光伏发电系统在家用太阳能的设计

常超

（特变电工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

光伏发电系统在家用太阳能的设计

常超

（特变电工新疆新能源股份有限公司，西安710119）

太阳能资源是大自然给予我们的取之不尽的可再生能源，其与煤炭、油气等能源不同，不仅可再生，而且基本不会对环境造成污染。对太阳能资源的合理开发和利用，可以有效解决我国现阶段能源危机和环境污染等问题。在科技发展的引领下，光伏发电系统在家用太阳能中的设计也越来越成熟。论文介绍了太阳能光伏发电系统的优点以及在我国的发展现状，并对光伏发电系统在家用太阳能中的设计进行了分析。

光伏发电系统；家用太阳能；设计

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.11.149

1 引言

21世纪是机遇与挑战并存的时代，同时也是危机并存的时代。经济社会和科技创新的发展在给人们带来重要的物质保障的同时，也给人们带来了能源危机、环境污染等巨大的问题。为了实现经济的可持续发展，国家提出了科学发展观的要求，强调建设资源节约型、环境友好型社会。为了实现可持续发展，减少环境污染，国家需要开发新的、可再生的清洁能源来代替不可再生、易造成污染的能源。太阳能资源就是新能源中最具代表性的能源，它具有取之不尽、用之不竭、安全性高、无污染的特点，对于解决我国目前环境中存在的问题非常有效，因此，对太阳能能源的开发与利用已成为现阶段科学研究的重点。

2 太阳能光伏发电的优点

太阳能光伏发电是利用科学的技术手段将太阳能辐射直接转变为电能的一种方法[1]，它的能量资源来自太阳能。据统计，太阳照射到地球上的能量资源远远大于人类目前的消耗总量，并且太阳能是一种清洁的、可再生的能源。对于太阳能资源的利用也比较方便，太阳能在地球上分布广泛，只要光照

和地理位置合适，就可以使用太阳能发电系统。现在的光伏发电设备非常方便，装好后可以立即发电，只需要符合机电电压的产品，就可以投入使用，不需要使用变压器。与传统的发电系统相比，光伏发电系统除了使用简便，不需架设输电线路、不需消耗燃料之外，还具有清洁、无污染的优点，这一优点正是我们开发和利用太阳能这一新型能源的主要原因，有利于实现经济环境的可持续发展。此外，光伏发电无噪音，也无能耗无有毒气体的排放，无水源冷却系统和设备，大大减少了资金的投入，降低了成本。最后，光伏发电的可靠性更高，使用寿命长。

当然，光伏发电系统也存在一定的缺点。因为太阳能光伏发电直接受制于太阳能能量，而阳光的照射间歇性大，发电系统容易受到昼夜、阴雨天气、云层变化等的影响，这也使得光伏发电存在某种不稳定性[2]。

但是，相比于太阳能发电的优势，我们仍然希望在未来的能源发展中太阳能能源可以得到更好地开发和利用。

3 太阳能光伏发电在我国的发展

我国使用的最主要能源是煤，2020年我国预估煤炭的需求量为40亿t，结合我国现存的煤炭存储量，我国可用的煤炭年限仅剩下30年。为了我国的经济发展，寻求可再生能源是目前最为迫切的任务。因此，在科技发展的支持下，国家把目光转向了源源不断的太阳能资源。和煤炭相比，太阳的辐射能量是取之不尽的，通过对太阳能的开发和利用可以有效解决能源枯竭的问题。

其次，随着科技经济的快速发展，有关人类生存环境的问题日益严重。环境污染包括水污染、大气污染等等，而燃油和燃煤产生的二氧化硫是造成大气污染的主要因素。为了减少环境污染，建设环境友好型社会，国家面临着调整能源结构，使用新型、清洁能源的问题。太阳能作为一种可再生能源，具有清洁、无污染的特点，极大满足了目前的需求。因此，开发利用太阳能资源，除了能有效解决能源枯竭的难题外，还可为改善环境做出贡献。

此外，虽然光伏发电的投资建设成本要高于火电建设的成本。但是，因为太阳能是清洁无污染的清洁能源，不会对环境造成污染，因此环境治理成本要远低于火电的成本。太阳能资源不需要运送和开采，因此可以节省开采和运输成本。所以，从长远来看，光伏发电系统比传统发电系统更具优势。

4 家用太阳能系统的设计

4.1 设计的基本原则

家用太阳能中的光伏发电系统一般应用于比较偏远的地区，并且太阳能的使用在一定程度上受制于地区、天气等问题，因此在设计的过程中，应结合当地的具体实际情况，遵循可靠性、经济适用性和气候环境等原则。

4.2 用电需求分析

家用太阳能系统目前主要用在贫穷偏远的地区，光伏发电的高成本，因此对偏远地区的人民来说，首先需要满足的是群众的照明要求[3]。随着经济水平的不断提高，用户的用电时间和供电保障也要有一定的满足。因而，在对光伏发电系统进行设计之前，需要充分了解负载的特性，以便充分满足不同人群的不同需求。

4.3 太阳能电池方阵的选择

太阳能供电系统工作的基础是太阳能电池组件，它的工作任务是将太阳能辐射转化为电能。选择太阳能电池组件需要考虑的一个重要参数是供电系统工作效率的光电转换效率[4]。在单晶硅、多晶硅和非晶硅3种太阳能电池中，单晶硅电池板的光电转换效率最高，在15%～20%以上，其余2种电池的光电转换率仅为12%、10%。因此，从综合角度来说，光伏发电系统采用的是单晶硅太阳能电池组件。

5 结语

家用太阳能使用的是光伏发电系统，该系统的使用与我国走可持续发展道路相吻合，也是我国改变能源结构的重大举措。随着科技的进步，人类对太阳能能源的开发和利用也会逐步深化，这对于保护地球环境和资源，实现可持续发展具有重大意义。

【1】周虹，林丽华，朱锐敏，等.太阳能光伏发电的前景分析[J].现代物业·现代经济，2014(5):14-15.

【2】佟伟.太阳能光伏发电技术应用综述[J].工程技术:引文版，2016(4): 188.

【3】龙维绪，涂洁磊，王志刚，等.家用太阳能光伏电源系统优化设计[J].阳光能源，2008(8):28-31.

【4】曹莹.家用太阳能光伏发电系统设计[J].机电工程，2011,28(1):12-13.

Design of Photovoltaic Power Generation System in Domestic Solar Energy

CHANG Chao
(TBEA Xinjiang Sunoasis Co.Ltd.,Xi'an 710119,China)

Solar energy is the inexhaustible renewable energy offered by nature,different from the energies such as coal,oil and gas,which was not only renewable,but also cause no pollution to the environment.Reasonable development and utilization of solar energy resources can effectively solve the problems of energy crisis and environmental pollution.Under the guidance of the development of science and technology,the design of photovoltaic power generation system is more and more mature in household solar energy.This paper introduces the advantages of solar photovoltaic power generation system and its development status in China.The design of photovoltaic power generation system in household solar energy is analyzed.

photovoltaic power generation system;household solar energy;design

TM615+.2

A

1007-9467（2016）11-0106-02

2016-10-10

常超（1985～），男，山西太原人，硕士在读，从事光伏电站设计研究。