士論文]，華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，03（30）

第8篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞：光熱發(fā)電；可再生能源；技術(shù)；電力供應(yīng)

中圖分類號(hào)：TQ171 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著技術(shù)不斷的進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展及社會(huì)對(duì)清潔能源需要的不斷增大，光熱發(fā)電已逐漸于很多國家及地區(qū)作為可再生能源產(chǎn)業(yè)的新投資熱點(diǎn)，可是與光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)相較，光熱發(fā)電技術(shù)尚處于發(fā)展之中，產(chǎn)業(yè)尚處在成長階段，市場尚處在開拓之中，尚需要具備有效的政策與有益的發(fā)展環(huán)境給予支持。光熱發(fā)電稱得上是具有戰(zhàn)略意味的可再生能源技術(shù)。雖然光熱設(shè)備制造技術(shù)在我國出現(xiàn)較晚，但進(jìn)步速度確很突出。槽式熱發(fā)電之聚焦集熱管作為光熱發(fā)電設(shè)備關(guān)鍵部件在全球發(fā)展已近三十年的歷史，并且世界上只有德國肖特與西門子兩個(gè)企業(yè)能夠批量生產(chǎn)，可我國僅僅用了兩到三年的時(shí)間，就出現(xiàn)有十三家企業(yè)試制生產(chǎn)出樣管。客觀上來說，光熱發(fā)電于我國盡管起步較晚，可在西班牙、美國等歐美地區(qū)已經(jīng)具備了一定的規(guī)模。

一、大力發(fā)展光熱發(fā)電有助于推動(dòng)可再生能源發(fā)展和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

黨的“十”倡導(dǎo)要推進(jìn)能源生產(chǎn)與促進(jìn)消費(fèi)革命，而可再生能源屬于此方面是不能缺少的路徑之一。二零一二年尾我國風(fēng)力發(fā)點(diǎn)電與光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行，裝機(jī)容量風(fēng)力發(fā)點(diǎn)電達(dá)六千二百三十七萬千瓦；光伏發(fā)電達(dá)七百萬千瓦上下，百分之八十以上容量用在我國的西部和北部的集中開發(fā)上，因?yàn)楣夥l(fā)電同風(fēng)力發(fā)電均都很難存儲(chǔ)，已經(jīng)顯露出嚴(yán)重的并網(wǎng)及受限出力問題，一些地區(qū)的限電數(shù)值已超過百分之三十，可光熱發(fā)電能夠借助技術(shù)可行、成本相對(duì)較低的儲(chǔ)熱裝置達(dá)到按電力調(diào)度需要發(fā)電，不僅能夠看做基礎(chǔ)支撐電源，而且具有比較靈便的調(diào)峰能力。大力開發(fā)利用光熱發(fā)電能夠緩解西部及北部的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電限制出力的狀況，并且共同構(gòu)成清潔發(fā)電系統(tǒng)，有效提升可再生能源于電源結(jié)構(gòu)中所占的比例。

二、發(fā)展光熱發(fā)電具有顯著的拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)作用

與光伏發(fā)電相較，光熱發(fā)電具備系統(tǒng)工作效率高而發(fā)電技術(shù)成本低的優(yōu)勢，其規(guī)模效應(yīng)具備能同常規(guī)能源火電相比拼的潛力，光伏發(fā)電與光熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)鏈都很長，與光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈不一樣的是，光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的大多數(shù)環(huán)節(jié)屬于傳統(tǒng)制造業(yè)方面，例如太陽集熱島所大批需求的鋼材和混泥土以及儲(chǔ)熱材料等，一個(gè)五萬千瓦裝機(jī)配置四到八小時(shí)儲(chǔ)熱的光熱發(fā)電系統(tǒng)，大概需用鋼材十萬至十五萬噸、玻璃六千噸、混凝土一萬噸，發(fā)展光熱發(fā)電能夠適量緩解我國鋼鐵、水泥等方面產(chǎn)能過剩矛盾，除此之外，發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)等在我們國家都是傳統(tǒng)行業(yè)，光熱發(fā)電技術(shù)作為新生產(chǎn)業(yè)潛力很大。光熱發(fā)電不單單是指出一項(xiàng)清潔能源供應(yīng)策略，尤為重要的是能夠拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)及諸多傳統(tǒng)及新生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

