小区太阳能发电设计探讨

摘 要：文章对太阳能发电的原理及节能环保的优点进行了阐述，在进一步介绍太阳能发电系统的构成的基础上，就小区太阳能发电系统的设计和运行进行了分析，并结合太阳能在小区的实际应用情况，如太阳能照明、太阳能热水器等，对太阳能在小区的应用进行了探讨，以期为建设节能环保的新型小区提供参考。

关键词：小区；太阳能；发电设计

引言

不可再生能源的逐渐枯竭以及环境问题的日益突出，要求人类必须减少对传统石油煤炭类资源的使用，并寻找新的可替代的环境友好型资源。在此基础上，新能源产业发展迅猛，产业规模不断扩大，新能源的开发利用也成为了现今世界上的研究热点。

1 太阳能发电

1.1 太阳能的特点

太阳能是一种普遍存在的能源，并且无需采集、运输就可以直接开发利用；其次，太阳能作为一种清洁能源，对环境不会造成任何损害，在环保意识逐步提高的今天，值得推广应用；有数据显示，每年地球接受到的太阳能相当于130万亿吨煤产生的能量，应用潜力巨大；此外，太阳能量可持续时间如果用地球的寿命来换算，几乎是取之不尽用之不竭的。然而，与此同时，太阳能的利用目前还存在一些问题，比如太阳能虽然普遍存在，但是也存在严重的不稳定性，同时总量虽大但是能流密度却相对较低，并且人类对于太阳能的利用率还处于较低的水平，同时应用成本也较高。

1.2 太阳能发电的原理

发电是太阳能重要的应用领域之一，主要的发电方式包括光-热-电转换和光-电转换两种。前者是利用太阳能产生的热能产生蒸汽从而驱动汽轮机，从而带动发动机发电，产生电能，经历了光-热转换和热-电转换两个过程；后者则是利用光生伏特效应，直接将太阳能转换为电能，并通过太阳能电池的方式进行储存、利用。

1.3 太阳能发电系统的构成

太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组是太阳能发电系统的主要组成部分，此外逆变器也是常见的辅助设备，用于输出合适交流电。

太阳能电池板的主要功能是转换太阳的辐射能为电能，送往电池组中进行存储，并推动负载作用，是太阳能发电系统中最核心、最有价值的组成部分，它的质量也直接决定了整个太阳能发电系统的质量。太阳能控制器负责对整个太阳能发电系统进行监控，并对蓄电池组起到一个保护的作用，此外，部分控制器可能还兼具有光控和时控功能。值得注意的是，一个合格的控制器在温差较大的地方，还应该配备温差补偿功能。太阳能蓄电池组的功能，就是将太阳能发电系统产生的电能储存起来以备用，铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池或锂电池是最常见的蓄电池种类，除铅酸电池外，主要用于小微型的太阳能发电系统中。我们知道，太阳能直接输出的电能为12VDC、24VDC、48VDC，而我们日常使用的电能则为220VAC、110VAC，因此逆变器的主要作用就是为我们提供合适的电能。

2 小区太阳能发电系统的发电设计和运行方式

2.1 太阳能发电设计

以呼和浩特市为例，该市地处内蒙古西部，属于日照资源二类地区，太阳辐射能强，很多地区全年日照时间在2800-3100h，年均为1600小时。根据笔者参与设计的呼和浩特市某住宅小区用电智能系统建设项目为例，为满足小区地下停车场照明、楼道间照明的需求，太阳能发电的设计总装机容量为322.56KW，年总发电量为294456KW，日均发电801.2KW。

2.2 太阳能发电系统的运行

2.2.1 并网全自动运行方式

设计的太阳能发电系统产生的电能将直接分配到需要太阳能供电的用电负载上，包括楼道间照明以及地下停车场照明，不足的电力将由连接的电网进行补充调节。具体工作起来，就是太阳能发电系统在早晚分别对太阳能电池板阵列的电压进行监测：早上达到设定值即执行并网发电，并将产生的直流电经由逆变器转换为可供使用的交流电；晚上低于设定值时，并网发电系统将自动停止运行。除此以外，发生以下情况时，太阳能并网发电系统也需要自动停止运行：一是白天日照不足导致发电困难时；二是当小区电网发生故障而无法正常工作时，并网发电系统需要与小区电网分离并即刻停止运行，若停电时间较长，还需要手动关闭太阳能并网发电系统；三是当太阳能发电系统发电能力超过了小区电网负载时，也需要逐步关闭并网发电的部分功能，避免逆流的发生。此外，为了避免频繁的不必要的启动，太阳能并网发电系统还应当启用启动延时功能。

