前言 隨著科學(xué)技術(shù)與人類文明的進(jìn)步，“與環(huán)境共存”成為現(xiàn)代人類越來越重視的思維理念，環(huán)境和資源問題已經(jīng)擺在了我們而前，需要我們每一個(gè)人思考并解決。 地球環(huán)境問題：包括地球溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞、有害廢棄物、海洋污染、森林破壞、地球沙漠化、自然生態(tài)鏈的變化等等。其中最重要的課題是防止地球的溫室效應(yīng)，防止CO 、NO 、SO 等環(huán)境污染氣體的排放，最直接的方法是使用綠色環(huán)保產(chǎn)品來建設(shè)我們的家園。在我國(guó)，造成溫室效應(yīng)氣體排放的部門主要是化工產(chǎn)業(yè)（如化工廠，化肥廠等）、能源變換部門（如火力發(fā)電廠等）和交通部門（如汽車尾氣）。對(duì)此從產(chǎn)生和抑制兩方面，相關(guān)單位和部門采取了許多措施，比如，汽車尾氣排放達(dá)標(biāo)，排放氣脫硫、脫磷處理，使用高效節(jié)能產(chǎn)品等。 地球能源資源問題：油、天然氣、鈾等主要化工燃料己探明的可開采僅為半個(gè)世紀(jì)，資源的有效利用和尋求新的能源方式成為緊急課題。地球資源問題是尋求安全無污染，可再生的綠色能源，比如太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮艿鹊葋硖娲と剂系陌l(fā)電。 太陽能發(fā)電系統(tǒng)是一種看得見，摸得著的科技產(chǎn)品、綠色產(chǎn)品、人文產(chǎn)品。由于其使用的是綠色可再生能源-太陽能，不產(chǎn)生任何有害氣體和有害物質(zhì)，是一種名副其實(shí)的綠色環(huán)保產(chǎn)品。 太陽能發(fā)電系統(tǒng)組成 太陽能發(fā)電系統(tǒng)集物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)、電工學(xué)、光學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、光電子科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)而成的一種高科技產(chǎn)品。太陽能轉(zhuǎn)換為電能部分應(yīng)用到物理學(xué)、化學(xué)、光電子學(xué)，利用專門工藝將硅原子材料經(jīng)高溫（約l 500℃）處理并結(jié)晶，再經(jīng)高精密切割形成晶體片，添加合適的化學(xué)劑產(chǎn)生太陽電池晶片，其晶體結(jié)構(gòu)要符合太陽光譜所包絡(luò)的波長(zhǎng)范圍，并產(chǎn)生足夠的光電子流，形成電磁場(chǎng)，產(chǎn)生一定的電壓和電流．太陽能發(fā)電系統(tǒng)功率控制器是電力多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但價(jià)格更便宜。太陽能發(fā)電系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)、城市景觀相結(jié)合，利用太陽電池的造型，與周圍景觀和諧配套，將產(chǎn)牛實(shí)用、美觀、科普、科技、人文、綠色集一身的景觀亮點(diǎn)。 太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器和蓄電池（組）組成。 1）太陽能電池組 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來，或推動(dòng)負(fù)載工作，太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 2）太陽能控制器 太陽能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ埽渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時(shí)控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。 3）蓄電池 一般為鉛酸電池。小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再釋放出來。 4）逆變器 由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能。 太陽能發(fā)電系統(tǒng)分類 1）根據(jù)提供電力的種類可分為直流供電系統(tǒng)（見圖1）、交流供電系統(tǒng)（見圖2、圖3）和交直流供電（見圖4）系統(tǒng)三類。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 2）按照系統(tǒng)組成或能源獲得途徑來分，可分為光伏供電系統(tǒng)（見圖3）、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)（見圖4）。 [ALIGN=CENTER] [/ALIGN] 3）根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行模式不同，可分為獨(dú)立系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 1）對(duì)于獨(dú)立系統(tǒng)，將白天太陽能發(fā)電多余部分用蓄電池儲(chǔ)存，滿足夜間用電需求，同時(shí)，還可做為災(zāi)害時(shí)期的后備電源。獨(dú)立型太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式為：①白天太陽光能經(jīng)太陽電池變換為電能，該電能經(jīng)功率調(diào)節(jié)器變換后給負(fù)荷供電，同時(shí)向蓄電池將電能儲(chǔ)存。②夜間、天氣惡劣情況下，蓄電池儲(chǔ)存的電能經(jīng)功率調(diào)節(jié)器自動(dòng)向負(fù)荷供電。 2）對(duì)于并網(wǎng)系統(tǒng)，其白天太陽能發(fā)電可送回電網(wǎng)，夜間使用，不足部分由電網(wǎng)提供。