三、光熱發(fā)電市場具有應(yīng)用面廣發(fā)展?jié)摿Υ蟮膬?yōu)勢

光熱發(fā)電即將將作為新能源的主要角色，因?yàn)槠涔庹詹粔驎r(shí)可利用儲(chǔ)熱發(fā)電，光熱較比光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電更加有助于電網(wǎng)的穩(wěn)定；并且免掉了光伏發(fā)電中成本較大的硅晶光電轉(zhuǎn)換，降低了成本、免除了污染。太陽能在我國的資源很豐富，特別是西部與北部地區(qū)，土地及太陽能資源能夠適合光熱發(fā)電大范圍發(fā)展需求。相較風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電，光熱發(fā)電需要具備一定程度的水資源，能夠與西部煤電基地產(chǎn)生默契，建成數(shù)千萬千瓦到上億千瓦光熱發(fā)電系統(tǒng)，從太陽能、大地、水源方面看是可行的。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展可從兩大類市場方面闡述，一方面是建立配置儲(chǔ)能裝置的大型光熱電站和建立光熱與天然氣聯(lián)合型電站等，另一方面采取光熱發(fā)電的分區(qū)布置式應(yīng)用，包含在海島、偏僻地區(qū)運(yùn)用光熱發(fā)電促成供電、熱以及海水淡化，在具備工業(yè)用熱所需領(lǐng)域推廣建立光熱熱電聯(lián)合產(chǎn)業(yè)等?！犊稍偕茉窗l(fā)展十二五規(guī)劃》指出了我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，到二零一五年達(dá)到一百萬千瓦，針對(duì)此目標(biāo)，業(yè)內(nèi)有著不一樣的觀點(diǎn)，一部分人認(rèn)為目標(biāo)還能夠增大，另一部分人認(rèn)為當(dāng)前光熱發(fā)電建設(shè)狀況達(dá)到目標(biāo)很難，可此目標(biāo)最為關(guān)鍵的意義在于其顯露出我國發(fā)展光熱發(fā)電的信心與導(dǎo)向。因此，若是光熱發(fā)電在技術(shù)方面與經(jīng)濟(jì)性方面再前進(jìn)一步。在設(shè)備制造方面保障系統(tǒng)集成方面及運(yùn)作管理方面獲取充足的經(jīng)驗(yàn)，那么光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)中長期目標(biāo)將會(huì)大幅度增加。

四、結(jié)合我國光熱發(fā)電形勢及發(fā)展需求提出幾點(diǎn)建議

（一）制定相關(guān)政策 啟動(dòng)和擴(kuò)大市場規(guī)模

結(jié)合我國風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)展實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，光熱發(fā)電業(yè)已在技術(shù)與產(chǎn)業(yè)方面做好準(zhǔn)備，就要邁進(jìn)商業(yè)化運(yùn)用的門檻。這便需求國家制定適應(yīng)的政策，以快速啟動(dòng)市場，并且結(jié)合市場反饋及此產(chǎn)業(yè)建設(shè)程度，依據(jù)適宜的速度拓展規(guī)模。國家需要出臺(tái)合理的電價(jià)政策，主張直接采納諸如與風(fēng)電、光伏電相近似的光熱發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)方法，抑或借助一兩輪的招標(biāo)來確立標(biāo)桿電價(jià)，為光熱發(fā)電投資單位、制造業(yè)提供準(zhǔn)確的信號(hào)，并且于金融信貸等層面提供扶持及優(yōu)惠政策。

（二）注重自主技術(shù)的創(chuàng)新，為光熱發(fā)電市場發(fā)展提供支撐

我國光熱發(fā)電制造設(shè)備產(chǎn)業(yè)不僅需要行動(dòng)快速，短期內(nèi)完善產(chǎn)業(yè)鏈建構(gòu)，而且還需要引鑒國外光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)和國內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)與失敗教訓(xùn)。應(yīng)當(dāng)加大自主技術(shù)創(chuàng)新力度，基于我國疆土環(huán)境與條件研究開發(fā)技術(shù)并且實(shí)施產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，不僅需要符合我國特殊情況，而且需要更加注意避免重復(fù)光伏產(chǎn)業(yè)大批引進(jìn)技術(shù)及生產(chǎn)線、同類產(chǎn)業(yè)惡性競爭、對(duì)外貿(mào)易矛盾糾紛不斷的舊路，建設(shè)真正屬于我國自主技術(shù)力量研發(fā)投入的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。