太阳能发电系统并网全自动运行方式一般是白天发电量大负载耗电量小，晚上不发电而负载耗电量大。基于此，可以将太阳能发电系统设计成与小区已有电网相互连接，这样一来就可以调剂白天与黑夜发电的差别，做到随取随用。与此同时，也省掉了太阳能蓄电池系统。

2.2.2 并联运行方式

太阳能发电系统并联运行方式与并网全自动运行方式在电能利用和调节方式上基本一致，是一个相对独立的发电系统。该方式的配电方式与柴油发电机的配电方式基本相同，即增加一路交流市电供电，将经逆变器转换的交流电和市电组成ATSE双电源自动切换，这是一种简单、灵活、独立的发电系统，ATSE双电源自动切换系统会在太阳能供电中断，或者供电不足的时候自动切换到市电供电，供电的可靠性也随之提高。然而，并联运行方式也有一定缺点，那就是ATSE双电源自动切换的过程中，将会中断一段时间的供电，这将不利于一些用电设备的正常运行，甚至可能会造成一定的损坏。同时，考虑到太阳能发电的不稳定性，并联运行方式的用电量也很难达到平衡。不过，由于并联运行方式可以尽量更多的发挥太阳能的发电量，从而部分节约备用的蓄电池，进而节约投资。

3 小区太阳能发电的应用

现代小区的地下停车场一般面积较大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗费较大的电力来提供照明；同时，高层建筑楼梯间过道较多，耗电量也较大，在小区利用较大的屋顶面积，设计太阳能发电系统，就可以很好的为这些区域提供电能。同时，小区内路灯也可以购置太阳能路灯，提高小区的品质的同时，也提高小区居民的环保意识。

4 结束语

现阶段太阳能发电系统在小区中的应用还存在着诸多问题。首先是投资成本较大，而回报相对较低，经济价值比较差，因此很多小区不愿意采用；二是大多数电力企业还不允许太阳能发电进入并网，这制约了太阳能发电系统的进一步发展；此外，一些太阳能系统的配套设备研究依然处于研发、试用阶段，真正得到大面积的推广应用，可能还需要一段时间。然而，太阳能作为一种绿色、环保、可持续的新能源，从长久来看依然具备巨大的发展潜力。

参考文献

[1]牛明成，杨雷，王恒.居住小区太阳能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

[2]丁吉财，余国光，王恩政.小区建设太阳能综合应用模式研究[J].住宅产业，2011（5）：49-50.

[3]符尊明.小区太阳能发电设计的探讨[J].中华建设，2011（7）：110-111.

[4]王轶尧.住宅小区的太阳能利用[J].铁道工程企业管理，2013（6）：34-36.

作者简介：李丽（1985-），女，汉族，硕士研究生，内蒙古呼和浩特市人，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事发输变电的自动化设计工作。endprint

摘 要：文章对太阳能发电的原理及节能环保的优点进行了阐述，在进一步介绍太阳能发电系统的构成的基础上，就小区太阳能发电系统的设计和运行进行了分析，并结合太阳能在小区的实际应用情况，如太阳能照明、太阳能热水器等，对太阳能在小区的应用进行了探讨，以期为建设节能环保的新型小区提供参考。

关键词：小区；太阳能；发电设计

引言

不可再生能源的逐渐枯竭以及环境问题的日益突出，要求人类必须减少对传统石油煤炭类资源的使用，并寻找新的可替代的环境友好型资源。在此基础上，新能源产业发展迅猛，产业规模不断扩大，新能源的开发利用也成为了现今世界上的研究热点。

1 太阳能发电

1.1 太阳能的特点

太阳能是一种普遍存在的能源，并且无需采集、运输就可以直接开发利用；其次，太阳能作为一种清洁能源，对环境不会造成任何损害，在环保意识逐步提高的今天，值得推广应用；有数据显示，每年地球接受到的太阳能相当于130万亿吨煤产生的能量，应用潜力巨大；此外，太阳能量可持续时间如果用地球的寿命来换算，几乎是取之不尽用之不竭的。然而，与此同时，太阳能的利用目前还存在一些问题，比如太阳能虽然普遍存在，但是也存在严重的不稳定性，同时总量虽大但是能流密度却相对较低，并且人类对于太阳能的利用率还处于较低的水平，同时应用成本也较高。