對(duì)于并網(wǎng)型太陽能發(fā)電系統(tǒng)其運(yùn)行方式為：①正常時(shí)：太陽光能經(jīng)太陽電池變換為電能，該電能經(jīng)功率調(diào)節(jié)器變換后給負(fù)荷供電，當(dāng)負(fù)荷用電少時(shí)，多余的發(fā)電能可送給電網(wǎng)，向電網(wǎng)售電。當(dāng)負(fù)荷用電多時(shí)，如夜間、天氣惡劣情況下，不足部分自動(dòng)地從電網(wǎng)傳送。②電網(wǎng)停電時(shí)：當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，功率調(diào)節(jié)器自動(dòng)地停止運(yùn)行，負(fù)荷停止從電網(wǎng)側(cè)供電。 太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量的計(jì)算及對(duì)環(huán)境貢獻(xiàn) （1）根據(jù)建筑可設(shè)置太陽電池的場(chǎng)所以及設(shè)備的投資，確定太陽能發(fā)電系統(tǒng)形式和系統(tǒng)容量，為保證技術(shù)和產(chǎn)品的先進(jìn)性，設(shè)計(jì)選型時(shí)考慮了未來并聯(lián)擴(kuò)容功能和接口。太陽能發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量與所處地域的日射量、太陽電池組件數(shù)量、太陽電池組件輸出、放射強(qiáng)度等因素有關(guān)。其計(jì)算公式如下 太陽能發(fā)電系統(tǒng)年間發(fā)電量 式中，KW•h是發(fā)電量（KW h）；U是日射量（KW•h／me day塊）；P 是太陽電池組什輸出（W／塊）；P是太陽電池組什數(shù)量（塊）；H 是太陽電池板參數(shù)；H 是功率調(diào)節(jié)器效率；H 是線路損耗系數(shù)。 （2）太陽能發(fā)電系統(tǒng)工程實(shí)例 1）計(jì)算條件 以北京某一工程為例計(jì)算：緯度39°56｀N：經(jīng)度116°17‘E；海拔高度30m： 方位角 南0°傾斜角0°。 太陽電池方陣輸出302.4 kW 組件輸出 120 W 組件數(shù)量：2520塊： 太陽電池板參數(shù)0.95： 功率調(diào)節(jié)器效率0.90； 線路損耗系數(shù)0.98。 2）附表為太陽能發(fā)電系統(tǒng)比較 （3）太陽能發(fā)電系統(tǒng)環(huán)境貢獻(xiàn)度評(píng)價(jià) 1）太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量 太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命為20年以上，則300kW系統(tǒng)可發(fā)電量為：20x391 742.18=7 834 843.6 kW•h，相當(dāng)于標(biāo)煤7834 843.6X0.402 9X10 =3 156.66t 2）CO 排放減少量可減少CO 排放量=726x3 155 66=2 291 t 注：根據(jù)電力部門的統(tǒng)計(jì)： ①CO 排放量約726kg/t標(biāo)煤；②SO排放量約22kg/t標(biāo)煤； ③NOx排放量約10lg/t標(biāo)煤；④煙塵排放量17kg/t標(biāo)煤。 3）SO 排放減少量 可減少SO 排放量=22x3155.66=69.42t“ 4）NOx排放減少量 可減少NOx排放量=10x3155 .66=31 56t 5）煙塵排放減少量 可減少煙塵排放量=17x3155 .66-53 65t 6）資源減少量 資源的減少量依石油進(jìn)行計(jì)算。 ①石油燃燒發(fā)熱量與電量的換算 418x10 j/3 600wh/kcal=1.16w h/kcal 1kcal=4.18X10 j ②換算為發(fā)電廠的石油燃燒量 發(fā)電廠量=石油發(fā)熱量×換算值×發(fā)電廠至用戶端效率 =10740kcal/kgXl. 16Wh/ kcal X0. 37 =4. 6l KWh/kg ③可減少石油的資源量 可節(jié)約石油量；7 834 843. 6 Kw•h/4. 6l kW•h/kg =1 7x10 kg 由此可以看出：太陽能發(fā)電系統(tǒng)在將光能轉(zhuǎn)換為電能的同時(shí)；不像火力發(fā)電廠會(huì)產(chǎn)生-C02、酸性化合物等對(duì)大氣污染的物質(zhì)，另外也不產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等污染。關(guān)于溫室氣體二氧化碳的排放，在工程建設(shè)中己充分考慮，與化石燃燒比較，太陽能發(fā)電系統(tǒng)是綠色的，不產(chǎn)生污染物質(zhì)的，所以，太陽能發(fā)電系統(tǒng)的導(dǎo)入會(huì)產(chǎn)生保護(hù)環(huán)境的效果。同時(shí)，太陽能發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生電力，既節(jié)約了發(fā)電廠的化石燃燒消耗，又可節(jié)約化石資源做原材料行業(yè)的消耗。 結(jié)束語 綠色能源和可持續(xù)發(fā)展問題是本世紀(jì)人類面臨的重大課題，開發(fā)新能源，對(duì)現(xiàn)有能源的充分合理利用已經(jīng)得到各國(guó)政府的極大重視。太陽能發(fā)電作為一種取之小盡，用之不竭的清潔環(huán)保能源將得到前所未有的發(fā)展。隨著太陽能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開發(fā)的深化，它的效率、性價(jià)比將得到提高，將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用，也將極大地推動(dòng)我國(guó)太陽能發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展。