結(jié)語

總之，光熱發(fā)電具有市場需求范圍廣，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿艽蟮膬?yōu)勢。我國目前的光熱發(fā)電電站規(guī)模比較小，主要是靠獲得了支持技術(shù)研究開發(fā)示范的科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)的資助。所以，國家應(yīng)當(dāng)借助有效的政策引領(lǐng)逐步發(fā)展起來的我國光熱投資市場。光熱發(fā)電仍需借助技術(shù)的不斷進(jìn)步以及借助政策扶持啟動(dòng)市場并且逐漸擴(kuò)大規(guī)模，最終促成光熱發(fā)電技術(shù)成本的不斷下降。

參考文獻(xiàn)

[1]馮晉霞，王帆.可再生能源態(tài)勢下中國光熱發(fā)電的前景探析[J].北京電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2011（01）.

第9篇：光伏發(fā)電的趨勢范文

關(guān)鍵詞 太陽能；光伏發(fā)電；環(huán)保；偏遠(yuǎn)用電

中圖分類號(hào)：TU18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）13-0121-02

目前，全球能源危機(jī)、環(huán)境污染致使新能源的應(yīng)用成為熱點(diǎn)的話題，而太陽能憑借其清潔、可再生、分布廣等優(yōu)勢獲得了普遍關(guān)注。而光伏發(fā)電，就是利用太陽光能轉(zhuǎn)換成電能，供人類使用，發(fā)電時(shí)無污染，深受社會(huì)的喜歡，但光伏發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用缺少之又少。

1 項(xiàng)目背景

發(fā)展可再生能源如今已成為全世界共同關(guān)注的課題，而其中發(fā)展最好的三大可再生能源中太陽能最被業(yè)內(nèi)人士看好，其潛力也最大。特別是近幾十年來太陽能開發(fā)中提出的光伏發(fā)電研究成果，因其具有極好的商業(yè)化和市場開拓潛力，使得太陽能研究領(lǐng)域迅速發(fā)展成為全球快速穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。本項(xiàng)目重點(diǎn)研究的就是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)如何更好地將其提提倡的綠色電力在蘇州住宅小區(qū)中推廣，以期從點(diǎn)到面來研究該行業(yè)的推廣應(yīng)用，使其能在真正意義上成為全球各國解決能源與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)之間矛盾的最佳途徑之一。

1.1 立項(xiàng)原因

太陽輻射能源是一種極其豐富、無污染、廉價(jià)的能源，其取之不盡用之不竭的特性，使無數(shù)研究者趨之若鶩。本項(xiàng)目組就目前太陽能發(fā)電的研究成果，中國太陽能發(fā)電設(shè)備的出口限制和供求關(guān)系等因素，申請(qǐng)了該項(xiàng)目，學(xué)習(xí)研究實(shí)施太陽能光伏發(fā)電。

1）太陽能發(fā)電的趨勢。根據(jù)國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》（可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，2007.9，中華人民共和國-國家發(fā)展和改革委員會(huì)），要大力推廣應(yīng)用小功率光伏系統(tǒng)，建立分散型和集中型兆瓦級(jí)聯(lián)網(wǎng)光伏示范性電站。我國國內(nèi)光伏市場十分巨大。

2）中國太陽能發(fā)電設(shè)備的出口限制和供求關(guān)系。目前，我國的光伏行業(yè)出口受到很大的限制，也就是一般意義上的“雙反”。由于以往的光伏產(chǎn)業(yè)主要都是歐美國家在生產(chǎn)，為了鼓勵(lì)我國企業(yè)自行從事太陽能的研發(fā)生產(chǎn)，我國制定了一系列鼓勵(lì)政策。因?yàn)閲獾墓夥a(chǎn)業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了大規(guī)模的發(fā)展，起步較晚的中國光伏制造企業(yè)為了生存發(fā)展只能選擇走低價(jià)路線，一番價(jià)格競爭以后歐美的光伏企業(yè)紛紛開始使用地方保護(hù)政策和法律武器保護(hù)自己，即雙反。鑒于此，中國太陽能發(fā)電設(shè)備的出口受限，主要供求都局限在國內(nèi)市場。

