太陽能電池系統(tǒng)應用介紹

太陽能電池系統(tǒng)應用介紹對于系統(tǒng)的分類，我們按其規(guī)?？梢苑譃榇笾行∪悾渲写笮褪侵釜毩⒐夥娬?；中型是指應用系統(tǒng)；小型是指比戶用系統(tǒng)規(guī)模還要小的類型如太陽能路燈等。這里主要介紹一些小型的應用系統(tǒng)，其他應用系統(tǒng)只做簡短介紹。航標燈，無人燈塔的電源航標燈是河流、湖泊、運河、水庫等航道的導航設施，主要作用是：反映符合航運需要的航道條件，指出經(jīng)濟安全的航道方向和界限，以引導船舶安全迅速地航行。我國土地遼闊，江河湖泊星羅棋布，航運的自然條件十分優(yōu)越。解放前，我國只有河段設有標志，航標燈也多使用煤油燈、乙炔燈等。解放后，黨和國家十分重視航運事業(yè)的發(fā)展，加強了航標燈的建設工作。使我國的航運事業(yè)不斷發(fā)展，航道通航能力不斷提高。航行條件迅速改善，保障了運輸?shù)臅惩ê秃叫械陌踩?。航標燈按能源供給的方式的不同，可分為：氣體燈：用氣體為燃料而發(fā)光的燈具，所用氣體有乙炔、丙烷等。煤油燈：以煤油為燃料的燈具。電氣燈：是利用電力為能源發(fā)光的燈。目前所用電源有蓄電池、干電池、交流電、浮標水力發(fā)電以及硅太陽電池等幾種。我國解放前采用的是煤油燈，后來改用乙炔、丙烷燈，也試用過鋅空氣電池燈。但由于使用條件的特殊，這些方法都存在著不同的缺陷，效果不理想，如用煤油，航標工人要每天早上吹燈，晚上再點燈，每天還要擦透鏡，而用乙炔要和易燃、易爆氣體打交道，且燈光不亮，發(fā)光不穩(wěn)定。而應用太陽電池作為航標燈源，技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合算，得到了較廣泛的應用。應用太陽電池作為航標燈的電源，國外已很普遍，如日本海上保安廳于1959年11月正式啟用了山口縣周防筏瀨航標燈，我國于1973年首次在天津港進行燈浮標以硅太陽電池供電的試驗。到1976年國慶節(jié)前，天津港當時所有的13具浮標燈已采用硅太陽電池作為電源。應用的太陽電池板為14.7W，匹配功率為9瓦0.3秒明，2.7秒滅的閃光燈，配用100安時的鎘鎳蓄電池。使用效果良好，穩(wěn)定可靠。截至1981年底，全國航標燈應用硅太陽電池電源的總功率已達5000瓦左右，主要用于天津、上海、廣州、長江等航道局，安裝在南到北緯9的西沙群島，北到北緯34的大欽島這樣漫長的海岸線上。從幾年的使用情況中可以看出太陽電池航標燈有如下優(yōu)點：（1）使用可靠，維修簡單。天津港從1973年開始，每年2月到12月將太陽電池板安裝在燈柱上使用，沒有進行過補給，并經(jīng)受住了多次八級、九級以至更大的強風的考驗。（2）燈光亮度穩(wěn)定，射程得到了保證。與硅太陽電池配套的鎘鎳蓄電池放電平穩(wěn)，而以前用的鋅空電池燈，在剛換新電池時，電壓很高，不久電壓就大幅度下降，使燈光亮度不穩(wěn)，燈光射程得不到保證。減輕了航標工人的勞動強度。使航標管理水平提高，燈光正常率提高，為我國遠海孤島地區(qū)的航標燈找到了一種較理想的新電源。綜合計算，要比乙炔、丙烷、鋅空干電池燈節(jié)省費用。鋅空干電池燈每年需電池費約500元左右。丙烷燈每座航標燈每年進行檢查補給要多用3個臺班的船，按中型船年平均計算，共需1200元左右。而一套太陽電池電源雖一次投資稍大，約需1500元左右，但若使用10年每年平均開支才150元左右。二、在鐵路信號上的應用鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈，鐵路信號燈是保證安全正點運行的不可缺少的重要設備之一。我國鐵路現(xiàn)有車站5000余個，其中無交流電源或無可靠的交流電源的車站有1500余個。