太阳能电池系统应用介绍.doc

太阳能电池系统应用介绍 对于系统的分类，我们按其规模可以分为大中小三类，其中大型是指独立光伏电站；中型是指应用系统；小型是指比户用系统规模还要小的类型如太阳能路灯等。这里主要介绍一些小型的应用系统，其他应用系统只做简短介绍。 一、 航标灯，无人灯塔的电源航标灯是河流、湖泊、运河、水库等航道的导航设施，主要作用是：反映符合航运需要的航道条件，指出经济安全的航道方向和界限，以引导船舶安全迅速地航行。我国土地辽阔，江河湖泊星罗棋布，航运的自然条件十分优越。解放前，我国只有河段设有标志，航标灯也多使用煤油灯、乙炔灯等。解放后，党和国家十分重视航运事业的发展，加强了航标灯的建设工作。使我国的航运事业不断发展，航道通航能力不断提高。航行条件迅速改善，保障了运输的畅通和航行的安全。航标灯按能源供给的方式的不同，可分为：（1） 气体灯：用气体为燃料而发光的灯具，所用气体有乙炔、丙烷等。（2） 煤油灯：以煤油为燃料的灯具。（3） 电气灯：是利用电力为能源发光的灯。目前所用电源有蓄电池、干电池、交流电、浮标水力发电以及硅太阳电池等几种。我国解放前采用的是煤油灯，后来改用乙炔、丙烷灯，也试用过锌空气电池灯。但由于使用条件的特殊，这些方法都存在着不同的缺陷，效果不理想，如用煤油，航标工人要每天早上吹灯，晚上再点灯，每天还要擦透镜，而用乙炔要和易燃、易爆气体打交道，且灯光不亮，发光不稳定。而应用太阳电池作为航标灯源，技术上可行，经济上合算，得到了较广泛的应用。应用太阳电池作为航标灯的电源，国外已很普遍，如日本海上保安厅于1959年11月正式启用了山口县周防筏濑航标灯，我国于1973年首次在天津港进行灯浮标以硅太阳电池供电的试验。到1976年国庆节前，天津港当时所有的13具浮标灯已采用硅太阳电池作为电源。应用的太阳电池板为14.7W，匹配功率为9瓦0.3秒明，2.7秒灭的闪光灯，配用100安时的镉镍蓄电池。使用效果良好，稳定可靠。截至1981年底，全国航标灯应用硅太阳电池电源的总功率已达5000瓦左右，主要用于天津、上海、广州、长江等航道局，安装在南到北纬9的西沙群岛，北到北纬34的大钦岛这样漫长的海岸线上。从几年的使用情况中可以看出太阳电池航标灯有如下优点：（1）使用可靠，维修简单。天津港从1973年开始，每年2月到12月将太阳电池板安装在灯柱上使用，没有进行过补给，并经受住了多次八级、九级以至更大的强风的考验。（2）灯光亮度稳定，射程得到了保证。与硅太阳电池配套的镉镍蓄电池放电平稳，而以前用的锌空电池灯，在刚换新电池时，电压很高，不久电压就大幅度下降，使灯光亮度不稳，灯光射程得不到保证。（4） 减轻了航标工人的劳动强度。（5） 使航标管理水平提高，灯光正常率提高，为我国远海孤岛地区的航标灯找到了一种较理想的新电源。（6） 综合计算，要比乙炔、丙烷、锌空干电池灯节省费用。锌空干电池灯每年需电池费约500元左右。丙烷灯每座航标灯每年进行检查补给要多用3个台班的船，按中型船年平均计算，共需1200元左右。而一套太阳电池电源虽一次投资稍大，约需1500元左右，但若使用10年每年平均开支才150元左右。二、在铁路信号上的应用铁路是国民经济的大动脉，铁路信号灯是保证安全正点运行的不可缺少的重要设备之一。我国铁路现有车站5000余个，其中无交流电源或无可靠的交流电源的车站有1500余个。