1.2 住宅小區(qū)采用光伏發(fā)電的需求分析

1）環(huán)保需要。目前太陽能基本上是無污染的能源，光伏發(fā)電，不會(huì)產(chǎn)生“目視污染”外的其他污染。

2）用電需要。現(xiàn)在住宅小區(qū)，用電的地方很多，如：居民家中、公共樓道、路燈、小區(qū)門衛(wèi)室、綠化燈光美化照明等。

3）科技發(fā)展的需要。光伏是個(gè)新興的技術(shù)行業(yè)，能為人類的生活帶來很大的方便。

1.3 太陽能發(fā)電的優(yōu)勢

1）量大價(jià)廉。太陽能資源取之不盡、用之不竭，且免費(fèi)。

2）無需配送。可原地發(fā)電、原地使用，節(jié)約輸配電網(wǎng)的投資，并減少了輸配電損耗。

3）改善環(huán)境。安裝在屋頂和墻面上的光伏陣列能在吸收太陽能的同時(shí)避免了屋頂和墻面的陽光直射，尤其在夏日，可明顯改善室內(nèi)溫度環(huán)境。

4）保護(hù)空氣。現(xiàn)在全球大部分地區(qū)都是采用化石燃料發(fā)電，這會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重污染，如果選用了太陽能光伏發(fā)電，則能有效的保護(hù)空氣，防止霧霾現(xiàn)象的進(jìn)一步惡化。

5）占地面積小。太陽能光伏發(fā)電無需額外占地建設(shè)，只需安裝在屋頂即可，節(jié)省了土地資源，這對(duì)于人口密集、土地昂貴的城市建筑尤為重要。

1.4 光伏發(fā)電的挑戰(zhàn)

1）穩(wěn)定性差。氣候和晝夜的變化對(duì)太陽能的獲取量影響很大。為了使其達(dá)到一定的穩(wěn)定度就必須有貯存裝置，這一措施不僅增加了技術(shù)難度，也提高了造價(jià)。鑒于目前的貯存系統(tǒng)都不夠理想，要具體應(yīng)用也較為困難。

2）裝置成本過高。雖然地面接收到的太陽能量非常大，但其分散度太大，密度太低，因此，作為能源使用就必須安裝面積相當(dāng)大的收集設(shè)備才能達(dá)到預(yù)期效果。但是大面積必將造成價(jià)位高，從而提高這一量大價(jià)廉的能源價(jià)格。

3）太陽能光伏面板損壞。太陽能光伏面板有一定的壽命，目前還不是很明確；冰雹天氣對(duì)太陽能光伏面板有一定的破壞作用；天氣灰塵較多，時(shí)間長后，會(huì)覆蓋在太陽能面板上，影響太陽能的接收。

2 太陽能發(fā)電原理的學(xué)習(xí)與研究

2.1 太陽能發(fā)電的原理

太陽能電池組件能在太陽照射下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，一方面通過控制器將直接送入用電設(shè)備完成諸如照明、電路控制等多種功能，如有需要還可通過AC/DC逆變器為交流負(fù)載提供電能。另一方面也可通過控制器將多余的電能送入蓄電池內(nèi)貯存起來，提供夜間所需的電能。

2.2 目前太陽能發(fā)電的節(jié)能減排分析

太陽能光伏發(fā)電相比火力發(fā)電，可以減少污染物的排放，起到節(jié)能減排的作用。表1是天科光伏公司對(duì)上海、蘇州地區(qū)的太陽能節(jié)能減排的分析。

表1 發(fā)電量與節(jié)能減排分析

100 kW光伏項(xiàng)目 kWh/年 節(jié)省 減排

標(biāo)準(zhǔn)煤 二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物

年均發(fā)電量 85800 33.46T 87T 0.8T 0.23T

25年總

發(fā)電量 2145000 836.5T 2175T 20T 5.75T

3 蘇州太陽能發(fā)電的可行性

3.1 環(huán)境可行性

蘇州全年太陽總輻射4605.55 MJ/m2（兆焦/平方米），日均太陽輻射為12.62 MJ/m2，其中7月份太陽輻射最多，達(dá)到日均17.17 MJ/m2；1月份最少，為7.05 MJ/m2。全年日照時(shí)數(shù)1829小時(shí)，年日照率為42%。