這些車站的燈光信號、設備或是點油燈，或是以空氣電池，干電池供電，技術(shù)性能差，工作不穩(wěn)定，油及電池消耗量大，勞動強度高，異常陳舊落后，為了改變這種落后的狀態(tài)，使沒有可靠交流電源的車站的信號設備獲得較理想的電源，1975年2月廣州鐵路局首次在廣州鐵路局婁底電務段普奄堂車站的一架預告信號機上試用以硅太陽電池電源為鐵路局信號供電。之后，鐵道部于1979年6月在青藏鐵路的克土車站安裝了我國最大的一座硅太陽電池電源，在電氣集中信號設備上試用。它的峰值功率為720瓦。與此同時，鐵道部還在分布于華南、西北、華北、東北地區(qū)的廣州、柳州、蘭州、西安、呼和浩特、齊齊哈爾、哈爾濱等鐵路局選擇了一些車站的信號機進行擴大實驗，截至1981年底，全國已有15個鐵路局在100余個車站安裝了硅太陽電池鐵路信號燈電源，總功率達5000余瓦（見下圖）圖鐵路信號燈太陽電池電源硅太陽電池鐵路信號燈系統(tǒng)，由如下部分組成：（1）硅太陽電池方陣（2）蓄電池（3）電源控制器（4）信號燈具（5）輸電線路（6）硅太陽電池方陣托盤，支架及跟蹤裝置。實踐證明，這些鐵路信號燈的硅太陽電池電源，工作可靠，性能穩(wěn)定，使用良好，比較滿意的解決了無可靠交流電源的車站鐵路信號燈的供電問題。對確保鐵路運輸?shù)陌踩c和逐漸實現(xiàn)鐵路運輸?shù)默F(xiàn)代化具有很大的意義，它的主要優(yōu)點是：提高和穩(wěn)定了信號的顯示距離，有利于行車安全。這些應用太陽電池電源的車站一般來說，地形和氣象條件都很惡劣，哈爾濱鐵路局的高嶺子車站。地處高山峰頂，上下行都是在斜度為1.3%的大坡上，氣候惡劣，溫差很大，每逢冬季大風雪之夜，由于油燈顯示距離近，看不清，甚至被風吹滅，每年平均要造成3次機外停車和50次引導進站。出站信號也由于顯示距離近。不但兩端搬道員相對方向看不見，連機車乘務員也要運行到站中心才能看清出發(fā)信號，經(jīng)常造成列車晚點，嚴重影響行車安全。采用干電池的車站，干電池用到最后，供電電壓降低，燈光暗淡，而且還可能出現(xiàn)燈光突然不亮影響行車的現(xiàn)象，采用硅太陽電池電源后，供電電壓穩(wěn)定，燈光可靠性強，連續(xù)性好，消滅了滅燈現(xiàn)象，并且提高顯示距離一倍左右。減輕了搬道員的勞動強度。過去，在夜間用油燈顯示信號的車站，搬道員要白天從信號機柱上取回燈擦洗加油，晚上再掛回點亮，有些信號燈距離又較遠（有些距站中心1~2Km），每逢大風雪和暴風雨之夜，要頂著風雨，冒著嚴寒，不僅勞動強度大，且已有人身傷亡之事故發(fā)生。而用干電池供電的電站，電池更換頻繁，并且需經(jīng)常檢測，不但維護工作量不少，且稍有疏忽，就可能出錯，影響行車?，F(xiàn)在以硅太陽電池作電源，幾乎無需什么維護工作，勞動強度大大減輕。管理方便，使用壽命長，節(jié)省了經(jīng)常的消耗。例如高嶺子車站的8個信號燈，過去每年要耗煤油600斤，豆油260斤，折合人民幣400余元，現(xiàn)在可全部省掉，五年可省下的這筆費用，大體上與購買太陽電池和鎘鎳蓄電池的費用相當，而用干電池供電的車站，通常一個月要更換一組點燈用干電池，兩個月更換一供臂板電動機動作的電池，換用太陽電池后，電池的消耗量減少了。對位于青藏鐵路西寧至格爾木間的克土車站的鐵路信號系統(tǒng)，過去用電全部領(lǐng)依靠柴油機發(fā)電，要消耗大量柴油，特別是由于這里海拔高，空氣稀薄，使柴油機功率下降30%以上，并且使用維修的工作量相當大，現(xiàn)在以硅太陽電池作電源，操作簡單，不耗柴油，而且?guī)缀醪恍枞魏尉S修十分方便經(jīng)濟，（見下圖）圖13.2克土車站太陽電池鐵路信號設備電源減少了列車通過時的撂閘次數(shù)，節(jié)約煤炭。