太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solarcells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是光伏--建筑(照明)一体化技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。

　　太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。

　　太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

　　由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有光生电流流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

　　理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。

　　太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。

　　控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的向日葵式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。

　　逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流

　　电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照

　　在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率。

　　充分利用太阳能是绿色照明的重要内容之一。而真正意义上的绿色照明至少还包括：照明系统的高效率，高稳定性，高效节能的绿色光源等。

　　目前成功地把太阳能组件和建筑构件加以整合，如太阳能屋面(顶)、墙壁及门窗等，实现了光伏--建筑照明一体化(BIPV)。1997年6月，美国宣布了以总统命名的太阳能百万屋顶计划，在2010年以前为100万座住宅实施太阳能发电系统。日本新阳光计划已在2000年以前将光伏建筑组件装机成本降到170～210日元/W，太阳能电池年产量达10MW，电池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂，完全用可再生能源提供电力，生产中不排放CO2。工厂的南墙面为约10m高的PV阵列玻璃幕墙，包括屋顶PV组件，整个工厂建筑装有575m2的太阳能电池组件，仅此可为该建筑提供三分之一以上的电能，其墙面和屋顶PV组件造型、色彩、建筑风格与建筑物的结合，与周围的自然环境的整合达到了十分完美的协调。该建筑另有约45kW容量，由以自然状态的菜子油作燃料的热电厂提供，经设计燃烧菜子油时产生的CO2与油菜生长所需的CO2基本平衡，是一座真正意义上的零排放工厂。BIPV还注重建筑装饰艺术方面的研究，在捷克由德国WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墙。印度西孟加拉邦为一无电岛117家村民安装了12.5kW的BIPV。国内常州天合铝板幕墙制造有限公司研制成功一种太阳房，把发电、节能、环保、增值融于一房，成功地把光电技术与建筑技术结合起来，称为太阳能建筑系统(SPBS)，SPBS已于2000年9月20日通过专家论证。近日在上海浦东建成了国内首座太阳能--照明一体化的公厕，所有用电由屋顶太阳能电池提供。这将有力地推动太阳能建筑节能产业化与市场化的进程。

　　绿色照明系统优化设计，要求低能耗下获得高的光效输出，并延长灯的使用寿命。因此DC-AC逆变器设计，应获得合理的灯丝预热时间和激励灯管的电压和电流波形。目前处在研究开发中的太阳能照明光源激励方式有四种典型电路：①自激推挽振荡电路，通过灯丝串联启辉器预热启动。该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，输出光效＞495Lm/支，灯管额定效率9W，有效寿命3200h,连续开启次数＞1000次。②自激推挽振荡(简单式)电路，该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，灯管功率9W，输出光效315Lm/支，连续启动次数＞1500次。③自激单管振荡电路，灯丝串联继电器预热启动方式。④自激单管振荡(简单式)电路等方式的高效节能绿色光源。

　　 中国太阳能光伏发电产业的现状、问题及对策分析 家用太阳能光伏发电系统的研究 太阳能光伏发电技术的应用现状及应用研究 太阳能光伏发电技术的应用现状与发展趋势 当前我国太阳能光伏发电的应用现状与趋势分析 浦江太阳能光伏产业发展的问题识别与对策研究 太阳能光伏发电技术研究评述 太阳能光伏发电应用现状与发展趋势 太阳能光伏发电发展现状与前景 对太阳能光伏发电系统独立储能单元的设计研究 太阳能光伏发电系统的控制问题研究 基于DSP的太阳能独立光伏发电系统的研究与设计 太阳能光伏发电量预报方法的研究与发展 山东太阳能光伏产业发展现状及对策建议 太阳能光伏发电技术应用中的相关问题刍议 太阳能光伏发电技术应用中的相关问题探讨 浅析我国太阳能光伏发电的法律问题 太阳能光伏发电存在的问题及促进措施 探讨太阳能光伏发电在照明系统中的应用问题 新新产业太阳能光伏组件封装设备制造现状研究x 常见问题解答 当前所在位置：.

　　[3]袁婉玲.危机中见机遇 太阳能光伏产业正和时宜[J].无线]我国太阳能光伏产业的近期进展、挑战和政策建议[J].宏观经济研究,2009,(2).

　　[5]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程,2008,8(22).

　　[6]李晓刚.中国光伏产业发展战略研究[D].吉林大学博士学位论文,2007.

