光伏太阳能供电方式及在建筑公共照明中的应用前景讨论

　　摘要：探讨光伏太阳能发电系统的三种供电方式及其各自的优缺点，鉴于现代建筑公共照明造价、耗电量大幅增加等问题，讨论光伏太阳能在此领域的发展前景。
　　关键词：光伏太阳能发电，独立发电系统，市电并联发电系统，市电并网发电系统，公共照明
　　
　　随着我国经济的迅速发展，城市范围的日益扩大，电能的过大需求在很大程度上成为未来城市发展的首要瓶颈之一，“电荒”已经不可避免的成为了未来经济发展的首要敌人，所以，开发和应用新能源是目前学术界讨论最普遍的话题之一。
　　太阳能作为一种绿色环保、可再生的清洁能源已经日益引起人们的重视、开发和应用，所谓光伏太阳能供电即使用屋面光伏板将太阳能转化为电能再供给用电设备的一种方式。
　　光伏太阳能供电系统在建筑小区应用的供配电方式主要有三种：
　　一、独立发电系统
　　它是光伏太阳能独立发电、独立供电，环保安全，不需要消耗其他能源的一种最简单、最原始的供电方式。例如：小区中的太阳能路灯，当选用直流LED光源时，就是直流负载形式，当选用交流荧光灯光源时，就是交流负载形式。
　　这种方式的优点是简单、经济、灵活、适用范围广泛，多数适用于用电容量小，分散性大的用电负载。缺点是用电可靠性差，管理控制也比较分散麻烦。
　　二、市电并联发电系统
　　此种方式与太阳能独立发电系统的区别在于，在上一方式的基础上，在用电负载处增加一路交流市电供电，如是交流负载，即与光伏太阳能发电经逆变的交流供电回路组成ATSE双电源自动切换，如是直流负载，同理将交流市电整流仍然可以和光伏太阳能所产直流电组成ATSE双电源自动切换。
　　很显然，此种方式除具有上种的优点外，最明显的进步在于一旦光伏太阳能电量不足或者中断，可借助于ATSE双电源自动切换改为市电供电，不但提高了供电的可靠性，还在经济上可以通过减少配置蓄电池的容量来节约成本。同样，此种方式优点明显缺点却也很突出，那就是虽然ATSE自动切换装置切换的时间非常短，可以达到毫秒的时间，但毕竟这期间也还是需要断电的，并不是不间断供电方式，这样就会造成很多需要连续工作的用电设备不能正常工作，甚至造成损坏、破坏等严重的后果。
　　此外，由于光伏太阳能发电受外界多种因素影响，发电量的变化较大，且用电负载也不是恒定不变的，所以发电和用电量是无法达到平衡的，当发电量不足或者中断时可由ATSE双电源切换改为市电补给供电，反之，当发电量超过用电负载和蓄电池组的容量时，只好通过控制光伏太阳能，让其少发一部分电来解决，这样反而白白浪费一部分太阳能资源。
　　三、市电并网发电系统
　　上述可见，市电并联发电系统优缺点同样明显，那么如何能保留优点克服缺点形成一套完美的系统呢，下面就来介绍一下当前使用最广泛的市电并网发电系统。
　　所谓市电并网发电系统，即把光伏太阳能发电系统和市电电力系统并网运行，两者同时向用电负载供电，这样便很容易的解决了市电并联系统所出现的ATSE双电源切换期间中断供电所出现的种种问题。同样，不管光伏太阳能发电量是多是少，用电负载是大是小，都由电力系统去平衡，光伏太阳能系统只管尽可能大的去发电，同时也可以减少蓄电池容量，节约投资成本。
　　但是现下的实际应用中，由于技术和管理上的原因，并不能达到理论上的效果，再加上目前光伏太阳能发电量较其他方式发电少之又少，且不稳定因素较多，所以多余的发电量是不向市电系统反馈的，而是采用合理配置用电负载量大于等于光伏太阳能的发电量，且多余小部分发电可由蓄电池储存，电量不够可有市电系统补充，这也是目前最经济的一种方式。
　　以上，关于光伏太阳能的供电方式做了一个简单的阐述，下面来讨论一下，光伏太阳能在现代建筑中使用最广泛的部位：公共照明区域中的应用前景。
　　建筑小区的公共照明区域包括公用的楼梯楼道、走廊、门厅、停车场以及卫生间等场所的照明系统，这类照明设施具有公用性、必备性，同时还需要具备节能、安全、便于统一管理等附属特性，随着现代建筑的发展，这类设施的造价和耗电量也在不断增高，尤其是住宅发展的高层化和高档化，使得公共照明也进入高标准化。地下停车场照明、各类以节能灯为主的公共照明、庭院照明等的用电量、维护量猛增，给物业增加了很大的压力，也使得物管费用和公摊费用大幅提高，这所有问题都归结为经济适用性方面，最终目的都是节电、省电。
　　现在的小区，不管是住宅生活小区还是公建等，规模及范围都很大，建筑面积一般都会达到十几甚至几十、上百万平米。给建造光伏太阳能提供了很大的屋顶面积来用于装设大面积的光伏太阳能电池板组，所以小区的公共照明区域可以很轻松的首先考虑光伏太阳能发电系统供电。
　　例如，在屋顶安置光伏太阳能电池板组，20KWp的发电量仅需要占据150m2面积，却是相当于在该屋顶相同面积上对放了近3米厚的优质煤，而这些量的优质煤不需要任何设备，不会产生任何污染，常年累月不断的输出电力供建筑使用，从环保节能的角度来讲，光伏太阳能的优势也是很明显、是不可替代的。
　　那么，市电并网发电系统是将直流电逆变为交流电再与市电的交流电并网运行还是将市电的交流电整流为直流电再与光伏直流电并网运行呢？哪种更经济合理呢？个人认为对于中小型光伏发电系统，采用交流市电整流为直流并网运行更有优势，从专业角度，交流并网需要具备两交流系统的电压、频率、相位相同或相近等条件，而直流并网只需要两系统的正负极形同，电压相同就可以，所以直流并网更简单、稳定、可行。同样，直流并网还有一系列节能、高效、安全、降低集中负荷，减少电力设施造价等优点，例如使用直流低压节能的LED灯具等等。
　　目前，国内很多城市的高档楼盘已经开始使用光伏太阳能供电系统了，应用反馈一直很好，相信随着我国经济的迅速发展，在不远的将来，小区光伏太阳能供电系统将会被广泛采用。
　　
　　参考文献
　　黄家室《建筑小区应用太阳能光伏发电供配电方式讨论》建筑电气2009-2
　　周民康《对屋顶光伏供电系统逆变应用的反思》建筑电气2006-4
　　杨贵恒《太阳能光伏发电系统及其应用》化学工业出版社2011-05
　　唐定曾《建筑电气技术》机械工业出版社2004-01