这些车站的灯光信号、设备或是点油灯，或是以空气电池，干电池供电，技术性能差，工作不稳定，油及电池消耗量大，劳动强度高，异常陈旧落后，为了改变这种落后的状态，使没有可靠交流电源的车站的信号设备获得较理想的电源，1975年2月广州铁路局首次在广州铁路局娄底电务段普奄堂车站的一架预告信号机上试用以硅太阳电池电源为铁路局信号供电。之后，铁道部于1979年6月在青藏铁路的克土车站安装了我国最大的一座硅太阳电池电源，在电气集中信号设备上试用。它的峰值功率为720瓦。与此同时，铁道部还在分布于华南、西北、华北、东北地区的广州、柳州、兰州、西安、呼和浩特、齐齐哈尔、哈尔滨等铁路局选择了一些车站的信号机进行扩大实验，截至1981年底，全国已有15个铁路局在100余个车站安装了硅太阳电池铁路信号灯电源，总功率达5000余瓦（见下图）图 铁路信号灯太阳电池电源硅太阳电池铁路信号灯系统，由如下部分组成：（1）硅太阳电池方阵（2）蓄电池（3）电源控制器（4）信号灯具（5）输电线路（6）硅太阳电池方阵托盘，支架及跟踪装置。实践证明，这些铁路信号灯的硅太阳电池电源，工作可靠，性能稳定，使用良好，比较满意的解决了无可靠交流电源的车站铁路信号灯的供电问题。对确保铁路运输的安全正点和逐渐实现铁路运输的现代化具有很大的意义，它的主要优点是：（1） 提高和稳定了信号的显示距离，有利于行车安全。这些应用太阳电池电源的车站一般来说，地形和气象条件都很恶劣，哈尔滨铁路局的高岭子车站。地处高山峰顶，上下行都是在斜度为1.3%的大坡上，气候恶劣，温差很大，每逢冬季大风雪之夜，由于油灯显示距离近，看不清，甚至被风吹灭，每年平均要造成3次机外停车和50次引导进站。出站信号也由于显示距离近。不但两端搬道员相对方向看不见，连机车乘务员也要运行到站中心才能看清出发信号，经常造成列车晚点，严重影响行车安全。采用干电池的车站，干电池用到最后，供电电压降低，灯光暗淡，而且还可能出现灯光突然不亮影响行车的现象，采用硅太阳电池电源后，供电电压稳定，灯光可靠性强，连续性好，消灭了灭灯现象，并且提高显示距离一倍左右。（2） 减轻了搬道员的劳动强度。过去，在夜间用油灯显示信号的车站，搬道员要白天从信号机柱上取回灯擦洗加油，晚上再挂回点亮，有些信号灯距离又较远（有些距站中心12Km），每逢大风雪和暴风雨之夜，要顶着风雨，冒着严寒，不仅劳动强度大，且已有人身伤亡之事故发生。而用干电池供电的电站，电池更换频繁，并且需经常检测，不但维护工作量不少，且稍有疏忽，就可能出错，影响行车。现在以硅太阳电池作电源，几乎无需什么维护工作，劳动强度大大减轻。（3） 管理方便，使用寿命长，节省了经常的消耗。例如高岭子车站的8个信号灯，过去每年要耗煤油600斤，豆油260斤，折合人民币400余元，现在可全部省掉，五年可省下的这笔费用，大体上与购买太阳电池和镉镍蓄电池的费用相当，而用干电池供电的车站，通常一个月要更换一组点灯用干电池，两个月更换一供臂板电动机动作的电池，换用太阳电池后，电池的消耗量减少了。对位于青藏铁路西宁至格尔木间的克土车站的铁路信号系统，过去用电全部领依靠柴油机发电，要消耗大量柴油，特别是由于这里海拔高，空气稀薄，使柴油机功率下降30%以上，并且使用维修的工作量相当大，现在以硅太阳电池作电源，操作简单，不耗柴油，而且几乎不需任何维修十分方便经济，（见下图）图13.2 克土车站太阳电池铁路信号设备电源（4） 减少了列车通过时的撂闸次数，节约煤炭。减少一次撂闸，可省煤100公斤左右。