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隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)能源提出越來(lái)越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類(lèi)面臨的迫切課題。現(xiàn)有能源主要有3種，即火電、水電和核電。
火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊(yùn)藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險(xiǎn)。據(jù)估計(jì)，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒燃料將排出CO2和硫的氧化物，因此會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。
水電要淹沒(méi)大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫(kù)一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。另外，一個(gè)國(guó)家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。
核電在正常情況下固然是干凈的，但萬(wàn)一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬(wàn)人受到了不同程度的損害，而且這一影響并未終止。
這些都迫使人們?nèi)ふ倚履茉础Ｐ履茉匆瑫r(shí)符合兩個(gè)條件：一是蘊(yùn)藏豐富不會(huì)枯竭；二是安全、干凈，不會(huì)威脅人類(lèi)和破壞環(huán)境。目前找到的新能源主要有兩種，一是太陽(yáng)能，二是燃料電池。另外，風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中，最理想的新能源是大陽(yáng)能。
太陽(yáng)能發(fā)電是最理想的新能源
照射在地球上的太陽(yáng)能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽(yáng)能，便足以供全球人類(lèi)一年能量的消費(fèi)。可以說(shuō)，太陽(yáng)能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽(yáng)能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽(yáng)能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。
從太陽(yáng)能獲得電力，需通過(guò)大陽(yáng)電池進(jìn)行光電變換來(lái)實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。
目前，太陽(yáng)電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽(yáng)電池變換效率最高，已達(dá)20％以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽(yáng)電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10％，每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到1－2美元時(shí)，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式竟?fàn)?。估?jì)本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。
太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用
太陽(yáng)能發(fā)電雖受晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進(jìn)行，所以它適于各家各戶(hù)分激進(jìn)行發(fā)電，而且要聯(lián)接到供電網(wǎng)絡(luò)上，使得各個(gè)家庭在電力富裕時(shí)可將其賣(mài)給電力公司，不足時(shí)又可從電力公司買(mǎi)入。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的技術(shù)不難解決，關(guān)鍵在于要有相應(yīng)的法律保障?，F(xiàn)在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都已制定了相應(yīng)法律，保證進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的家庭利益，鼓勵(lì)家庭進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。
日本已于1992年4月實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)同電力公司電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)，已有一些家庭開(kāi)始安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。日本通產(chǎn)省從1994年開(kāi)始以個(gè)人住宅為對(duì)象，實(shí)行對(duì)購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的費(fèi)用補(bǔ)助三分之二的制度。要求第一年有1000戶(hù)家庭、2000年時(shí)有7萬(wàn)戶(hù)家庭裝上太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。
太陽(yáng)能發(fā)電的前景
我國(guó)于1958年開(kāi)始研究太陽(yáng)能電池,1971年首次應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開(kāi)始將太陽(yáng)能電池用于地面。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制,市場(chǎng)發(fā)展很緩慢,除了作為衛(wèi)星電源,在地面上太陽(yáng)能電池僅用于小功率電源系統(tǒng),如航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)系統(tǒng)等。
2002年,國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”,通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè),國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線(xiàn),使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。
目前太陽(yáng)能電池已經(jīng)開(kāi)始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域,光伏發(fā)電不但列入到國(guó)家的攻關(guān)計(jì)劃,而且列入國(guó)家電力建設(shè)計(jì)劃,同時(shí)也在一些重大工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。2003年底，我國(guó)太陽(yáng)能電池的累計(jì)裝機(jī)達(dá)到5萬(wàn)千。目前，光伏發(fā)電已遍及我國(guó)西部各省區(qū)、以及中部和東部的部分省、市、自治區(qū)，投入總規(guī)模已經(jīng)超過(guò)30億元人民幣。
利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電是是能源利用不可逆變的潮流。中國(guó)已成為全世界僅次于美國(guó)的第二大電力消費(fèi)市場(chǎng)，需求增長(zhǎng)速度為全球之冠。但石油能源的緊張、煤炭資源的告急使得現(xiàn)有發(fā)電方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足電力消費(fèi)需求，太陽(yáng)能發(fā)電推廣相當(dāng)迫切、市場(chǎng)潛力十分巨大。針對(duì)市場(chǎng)、加速發(fā)展，太陽(yáng)能電池行業(yè)必定大有可為。
太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備介紹
太陽(yáng)能發(fā)電即是通過(guò)太陽(yáng)能電池又叫光伏電池（是由各種具有不同電子特性的半導(dǎo)體材料薄膜制成的平展晶體，可產(chǎn)生強(qiáng)大的內(nèi)部電場(chǎng)），為了保護(hù)這些光伏電池不受環(huán)境影響，需要把它們連接起來(lái)并封裝在組件中，當(dāng)光線(xiàn)進(jìn)入晶體時(shí)，由光產(chǎn)生的電子被這些電場(chǎng)分離，在太陽(yáng)能電池的頂面和底面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這時(shí)，如果用電路連通，就會(huì)產(chǎn)生直流電流，這些電流儲(chǔ)存到蓄電池，再通過(guò)固態(tài)電子功率調(diào)節(jié)裝置轉(zhuǎn)換成所需的交流電提供給各種負(fù)載。所以晚上沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)，負(fù)載是一樣可以正常工作的。
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可分為太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電兩種。太陽(yáng)能熱發(fā)電就是利 用太陽(yáng)能將水加熱，使產(chǎn)生的蒸汽去驅(qū)除汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。根據(jù)熱電轉(zhuǎn)換方式的不同， 把太陽(yáng)能電站分為集中型太陽(yáng)能電站和分散型太陽(yáng)能電站。塔式太陽(yáng)能電站是集中型的 一種，既在地面上敷設(shè)大量的集熱器陣列，在陣列中適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)建一高塔，在塔頂設(shè)置吸 熱器，從集熱器來(lái)的陽(yáng)光熱集到吸熱器上，使吸熱器內(nèi)的工作介質(zhì)溫度提高，變成蒸汽 通過(guò)管道把蒸汽送到地面上的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
本部分主要介紹太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例、組成發(fā)電系統(tǒng)的主要部件、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)以及太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)品。
一套基本的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成，下面對(duì)各部分的功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：
1.太陽(yáng)電池板
太陽(yáng)電池板的作用是將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成直流電，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。一般根據(jù)用戶(hù)需要，將若干太陽(yáng)電池板按一定方式連接，組