　　当代，随着社会的发展与人类的进步，生产生活中对高效环保的标准日益增高。而在电力行业，新能源革命正在进行。传统能源依靠资源有限的化石能源为主，最具代表性的有煤、石油、天然气[1]。

　　新能源l电包括：太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、地热发电技术、潮汐能发电技术和燃料电池发电技术等，本文基于新能源发电特性从技术研发、成熟运用、维护保养、经济价值等方面综合论述，与传统发电行业对比分析其经济性。

　　传统化石能源的超负荷开采与利用带来了资源枯竭、环境污染问题，严重威胁人类社会发展，违背可持续发展原则，所以新能源发电技术应运而生。

　　据不完全统计，2000-2015年，世界新能源发电装机容量（除水电外）共增长3.56倍。若包含水电在内，新能源发电共贡献世界发电量的21%;除水电外的新能源贡献了全球发电量的3.8%。其中，2000-2015年风电和太阳能共增长了14倍，为新能源发电量中增长最快。

　　2015年，全球光伏发电装机量排名第一的是德国，而美国在风电、地热、生物质发电等方面都处于全球领先地位[2]。

　　本领域中，我国在学习其他国家基础上取得了较大的进步，但与世界先进水平相比仍存在较大差距。2015年，我国电力拨款达3986亿元人民币，其中，新能源投资额比例占77.66%，规模上电力装机总量已经超欧洲先进国家。但与欧盟相比仍然低44.86%。2015年新增装机容量中，非化石燃料装机容量占35.84%，比欧洲国家低37.11%，发电量仅为27.5%，发展上存在区域发展不均衡，发电种类布局不合理等问题。而欧盟国家利用的新能源种类较多，技术较发达，成本得到有效控制所以发展均衡[3]。当前，我国新能源发展极不平衡的为水电，其发展较快，占新能源总量的80.36%。下步我国应及时调整发展结构，在引进欧美技术同时加大对电力远距离输送、储蓄电技术、电力并网与调配技术的发展。为下一阶段的新能源发电大规模运用做足准备[4]。

　　风力发电和太阳能发电受季节、天气等因素影响目前这两种新能源在实际中利用较多，所以应分析这两种新能源发电的动态输出特性并建立相应的输出特性模型，针对不同区域实例分析其全年的出力变化和光伏电站并网后对峰谷差的影响。

　　风的移动过程中，具有动能与势能的双重变化。在一定时间和空间范围内，风速的变化具有随机性。风力发电机组能量来源于风的动能。不同地区的风速都存在易变性和不可控性，风力发电机组时刻都遭受到较大程度的扰动，这种扰动会影响机组本身和对与之相连的电力系统。而太阳能随着地球运行与太阳距离的变化而变化，加之天气影响与各地日照长度的不同。由统计结果可知，光伏电站每天出力时间集中在6点到19点，冬季出力时间短，夏季出力时间长[5]。

　　目前风力发电具有独立运行的离网运行电和接入电力系统并网运行两种方式。离网型风力发电与并网型风力发电相比其风力发电规模较小，其通过电能存储装置或者与其他发电技术相结合可以为没有电网的偏远地区供电。并网型风力发电是世界风力发电发展的主要方向，其发电容量较大，通常为几兆瓦到几百兆瓦，由于其与大电网相连，从而可以得到大电网的补偿和支撑，可以使风资源更加充分的开发和利用。随着风力发电技术的不断进步，风力发电的成本也在不断降低，在考虑环境效益等因素的情况下，风力发电在经济上具有很大的吸引力。

　　太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。太阳能热发电系统主要由集热部分、传输部分、储热部分构成。根据聚光式系统的不同可以分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。太阳能光伏发电并网系统主要由光伏电池模拟器、充电控制器、超级电容、蓄电池组、正弦波逆变器和系统监控部分组成。

　　首先太阳能光伏设备的成本过高。设备价格是影响光伏发电经济性的首要因素。具体表现在：提高技术进步，扩大生产规模降低单位成本，通过市场调查与企业经验增加工作效率提高实现产业链纵向一体化，实现市场准入机制，加大价格竞争杠杆。

　　太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。因此，国家应该加强太阳能光伏设备方面的技术研发投入，通过技术创新把太阳能光伏设备的成本降下来，这样光伏发电的大规模应用才有基础。另外，发展分布式太阳能系统也是提高太阳能光伏发电竞争力的一个方式。太阳能光伏发电的使用应该让消费者具有选择权。分布式太阳能光伏系统为更广大的电力消费者提供了一种可选择的替代能源，发展这一系统技术及相关网络技术，无疑将使太阳能得到更为广泛地利用[6]。

　　对于风力发电，国家无需长期大量地对风力发电项目进行补贴，为了有效地降低风力发电成本应该进一步加强风力发电配套设施的建设与维护。对于太阳能光伏发电，太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。通过采用分布式太阳能光伏系统为将使太阳能得到更为广泛地利用。

　　传统化石能源的开采和利用将会带来资源枯竭与气候异常等问题，违背可持续发展原则。寻求可持续的清洁代替方案，成为能源工业的使命。清洁无污染的太阳能、风能等新能源具备可再生的特点，发展前景广阔。但任何技术的发展成本与经济性最为关键，未来只有当新能源与可再生能源在价格上能与传统能源匹敌才能具备住够市场竞争力，这需要能源政策、技术进步的支持。所以经济可行的的能源发展战略才能真正引发能源革命的高潮。

　　[1]李剑平.新能源发电的特性及经济性分析[J].中国科技纵横，2015（21）：9-9.

