2024年4月23日发(作者：阿里斯顿热水器镁棒型号)
太阳能光伏技术运用及发展分析
【摘要】太阳能是储量最丰富、最清洁、最安全、具有巨大的
开发利用潜力的绿色可再生能源。近年来，我国开始实施“光伏能
屋顶计划”，光伏发电得到了迅速的发展，应用范围正从偏远地区
进入城镇，开始涉足庞大的电力市场，光伏技术的研究也在不断深
入。如何运用光伏技术更好地发展太阳能，成为当下新能源的主要
研究方向。
【关键词】太阳能；光伏技术；运用；分析
1.太阳能光伏技术
太阳能储量丰富，地球可接收到太阳总辐射的二十二亿分之一，
即1.77×1014kw到达地球大气层上边缘，最终有8.5×1013kw达
到地球表面，相当于全世界发电量的几十万倍。据估计太阳的寿命
约为50亿年，可以说太阳的能量是取之不尽用之不竭的。
太阳能光伏现象最早是于1839年法国人发现的，但在38年后
研制出的硒太阳能电池因为转换效率太低（1%）而没有得到推广应
用。随着科技的不断发展以及能源危机的出现，以太阳能为代表的
可再生能源得到了世界的高度重视，太阳能电池材料在生产工艺上
得到了很大的发展。除了单晶硅电池外，多晶浇铸电池得到迅速发
展。此外以非晶硅、碲化镉和铜铟硒为代表的薄膜太阳能电池也相
继进入市场。太阳能电池的特点是应用半导体光伏效应将太阳辐射
直接转换为电能。太阳能转化的电全部为直流电，为了满足平均日
负荷下的用电需求可选择不同数目的组件进行串并联得到所需的
直流电，或经过逆变器转换为交流电加以利用。
2.太阳能光伏技术的应用
为了充分利用储量巨大、不受地域限制、清洁的太阳能，各国
都进行了相应的规划，如美国的“百万屋顶计划”，日本的“阳光
计划”，德国的“10万屋顶发电计划”以及我国的“光明工程”计
划等。目前，太阳能光伏的利用主要集中在led灯上，在家电上的
应用还处在实验室研究阶段，相应的批量化生产的产品比较匮乏。
实际上，随着太阳能光伏技术的成熟，在空调器、电视机、电话、
冰箱、换气扇等家电上的应用前景非常广阔。
2.1太阳能光伏技术在冰箱上的应用
太阳能光伏技术应用的冰箱上分为直流应用和交流应用，其中
直流应用中又分为低直流和高直流。若使用交流电需使用逆变器将
太阳能电池板发出的直流电进行逆变为交流电，逆变的损失较大。
若用高直流来驱动冰箱则需要太阳能光伏电池板的面积比较大，根
据实际情况经济方面不可行。中国家用电器研究院和北京工业大学
在太阳能光伏低直流冰箱方面进行了全面的理论及实验研究。此系
统由太阳能光伏电池、蓄电池、控制器、低压直流冰箱以及蓄冷部
件等构成。使用太阳能功率计，光伏控制器，数字式点参量记录仪
及温度采集仪记录相关的参数。通过测试及相关分析结果可知，经
过改造后的光伏直流冰箱系统各部件具有良好的匹配性，光伏电源
部分的配置能够较好的满足负载冰箱的运行需求。通过对改造后的
冰箱进行晴天及阴天两种天气下采集数据并进行分析，证明太阳能
光伏直流蓄冷冰箱系统在两种天气情况的应用情况都比较好，系统
能够正常工作，冰箱各间室温度也基本能够满足要求，系统整体匹
配性较好。通过对环境及太阳能辐射强度对太阳能光伏直流蓄冷冰
箱的性能影响的分析，得出该冰箱的地域适应性。根据我国的温度
分布和太阳能辐射分布自北向南划分五个温度带，即寒温带、中温
带、暖温带、亚热带、热带。根据北京、长春、乌鲁木齐、成都、
昆明、福州等其他几个典型城市的各月平均日照总辐射量、月平均
室外温度、月日照时间内平均温度、月平均辐射强度等条件来对以
上城市进行分析。太阳能光伏直流蓄冷冰箱系统在北京以及长春、
乌鲁木齐等地区的具有良好的匹配性，昆明、成都两地次之，而福
州的匹配性相对较差。通过对晴天及阴天的实验数据进行分析得出
光伏电源部分的转换效率分别为8.8%与11.4%，在晴天，阴天的情
况下用负载冰箱消耗的电量与光伏电源部分的转换效率的比值得