3.2 經(jīng)濟(jì)可行性

蘇州屬于III類資源區(qū)，蘇州的光伏發(fā)電的上網(wǎng)價(jià)格是1.0元/千瓦。分布式光伏的保底收入就是當(dāng)?shù)亍皹?biāo)桿電價(jià)+0.42元/度”，而正常情況下用電價(jià)格是高于當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的，所以自發(fā)自用比例越高，收益越高。

表2 光伏發(fā)電入網(wǎng)價(jià)格

3.3 政策可行性

目前我國有多項(xiàng)政策對(duì)大陽能發(fā)電研究進(jìn)行支持，其中國發(fā)〔2013〕24號(hào)《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》制定的發(fā)展目標(biāo)如下。

把擴(kuò)大國內(nèi)市場、提高技術(shù)水平、加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)作為促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的根本出路和基本立足點(diǎn)，建立適應(yīng)國內(nèi)市場的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售和服務(wù)體系，形成有利于產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)體系和市場環(huán)境。2013～2015年，年均新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量1000萬千瓦左右，到2015年總裝機(jī)容量達(dá)到3500萬千瓦以上。加快企業(yè)兼并重組，淘汰產(chǎn)品質(zhì)量差、技術(shù)落后的生產(chǎn)企業(yè)，培育一批具有較強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力和市場競爭力的龍頭企業(yè)。加快技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提高多晶硅等原材料自給能力和光伏電池制造技術(shù)水平，顯著降低光伏發(fā)電成本，提高光伏產(chǎn)業(yè)競爭力。保持光伏產(chǎn)品在國際市場的合理份額，對(duì)外貿(mào)易和投融資合作取得新進(jìn)展。（國發(fā)〔2013〕24號(hào)國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見（節(jié)選），2013.8）

所有的這些政策，基本上都是對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的支持。

4 太陽能發(fā)電模型的建立

4.1 太陽能電池組件

該項(xiàng)目建立的模型如下。

1）系統(tǒng)硬件配置。10 W太陽板X2、電源箱、導(dǎo)線、LED光源（2W球泡、3 W球泡、8 W球泡、6 W＼300 MM燈管、9 W＼500 MM燈管，客戶可根據(jù)應(yīng)用需求做出組合選擇）組成。①普通家居照明可選1 W球泡或2 W燈管；②商業(yè)照明可選3 W球泡或4 W燈管。

2）系統(tǒng)可照明時(shí)間說明。①滿電狀態(tài)下可為：2 W光源照明最少8小時(shí)；②在光照充足的情況下，太陽板充電一天可為2 W光源提供12小時(shí)所需電能；兩天可以基本充滿電；③如果遇到持續(xù)陰雨天，太陽板將無法為系統(tǒng)正常補(bǔ)充電能，請(qǐng)縮短每晚照明時(shí)間，從而延長照明天數(shù)；④每天晚上照明4-6小時(shí)以內(nèi)，白天及時(shí)充電，盡量使電池始終處于滿電狀態(tài)，這樣既可以保證系統(tǒng)有3天的儲(chǔ)電量，也可以大大延長蓄電池的使用壽命。

3）持續(xù)陰雨天時(shí)請(qǐng)關(guān)注電壓表，當(dāng)指針顯示電壓低于12 V時(shí)，請(qǐng)及時(shí)充電！如天氣未能轉(zhuǎn)晴，可用專用的AC220V―DC12V適配器為系統(tǒng)充電。

4）充電插口有兩個(gè)，太陽板、適配器均可任意接入充電。

5）照明插口有四個(gè)，位于USB接口的下方，插上光源的插頭即可照明。

6）指示燈說明見電源箱的說明，系統(tǒng)設(shè)置為微電腦默認(rèn)模式，正常使用即可。

4.2 蓄電池

牽引式蓄電池是目前光伏系統(tǒng)中的最常用蓄電池為，通常放電率可超過80%，該類型的電池主要有VRLA（鉛酸）蓄電池、Ni-Cd（鎳鎘）蓄電池和Ni-H（鎳氫）蓄電池三種類型。涉及2 V、4 V、6 V、12 V和24 V等型號(hào)電池，品種有0.5AH～2000AH近百個(gè)規(guī)格。