　　[2]赵宇思，吴林林，宋玮，等.新能源发电系统运行特性评价分析方法的研究综述[J]. 华北电力技术，2015（3）：18-24.

　　随着全球性常规能源（煤炭、石油、天然气等）供给的日益紧缺以及环境污染和气候变暖问题的日益严峻，开发新型替代能源已刻不容缓。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生新能源，太阳能光伏发电则是一种零排放且能够规模应用（独立发电及并网发电）的能源技术，其开发与利用越来越引起人们的重视。据欧盟联合研究中心预测[1]，太阳能光伏发电在21世纪将替代常规能源，而且将成为世界未来主要能源供应的主体，到本世纪末太阳能发电量将占全世界发电总量的70%。

　　近年来，我国光伏产业发展迅猛，自2007年起就一直位列世界光伏制造大国的首位。然而，与之不相适应的是光伏专业人才紧缺，尤其是从事实际光伏产品制造、光伏系统的使用和维护检修等生产应用领域的技能型人才非常匮乏。相关资料显示，2010年我国光伏产业产值超过3000亿元，从业人数超过30万人。预计未来3～5年，我国光伏产业年产能的增速有望超过35%。由此推算，国内光伏企业人才需求量巨大。

　　由于太阳能光伏发电是在2000年以后才得到世界各国的重视，太阳能光伏产业作为一个新兴产业在我国也是近几年才得到快速发展。因此，无论在国内还是国外，太阳能光伏专业都是一个全新的专业。目前，国外仅有澳大利亚的新南威尔士大学设立了专门的光伏与可再生能源工程学院，并开设了光伏与太阳能本科专业。国内少数重点大学（如上海交通大学、浙江大学、中山大学等）虽然成立了与光伏材料研究相关的研究所，但主要培养博士与硕士层次研究型人才。国内其他大学一般是在原有专业基础上设立太阳能光伏方向，如山东建筑大学在建筑学专业下设立太阳能建筑一体化方向，河北科技大学在应用物理专业下设立太阳能光伏方向，南昌大学在材料物理专业下设立光伏发电技术方向，江西科技学院在材料科学与工程专业下设立太阳能光伏工程方向，江西新余学院则专门开设了专科层次的光伏材料加工与应用技术专业。

　　与传统专业相比，目前我国应用型光伏专业开办时间比较短（普遍仅有2～3年时间），人才培养还处于摸索阶段。

　　“两平台”是指在课程体系中设置通识教育课程和学科基础课程两个平台。“两平台”内设置的课程相对稳定，其作用主要是对学生进行基础知识教育、基本技能训练和基本应用能力培养。其中，通识教育课程平台由学校层面统一协调管理，注重科学教育与人文教育的融合，为学生奠定素质基础；而学科基础课程平台以专业所属院（系）管理为主，强调与专业交叉、融合，拓宽专业口径，以满足多个专业方向的需要。

　　“能力模块”是指在课程体系或实践教学环节中设置多个课程组合或实践教学环节组合，形成多个教学模块，其作用主要是对学生进行专业知识教育、专业技能训练和应用能力的培养。“能力模块”强调学生创新精神和实践能力的培养，以工程应用能力培养为主线，以加强实践教学环节为核心，注意与毕业设计紧密结合，设置系列专业方向课程或实践教学环节，注重解决实际问题的方法训练，提高学生的就业能力。“能力模块”属于专业教育内容，由专业所属院（系）设置并管理，以利于各院（系）根据自身的学科优势与专业特点设置“模块”并组织教学，其课程设置具有一定的灵活性与针对性，可以随社会需求进行相应调整。

　　应用型本科院校培养的高级应用型人才既不同于综合性研究型大学所培养的理论型人才，也不同于职业性院校所培养的实用性技能人才。其不仅要掌握现代社会生产、建设与服务一线从事管理和直接操作的各种高级技能，还应具有将高新科技转化为生产力的能力，即具有设计和开发能力[2]。基于此，学校将光伏专业应用型本科人才培养目标定位为：立足于区域经济的行业发展，培养具备太阳能光伏工程方面知识和设计能力，具有创新精神和实践能力的一线高级应用型工程技术人才。