到需吸收的光能量为3.602kwh和2.781kwh。根据冰箱的运行情况
用相应的公式计算冰箱的基准耗电量为0.698kwh/24h，通过实验数
据对稳定运行下两个周期的实验数据进行分析，得出两个周期的耗
电量分别为0.317kwh/24h与0.316kwh/24h。通过各个周期的耗电
连与基准耗电量的比值得到第一个周期的能效比为45.4%，第二天
的能效比为45.3%。由最终试验计算结果可知，经过不断优化后的
直流蓄冷冰箱属于一级能效（η≤50%）。
2.2太阳能光伏技术在空调上的应用
由于太阳能光电转换的成本要比光热转换的成本高，所以，太
阳能在空调上的应用主要采用光热转换。光热转换中的太阳能吸收
式制冷是目前应用最多的形式，其中溴化锂吸收式制冷机的太阳能
空调系统较为成熟。2010年，我国空调产量超过8000万台套，若
利用太阳能，仅替代部分城郊和部分农村的空调器市场，所产生的
节能减排的效益将十分可观。空调系统的使用需要消耗巨大的电能
（发达国家的空调能耗占全年民用能耗的25%），由此给能源、电力
和环境带来很大的压力。太阳能光热的使用有一定的局限性，因此，
太阳能光伏产业得到了迅猛的发展。太阳能光伏空调器可选用全部
由电池板供电或部分由电池板供电。全部由电池板供电的空调在理
论上可行，但在经济方面，若按1.5匹功率为1200w，太阳能电池
板的价格按12元/瓦计算，电池板算需费用为14400元。考虑到目
前空调的售价问题不能够被接受，从而在经济上不可行。因此，可
以采用将太阳能光伏电并联到市电中再供空调使用，实现部分应用
太阳能。北京工业大学提出一种基于太阳能发电和市电供电混合能
源的全直流空调器，该系统将220v交流市电转经整流后变为直流
电，与并网电源系统直接并联。通过对每块太阳能电池模组标配一
个太阳能控制器，可以实现每块太阳能电池板都能跟踪到最大功率
点，交流市电整流电路包含有源pfc电路。系统中应用最大功率点
跟踪技术，保证太阳能电池阵列工作在最大功率点上，提高光电转
换效率。同时，应用小型化、模块化、标准化的太阳能控制器安装
在太阳能模组上，实现分布独立控制。
2.3太阳能光伏技术在饮水机上的应用
太阳能光伏技术也可在饮水机及纯水机上应用。对于有制冷和
制热能力的饮水机，其制热功率400～1000w不等，制冷功率为75～
80w左右，由于电池板的价格较高，可以采用太阳能光伏电来实现
饮水机的制冷。纯水机具有除掉杂质、铁锈、泥沙、细菌等，剔除
对人体有害的放射性粒子、有机物、水碱和重金属等物质。一般纯
水机都有增压泵需要电源，其功率为25～35w，可利用太阳能光伏
电池板来驱动，从而真正实现不使用化石能源的绿色产品。
3.结论与展望
我国于2006年1月1日正式实施的《中国人民共和国可再生能
源法》，极大地促进我国包括太阳能在内的可再生能源的发展。我
国从上世纪80年代起进行太阳能电池的开发，并实施了光明工程
和乡乡通电等工程。2010年上海世博会三个主要场馆——世博中
心、世博会主题馆、中国馆都使用太阳能供电，其总装机容量为4
兆瓦，年均发电量可达400万千瓦时。
总体来说我国光伏产业还处于初级阶段。与国际发达国家相比
有以下问题：太阳能利用的基础材料特别是光伏材料主要靠进口；
关键生产设备和测试仪器依靠进口；太阳能销售市场和管理不规
范，没有相关的单位进行监督；基础理论发展和科研力量以及资金
支持上较为薄弱。太阳能电池板的造价较高、转换效率较低这些因
素极大地限制了系统的推广。然而，据iea预测表明，到2050年，
太阳能电池板提供的电量将占到全球总耗能的45%，电池板的初投
资降低86%。由此将给光伏产业带来更大的应用空间和市场价值。
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