1.2 太阳能发电的原理

发电是太阳能重要的应用领域之一，主要的发电方式包括光-热-电转换和光-电转换两种。前者是利用太阳能产生的热能产生蒸汽从而驱动汽轮机，从而带动发动机发电，产生电能，经历了光-热转换和热-电转换两个过程；后者则是利用光生伏特效应，直接将太阳能转换为电能，并通过太阳能电池的方式进行储存、利用。

1.3 太阳能发电系统的构成

太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组是太阳能发电系统的主要组成部分，此外逆变器也是常见的辅助设备，用于输出合适交流电。

太阳能电池板的主要功能是转换太阳的辐射能为电能，送往电池组中进行存储，并推动负载作用，是太阳能发电系统中最核心、最有价值的组成部分，它的质量也直接决定了整个太阳能发电系统的质量。太阳能控制器负责对整个太阳能发电系统进行监控，并对蓄电池组起到一个保护的作用，此外，部分控制器可能还兼具有光控和时控功能。值得注意的是，一个合格的控制器在温差较大的地方，还应该配备温差补偿功能。太阳能蓄电池组的功能，就是将太阳能发电系统产生的电能储存起来以备用，铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池或锂电池是最常见的蓄电池种类，除铅酸电池外，主要用于小微型的太阳能发电系统中。我们知道，太阳能直接输出的电能为12VDC、24VDC、48VDC，而我们日常使用的电能则为220VAC、110VAC，因此逆变器的主要作用就是为我们提供合适的电能。

2 小区太阳能发电系统的发电设计和运行方式

2.1 太阳能发电设计

以呼和浩特市为例，该市地处内蒙古西部，属于日照资源二类地区，太阳辐射能强，很多地区全年日照时间在2800-3100h，年均为1600小时。根据笔者参与设计的呼和浩特市某住宅小区用电智能系统建设项目为例，为满足小区地下停车场照明、楼道间照明的需求，太阳能发电的设计总装机容量为322.56KW，年总发电量为294456KW，日均发电801.2KW。

2.2 太阳能发电系统的运行

2.2.1 并网全自动运行方式

设计的太阳能发电系统产生的电能将直接分配到需要太阳能供电的用电负载上，包括楼道间照明以及地下停车场照明，不足的电力将由连接的电网进行补充调节。具体工作起来，就是太阳能发电系统在早晚分别对太阳能电池板阵列的电压进行监测：早上达到设定值即执行并网发电，并将产生的直流电经由逆变器转换为可供使用的交流电；晚上低于设定值时，并网发电系统将自动停止运行。除此以外，发生以下情况时，太阳能并网发电系统也需要自动停止运行：一是白天日照不足导致发电困难时；二是当小区电网发生故障而无法正常工作时，并网发电系统需要与小区电网分离并即刻停止运行，若停电时间较长，还需要手动关闭太阳能并网发电系统；三是当太阳能发电系统发电能力超过了小区电网负载时，也需要逐步关闭并网发电的部分功能，避免逆流的发生。此外，为了避免频繁的不必要的启动，太阳能并网发电系统还应当启用启动延时功能。

太阳能发电系统并网全自动运行方式一般是白天发电量大负载耗电量小，晚上不发电而负载耗电量大。基于此，可以将太阳能发电系统设计成与小区已有电网相互连接，这样一来就可以调剂白天与黑夜发电的差别，做到随取随用。与此同时，也省掉了太阳能蓄电池系统。

2.2.2 并联运行方式

太阳能发电系统并联运行方式与并网全自动运行方式在电能利用和调节方式上基本一致，是一个相对独立的发电系统。该方式的配电方式与柴油发电机的配电方式基本相同，即增加一路交流市电供电，将经逆变器转换的交流电和市电组成ATSE双电源自动切换，这是一种简单、灵活、独立的发电系统，ATSE双电源自动切换系统会在太阳能供电中断，或者供电不足的时候自动切换到市电供电，供电的可靠性也随之提高。然而，并联运行方式也有一定缺点，那就是ATSE双电源自动切换的过程中，将会中断一段时间的供电，这将不利于一些用电设备的正常运行，甚至可能会造成一定的损坏。同时，考虑到太阳能发电的不稳定性，并联运行方式的用电量也很难达到平衡。不过，由于并联运行方式可以尽量更多的发挥太阳能的发电量，从而部分节约备用的蓄电池，进而节约投资。

