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太陽能技術在照明中的應用
（作者未知） 2009/8/29
摘要：簡述了太陽能光伏技術的原理與系統(tǒng)構成，介紹了太陽能光伏技術在照明工程中的應用,并對其成本及存在問題做了簡要的分析。
關鍵詞：太陽能 光伏技術 照明方案 照明設備
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，社會的進步，人們對能源提出了越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題。由于太陽能發(fā)電具有火電、水電、核電所無法比擬的清潔性、安全性、資源的廣泛性和充足性等優(yōu)點，太陽能被認為是二十一世紀最重要的能源。目前太陽能應用技術已取得較大突破，并且已較成熟地應用于建筑樓道照明、城市亮化照明、太陽能熱水供應及采暖等系統(tǒng)。尤其是太陽能光伏技術的發(fā)展，給太陽能在照明中的應用帶來了更加廣闊的前景。
1 太陽能光伏技術
太陽能光伏技術是利用電池組件將太陽能直接轉變?yōu)殡娔艿募夹g。太陽能光伏系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件、蓄電池、控制器、逆變器、照明負載等（見圖1）。當照明負載為直流時，則不用逆變器（見圖２）。
1.1 太陽能電池
太陽能電池組件是利用半導體材料的電子學特性實現(xiàn)P-V轉換的固體裝置。太陽能照明燈具中使用的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池并聯(lián)構成的，因為受目前技術和材料的限制，單一電池的發(fā)電量十分有限。常用的單一電池是一只硅晶體二極管，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質(zhì)半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，形成內(nèi)建靜電場。從理論上講，此時，若在內(nèi)建電場的兩側面引出電極并接上適當負載，就會形成電流。近年來，非晶硅太陽電池的研制也取得了更大的進展，由于其具有生產(chǎn)成本較低、工藝簡單、節(jié)省原料等優(yōu)勢，將在未來光伏技術中占有重要地位。太陽能電池的輸出功率是隨機的，在不同時間，不同地點，同一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。太陽能電池的峰值功率Pm由當?shù)氐奶柶骄椛鋸姸扰c末端的用電負荷決定。
1.2 蓄電池
由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。太陽能電池產(chǎn)生的直流電先進入蓄電池儲存，達到一定閾值，才能供應照明負載。蓄電池的特性直接影響系統(tǒng)的工作效率、可靠性和價格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來，同時還要能夠存儲預定的連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。
1.3 控制器
控制器的作用是使太陽能電池和蓄電池安全可靠地工作,以獲得最高效率并延長蓄電池的使用壽命。通過控制器對充放電條件加以限制，防止蓄電池反充電、過充電及過放電。另外，還應具有電路短路保護、反接保護、雷電保護及溫度補償?shù)裙δ�。由于太陽能電池的輸出能量極不穩(wěn)定，對于太陽能燈具的設計來說，充放電控制電路的質(zhì)量至關重要。
1.4 DC-AC變換器
逆變器的主要功能是將蓄電池的直流電變換成交流電。采用逆變電路，經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負載額定頻率、額定電壓匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。逆變器也應具有電路短路保護、欠壓保護、過流保護、反接保護及雷電保護等功能。
２．太陽能照明方案
太陽能光伏技術的應用不僅在邊遠地區(qū)和暫時缺電地區(qū)具有十分重要的地位，在其它地區(qū)也已迅速普及，已經(jīng)應用在交通、建筑、農(nóng)林等各個行業(yè)中。尤其在照明工程中，更是異彩紛呈。
2.1 城市亮化照明
目前太陽能光伏技術在城市亮化照明中的應用業(yè)已起步并以快速發(fā)展的勢頭逐步普及應用。學校、公園、住宅小區(qū)、別墅等場所的指示牌、警示牌、草坪燈、路燈等均可采用太陽能光伏照明技術，使公共照明更方便、安全、環(huán)保、節(jié)能。太陽能亮化照明的工作原理是：由太陽能電池板作為發(fā)電系統(tǒng)，讓電池板電源經(jīng)過大功率二極管及控制系統(tǒng)給蓄電池充電，當蓄電池電源達到一定程度時，控制系統(tǒng)內(nèi)設的自動保護系統(tǒng)動作，電池板自動切斷電源，實行自動保護。到晚上，太陽能電池板又起到了光控作用，給控制系統(tǒng)發(fā)出指令，此時控制系統(tǒng)自動開啟，輸出電壓，使各式燈具達到設計的照明效果。并可調(diào)節(jié)所需的照明時間。
太陽能亮化照明技術具有一次性投資、無長期運行費用、安裝方便、免維護、使用壽命長等特點，不會對原有植被、環(huán)境造成破壞，同時也降低了各項費用，節(jié)約能源，可謂“一舉多得”。
2.1 建筑物樓道照明
太陽能走廊燈由太陽能電池板供電。整棟建筑采用整體布局、分體安裝、集中供電方式。太陽能安裝在天臺或屋面，用專用導線（可預留）傳送到每層走道和樓梯口。系統(tǒng)采用聲、光感應，延時控制。白天系統(tǒng)充電、夜間自動轉換開啟裝置，當探測到有人走動信息后，自動啟動亮燈裝置，并延時3～5（未完，下一頁）
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