1太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式

1.1太陽(yáng)能照明系統(tǒng)

“光環(huán)境”是指光與顏色建立的生理和心理環(huán)境，它對(duì)人的精神狀態(tài)和心理感受具有積極影響。“綠色照明”是指“節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、促進(jìn)效率、改善質(zhì)量、有益身心”的照明光環(huán)境，太陽(yáng)能照明即屬于綠色照明。太陽(yáng)能照明系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、充放電控制器、逆變器和節(jié)能燈具、燈桿等組成。建筑領(lǐng)域的太陽(yáng)能燈主要有路燈、草坪燈、庭園燈、樓道燈等。太陽(yáng)能燈的控制器除了要具備一般光伏系統(tǒng)的防反充、防過(guò)充和過(guò)放、防短路和反接等功能以外，還要具有自動(dòng)開(kāi)關(guān)照明燈的功能。通常使用定時(shí)和光控兩種方式對(duì)太陽(yáng)能燈的工作時(shí)間進(jìn)行控制。定時(shí)控制可采用模擬線路或單片機(jī)控制兩種方法，根據(jù)實(shí)際需要，事先設(shè)定路燈每天晚上的工作時(shí)間，調(diào)整電子或者機(jī)械計(jì)時(shí)器的接通或斷開(kāi)時(shí)刻，到時(shí)路燈便可以自動(dòng)開(kāi)或關(guān)。另一種控制方式是光控，可以單獨(dú)安裝光敏器件，也可以利用太陽(yáng)能電池本身作為光敏器件，即在周圍環(huán)境暗到一定程度（照度低于某一設(shè)定值）時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，一直到天亮（照度高于某一設(shè)定值）時(shí)再自動(dòng)關(guān)燈。

1.2太陽(yáng)能、LED光源的結(jié)合

應(yīng)用太陽(yáng)能給傳統(tǒng)的燈具光源供電并不十分經(jīng)濟(jì)。隨著固體物理和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人類開(kāi)發(fā)出了第四代光源——固體光源LED（第一代為白熾燈，第二代為熒光燈，第三代為氣體放電燈）。太陽(yáng)能發(fā)電與LED照明的結(jié)合立即成為一大亮點(diǎn)，迅速吸引了人們的目光。固體光源——LED具有功耗低、壽命長(zhǎng)（1.0×105h）、光效高（目前為5080lm/W，今后可達(dá)100120lm/W）、反應(yīng)速度快（可在高頻下使用，可任意控制其功耗和亮度，而不影響其壽命）、直流低壓工作安全可靠（24V、12V、4.8V，免逆變器）、環(huán)保（耐震、耐沖擊、不易破、廢棄物可回收、沒(méi)有污染）、可平面封裝、易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)；沒(méi)有白熾燈泡高耗電、易碎以及日光燈廢棄物含汞污染等缺點(diǎn)；兼?zhèn)湔彰鳌⒀b飾功效，是被業(yè)界看好在未來(lái)10年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力產(chǎn)品。

1.3太陽(yáng)能水泵

太陽(yáng)能水泵一般不需要蓄電池，而由太陽(yáng)能電池板直接帶動(dòng)水泵工作。大型光伏水泵站通常備有逆變器，首先將太陽(yáng)能電池板的直流電變?yōu)榻涣麟姡缓笥媒涣麟姍C(jī)帶動(dòng)水泵工作，這樣可以與常規(guī)供電互補(bǔ)。雖然太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)一次性投資較高，但它的運(yùn)行費(fèi)用低、維修少，使用壽命比較長(zhǎng)，通常來(lái)說(shuō)比小型柴油機(jī)抽水更合算。特別是對(duì)于太陽(yáng)輻射強(qiáng)的干旱地區(qū)，發(fā)展光伏水泵具有良好的前景。

1.4光伏建筑一體化（BIPV）

“光伏發(fā)電與建筑物集成化”（Buildingintegrated/attachedphotovoltaic）的概念早在1991年被正式提出，并很快成為熱門(mén)課題。此后，一些國(guó)家紛紛實(shí)施、推廣“太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，比較著名的有德國(guó)10萬(wàn)屋頂計(jì)劃、美國(guó)百萬(wàn)屋頂計(jì)劃以及日本的新陽(yáng)光計(jì)劃等。所謂太陽(yáng)能屋頂，是將太陽(yáng)能電池板安裝在建筑物的屋頂，引出端經(jīng)過(guò)控制器、逆變器與公共電網(wǎng)相連接，由太陽(yáng)能電池板、電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電，即組成了戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。這種并網(wǎng)系統(tǒng)因有太陽(yáng)能、公共電網(wǎng)同時(shí)給負(fù)載供電，系統(tǒng)隨時(shí)可向電網(wǎng)中存電或取電，所以供電可靠性得到增強(qiáng)；而且，系統(tǒng)一般不用蓄電池，這既降低了造價(jià)，又免去了蓄電池的電能損耗、維護(hù)更換；同時(shí)，多余的發(fā)電可反饋給電網(wǎng)，既充分利用了光伏系統(tǒng)所發(fā)的電能，又對(duì)電網(wǎng)具有調(diào)峰作用。太陽(yáng)能屋頂還可采用一些創(chuàng)新技術(shù)，如設(shè)置能量管理優(yōu)化智能系統(tǒng)，以減少能量消耗；設(shè)置屋頂冷卻系統(tǒng)，對(duì)沒(méi)有安裝光伏組件的屋頂，使用特殊功能的反射涂層，可反射65%的太陽(yáng)能，這樣可以有效地降低夏季屋頂?shù)臏囟龋岣咛?yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率；設(shè)置絕緣底層保護(hù)屋頂，并降低建筑物內(nèi)部的溫度。