3 小区太阳能发电的应用

现代小区的地下停车场一般面积较大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗费较大的电力来提供照明；同时，高层建筑楼梯间过道较多，耗电量也较大，在小区利用较大的屋顶面积，设计太阳能发电系统，就可以很好的为这些区域提供电能。同时，小区内路灯也可以购置太阳能路灯，提高小区的品质的同时，也提高小区居民的环保意识。

4 结束语

现阶段太阳能发电系统在小区中的应用还存在着诸多问题。首先是投资成本较大，而回报相对较低，经济价值比较差，因此很多小区不愿意采用；二是大多数电力企业还不允许太阳能发电进入并网，这制约了太阳能发电系统的进一步发展；此外，一些太阳能系统的配套设备研究依然处于研发、试用阶段，真正得到大面积的推广应用，可能还需要一段时间。然而，太阳能作为一种绿色、环保、可持续的新能源，从长久来看依然具备巨大的发展潜力。

参考文献

[1]牛明成，杨雷，王恒.居住小区太阳能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

[2]丁吉财，余国光，王恩政.小区建设太阳能综合应用模式研究[J].住宅产业，2011（5）：49-50.

[3]符尊明.小区太阳能发电设计的探讨[J].中华建设，2011（7）：110-111.

[4]王轶尧.住宅小区的太阳能利用[J].铁道工程企业管理，2013（6）：34-36.

作者简介：李丽（1985-），女，汉族，硕士研究生，内蒙古呼和浩特市人，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事发输变电的自动化设计工作。endprint

摘 要：文章对太阳能发电的原理及节能环保的优点进行了阐述，在进一步介绍太阳能发电系统的构成的基础上，就小区太阳能发电系统的设计和运行进行了分析，并结合太阳能在小区的实际应用情况，如太阳能照明、太阳能热水器等，对太阳能在小区的应用进行了探讨，以期为建设节能环保的新型小区提供参考。

关键词：小区；太阳能；发电设计

引言

不可再生能源的逐渐枯竭以及环境问题的日益突出，要求人类必须减少对传统石油煤炭类资源的使用，并寻找新的可替代的环境友好型资源。在此基础上，新能源产业发展迅猛，产业规模不断扩大，新能源的开发利用也成为了现今世界上的研究热点。

1 太阳能发电

1.1 太阳能的特点

太阳能是一种普遍存在的能源，并且无需采集、运输就可以直接开发利用；其次，太阳能作为一种清洁能源，对环境不会造成任何损害，在环保意识逐步提高的今天，值得推广应用；有数据显示，每年地球接受到的太阳能相当于130万亿吨煤产生的能量，应用潜力巨大；此外，太阳能量可持续时间如果用地球的寿命来换算，几乎是取之不尽用之不竭的。然而，与此同时，太阳能的利用目前还存在一些问题，比如太阳能虽然普遍存在，但是也存在严重的不稳定性，同时总量虽大但是能流密度却相对较低，并且人类对于太阳能的利用率还处于较低的水平，同时应用成本也较高。

1.2 太阳能发电的原理

发电是太阳能重要的应用领域之一，主要的发电方式包括光-热-电转换和光-电转换两种。前者是利用太阳能产生的热能产生蒸汽从而驱动汽轮机，从而带动发动机发电，产生电能，经历了光-热转换和热-电转换两个过程；后者则是利用光生伏特效应，直接将太阳能转换为电能，并通过太阳能电池的方式进行储存、利用。

1.3 太阳能发电系统的构成

太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组是太阳能发电系统的主要组成部分，此外逆变器也是常见的辅助设备，用于输出合适交流电。

太阳能电池板的主要功能是转换太阳的辐射能为电能，送往电池组中进行存储，并推动负载作用，是太阳能发电系统中最核心、最有价值的组成部分，它的质量也直接决定了整个太阳能发电系统的质量。太阳能控制器负责对整个太阳能发电系统进行监控，并对蓄电池组起到一个保护的作用，此外，部分控制器可能还兼具有光控和时控功能。值得注意的是，一个合格的控制器在温差较大的地方，还应该配备温差补偿功能。太阳能蓄电池组的功能，就是将太阳能发电系统产生的电能储存起来以备用，铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池或锂电池是最常见的蓄电池种类，除铅酸电池外，主要用于小微型的太阳能发电系统中。我们知道，太阳能直接输出的电能为12VDC、24VDC、48VDC，而我们日常使用的电能则为220VAC、110VAC，因此逆变器的主要作用就是为我们提供合适的电能。