減少一次撂閘，可省煤100公斤左右。附：車站信號電源系統(tǒng)簡圖圖試點站信號電源系統(tǒng)蓄電池組可靈活地通過各自的雙投刀閘并關(guān)與硅太陽電池方陣浮充對負載供電，必要時將雙投開關(guān)投向另一端，則可由柴油發(fā)電機組發(fā)電，具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流性能的充電電屏對這組蓄電池補充充電。農(nóng)牧業(yè)設備電源缺少交流電源的廣大農(nóng)牧業(yè)地區(qū)，是推廣應用太陽電池的廣闊天地。采用太陽電池為農(nóng)牧業(yè)的小型設備解決電源供應問題。對促進我國農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展，具有重要意義。1、電圍欄電源畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分。我國草原面積達43億畝，其中可以利用的有33億畝，此外南方還有10多億畝草山草坡，具有發(fā)展畜牧業(yè)的良好條件。為了發(fā)展畜牧業(yè)，防止草原退化，許多畜牧業(yè)發(fā)達的國家，早已用科學的劃區(qū)輪牧制，代替落后的游牧方式，所謂劃區(qū)輪牧制就是將大片的草場劃分為若干個區(qū)，以一定數(shù)量的畜群和相等的時間，按區(qū)輪流放牧，這樣，放牧強度不致過大，因而有利于草場的更新復壯，我國也在推廣這種放牧方式。要“輪牧”就要“劃區(qū)”，并要用圍欄將各輪牧區(qū)圍起來，圍欄內(nèi)設有飲水點，畜群在欄內(nèi)平時不用人管，只在轉(zhuǎn)欄時才由牧民將畜群趕到計劃中的另一個圍欄里去。由于建設圍欄是搞好草場建設、發(fā)展畜牧業(yè)的基礎，所以各畜牧業(yè)發(fā)達的國家，盡管圍欄工程浩大，也都異常重視，如新西蘭花了四億元在全國建成了總長達80.5萬公里圍欄，澳大利亞已在60億畝的草原上建立起了圍欄。目前世界各國的圍欄按結(jié)構(gòu)材料分，主要有石土矮圍欄，刺鐵絲及鐵絲圍欄，生物圍欄電圍欄等，圍欄是最近幾年發(fā)展起來的一種新興型的圍欄，有很多優(yōu)點，前途廣泛。它通過一個高壓脈沖發(fā)生器把普通電源的電流變成高壓主脈沖電流然后送到圍欄的鐵絲上，當牲畜角及圍欄上的鐵絲時，就會受到高壓電流的電擊，迅速避開，這樣受擊多次后牲畜就建立起了條件反射，以后就不敢再碰觸圍欄上的鐵絲了。太陽電池蓄電池太陽電池蓄電池高壓脈沖發(fā)生器放牧柵原理圖利用太陽電池制成的電圍欄，經(jīng)濟效果好，使用管理簡單，深受廣大牧區(qū)歡迎，很有推廣價值。2、黑光燈電源害蟲是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的大敵，消滅害蟲，保護農(nóng)作物和森林，是搞好農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的重要措施之一。防止害蟲的主要辦法，有生物防治，生物防治，物理防治等數(shù)種。應用黑光燈防治害蟲屬物理防治法。實踐證明，它是貫徹“預防為主，綜合防治”植保方針的一項效果顯著，好處很多的技術(shù)措施，值得有計劃、有步驟、因地制宜地加以推廣，它的主要優(yōu)點有：能消滅大量的有效蟲源，誘捕的害蟲種類多，數(shù)量大，雌蟲多，抱卵率高?？蓽p少農(nóng)藥用量，減輕污染，有利于保護天敵?？晒?jié)省農(nóng)藥費的開支，減少人工，降低成本。對益蟲和天敵傷害極少，與生物防治無矛盾，有利于保護水產(chǎn)，牲畜和蠶?？捎糜陬A報和科學研究，提高植保水平。