附：车站信号电源系统简图图 试点站信号电源系统蓄电池组可灵活地通过各自的双投刀闸并关与硅太阳电池方阵浮充对负载供电，必要时将双投开关投向另一端，则可由柴油发电机组发电，具有稳压、稳流性能的充电电屏对这组蓄电池补充充电。三 农牧业设备电源缺少交流电源的广大农牧业地区，是推广应用太阳电池的广阔天地。采用太阳电池为农牧业的小型设备解决电源供应问题。对促进我国农牧业的发展，具有重要意义。1、电围栏电源畜牧业是农业的重要组成部分。 我国草原面积达43亿亩，其中可以利用的有33亿亩，此外南方还有10多亿亩草山草坡，具有发展畜牧业的良好条件。为了发展畜牧业，防止草原退化，许多畜牧业发达的国家，早已用科学的划区轮牧制，代替落后的游牧方式，所谓划区轮牧制就是将大片的草场划分为若干个区，以一定数量的畜群和相等的时间，按区轮流放牧，这样，放牧强度不致过大，因而有利于草场的更新复壮，我国也在推广这种放牧方式。要“轮牧”就要“划区”，并要用围栏将各轮牧区围起来，围栏内设有饮水点，畜群在栏内平时不用人管，只在转栏时才由牧民将畜群赶到计划中的另一个围栏里去。由于建设围栏是搞好草场建设、发展畜牧业的基础，所以各畜牧业发达的国家，尽管围栏工程浩大，也都异常重视，如新西兰花了四亿元在全国建成了总长达80.5万公里围栏，澳大利亚已在60亿亩的草原上建立起了围栏。目前世界各国的围栏按结构材料分，主要有石土矮围栏，刺铁丝及铁丝围栏，生物围栏电围栏等，围栏是最近几年发展起来的一种新兴型的围栏，有很多优点，前途广泛。它通过一个高压脉冲发生器把普通电源的电流变成高压主脉冲电流然后送到围栏的铁丝上，当牲畜角及围栏上的铁丝时，就会受到高压电流的电击，迅速避开，这样受击多次后牲畜就建立起了条件反射，以后就不敢再碰触围栏上的铁丝了。太阳电池蓄电池高压脉冲发生器放牧栅要发展电围栏，就要解决电源问题，我国大多数牧区处于边远地带，人烟稀少，远离电网，无交流电源可利用。因此风能和太阳能便成了电围栏的基本电源。特别是太阳电池，技术上成熟，寿命较长，使用方便，维护简单，再加上电围栏耗电少，所需太阳电池的功率小，我国牧区多在北方，太阳能源丰富，因此是发展电围栏的理想电源。基本原理示意图13.4如下： 原理图利用太阳电池制成的电围栏，经济效果好，使用管理简单，深受广大牧区欢迎，很有推广价值。2、黑光灯电源害虫是农林业生产的大敌，消灭害虫，保护农作物和森林，是搞好农林业生产的重要措施之一。防止害虫的主要办法，有生物防治，生物防治，物理防治等数种。应用黑光灯防治害虫属物理防治法。实践证明，它是贯彻“预防为主，综合防治”植保方针的一项效果显著，好处很多的技术措施，值得有计划、有步骤、因地制宜地加以推广，它的主要优点有：（1） 能消灭大量的有效虫源，诱捕的害虫种类多，数量大，雌虫多，抱卵率高。（2） 可减少农药用量，减轻污染，有利于保护天敌。（3） 可节省农药费的开支，减少人工，降低成本。（4） 对益虫和天敌伤害极少，与生物防治无矛盾，（5） 有利于保护水产，牲畜和蚕桑 （6） 可用于预报和科学研究，提高植保水平。按所用电源划分，黑光灯有交流灯和直流灯之分。交流灯要用大量电杆、电线、投资大，并常受电网的影响，用电缺乏保证。直流灯要用许多蓄电池，管理麻烦，维护复杂，经常充电，费工费时。为此有关工厂研制了以太阳电池作能源的太阳能黑光灯，（如图13.5所示）。它使用简单，维护方便，寿命较长，易于管理，因而深受欢迎。太阳能黑光由如下五个部分组成：（1）太阳能收集器（硅太阳电池）（2）蓄电池（3）直流变换器（4）黑光灯管（5）支架及集虫器。