　　基于“两平台+能力模块”人才培养模式的要求，对光伏专业课程体系进行构建，如图1所示。

　　光伏专业应用型人才的能力包括社会能力、专业理论能力和专业技术能力三个方面。

　　社会能力的培养依托文化基础课程，包括英语、数学、计算机基础、物理、人文等课程，主要培养学生团队协作能力、良性竞争能力、职业道德能力、健康心理能力以及人际交往协调能力等。社会能力培养一般安排在第一学年。

　　专业理论能力的培养依托专业理论课程，包括概率论与数理统计、机械设计基础、工程力学及工程材料、电工电子基础及实习等课程，主要培养学生数据分析能力、机械加工设计能力以及电子电工基本操作能力，使学生具备良好的工程理论素养，为后续光伏专业技术能力的培养打好基础。专业理论能力培养一般安排在第二学年。

　　专业技术能力的培养依托专业技术课程，包括太阳能电池材料、硅片加工技术、材料物理导论、半导体物理学以及光伏发电系统的设计、施工及应用等课程，主要培养光伏材料制备能力、光伏电池加工能力、光伏电池性能检测能力和光伏系统设计及应用能力，具备这四大能力的光伏专业人才，可以在生产一线从事生产制造、设计、质量控制、产品检测及产品服务等工作。专业技术能力培养一般安排在第三、第四学年。

　　应用型本科课程教学强调将基础理论与专业理论有机结合，使学生“精专”与“博通”并举。因此，在理论课程知识方面强调“实基础”。所谓“实”，是指实在、实用，即基础理论知识以“必需、够用”为原则[3]。在课程内容上，从光伏产业需要的知识能力出发，对课程进行适当整合、精简处理。例如，可以对《材料物理导论》和《半导体物理学》中内容接近的部分进行整合，对教材中出现的大量不易理解的公式推导过程进行简化。创新教学手段，综合利用各种方法进行引导，以“用”导“学”，以“用”促“学”。如利用多媒体将光伏材料的制备、太阳电池的加工、光伏系统的设计及应用等知识点以图片和视频的案例形式展示给学生，以加深学生对相关知识的理解。

　　太阳能光伏专业作为新兴特色专业，目前缺乏现成的、公开出版的、具有针对性的教材。为避免课程内容与社会需求脱节，光伏专业教材开发可以从两方面入手：一是聘请在光伏企业有工作经历的工程师授课，把企业所需要的知识、信息及时反映到课程中来；二是专业教师根据太阳能光伏产业的特点，编写教材。

　　从江西科技学院材料科学与工程（太阳能光伏工程方向）本科专业培养方案的课程构成及学分比例（如表1所示）可以看出，其实践教学课时占总教学课时的比例达33.2%，其中，集中实践环节的学分占总学分的比例达到17.22%。实践教学主要在校内实验实训基地和校外实习基地完成。

　　在光伏专业学科基础实践课程中，主要是电子电工实训和数控加工实训。电子电工实训的目的是让学生掌握常用电子元器件的识别选用、常用电子仪器仪表的使用、常用接线与电工线路布线、印制电路板设计与制作及电子产品的装配与调试等电工电路基本技能。数控加工实训的目的是让学生掌握金工实训、数控工艺及加工程序的编制、计算机辅助设计与制造实训、数控加工仿真实训及加工中心实训等机械加工基本技能。电子电工实训和数控加工实训主要是为后续太阳能光伏发电系统的设计施工及光伏电池加工封装实习打下基础。

　　在光伏专业技术能力模块实践课程中，校内实验实训包括三个方面：一是在太阳能电池工艺及性能实验室完成太阳能电池串焊、太阳能电池电特性（如太阳电池的开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等）检测等训练；二是在太阳能光伏系统实验室，完成太阳能光伏发电系统的组装以及各部分（如蓄电池、控制器、逆变器等）的使用、维护训练；三是在光伏发电模拟系统实验室完成LED光伏照明系统、光伏物联网气象站、光伏充电器、光伏屋顶系统、新能源汽车系统等应用实验。条件允许的学校甚至可以组建达到一定发电规模的光伏太阳能发电站，不但为实验室提供能源，还可以作为实训基地来使用，让学生参与一些管理、维护和检修工作。