按所用電源劃分，黑光燈有交流燈和直流燈之分。交流燈要用大量電桿、電線、投資大，并常受電網(wǎng)的影響，用電缺乏保證。直流燈要用許多蓄電池，管理麻煩，維護復雜，經(jīng)常充電，費工費時。為此有關(guān)工廠研制了以太陽電池作能源的太陽能黑光燈，（如圖13.5所示）。它使用簡單，維護方便，壽命較長，易于管理，因而深受歡迎。太陽能黑光由如下五個部分組成：（1）太陽能收集器（硅太陽電池）（2）蓄電池（3）直流變換器（4）黑光燈管（5）支架及集蟲器。圖13.5太陽能黑光燈3、割膠燈電源橡膠是四大工業(yè)原料之一，是舉世公認的重要戰(zhàn)略物資，在國防建設和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著十分重要的作用和廣泛的用途。我國的天然橡膠植物業(yè)，建國以前基本上是空白，建國后在黨中央的關(guān)懷下，從無到有，從小到大，逐步發(fā)展起來。截止1978年底，我國的橡膠種植總面積已達571萬畝。在世界28個橡膠國中，位居第四，產(chǎn)量位居第六。在橡膠生產(chǎn)中的重要一環(huán)就是割膠。而割膠的照明燈具是割膠的重要生產(chǎn)工具之一。過去，我國割膠的照明燈具，一直沿用國外的乙炔燈。它的缺點是（1）氣味難聞，有礙膠工健康（2）乙炔在運輸和使用中損耗較大（3）不夠安全，有時會發(fā)生爆炸，有時會燃料膠工頭發(fā)（4）光斑小，亮度不高且不穩(wěn)定。為了解決這些問題，我國的有關(guān)院、所、廠合作，經(jīng)過幾年努力，研制出了一種新型割膠燈具，（見下圖13.6）。它由氪氣泡照明燈頭和開口式5安時鎳鎘蓄電池組成。與乙炔燈相比，它有如下優(yōu)點：（1）照明燈泡采用2瓦氪氣泡，光電轉(zhuǎn)換效率高（2）燈頭的反射罩采用真空鍍鋁工藝，反射性能好，光能利用率高（3）無刺激性氣味（4）不怕風吹（5）光斑大，光斑亮度高且穩(wěn)定（6）蓄電池可充電九百多次，節(jié)省開支（7）使用安全方便。圖13.6太陽能割膠燈我國的橡膠農(nóng)場，主要分布在海南、廣東、湛江、汕頭等地區(qū)，云南的西雙版納、紅河、臨滄、德宏地區(qū)，廣西的玉林、欽州，南寧地區(qū)，福建的龍溪地區(qū)，其中不少農(nóng)場地僻人稀，遠離電網(wǎng)，無交流電源可供使用。為此，又研制了專供給割膠燈蓄電瓶充電用的硅太陽電池充電器和充電站，充電站可設置在一個固定的地點，為割膠燈的蓄電瓶集中充電。太陽電池充電站的功率，可根據(jù)充電蓄電池的多少來確定。每燈具可配兩套蓄電池，一套充電，一套使用。這樣，太陽電池充電站就可不必另配貯能裝置了。四、廣播、電視、通信設備電源在偏僻的山區(qū)，分散的海島、遼闊的草原，應用廣播、電視、通信設備是非常重要和必需的。對于發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、改善人民生活、鞏固國防，加強民族團結(jié)有很大意義。而這些地區(qū)，一般均無交流電源可資利用。因此，這些設備的電源保障，就成為了突出的關(guān)鍵問題。僅以電視差轉(zhuǎn)機電源為例，說明太陽電池作電源的優(yōu)勢和巨大潛力。電視是現(xiàn)代化的宣傳教育工具和文化娛樂手段，它融合廣播、新聞、教學、電影、戲劇、音樂，美術(shù)等因素為一體，繪影繪聲，形象生動，對于宣傳黨和國家的方針政策普及科學文化知識，活躍人民生活，具有重要意義，但是我國人口眾多，土地遼闊，因此許多遠離電視發(fā)射臺的邊遠城鎮(zhèn)、山區(qū)、海島上工廠、學校、部隊、牧區(qū)等收不到電視，為了滿足這些地區(qū)人民群眾收看電視的需要，必須裝設電視差轉(zhuǎn)機，而這些地區(qū)差轉(zhuǎn)機工作的條件一般比較差，且依靠常規(guī)能源一般有困難，應用太陽電池為電源的電視差轉(zhuǎn)機應運而生。