图13.5 太阳能黑光灯3、割胶灯电源橡胶是四大工业原料之一，是举世公认的重要战略物资，在国防建设和工农业生产中有着十分重要的作用和广泛的用途。我国的天然橡胶植物业，建国以前基本上是空白，建国后在党中央的关怀下，从无到有，从小到大，逐步发展起来。截止1978年底，我国的橡胶种植总面积已达571万亩。在世界28个橡胶国中，位居第四，产量位居第六。在橡胶生产中的重要一环就是割胶。而割胶的照明灯具是割胶的重要生产工具之一。过去，我国割胶的照明灯具，一直沿用国外的乙炔灯。它的缺点是（1）气味难闻，有碍胶工健康（2）乙炔在运输和使用中损耗较大（3）不够安全，有时会发生爆炸，有时会燃料胶工头发（4）光斑小，亮度不高且不稳定。为了解决这些问题，我国的有关院、所、厂合作，经过几年努力，研制出了一种新型割胶灯具，（见下图13.6）。它由氪气泡照明灯头和开口式5安时镍镉蓄电池组成。与乙炔灯相比，它有如下优点：（1）照明灯泡采用2瓦氪气泡，光电转换效率高（2）灯头的反射罩采用真空镀铝工艺，反射性能好，光能利用率高（3）无刺激性气味（4）不怕风吹（5）光斑大，光斑亮度高且稳定（6）蓄电池可充电九百多次，节省开支（7）使用安全方便。图13.6 太阳能割胶灯我国的橡胶农场，主要分布在海南、广东、湛江、汕头等地区，云南的西双版纳、红河、临沧、德宏地区，广西的玉林、钦州，南宁地区，福建的龙溪地区，其中不少农场地僻人稀，远离电网，无交流电源可供使用。为此，又研制了专供给割胶灯蓄电瓶充电用的硅太阳电池充电器和充电站，充电站可设置在一个固定的地点，为割胶灯的蓄电瓶集中充电。太阳电池充电站的功率，可根据充电蓄电池的多少来确定。每灯具可配两套蓄电池，一套充电，一套使用。这样，太阳电池充电站就可不必另配贮能装置了。四、广播、电视、通信设备电源在偏僻的山区，分散的海岛、辽阔的草原，应用广播、电视、通信设备是非常重要和必需的。对于发展工农业生产、改善人民生活、巩固国防，加强民族团结有很大意义。而这些地区， 一般均无交流电源可资利用。因此，这些设备的电源保障，就成为了突出的关键问题。仅以电视差转机电源为例，说明太阳电池作电源的优势和巨大潜力。电视是现代化的宣传教育工具和文化娱乐手段，它融合广播、新闻、教学、电影、戏剧、音乐，美术等因素为一体，绘影绘声，形象生动，对于宣传党和国家的方针政策普及科学文化知识，活跃人民生活，具有重要意义，但是我国人口众多，土地辽阔，因此许多远离电视发射台的边远城镇、山区、海岛上工厂、学校、部队、牧区等收不到电视，为了满足这些地区人民群众收看电视的需要，必须装设电视差转机，而这些地区差转机工作的条件一般比较差，且依靠常规能源一般有困难，应用太阳电池为电源的电视差转机应运而生。我国1980年首次研制成功的太阳电池电视差转机（见下图13.7），是一部晶体管化，各种电源，全自动、黑白彩色兼容的小功率电视变频转播机，输出功率为100mw，覆盖半径超过3公里，该机小巧轻便，价格低廉，不用外供电源，无人值守，不用机房，采用160片直径为45mm的硅太阳电池组成两组，每组各用80片太阳电池串并联而成的电源。自1980年3月在广西阳朔县城外的东岭山上安装使用以来，情况良好，工作正常。当场强有图13.7 太阳能彩色电视差转机40分贝左右时，即能转播出良好的图案及伴音，场强再强一些，彩色图象也出来了。使用证明，太阳电池电视差转机，性能良好，价格便宜，供电方便，管理简单，很有推广价值，它的主要优点如下：（1） 建台简易，收效快捷。