蓄電池應(yīng)與太陽能電池、負(fù)載相匹配?？刹捎靡环N簡單方法大致確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池板額定輸出功率和負(fù)載輸入功率之間的關(guān)系在華東地區(qū)大致是2～4：1，系統(tǒng)才能正常工作，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時(shí)間以及對(duì)連續(xù)陰雨天照明要求決定。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓的20～30%，才能保證給蓄電池正常充電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗電量高6倍以上為宜。

4.3 專用控制器

本系統(tǒng)的控制器電路主要完成以下功能。

1）為了防止蓄電池深度放電和過度充電的問題，必須限制其充、放電條件，以延長蓄電池的使用壽命。

2）控制器電路，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了負(fù)載控制功能，能自動(dòng)光控或者時(shí)控方式下的路燈工作狀態(tài)。

3）控制器具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：防反充電控制；防過充電控制；防過放電控制；光控自動(dòng)切換負(fù)載工作。因此，在溫差較大的地方能進(jìn)行溫度補(bǔ)償功能。該產(chǎn)品技術(shù)已極為成熟，設(shè)備型號(hào)有數(shù)十種之多。

4.4 蓄電池參數(shù)

為了有效減少蓄電池的數(shù)量，本項(xiàng)目設(shè)定了工作目標(biāo)，以此來設(shè)計(jì)匹配不同型號(hào)的蓄電池。根據(jù)前期調(diào)研，為了實(shí)現(xiàn)最終模型，本項(xiàng)目需要在蓄電池充滿情況下連續(xù)工作5個(gè)陰雨天，得出蓄電池容量應(yīng)為（AHL×DW/ DOD =69.58×5/0.6=579.8AH），因此本項(xiàng)目選用了4臺(tái)24 V150AH的蓄電池來完成目標(biāo)。若根據(jù)負(fù)載需要設(shè)計(jì)匹配不同型號(hào)的蓄電池，可有效減少蓄電池的數(shù)量。此外，為了將蓄電池工作電壓由24 V降低到12 V供負(fù)載使用，還需使用直流降壓器。

4.5 太陽能電池組件

蓄電池總充電電流

式中，ε為太陽能組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，取ε=1.05；η為蓄電池充電效率，取η=0.9。

CS6P-240型太陽能電池組件數(shù)量N

為了保證系統(tǒng)在太陽輻射最少的月份能穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行校對(duì)。蘇州地區(qū)而言1月份日平均太陽輻射最低，為7.05兆焦/平方米即1.96 kWh/m2。系統(tǒng)日耗電量為3.39 kWh，單晶硅電池效率為18%，則CS6P-240型太陽能電池組件數(shù)量N。

5 總結(jié)推廣

5.1 成功之處

我們團(tuán)隊(duì)能夠熟練掌握太陽能光伏發(fā)電的基本原理，組裝過程，注意事項(xiàng)等。團(tuán)隊(duì)的每位成員都能夠快速、正確的配置安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

5.2 有待提高

雖然該項(xiàng)目已經(jīng)接近尾聲，但還有一些不足之處，如：

1）模型較小，因?yàn)榭紤]到攜帶、演示的方便，我們的模型較小，功率不大。

2）目前太陽能光伏發(fā)電的設(shè)備較貴，如果要聯(lián)網(wǎng)發(fā)電，一般至少要2 kW，而2 kW的價(jià)格基本上在16000元左右，我們的科研經(jīng)費(fèi)受限。等工作后，我們可以利用業(yè)主、社區(qū)或企業(yè)，提供經(jīng)濟(jì)支持，建立聯(lián)網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

6 總結(jié)

經(jīng)過大家辛苦努力，大家學(xué)到了很多太陽能光伏發(fā)電的知識(shí)，該項(xiàng)目的調(diào)研報(bào)告終于完成了，模型也基本上能夠展現(xiàn)太陽能發(fā)電原理和實(shí)際的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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