我國1980年首次研制成功的太陽電池電視差轉(zhuǎn)機（見下圖13.7），是一部晶體管化，各種電源，全自動、黑白彩色兼容的小功率電視變頻轉(zhuǎn)播機，輸出功率為100mw，覆蓋半徑超過3公里，該機小巧輕便，價格低廉，不用外供電源，無人值守，不用機房，采用160片直徑為45mm的硅太陽電池組成兩組，每組各用80片太陽電池串并聯(lián)而成的電源。自1980年3月在廣西陽朔縣城外的東嶺山上安裝使用以來，情況良好，工作正常。當場強有圖13.7太陽能彩色電視差轉(zhuǎn)機40分貝左右時，即能轉(zhuǎn)播出良好的圖案及伴音，場強再強一些，彩色圖象也出來了。使用證明，太陽電池電視差轉(zhuǎn)機，性能良好，價格便宜，供電方便，管理簡單，很有推廣價值，它的主要優(yōu)點如下：建臺簡易，收效快捷。既不需機房，又不需架電源線建臺后不需專人管理，使用方便，節(jié)省人力使用太陽電池作電源，轉(zhuǎn)播機自成閉合回路，與大地無關(guān)，不易受雷擊，設置也簡單，便于在高山建臺節(jié)省投資。建一個普通的小功率差轉(zhuǎn)臺，機房，架電源線建地約需5000~6000元，現(xiàn)在這三項皆可省掉，而太陽電池和鎘鎳蓄電池僅需1800~2000元。作為光伏抽水灌溉系統(tǒng)能源我國西藏大部，新疆南部、青海、和內(nèi)蒙古西部干旱少雨，河流稀少，地表水缺乏。地下水埋深10m以上，但儲量較豐富，且這些地區(qū)的太陽能資源豐富，灌溉季節(jié)正是太陽峰值期，所以對利用太陽能進行提水灌溉非常有利，光伏抽水系統(tǒng)主要包括三部分：光伏陣列，把太陽能轉(zhuǎn)換為直流電；馬達或泵；蓄水和分水系統(tǒng)，框圖如下：太陽能太陽能光伏陣列直流電電力調(diào)節(jié)裝置浮動馬達/泵貯水箱主出水管小型分水滴管太陽能泵一般可用于需水量較大的場合，可分散設置或靠近用水地點設置，灌溉設備的參數(shù)選擇取決于具體地點的太陽輻射、氣溫、水泵出力，機械技術(shù)方面的也界條件等。下面以一個示范點為例將1KW太陽能泵抽水費用和同等規(guī)格的柴油機進行比較，示范點位于內(nèi)蒙古達拉特旗，距包頭26KM，屬伊克昭盟，位于庫布齊沙漠邊緣，比較如下：1、光電提水設備費如下：1KW太陽電池2.5萬元；BOS系統(tǒng)2500元；專用水泵800元；附件500元；安裝費600元，年維護費150元；在Ⅱ類太陽能源區(qū)，揚程20m，4~8月可抽水32000m3，太陽電池按20年折舊，其它設備按10年折舊，則每m3水成本0.055元。2、柴油機提水費如下：設備費1500元；土建費3000元；半年人員工資1000元；年維護費610元；每年4~8月提水40000m3，按8年折舊，不計燃料費，每m3水投資0.07元，每噸水燃料費0.16元，最后可算得每噸水成本0.23元?，F(xiàn)在我國“三北”地區(qū)，利用光伏滴灌系統(tǒng)澆灌農(nóng)田等，有著重要的經(jīng)濟效益，具有廣闊的前景。（取自《新能源》97/10）六、太陽電池電源在陰極保護中的應用我們知道，一般埋于地下的天然氣或其它的管道在土壤的性類似于電解液的環(huán)境中長期浸泡就會產(chǎn)生腐蝕，嚴重影響其安全性和使用壽命。特別是長距離傳輸時，由于管道長，維修和檢查都比較困難。為防止或減緩管道的腐蝕，我們在鋪設管道的時候，就可以隔一定的距離，安裝一個小型的太陽能電池板作為直流電源,它與輔助陽極一起以犧牲陽極的方法來保護陰極的金屬管道。