既不需机房，又不需架电源线（2） 建台后不需专人管理，使用方便，节省人力（3） 使用太阳电池作电源，转播机自成闭合回路，与大地无关，不易受雷击，设置也简单，便于在高山建台（4） 节省投资。建一个普通的小功率差转台，机房，架电源线建地约需50006000元，现在这三项皆可省掉，而太阳电池和镉镍蓄电池仅需18002000元。五、 作为光伏抽水灌溉系统能源我国西藏大部，新疆南部、青海、和内蒙古西部干旱少雨，河流稀少，地表水缺乏。地下水埋深10m以上，但储量较丰富，且这些地区的太阳能资源丰富，灌溉季节正是太阳峰值期，所以对利用太阳能进行提水灌溉非常有利，光伏抽水系统主要包括三部分：光伏阵列，把太阳能转换为直流电；马达或泵；蓄水和分水系统，框图如下：太阳能光伏阵列直流电电力调节装置浮动马达/泵贮水箱主出水管小型分水滴管太阳能泵一般可用于需水量较大的场合，可分散设置或靠近用水地点设置，灌溉设备的参数选择取决于具体地点的太阳辐射、气温、水泵出力，机械技术方面的也界条件等。下面以一个示范点为例将1KW太阳能泵抽水费用和同等规格的柴油机进行比较，示范点位于内蒙古达拉特旗，距包头26KM，属伊克昭盟，位于库布齐沙漠边缘，比较如下：1、光电提水设备费如下：1KW太阳电池2.5万元；BOS系统2500元；专用水泵800元；附件500元；安装费600元，年维护费150元；在类太阳能源区，扬程20m，48月可抽水32000m3，太阳电池按20年折旧，其它设备按10年折旧，则每m3水成本0.055元。2、柴油机提水费如下：设备费1500元；土建费3000元；半年人员工资1000元；年维护费610元；每年48月提水40000m3，按8年折旧，不计燃料费，每m3水投资0.07元，每吨水燃料费0.16元，最后可算得每吨水成本0.23元。现在我国“三北”地区，利用光伏滴灌系统浇灌农田等，有着重要的经济效益，具有广阔的前景。（取自新能源97/10）六、太阳电池电源在阴极保护中的应用我们知道，一般埋于地下的天然气或其它的管道在土壤的性类似于电解液的环境中长期浸泡就会产生腐蚀，严重影响其安全性和使用寿命。特别是长距离传输时，由于管道长，维修和检查都比较困难。为防止或减缓管道的腐蚀，我们在铺设管道的时候，就可以隔一定的距离，安装一个小型的太阳能电池板作为直流电源,它与辅助阳极一起以牺牲阳极的方法来保护阴极的金属管道。所以，对一个几十公里或者更长的金属管道进行分段保护，用太阳能阵列提供直流电压是最有效和经济的方法。各种条件下使用的金属，一般会受两类腐蚀，即化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属与介质接触发生化学作用时引起的，它的特点是作用进行中没有电流产生；电化学腐蚀是另一类极其广泛的腐蚀，它是由于金属表面与电解质溶液（例如水和土壤）接触时，金属表面上电位不尽相同，有的地方电位高，另一些地方电位低，结果形成腐蚀原电池。只起传递电子作用，不受腐蚀（若不发生二次腐蚀过程）。因此电化学腐蚀过程可看成由以下三环节组成：（1） 在阴极金属溶解变成金属离子进入溶液中MeMe+e-（阳极过程）（2） 电子通过金属从阳极流到阴极（3） 在阴极，流过来的电子被溶液中能吸收电子的物质（D）所接受e-+DD、e-（阴极过程）以上三个环节是互相联系，缺一不可。如果其中一环节停止进行，则整个腐蚀过程也停止了。电化学腐蚀有电流产生。