　　建立校外实习基地对于光伏专业应用型本科人才培养十分必要。首先，可以解决学校实验室建设经费不足的问题。因为一条光伏生产线（尤其是偏中上游的晶体硅太阳电池材料生产线）的投入成本巨大（均在亿元以上），学校不可能建设一条完整的生产线供学生实训。建立校外实习基地可以满足学生认识实习（如硅材料的提纯、硅棒的拉制等）和生产实习（如硅棒及硅锭的切片、PN结的形成、减反射膜的蒸镀、金属电极的制作、太阳电池片的层压封装等）的需要，从而使学校可以集中精力建设投资相对较小的太阳能电池性能测试实验室及光伏系统应用实验室。其次，学校可以定期派送校内专任教师到合作企业锻炼，促进学校“双师型”队伍的建设。最后，可以解决学生的就业问题。因为光伏专业的就业面窄，毕业生的就业选择相对较少，校企合作可以很好地解决学生就业问题。如江西科技学院在江西赛维LDK太阳能高科技有限公司及江西晶科能源有限公司建立了校外实习基地，双方开展订单式人才培养，学生在订单企业顶岗实习和就业。

　　[2]贾慧敏，赵艳芳，李珍.面向市场设专业变中求新建特色[J].中国职业技术教育，2005（27）：31-32.

　　[3]汪禄应.应用型本科教育人才培养目标与课程体系建设[J].大学教育科学，2005（2）：42-44.

　　随着社会发展和经济的发展，人们越来越注重生活品质，空调作为近代工业上发展起来，现如今无论是民用还是工业上都有广泛运用。由于广泛应用的氟利昂制冷工质对臭氧层有极大的破坏作用，寻求氟利昂的替代工质是大势所趋。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来驱动半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式，其工作原理主要是光伏效应和帕尔贴效应。本小组希望制作小型的、环保全自动太阳能半导体制冷仪，为环保型制冷仪的制作拓宽思路。

　　利用太阳能原理发电的系统主要由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池三部分组成。太阳能电池输出为直流电，如需将其给家用电器供电，还需要配置逆变器，将输出电压转为为220V常用交流电。

　　太阳能电池板：太阳能电池板是整个发电系统中的与太阳能接触最为紧密的部分，也是发电系统中最为核心的部分，既能将太阳的热辐射转化为电能，也能将吸收的太阳能输送至蓄电池中储存起来，还可以直接对负载进行供电使其工作。太阳能发电系统整体水平的高低很大程度上就由这块电池板决定。市面上太阳能电池板的售价根据功率的大小有几十到几百不等的规格，用户可以根据自己的需要进行选择。

　　太阳能控制器：太阳能控制器最主要的功能就是控制电路对蓄电池的充电以及对负载的供电，依据太阳能电池板电能的输出大小，合理有效地调整电路的开关状态，使整个系统达到最佳配置。当蓄电池充满或是负载过重时，控制器自动跳电，起到过电保护的作用。太阳能控制器目前常见的有12V、24V、220V这几个标称电压等级。

　　蓄电池：常用为铅酸电池，也可用镍氢电池或锂电池。用户在进行系统模拟实验中可以选择不同电压等级的蓄电池，通常为DC12V和DC24V，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再取出，给负载供电。

　　由于在自然界中，太阳不同于煤炭等资源，人们一般难以对其进行有效控制。太阳的光照时间和强度都是不定的，所以如果单纯用太阳能进行供电，当雨季来临时，负载会因电源电能耗尽无法工作而成为一堆废铁。为此，作者建议在选择利用太阳能作为系统电源进行主供电时，不妨选择电能等可控能源作为辅助电源，在无日照的情况下，仍可对蓄电池进行充电或是直接给系统供电，从而达到既节约能源、保护环境，又能提高系统运行效率、降低系统的成本。

　　随着半导体材料的发展，1960年出现了半导体制冷器，它是由半导体所构成的一种冷却装置。半导体制冷器对材料的要求比较高，要同时具备N型和P型两种半导体特性，还要根据需要掺入杂质来改变半导体的温差电动势率、导电率和导热率，从而使这种特殊半导体能作为制冷的材料。[1]我们现在在中国可以见到的半导体常用材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金。在碲化铋中混合不纯物之后经过一系列的特殊处理制成N型或P型半导体温度差原件，其中Bi2Te3―Sb2Te3的是P型，Bi2Te3―Bi2Se3的是N型。下图1是半导体制冷器的简单示意图。

　　半导体制冷器中有许许多多的P型和N型颗粒，它们之间相互紧密排列，并且与普通的导体，比如铜、铝等金属导体相连接，形成通路，接着在外面夹上两片陶瓷片，将其包裹起来，对陶瓷片也有一定的要求，首先是绝缘性好，其次是导热性好。

　　另外，半导体制冷元件具有其他材料制成的制冷片所不具有的一些优势：（1）环保无污染，不破坏生态，不产生有毒有害物质。（2）半导体制冷器件功率低，量小质轻，适合人们对微型化的需求。（3）不受失重、超重影响。（4）只要交换电源接向，就能切换制冷与制热模式。（5）无压缩机，有效解决由于泵振动带来的噪声影响。