所以，對一個幾十公里或者更長的金屬管道進行分段保護，用太陽能陣列提供直流電壓是最有效和經(jīng)濟的方法。各種條件下使用的金屬，一般會受兩類腐蝕，即化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是金屬與介質(zhì)接觸發(fā)生化學作用時引起的，它的特點是作用進行中沒有電流產(chǎn)生；電化學腐蝕是另一類極其廣泛的腐蝕，它是由于金屬表面與電解質(zhì)溶液（例如水和土壤）接觸時，金屬表面上電位不盡相同，有的地方電位高，另一些地方電位低，結(jié)果形成腐蝕原電池。只起傳遞電子作用，不受腐蝕（若不發(fā)生二次腐蝕過程）。因此電化學腐蝕過程可看成由以下三環(huán)節(jié)組成：在陰極金屬溶解變成金屬離子進入溶液中Me——Me++e-（陽極過程）電子通過金屬從陽極流到陰極在陰極，流過來的電子被溶液中能吸收電子的物質(zhì)（D）所接受e-+D——[D、e-]（陰極過程）以上三個環(huán)節(jié)是互相聯(lián)系，缺一不可。如果其中一環(huán)節(jié)停止進行，則整個腐蝕過程也停止了。電化學腐蝕有電流產(chǎn)生。例如，對于埋設在含氧量不同的土壤中的金屬管道，就可能形成腐蝕電池，與含氧量較多的砂土接觸的管道，成為腐蝕電池的陰極區(qū)，而與含氧量較少的粘土接觸的管道成為陽極區(qū)，受到腐蝕。如下圖13.8所示：圖埋設在結(jié)構(gòu)不同的土壤中的金屬管道發(fā)生充氣不均勻腐蝕因此可通過如圖13.9所示的外加電流法來保護金屬管道不受腐蝕。它將直流電源的負極連接到被保護的金屬管道上，使被保護的金屬整個表面均為陰極，將正極連到難溶的材料如石墨、高硅鐵、碳性鐵氧體，鉛銀合金、鍍鉑的鈦等構(gòu)成的輔助陽極，當施加的驅(qū)動電壓高于金屬所需的最少的保護電位時，該管道處于電流保護范圍內(nèi)，對于邊遠的地區(qū)，則太陽電池作直流源既經(jīng)濟又便利。圖13.9外加電流陰極保護示意圖1.陰極；2.金屬管道；3.絕緣層；4.輔助陽極；5.土壤；6.直流電源1980年山東邵陽縣輸油泵站安裝了太陽能電源供電的地下輸油管道陰極保護裝置，該裝置采用了300W太陽電池，由三塊功率各為100W的小方陣組成，小方陣工作電壓18V，工作電流6A，能自動跟蹤太陽。蓄電池組由40個TW—500A的組成，試驗表明，性能穩(wěn)定，供電正常，使用效果良好；1982年江蘇射陽縣對有35孔的水閘開展了硅太陽電池電源陰極保護試驗，1983年7月使用之后，運行正常，保護效果滿意。七、并網(wǎng)發(fā)電太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)目前主要用于無電或缺電的邊遠地區(qū)，作為獨立的電源給家用電器及照明設備供電。隨著電力的緊張，環(huán)境污染等問題的日趨嚴重，與公用電網(wǎng)并網(wǎng)運行的太陽能發(fā)電系統(tǒng)已顯示出越來越大的競爭力。光伏發(fā)電的并網(wǎng)運行將省去獨立光伏系統(tǒng)中的貯能環(huán)節(jié)——蓄電池，從而大大減少了電站的維護，由于蓄電池壽命較短，省去蓄電池后，發(fā)電系統(tǒng)的壽命可與太陽能電池的壽命相當。與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電，可起到在白天工業(yè)用電高峰期減輕交流電網(wǎng)壓力的作用。它與必須隨時滿足負載要求的獨立光伏系統(tǒng)相比，并網(wǎng)式PＶ系統(tǒng)配置較為簡單。通?？珊喕癁檫x擇ＰＶ組件和合適的逆變器，以及找出ＰＶ陣列和逆變器的容量之間的正確配比。