例如，对于埋设在含氧量不同的土壤中的金属管道，就可能形成腐蚀电池，与含氧量较多的砂土接触的管道，成为腐蚀电池的阴极区，而与含氧量较少的粘土接触的管道成为阳极区，受到腐蚀。如下图13.8所示：图 埋设在结构不同的土壤中的金属管道发生充气不均匀腐蚀因此可通过如图13.9所示的外加电流法来保护金属管道不受腐蚀。它将直流电源的负极连接到被保护的金属管道上，使被保护的金属整个表面均为阴极，将正极连到难溶的材料如石墨、高硅铁、碳性铁氧体，铅银合金、镀铂的钛等构成的辅助阳极，当施加的驱动电压高于金属所需的最少的保护电位时，该管道处于电流保护范围内，对于边远的地区，则太阳电池作直流源既经济又便利。图13.9 外加电流阴极保护示意图1.阴极；2.金属管道；3.绝缘层；4.辅助阳极；5.土壤；6.直流电源1980年山东邵阳县输油泵站安装了太阳能电源供电的地下输油管道阴极保护装置，该装置采用了300W太阳电池，由三块功率各为100W的小方阵组成，小方阵工作电压18V，工作电流6A，能自动跟踪太阳。蓄电池组由40个TW500A的组成，试验表明，性能稳定，供电正常，使用效果良好；1982年江苏射阳县对有35孔的水闸开展了硅太阳电池电源阴极保护试验，1983年7月使用之后，运行正常，保护效果满意。七、并网发电太阳能光伏发电系统目前主要用于无电或缺电的边远地区，作为独立的电源给家用电器及照明设备供电。随着电力的紧张，环境污染等问题的日趋严重，与公用电网并网运行的太阳能发电系统已显示出越来越大的竞争力。光伏发电的并网运行将省去独立光伏系统中的贮能环节蓄电池，从而大大减少了电站的维护，由于蓄电池寿命较短，省去蓄电池后，发电系统的寿命可与太阳能电池的寿命相当。与电网并网发电，可起到在白天工业用电高峰期减轻交流电网压力的作用。它与必须随时满足负载要求的独立光伏系统相比，并网式P系统配置较为简单。通常可简化为选择组件和合适的逆变器，以及找出阵列和逆变器的容量之间的正确配比。年，美国几家电力公司宣布，世界上最大的光伏电站已通过专家验收正式投入运行。该电站位于；加利福利亚州的大卫斯。占地万，造价万美元，按合同规定：提供交流电力，满足户美国家庭的需要，它的实际发电能力是（），每年发万.h电能。该电站由原克罗纳公司的技术人员设计和安装，后为公司接管。美国最大的供电公司之一太平洋煤气与电力公司以及另外几家大型电力公司已经把这个电站并入了电网。八、太阳电池作为信号转换器的应用此外太阳电池还可以作为光电信号的转换器，它与其它光电器件相比，有许多优点：（） 和光电管相比，它的体积小，重量轻，不怕强光，不需外接电源。（） 与光敏电阻和硒光电池相比，它不易老化，参数稳定，光电积分灵敏度高（） 与充电二极管及充电三极管比，它的价格较低，线路简单（） 它比其它光电器件的寿命都长，可达十至二十年根据使用方式的不同，可将硅光电池制的充电信号转变器分为以下三类：、作为光电开关光电开关要求有一定的响应速度，能够一有信号输入，应该立刻有电信号输出，且前后相邻两个信号能分辨清楚，硅光电池的频率响应时间为秒，在机械运动范围内能很好地起到开关的作用，这种作用对输入的光信号和输出的电信号不要求有特定的联系，只要电信号有可以推动下一级工作的强度即可。光电开关的应用十分广泛，如无人管理的路灯开关，机床上的安全保护等。、光电流随着光照面积大小的变化而变化的应用。太阳电池光照面积的大小与输出的电流大小成线性的关系，面积愈大，硅光电池输出电流愈大；面积愈小，输出的电流也变小。例如可利用此特性，把它装在电影放映机上作为还音元件（见附图13.10），也可用于测量压缩机气缸阀的规律等。