　　因为这些优势，半导体制冷技术在低温生物学、超导技术、低温外科学、低温电子学、通讯技术、红外技术、激光技术、以及空间技术等领域具有广泛的应用。[2]

　　在热电效应的基础上形成的半导体制冷技术被称为热电制冷，也叫做温差制冷。目前，市场上有许多种制冷的方法，常见的有：液化气体制冷、气体膨胀制冷、涡流管制冷和热电制冷这四种。热电效应的理论基础是固体的热电效应，包括塞贝克效应，帕尔贴效应，汤姆逊效应，焦耳效应以及傅里叶效应五个效应。其中前三种效应是电和能的相互转化，且可逆，后两种效应是热的不可逆效应。

　　一个P型半导体元件与一个N型半导体元件结合，组成热电偶对，热电偶对是半导体制冷器的基本器件。P型材料缺少电子，电势为正；N型材料富余电子，电势为负。当电子从P型端穿过PN结点到达N型端时，电子能量，并且增加的能量等于PN结点消耗的能量。

　　将热电偶连接成闭合回路，接上直流电源通电后，上面接头的电流方向是N-P，此时温度降低，并且吸热，形成冷端，而下面接头的电流方向是P-N，此时温度则上升，并且放热，形成热端。

　　把若干对半导体热电偶对在电路上串联起来，而在传热方面则是并联的，这就构成了一个常见的制冷热电堆。接上直流电源后，通过借助各种传热器件，就能使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，再把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，从而产生低温，达到制冷。这就是热电制冷的工作原理。[3]

　　在我们研究太阳能半导体制冷仪的过程中，为了进一步了解太阳能半导体制冷箱的性能方面的影响，还遇到了一些问题，例如：

　　（1）由于非稳态的太阳能半导体制冷仪，在不同的光照和环境温度条件下，工作效率不同。所以如果能够研究在不同条件下，这两者以及其他因素对制冷箱制冷性能的影响，能将太阳能半导体制冷仪制冷情况更进一步反映出来，更能为其实际应用提供很好的依据；

　　（2）由于人体对环境感知不如仪表测量明显，所以笔者建议可以在实验电路中串联一个灵敏电表，实时反映太阳能辐射强度变化时，通过监控参数变化、用计算机模拟生成的办法，进一步弄清制冷箱的制冷情况；

　　（3）根据数字电子控置理论方面的知识，为太阳能半导体制冷仪提供可靠高效的数控装置，确保太阳能半导体制冷装置的高效率运行。

　　笔者相信随着科技的发展，太阳能半导体制冷仪这一新型产品，必然会像电子计算机一样，能走进千家万户，走进大众生活，成为人民日常活动中不可缺少的一部分。

　　[1]唐春晖.半导体制冷――21世纪的绿色“冷源”[J].半导体技术，2005，30（5）：32～34.

　　伴随着世界性的能源短缺和环境污染问题，人类将目光投向了可再生能源。太阳能以其资源丰富、取之不尽、用之不竭、清洁无污染等特点，吸引了广泛的关注。太阳能热发电是利用聚光镜将太阳辐射能聚焦到吸热器上，产生的高温热能通过热力循环，驱动发电机发电。与常规化石能源发电相比，太阳能热发电在经济性和温室气体排放等方面具有无可比拟的优势，前景非常广阔。当前由于基础理论与制造工艺的限制，太阳能热发电成本过高、效率较低，阻碍了其大规模发展。本文着重分析太阳能热发电系统所涉及的关键技术，在此基础上，对中国发展太阳能热发电所需突破的瓶颈与限制作出了一些有益探讨。

　　根据太阳能聚光形式的不同，太阳能热发电系统可分为槽式系统、塔式系统和碟式系统3大类。

　　槽式太阳能热发电是利用槽型抛物面反射镜，将太阳辐射聚焦到位于镜面焦线上的吸热管，对其内部的传热工质进行加热，直接或间接产生高温蒸汽，进而推动涡轮发电机进行发电，如图1所示。

　　槽式系统的抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产，各聚光镜可同步跟踪，使控制成本大为降低。另外其聚光镜和吸热器都布置在地面上，安装和维护比较方便。

　　塔式太阳能热发电是利用许多立跟踪太阳的大型反射镜，将太阳辐射聚焦到一个高塔顶部的接收器上。聚焦的热能将传递给工质，输入热动力机膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出，如图2所示。

　　塔式太阳能热发电系统具有规模大、热损耗少、聚光比大等特点，其吸热器散热面积相对较小，光热转换效率高，容易达到较高的工作温度。另外塔式系统的参数可与常规火力发电站一致，因此很容易获得配套设备。

