1太陽能資源作為一種新的潔凈能源得到了綜合開發(fā)與利用

在資源和環(huán)保的雙重制約下，人類正面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球熱點(diǎn)問題。而能源問題將是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏，更嚴(yán)重的是化石能源的開發(fā)利用帶來了一系列環(huán)保問題，常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前世界的石油儲量、天然氣儲量可能只能延續(xù)30年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。燃燒煤、石油等化石燃料，每年會有數(shù)10萬t硫等有害物質(zhì)向空中排放，大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響人們的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土，造成了環(huán)境污染。同時(shí)由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。因此，要解決能源問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽能等潔凈能源的開發(fā)利用將成為21世紀(jì)中、后期的主導(dǎo)能源。這是因?yàn)椋?

1.1太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大

太陽每秒鐘放射的能量大約是1.6×1023kW，其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8×1013kW，相當(dāng)于6×109t標(biāo)準(zhǔn)煤。按此計(jì)算，1年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892×1013千億t，是目前世界主要能源探明儲量的1萬倍。太陽的壽命至少尚有40億年，相對于人類歷史來說，太陽可源源不斷供給地球的時(shí)間可以說是無限的。相對于常規(guī)能源，太陽能具有儲量的“無限性”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。

1.2太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性

雖然由于各地緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對于其他能源來說，太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。

1.3太陽能開發(fā)利用無污染

太陽能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲量的無限性，是人類理想的替代能源。

1.4太陽能利用的關(guān)鍵在于使其更具有經(jīng)濟(jì)性

太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性在于太陽能資源取之不盡，用之不竭，可以隨地取用。現(xiàn)在的關(guān)鍵問題是如何提高使用效率，減少開發(fā)利用成本，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，更具有經(jīng)濟(jì)性。盡管如此，太陽能的利用，在一些領(lǐng)域，如太陽能熱水器雖一次投入較高，但其使用過程不耗能，與電熱水器和燃?xì)鉄崴飨啾龋恍韬馁M(fèi)其它資源。因此，隨著科技的發(fā)展，太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會更加明顯。

2光伏貯能系統(tǒng)在電動汽車上的應(yīng)用思路

光伏貯能系統(tǒng)系用太陽光進(jìn)行發(fā)電，用蓄電池貯存起來，具有光電互補(bǔ)性。這是光伏貯能系統(tǒng)的特點(diǎn)。目前電動汽車的動力源主要是采用蓄電池作為動力，但當(dāng)蓄電池放完電后，需要利用市電對蓄電池進(jìn)行充電，特別是當(dāng)蓄電池到使用壽命后期，電池的容量減少，續(xù)行里程會大大縮短，加之充電條件的限制，制約了其發(fā)展。在冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，電池的實(shí)際放電容量較低，同樣會影響續(xù)行里程。因此世界各地的研究人員正在著手研究將光伏貯能系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用在電動汽車上，在白天太陽光充足時(shí)，利用太陽能板的發(fā)電能量給電動汽車提供動力，同時(shí)將多余的電能用蓄電池貯存起來。當(dāng)光線較弱時(shí)或沒有陽光時(shí)，利用蓄電池貯存的能量為汽車提供動力，保證汽車的正常行駛，延長電池的續(xù)行里程。光伏貯能系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)可以根據(jù)汽車所需動力負(fù)荷及太陽資源情況進(jìn)行合理配置，通過太陽能與電能互補(bǔ)，既可提高電池動力系統(tǒng)的可靠性，又可降低電動汽車的使用成本。當(dāng)蓄電池沒有電時(shí)，可以就地停車，利用太陽能進(jìn)行充電，簡單方便，不需專門到充電站進(jìn)行充電。光伏貯能系統(tǒng)主要由太陽能光電板、系統(tǒng)控制逆變器和蓄電池組成，給電動汽車提供動力。

3光伏貯能系統(tǒng)各部分的主要結(jié)構(gòu)功能與參數(shù)

3.1太陽能電池板

太陽能板是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，供電動汽車作動力用，將多余的電能通過蓄電池存儲起來。目前太陽能電池板的種類主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅3種。在太陽光充足日照好的東、西部地區(qū)，采用多晶硅太陽能電池，因?yàn)槎嗑Ч杼柲茈姵厣a(chǎn)工藝相對簡單，價(jià)格比單晶低。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區(qū)，采用單晶硅太陽能電池為好，因?yàn)閱尉Ч杼柲茈姵匦阅軈?shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽能電池在室外陽光不足的情況下比較好，因?yàn)榉蔷Ч杼柲茈姵貙μ柟庹諚l件要求比較低。太陽能電池板應(yīng)具有下列功能：（1）防反接功能和夜間防反充功能；（2）獨(dú)特的串聯(lián)充電回路，比普通的二極管減少近1/2的壓降，有效地提高了太陽能充電效率。（3）PWM脈沖恒壓充電，快充和浮充自動調(diào)節(jié)，有效延長蓄電池的使用壽命。

3.2智能控制器

對貯能用蓄電池充電放電條件進(jìn)行控制，防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方，控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能、太陽能控制功能、光控、時(shí)控功能。同時(shí)要求：（1）兩路DC輸出，可分別工作，互不干擾。（2）多種工作模式：常開、純光控、光控開加時(shí)控關(guān)。（3）獨(dú)特的光控靈敏度檢測，亮燈時(shí)間早、中、晚可調(diào)。（4）蓄電池超壓，自動關(guān)閉負(fù)載。（5）在溫差較大的地方，應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。（6）蓄電池過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、反接保護(hù)、短路保護(hù)。（7）系統(tǒng)電壓自動識別功能。（8）保險(xiǎn)絲短路保護(hù)，保險(xiǎn)絲內(nèi)置但可更換。

3.3光伏系統(tǒng)貯能用蓄電池

目前光伏貯能系統(tǒng)采用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池、超級電容器等。貯能電池容量的選擇原則：首先滿足汽車動力負(fù)載的前提下，把白天太陽能電池組件的多余能量存儲下來，同時(shí)還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天負(fù)載需要的電能。因此蓄電池容量過小不能夠滿足負(fù)載需要，容量過大會使蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，造成資源浪費(fèi)。因此，蓄電池容量選擇應(yīng)與太陽能電池、電動汽車的配套功率相匹配。太陽能電池功率至少是負(fù)載功率4～5倍以上，太陽能電池的輸出電壓比蓄電池的工作電壓高20%～30%以上，才能保證給蓄電池正常充電，蓄電池容量必須是負(fù)載的3倍以上。