13.10 电影光学还音系统示意图1.激励灯泡；2.聚光灯；3.导光柱；4.运行的影片；5.旋转音鼓；6.还音镜头；7.机械隙缝；8.硅光电池、光电流随光强度的变化而变化的应用硅光电池的短路电流与光照强度成线性关系，而且对于微弱的光线，这一关系仍然存在。于是应用这一关系制成了一种硅光电池显微光度计，它可以用来检测从极小煤粒或矿物样品中反射出来的光强度，从而确定煤或矿物对光的反射率。而反射率是煤的重要物理指标之一。对于研究煤的性质，成因及工业利用具有很大意义。因此，这一仪器在煤炭工业系统中已获得较广泛的应用。应用硅光电池的这一特性，还制成了温度计、压力计、浊度计等 仪器。太阳电池电源作为新一代的能量系统，应用异常广泛，上述介绍仅仅是一些典型的应用。目前的应用还包括作为高速公路的照明及标志的信号电源，气象自动观测仪器电源，太阳电池游艇，作为无线方式信号保护装置电源，太阳电池钟、太阳电池手表、太阳电池电视机等等。应该看到，我国幅原辽阔，部分地区还没有电网覆盖，但太阳能资源丰富，例如我国的青藏高原，地广人稀，一般没有高低压电网，但太阳能资源却非常丰富，大多数地区全年日照时数在28003000h以上，连阴天日数少，由于空气稀薄、干燥和洁净，阳光穿透大气时，太阳辐射能量被削弱的程度也很小，收到的太阳辐射能量较大，其中直接辐射占总辐射的以上。所以发展太阳能有很大潜力，前途光明。九太阳能节能灯（一） 太阳灯对于我国现有的1.96亿无电牧民来说太阳灯可以说是科技之光，有可能在近期内向这些地区推广。其基本结构如下图所示：图太阳光灯结构框图由上图可见，太阳灯结构比较简单。太阳电池板通过防反流二极管向蓄电池充电，由蓄电池向DCAC逆变器供电。逆变器产生的交流电带动变通荧光灯工作。控制器包含着过充放保护电路。DCAC逆变器和荧光灯管实际是一个高效直流节能灯。 我国自行研制太阳灯始于70年代。但是长期以来有两个问题未能彻底解决；（1）蓄电池容易提前损坏（2）荧灯管易发黑。这两个问题虽涉及面较广，但核心问题是：（1）高效直流节能灯质量问题（2）太阳电池蓄电池控制器高效直流节能灯之间的最佳匹配问题。市售的以荧光灯为基础的各式商品应急灯，结构和太阳灯相仿。它是用交流电整流后向蓄电池充电，用蓄电池提供的直流变成2080KH范围内的交流电去推动荧光灯管工作。应急灯的目的是停电时应急，一般不重视DCAC逆变器的效率，也不重视灯管的寿命，使多次使用后的灯管发黑。线路中也没有过放保护电路。所以简单地用应急灯配上太阳电池板是不适宜的。十太阳能光电房 美国和欧共体，都在研究分散型的家用光伏系统。因为分散型的家用光伏阵列可以放在屋顶或空地上。所以有时也称屋顶光伏计划。鉴于西方的生活习惯，家中用电器较多，除了照明、电视、电冰箱之外，要有空调、电炊具、洗衣机等，因而需要310KW的光伏系统，正在试验分散并网和独立系统两个模式。独立系统在后面会介绍到，这里只介绍一下分散并网模式。分散并网模式分为两种情况：（1）无蓄电池系统，如下图太阳电池板逆变器控制器滤波保护装置电度表负载 商用电源 图 无蓄电池系统 太阳电池方阵通过DCAC逆变器直接与电网相联，免除了蓄电池系统，节省了投资和对蓄电池的维护。 （2）有蓄电池系统：太阳电池方阵仍通过DCAC逆变器与电网相联，但自己仍配备蓄电池。如下图。太阳电池板热负载滤波保护装置逆变器控制器充电器电度表负载充电器蓄电池 地图 有蓄电池系统 上图中增加了滤波保护器一是要滤掉DCAC逆变器输出波型中的高频谐波并确定保同电位同相位可靠联网，二是防止电网中的浪涌和突然故障对太阳电池发电系统的冲击。