　　碟式太阳能热发电是利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳光聚焦到焦点上，放置在焦点处的太阳能接收器收集高温热能，加热工质，驱动发电机组发电；或在焦点处直接放置斯特林发电装置，驱动电动机发电，如图3所示。

　　碟式太阳能热发电系统规模较小，可以独立运行也可以集成使用，试验效率较高，可以组成混合发电系统，但造价昂贵。

　　3种太阳能热发电系统的性能比较如表1所示。目前槽式系统己经在世界范围内广泛铺开，完全达到了商业化。塔式系统在大规模发电中最有发展潜力，是国际上研究最为热门的技术，初步达到了商业化。碟式系统尚处于商业化试验阶段，大规模应用技术还不成熟，主要用于边远地区的小型独立供电。

　　20世纪70年代初石油危机爆发后，世界发达国家如美国、西班牙、德国等都将太阳能热发电技术作为未来能源研究开发的重点，逐步开始规模化发展太阳能热发电技术。20世纪90年代后，太阳能热发电技术得到了世界各国的高度重视，在政府及相关部门的支持下，太阳能热发电技术研究及其示范电站建设，得到了蓬勃发展[1]。

　　目前槽式热发电是最为成熟的太阳能热发电利用技术。一份由世界可再生能源实验室发出的报告称：槽式太阳能热发电系统的发电成本到2020年将降至4.3～6.2美分/千瓦时，完全有能力与传统能源相抗衡。塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展，一大批塔式太阳能试验电站先后投入试运行。美国能源部研究表明，在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将产出成本最低的太阳能热电，可低至5.5美分/千瓦时。

　　绿色和平国际组织、欧洲太阳能热电协会（ESTELA）和IEA Solar PACES于2009年5月联合预测报告，太阳能聚光热发电到2030年将可满足世界电力需求的7%，到2050年将可满足世界电力需求的25%。在未来5年内，全球聚光型太阳能热发电能力每隔16个月将翻一番，单机容量规模正朝百万千瓦级方向发展。目前太阳能热发电技术发展方向是高参数，长时间蓄热，24小时发电，可承担电力基础负荷发展；以模块化技术为基础，形成大容量太阳能热发电厂[2]。

　　我国对太阳能热发电技术的研究起步较晚，直到20世纪70年代才开始一些基础研究。与发达国家相比，无论在技术、规模、水平还是在发展速度上仍然存在较大的差距，国内至今还没有一个成功的太阳能热发电示范项目运行。目前中国太阳能热发电项目主要由科技部支持，进行自主技术的研发和示范电站建设。

　　2009年10月，中科院电工所、中国华电集团公司、皇明太阳能集团有限公司等30多家单位联合成立了太阳能光热产业技术创新战略联盟。该联盟的成立，将有助于推动我国太阳能热发电技术和装备制造业的发展，同时，在确立太阳能热发电行业发展标准、规范行业发展方面有所建树[3]。

　　由于太阳辐射能流密度低，因此需采用聚光镜将太阳辐射聚焦到吸热器上形成光斑，继而产生高温热能。聚光镜是实现光热转换的核心部件，占太阳能热发电系统投资成本最高，约为50%。因此聚光镜能否做到高效率、低成本是太阳能热发电能否实现商业化的关键。

　　从镜表面形状上讲，主要有平四面镜、曲面镜、球面镜等几种。国内外采用的聚光镜大多是镜表面具有微小弧度的平四面镜。中国科技大学陈应天教授发明了“陈氏曲面镜”，其镜表面是高次曲面。陈氏曲面镜的优点是聚光倍数大为提高，缺点是加工难度大和成本较高，无法大型化，主要适用于小型碟式太阳能热发电站。

　　从镜面材料来讲，主要有玻璃聚光镜和金属膜聚光镜。镀银玻璃镜具有重量轻，抗变形能力强，反射率高，易于清洁等优点，但其安全性差。金属膜反射镜的镜面是用不锈钢等金属材料制作而成，优点是其镜面由一整面连续的金属膜构成，可以仅仅通过调节定日镜的内部压力调整定日镜的焦点，缺点是反射率较低、结构复杂[4]。