光伏建筑一體化（BIPV）的進(jìn)一步目標(biāo)是將光伏器件與建筑材料集成化。比如，將建筑屋頂、向陽(yáng)的外墻甚至窗戶材料都用光伏器件來(lái)代替，則既能作為建材又能發(fā)電，可謂一舉兩得。當(dāng)然，對(duì)光伏器件來(lái)說(shuō)，同時(shí)還應(yīng)具備建材所要求的隔熱保溫、防水防潮、機(jī)械強(qiáng)度、電氣絕緣等性能，并要考慮安全可靠、便于施工、立面美觀等因素。顯然，光伏器件代替部分建材，可進(jìn)一步降低光伏發(fā)電的成本，有利于光伏技術(shù)的推廣應(yīng)用。總之,光伏建筑一體化（BIPV）體現(xiàn)了創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)理念和高科技含量，它不僅開(kāi)辟了光伏技術(shù)應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的新天地，而且拉動(dòng)了光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及在城市的大規(guī)模應(yīng)用，因而具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

2太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

武漢新火車站定位于華中陸港、中部鐵路樞紐，總建筑面積35.5萬(wàn)m2，總投資超過(guò)140億元。共設(shè)鐵軌線20條，站臺(tái)11座，是京港高速鐵路的重要站點(diǎn)，規(guī)模居全國(guó)第四。武漢新火車站于2006年開(kāi)建，2009年底建成啟用。　武漢站整體造型現(xiàn)代，外觀如大鳥(niǎo)展翅，寓意“千年鶴歸、中部崛起”。建筑中部突出的60m高大屋頂，預(yù)示著武漢是湖北乃至中部省份崛起的關(guān)鍵支點(diǎn)。九片屋檐同心排列，象征著武漢“九省通衢”的重要地理位置。為了有力推動(dòng)武漢市和湖北省“兩型社會(huì)”建設(shè)、推進(jìn)“節(jié)能減排”工作，對(duì)可再生能源的利用起示范和帶動(dòng)作用，湖北省發(fā)改委決定：武漢站建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，并進(jìn)行國(guó)內(nèi)公開(kāi)招標(biāo)。招標(biāo)文件要求：太陽(yáng)能光伏組件采用晶硅板，安裝于南北中央站房及雨篷金屬屋頂局部，系統(tǒng)總發(fā)電容量約2.2MW（2200kWp）、總投資約5000萬(wàn)元。采用并網(wǎng)發(fā)電的運(yùn)行方式，系統(tǒng)產(chǎn)生的電能輸送到城市電網(wǎng)。

經(jīng)筆者在內(nèi)的專家集體評(píng)審，選定了中標(biāo)方案，其技術(shù)特點(diǎn)為：（1）并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成：由光伏電池組件、并網(wǎng)逆變器、電源匯流箱柜、電源并接裝置、防雷接地系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等及其輔材組成。（2）太陽(yáng)電池組件安裝方案：采用單晶硅電池組件，安裝數(shù)量1.65萬(wàn)只，每只135Wp，共2227.5kWp。（3）太陽(yáng)電池組件升壓回路方案：升壓回路數(shù)量n=1.65萬(wàn)只/25只=660個(gè)升壓回路（每25只串成1回路）。（4）匯流回路方案：設(shè)兩級(jí)匯流，第一級(jí)匯流設(shè)于屋頂，由防雷匯流箱完成。每個(gè)防雷匯流箱輸入側(cè)由11個(gè)升壓回路并聯(lián)組成，共60個(gè)一級(jí)并聯(lián)、60個(gè)防雷匯流箱；第二級(jí)匯流設(shè)于逆變器室，由防雷匯流柜完成，每個(gè)防雷匯流柜輸入側(cè)由67個(gè)一級(jí)匯流回路并聯(lián)組成，共9個(gè)二級(jí)并聯(lián)、9個(gè)防雷匯流柜。（5）逆變器安裝方案：設(shè)9個(gè)250kW三相輸出式逆變器，每個(gè)逆變器輸入側(cè)接一個(gè)防雷匯流柜輸出側(cè)。逆變器室分4間設(shè)于火車站25m層。220/380V接入系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)柜布置于火車站變配電所預(yù)留柜位，不重新設(shè)置單獨(dú)的設(shè)備用房。（6）并網(wǎng)系統(tǒng)年發(fā)電量：采用清潔能源項(xiàng)目分析軟件RETScreen計(jì)算，該系統(tǒng)年理論發(fā)電量為2256.3MWh（225.63萬(wàn)度），實(shí)際并網(wǎng)發(fā)電量約206.92萬(wàn)度。