许多的太阳能发电的无蓄电池系统并网，因为用户的分散性，有的向电网供电，有的向电网取电，意味着商用电网犹如一个“耗电网”又是一个“供电网”。在一定程度上，这些小系统对商用电网起到了一定的互补和调峰作用。从电网的经济效益分析中，即使把输电损耗考虑进去，仍不失为一个高效率的发电系统。 有蓄电池系统中的蓄电池容量很大时，可以把商用电网看成一个与太阳能发电的备用电源。当蓄电池容量不大太阳能电池发电系统与电网的交换能量比较频繁。有蓄电池系统如果处于电网未端，则可以比较显著地改善电网未端的供电质量，减少输电损耗。对电网有更明显的互补作用和稳定作用。十一公路道班太阳能电源 我国的公路，主要依靠公路道班工人维护。根据道路情况和使用情况，每10公里到50公里就要设立一个道班，每个道班没少则器至五人，多则上百人。道班沿路而建，往往远离村落，许多道班没有电，因而道班工人的的生活条件都十分艰苦，为了改善道班工人的物质文化生活条件，陕西交通厅先后于1984年和1990年在陕北延长县马山道班和榆林地区女子道班进行了公路道班太阳能电视、照明的试点，其基本配置如下：（1）马山道班太阳能电源：太阳电池功率：100W蓄电池：105AH，24V，少维护硅胶蓄电池跟踪系统：单轴旋转二维跟踪（自动程序控制和手动）跟踪精度<6抗风能力：约8级。负载：黄河14寸黑白电视机一台，大个窑洞8W照明灯各一支，收录机一架。安装地点，延安地区延长县马山班，窑洞顶部（2）女子道班太阳能电源太阳电池功率：210W蓄电池：240AH，12V，CJ型少维护硅胶蓄电池。DCAC逆变器：12V，200W一台。负载：21寸彩色电视机一台，8W日光灯8支，收录机一台。安装方式：固定式角钢结构。安装地点：陕北榆林地区女子道班附近。 以上两套系统至今工作正常，受到了道班工人的欢迎。十二农村中小学太阳能电教系统 我国人十几万所中学，80多万所小学，在校中学生近5000万人，小学生1.3亿人。在校中小学生约1.8亿人。据估计全国约1.5万所中学，12万所小学无电，即约有3千万中小学生和教师生活在电网之外。为了改善办学条件，西安交通在国家教委，农业部和省科委支持下于1987年在陕北安塞县王家湾中不进行了农村中学太阳能电教系统试点。王家湾虽然是著名的老区，但由于山大沟深，交通不便，信息闭塞，经济仍比较落后。王家湾中学是当地唯一的乡村中学，有小学六年级至初中三年级共四个班，160多名学生，绝大多数住校。教职工16名，设备简陋。据当地的实际情况。该太阳能电教系统基本配置如下：太阳电池方阵功率：1040WP；安装方式：固定倾角，角钢支架；蓄电池：6CJ180型少维护硅胶电池12只，共2160AH；逆变器：200W，24V逆变器4 台，200W，12V敦变器2台，实行分路供电；负载：BW日光灯16支，8W日光灯26只供教室、实验室、食堂及教师、学生住的窑洞照明；电教设备包括：A：彩电20寸一台，录像机一台（带电视天线放大器一套），可以播放电视录像教学片和接收电视教学讲座。B：苹果P型微机一台，已收集、编制了约10个教学、游戏程序。C：收录机，扩音机各一套，可以为全校广播新闻，广播和集会，做早操用。D：教学大纲规定的有关中学理化实验仪器及电源。E：配置了太阳能电子琴，太阳能对计机等等有趣的课外科技活动实验，以丰富学生文化知识，提高动手能力；安装地点：延安地区安塞县王家湾中学。