１９９３年，美國幾家電力公司宣布，世界上最大的ａ——Ｓｉ光伏電站已通過專家驗收正式投入運行。該電站位于；加利福利亞州的大衛(wèi)斯。占地２萬ｍ２，造價１６０萬美元，按合同規(guī)定：提供４００ＫＷ交流電力，滿足１５０戶美國家庭的需要，它的實際發(fā)電能力是４７９ＫＷ（ＡＣ），每年發(fā)１００萬ＫＷ.h電能。該電站由原克羅納公司的技術(shù)人員設計和安裝，后為ＡＰＳ公司接管。美國最大的供電公司之一——太平洋煤氣與電力公司以及另外幾家大型電力公司已經(jīng)把這個電站并入了電網(wǎng)。八、太陽電池作為信號轉(zhuǎn)換器的應用此外太陽電池還可以作為光電信號的轉(zhuǎn)換器，它與其它光電器件相比，有許多優(yōu)點：和光電管相比，它的體積小，重量輕，不怕強光，不需外接電源。與光敏電阻和硒光電池相比，它不易老化，參數(shù)穩(wěn)定，光電積分靈敏度高與充電二極管及充電三極管比，它的價格較低，線路簡單它比其它光電器件的壽命都長，可達十至二十年根據(jù)使用方式的不同，可將硅光電池制的充電信號轉(zhuǎn)變器分為以下三類：１、作為光電開關(guān)光電開關(guān)要求有一定的響應速度，能夠一有信號輸入，應該立刻有電信號輸出，且前后相鄰兩個信號能分辨清楚，硅光電池的頻率響應時間為１０－４～１０－６秒，在機械運動范圍內(nèi)能很好地起到開關(guān)的作用，這種作用對輸入的光信號和輸出的電信號不要求有特定的聯(lián)系，只要電信號有可以推動下一級工作的強度即可。光電開關(guān)的應用十分廣泛，如無人管理的路燈開關(guān)，機床上的安全保護等。２、光電流隨著光照面積大小的變化而變化的應用。太陽電池光照面積的大小與輸出的電流大小成線性的關(guān)系，面積愈大，硅光電池輸出電流愈大；面積愈小，輸出的電流也變小。例如可利用此特性，把它裝在電影放映機上作為還音元件（見附圖13.10），也可用于測量壓縮機氣缸閥的規(guī)律等。13.10電影光學還音系統(tǒng)示意圖1.激勵燈泡；2.聚光燈；3.導光柱；4.運行的影片；5.旋轉(zhuǎn)音鼓；6.還音鏡頭；7.機械隙縫；8.硅光電池３、光電流隨光強度的變化而變化的應用硅光電池的短路電流與光照強度成線性關(guān)系，而且對于微弱的光線，這一關(guān)系仍然存在。于是應用這一關(guān)系制成了一種硅光電池顯微光度計，它可以用來檢測從極小煤?；虻V物樣品中反射出來的光強度，從而確定煤或礦物對光的反射率。而反射率是煤的重要物理指標之一。對于研究煤的性質(zhì)，成因及工業(yè)利用具有很大意義。因此，這一儀器在煤炭工業(yè)系統(tǒng)中已獲得較廣泛的應用。應用硅光電池的這一特性，還制成了溫度計、壓力計、濁度計等儀器。太陽電池電源作為新一代的能量系統(tǒng)，應用異常廣泛，上述介紹僅僅是一些典型的應用。目前的應用還包括作為高速公路的照明及標志的信號電源，氣象自動觀測儀器電源，太陽電池游艇，作為無線方式信號保護裝置電源，太陽電池鐘、太陽電池手表、太陽電池電視機等等。應該看到，我國幅原遼闊，部分地區(qū)還沒有電網(wǎng)覆蓋，但太陽能資源豐富，例如我國的青藏高原，地廣人稀，一般沒有高低壓電網(wǎng)，但太陽能資源卻非常豐富，大多數(shù)地區(qū)全年日照時數(shù)在2800－3000h以上，連陰天日數(shù)少，由于空氣稀薄、干燥和潔凈，陽光穿透大氣時，太陽輻射能量被削弱的程度也很小，收到的太陽輻射能量較大，其中直接輻射占總輻射的６０％以上。所以發(fā)展太陽能有很大潛力，前途光明。九．太陽能節(jié)能燈太陽燈對于我國現(xiàn)有的1.96億無電牧民來說太陽燈可以說是科技之光，有可能在近期內(nèi)向這些地區(qū)推廣。