中心議題：
- 介紹了光伏供電系統(tǒng)的原理及技術(shù)
- 給出了太陽(yáng)能光伏發(fā)電在住宅戶用供電系統(tǒng)的應(yīng)用
- 采用了無(wú)變壓器式的能量變換
- 遵循216V供電體制
- 運(yùn)用小電流放電方式
0 引言
日益惡化的生態(tài)環(huán)境、能源短缺使人們逐步認(rèn)識(shí)到，人類必須走可持續(xù)發(fā)展的道路，大力開(kāi)發(fā)和利用可再生能源是必由之路，開(kāi)發(fā)綠色的、可持續(xù)的新型能源已成為歷史必然。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，對(duì)能源、電力的需求越來(lái)越大。而潔凈安全的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，越來(lái)越得到廣泛的重視和應(yīng)用，也越來(lái)越貼近人們的生活。本文討論太陽(yáng)能光伏發(fā)電在居民住宅供電上的應(yīng)用。
1 光伏發(fā)電在住宅供電的必要性
在偏遠(yuǎn)農(nóng)村山區(qū)無(wú)電地區(qū)，人們生活、生產(chǎn)用 電無(wú)法得到保障，如果這些地區(qū)光照充足，采用太陽(yáng)能光伏供電，可以解決照明、配電問(wèn)題。在城鎮(zhèn)，人民生活水平不斷提高，各種家電逐漸走人日常居民家庭。一 些老住宅，由于在規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)居民用電負(fù)荷估計(jì)太低，選用的線路截面、負(fù)荷開(kāi)關(guān)容量偏小等，造成用電線路經(jīng)常性的過(guò)負(fù)荷跳閘，超負(fù)荷運(yùn)行燒毀開(kāi)關(guān)、電能 表、電線等現(xiàn)象，產(chǎn)生了很大的安全隱患。
再者，由于老住宅的用戶密度高，預(yù)留空間小，對(duì)于重排供配電線路或加設(shè)線路都有較大的難度，且線路的安全性也受到威脅。因此研究太陽(yáng)能光伏發(fā)電在住宅供配電系統(tǒng)的應(yīng)用很有必要。
2 光伏供電系統(tǒng)介紹
光伏供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。太陽(yáng)能電池序列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電能，給蓄電池組充電，由蓄電池組給直流負(fù)載供電，而能量變換器將光伏發(fā)電獲得的直流電能轉(zhuǎn)換成恒壓恒頻交流電能，供交流負(fù)載用電，是太陽(yáng)能利用的關(guān)鍵技術(shù)。
2.1 太陽(yáng)能電池陣列
系統(tǒng)中的太陽(yáng)能電池陣列，采用12V×l8的串聯(lián)形式，每塊太陽(yáng)電池的功率可根據(jù)系統(tǒng)所需功率來(lái)確定。選用效率高(11％)、成本低的納米晶體化學(xué)太陽(yáng)電池，成本是晶體硅太陽(yáng)電池成本的1/5～1/10，壽命可達(dá)20a，應(yīng)用這種光電池可大幅度地降低系統(tǒng)的成本。相應(yīng)地采用串聯(lián)形式的12V×18的蓄電池組，其容量可根據(jù)需要靈活配置。
2.2 能量變換器
大多數(shù)中、小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般都采用直流供電體制供直流系統(tǒng)使用，或者經(jīng)逆變器把直流電變換成220V方波供交流電器使用，這樣使系統(tǒng)的使用效率受到了極大的限制，整個(gè)系統(tǒng)的使用效率限制在85％左右。太陽(yáng)能電池的效率不高，單晶硅為15％，多晶硅為14％。非晶硅和薄膜太陽(yáng)電池為10％，蓄電池的充放電效率為85％。如果系統(tǒng)的使用效率不提高，勢(shì)必會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的成本。[page]
本系統(tǒng)中，采用的無(wú)變壓器式的能量變換器，其電路原理圖如圖2所示，其效率大幅度提高，不小于95％。對(duì)以交流負(fù)載為主的家用光伏供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用這種供電體制，可大大節(jié)約昂貴的“太陽(yáng)電”，降低了整個(gè)光伏系統(tǒng)的成本。
2.3 蓄電池組
光伏發(fā)電為綠色能源發(fā)電，唯一的環(huán)境隱患在蓄電池上。由于蓄電池中的鉛酸有很強(qiáng)的腐蝕性，且鉛元素有毒，對(duì)環(huán)境有一定的危害。蓄電池最大的污染問(wèn)題存在于生產(chǎn)和回收環(huán)節(jié)容易造成鉛酸的泄露。本系統(tǒng)中的蓄電池考慮自給天數(shù)為2d，每戶平均容量為1.3kW，選擇GMF—200型深放電閥吸液式密封鉛酸蓄電池，放電深度(DOD)為0.8。使用期間無(wú)酸霧和氣體逸出，不會(huì)對(duì)用戶家庭造成污染，降低了維護(hù)成本。
3 負(fù)載
負(fù)載采用分類使用的辦法。系統(tǒng)有兩路輸出：一路是交流負(fù)載，由無(wú)變壓器式能量變換器供電；另一路是直流負(fù)載，由太陽(yáng)能電池或是蓄電池直接供電，不需要通過(guò)能量變換器，可提高系統(tǒng)效率、節(jié)約能源和延長(zhǎng)能量變換器的壽命，提高了系統(tǒng)的可靠性。本供電系統(tǒng)中，由于采用216(12×18)V供電制，照明負(fù)載可以選用市場(chǎng)上的常規(guī)照明用具，避免了以往光伏系統(tǒng)采用12V供電，而必須使用特制的照明燈具或者必須經(jīng)過(guò)能量變換器后才能使用的問(wèn)題。選用特制的12V照明燈具，具有下列不足之處：一是燈具一旦損壞，在市場(chǎng)上難以購(gòu)買，用戶很不方便；二是特制的12V照明燈使用量少,未形成批量生產(chǎn)，造價(jià)高，可靠性差。
目前，節(jié)能照明燈的技術(shù)已達(dá)到比較先進(jìn)的水 平，緊湊型熒光燈得到了推廣應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已是世界上第一大節(jié)能燈生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。同時(shí)，可低壓起動(dòng)的節(jié)能型電子鎮(zhèn)流器的電路技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā) 展，為光伏供電體制中的照明系統(tǒng)的選用提供了保證。本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的這種照明系統(tǒng)具備的優(yōu)點(diǎn)：可隨處購(gòu)買，便于更換；可靠性高，壽命長(zhǎng)；成本低，價(jià)格便宜。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文中光伏供電系統(tǒng)采用了無(wú)變壓器式的能量變換器、216V供電體制和小電流放電方式，系統(tǒng)的效率大幅度地提高，能量損失大大地減少，系統(tǒng)成本降低。采用光伏戶用發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)無(wú)電地區(qū)的供電，緩解城鎮(zhèn)的用電壓力，合理地應(yīng)用于住宅供配電，能解決老式住宅供配電難以增容的問(wèn)題，推動(dòng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用。