2 小区太阳能发电系统的发电设计和运行方式

2.1 太阳能发电设计

以呼和浩特市为例，该市地处内蒙古西部，属于日照资源二类地区，太阳辐射能强，很多地区全年日照时间在2800-3100h，年均为1600小时。根据笔者参与设计的呼和浩特市某住宅小区用电智能系统建设项目为例，为满足小区地下停车场照明、楼道间照明的需求，太阳能发电的设计总装机容量为322.56KW，年总发电量为294456KW，日均发电801.2KW。

2.2 太阳能发电系统的运行

2.2.1 并网全自动运行方式

设计的太阳能发电系统产生的电能将直接分配到需要太阳能供电的用电负载上，包括楼道间照明以及地下停车场照明，不足的电力将由连接的电网进行补充调节。具体工作起来，就是太阳能发电系统在早晚分别对太阳能电池板阵列的电压进行监测：早上达到设定值即执行并网发电，并将产生的直流电经由逆变器转换为可供使用的交流电；晚上低于设定值时，并网发电系统将自动停止运行。除此以外，发生以下情况时，太阳能并网发电系统也需要自动停止运行：一是白天日照不足导致发电困难时；二是当小区电网发生故障而无法正常工作时，并网发电系统需要与小区电网分离并即刻停止运行，若停电时间较长，还需要手动关闭太阳能并网发电系统；三是当太阳能发电系统发电能力超过了小区电网负载时，也需要逐步关闭并网发电的部分功能，避免逆流的发生。此外，为了避免频繁的不必要的启动，太阳能并网发电系统还应当启用启动延时功能。

太阳能发电系统并网全自动运行方式一般是白天发电量大负载耗电量小，晚上不发电而负载耗电量大。基于此，可以将太阳能发电系统设计成与小区已有电网相互连接，这样一来就可以调剂白天与黑夜发电的差别，做到随取随用。与此同时，也省掉了太阳能蓄电池系统。

2.2.2 并联运行方式

太阳能发电系统并联运行方式与并网全自动运行方式在电能利用和调节方式上基本一致，是一个相对独立的发电系统。该方式的配电方式与柴油发电机的配电方式基本相同，即增加一路交流市电供电，将经逆变器转换的交流电和市电组成ATSE双电源自动切换，这是一种简单、灵活、独立的发电系统，ATSE双电源自动切换系统会在太阳能供电中断，或者供电不足的时候自动切换到市电供电，供电的可靠性也随之提高。然而，并联运行方式也有一定缺点，那就是ATSE双电源自动切换的过程中，将会中断一段时间的供电，这将不利于一些用电设备的正常运行，甚至可能会造成一定的损坏。同时，考虑到太阳能发电的不稳定性，并联运行方式的用电量也很难达到平衡。不过，由于并联运行方式可以尽量更多的发挥太阳能的发电量，从而部分节约备用的蓄电池，进而节约投资。

3 小区太阳能发电的应用

现代小区的地下停车场一般面积较大，并且大都缺少采光措施，因此需要耗费较大的电力来提供照明；同时，高层建筑楼梯间过道较多，耗电量也较大，在小区利用较大的屋顶面积，设计太阳能发电系统，就可以很好的为这些区域提供电能。同时，小区内路灯也可以购置太阳能路灯，提高小区的品质的同时，也提高小区居民的环保意识。

4 结束语

现阶段太阳能发电系统在小区中的应用还存在着诸多问题。首先是投资成本较大，而回报相对较低，经济价值比较差，因此很多小区不愿意采用；二是大多数电力企业还不允许太阳能发电进入并网，这制约了太阳能发电系统的进一步发展；此外，一些太阳能系统的配套设备研究依然处于研发、试用阶段，真正得到大面积的推广应用，可能还需要一段时间。然而，太阳能作为一种绿色、环保、可持续的新能源，从长久来看依然具备巨大的发展潜力。

参考文献

[1]牛明成，杨雷，王恒.居住小区太阳能光伏照明研究[J].山西建筑，2008，34（1）：248-249.

[2]丁吉财，余国光，王恩政.小区建设太阳能综合应用模式研究[J].住宅产业，2011（5）：49-50.

[3]符尊明.小区太阳能发电设计的探讨[J].中华建设，2011（7）：110-111.

[4]王轶尧.住宅小区的太阳能利用[J].铁道工程企业管理，2013（6）：34-36.

作者简介：李丽（1985-），女，汉族，硕士研究生，内蒙古呼和浩特市人，工作单位：内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，主要从事发输变电的自动化设计工作。endprint