其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖太陽光燈結(jié)構(gòu)框圖由上圖可見，太陽燈結(jié)構(gòu)比較簡單。太陽電池板通過防反流二極管向蓄電池充電，由蓄電池向DC－AC逆變器供電。逆變器產(chǎn)生的交流電帶動變通熒光燈工作。控制器包含著過充放保護電路。DC－AC逆變器和熒光燈管實際是一個高效直流節(jié)能燈。我國自行研制太陽燈始于70年代。但是長期以來有兩個問題未能徹底解決；（1）蓄電池容易提前損壞（2）熒燈管易發(fā)黑。這兩個問題雖涉及面較廣，但核心問題是：（1）高效直流節(jié)能燈質(zhì)量問題（2）太陽電池——蓄電池——控制器——高效直流節(jié)能燈之間的最佳匹配問題。市售的以熒光燈為基礎的各式商品應急燈，結(jié)構(gòu)和太陽燈相仿。它是用交流電整流后向蓄電池充電，用蓄電池提供的直流變成20—80KH范圍內(nèi)的交流電去推動熒光燈管工作。應急燈的目的是停電時應急，一般不重視DC—AC逆變器的效率，也不重視燈管的壽命，使多次使用后的燈管發(fā)黑。線路中也沒有過放保護電路。所以簡單地用應急燈配上太陽電池板是不適宜的。十．太陽能光電房美國和歐共體，都在研究分散型的家用光伏系統(tǒng)。因為分散型的家用光伏陣列可以放在屋頂或空地上。所以有時也稱屋頂光伏計劃。鑒于西方的生活習慣，家中用電器較多，除了照明、電視、電冰箱之外，要有空調(diào)、電炊具、洗衣機等，因而需要3~10KW的光伏系統(tǒng)，正在試驗分散并網(wǎng)和獨立系統(tǒng)兩個模式。獨立系統(tǒng)在后面會介紹到，這里只介紹一下分散并網(wǎng)模式。分散并網(wǎng)模式分為兩種情況：（1）無蓄電池系統(tǒng)，如下圖

太陽電池板太陽電池板逆變器控制器濾波保護裝置電度表負載商用電源圖無蓄電池系統(tǒng)太陽電池方陣通過DC－AC逆變器直接與電網(wǎng)相聯(lián)，免除了蓄電池系統(tǒng)，節(jié)省了投資和對蓄電池的維護。（2）有蓄電池系統(tǒng)：太陽電池方陣仍通過DC－AC逆變器與電網(wǎng)相聯(lián)，但自己仍配備蓄電池。如下圖。太陽電池板太陽電池板熱負載濾波保護裝置逆變器控制器充電器電度表負載充電器蓄電池地圖有蓄電池系統(tǒng)上圖中增加了濾波保護器一是要濾掉DC—AC逆變器輸出波型中的高頻諧波并確定保同電位同相位可靠聯(lián)網(wǎng)，二是防止電網(wǎng)中的浪涌和突然故障對太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的沖擊。許多的太陽能發(fā)電的無蓄電池系統(tǒng)并網(wǎng)，因為用戶的分散性，有的向電網(wǎng)供電，有的向電網(wǎng)取電，意味著商用電網(wǎng)猶如一個“耗電網(wǎng)”又是一個“供電網(wǎng)”。在一定程度上，這些小系統(tǒng)對商用電網(wǎng)起到了一定的互補和調(diào)峰作用。從電網(wǎng)的經(jīng)濟效益分析中，即使把輸電損耗考慮進去，仍不失為一個高效率的發(fā)電系統(tǒng)。有蓄電池系統(tǒng)中的蓄電池容量很大時，可以把商用電網(wǎng)看成一個與太陽能發(fā)電的備用電源。當蓄電池容量不大太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的交換能量比較頻繁。有蓄電池系統(tǒng)如果處于電網(wǎng)未端，則可以比較顯著地改善電網(wǎng)未端的供電質(zhì)量，減少輸電損耗。對電網(wǎng)有更明顯的互補作用和穩(wěn)定作用。十