　　槽式热发电的吸收器主要是真空吸热管，一般采用双层管结构，被置于抛物面聚光镜焦线上，内侧为热载体，外侧为真空，以防热流失。从真空吸热管的材料来看，又可分为全玻璃真空吸热管和玻璃-金属真空吸热管。塔式太阳能接收器主要分为间接照射接收器和直接照射接收器两大类。间接照射接收器的主要特点是接收器向载热工质的传热过程不发生在太阳照射面，工作时聚焦入射的太阳能先加热受热面，受热面升温后再通过壁面将热量向另一侧的工质传递。直接照射接收器的主要特点是接收器向工质传热与入射阳光加热受热面在同一表面发生[5]。碟式太阳能接收器包括直接吸热式和间接吸热式。前者是将太阳光聚集后直接照在热机的换热管上；后者则通过某种中间媒介将太阳能传递到热机。

　　为了提高太阳能热发电系统的效率，必须利用自动跟踪装置，使聚光镜时刻对准太阳，以保证从源头上最大限度地吸收太阳能。

　　按被控制量是否对控制量存在反馈，可分为开环控制、闭环控制和开-闭环结合控制三种。开环控制利用太阳运行规律、聚光镜的地理位置和吸热器的空间位置等参数及其几何关系，计算聚光镜的控制方向。该控制方式的优点是系统简单、费用较低；缺点是存在累积误差，需要定期校正。闭环控制利用光电传感器实时监测聚光镜反射光线的方向，并以此作为反馈量调节控制聚光镜运动。该控制方式的优点是控制精度较高；缺点是多云或阴雨天时，感光元件容易失效，导致跟踪系统误动作。开-闭环结合控制，吸收了上述两种控制方式的优点，即先利用开环控制粗略计算、控制聚光镜的方向，再利用闭环控制进行校正以消除累积误差。跟踪的方式还可以分为方位角-仰角跟踪以及自旋-仰角跟踪。方位角-仰角跟踪方式是采用转动基座（圆形底座式）或转动基座上部转动机构（单立柱支撑式）来调整聚光镜方位变化，同时调整镜面仰角的方式。自旋-仰角跟踪方式是采用镜自旋，同时调整镜面仰角的方式来实现聚光镜的运行跟踪[6]。

　　为克服太阳能热发电中由于天气变化造成的间歇性，实现全天候连续供电，最大程度发挥太阳能热发电系统的发电能力、降低发电成本，太阳能热发电系统中一般都会配备储热装置。

　　太阳能储热主要有三种形式：显热储热、相变储热和化学反应储热。显热蓄热是目前技术最成熟且具有商业可行性的蓄热方式。显热储热分为液体显热储热、固体显热储热、液-固联合显热储热3种。

　　液态储热材料主要有水、合成油、熔融盐。水的比热大，成本低，但水在高温下有很强的腐蚀性，并存在两相流问题，因此主要用于低温储热。合成油的沸点比较高，但其分解温度低，无法应用在较高的工作温度下（如超过450℃）；熔融盐因其熔点高，在冬天或晚上易冻结，为保证其处于液态，需要高的运行成本。

　　相变储热具有相变潜热大、相变温区窄等特点，能明显地降低储热装置的规模。现阶段研究主要集中在固液相变材料，因为固液相变在很窄的温度范围内，可吸收或放出大量的热量，而且体积变化小。

　　化学反应储热是利用可逆化学反应的结合热来储存热能，具有储能密度大的特点。在某些工业领域，化学反应储热已经有所应用，但总体看来，其技术和工艺太复杂，存在许多不确定性[7]。

　　槽式和塔式太阳能热发电系统，由于其规模、容量比较大，系统参数与常规化石能源发电相当，因此可以使用为煤炭和天然气发电开发的超临界透平机。美国奥斯拉公司创造性地使用原子能工业中的饱和蒸汽汽轮机技术。由于核工业用的汽轮机能够处理不同压力的蒸汽，不需使用过热级，因此系统可以承受阴云天气下太阳时隐时现造成的波动，省略价格昂贵的控制系统，也不需要使用天然气辅助发电，使得系统发电过程大为简化[8]。

　　碟式太阳能热发电系统容量比较小，一般适用于斯特林发电机或布雷登发电机。斯特林发动机具有所有热引擎中最高的效率。与内燃机相比，它具有燃料多样化、转换效率高（是内燃机的1.5-2倍）、运转平稳、噪声小（只有内燃机的一半）、对大气污染小、维修保养容易等特点，适用于低品位能源的综合利用。布雷登发电机的热效率高、结构简单，并与传统技术有很好的继承性，能较好地兼顾工作性能和技术成熟度的问题，热机采用单相惰性气体工质，具有较好的可靠性和寿命指标[9]。

　　我国在太阳能热发电领域的研究起步较晚，相关技术大多处于初级阶段，至今尚未有太阳能热发电的商业化示范系统建成，在系统集成和可靠性研究上，无法得到验证。

　　与一些发达国家相比，大部分太阳能热发电产品的生产厂家生产规模小、过于分散，集约化程度低，工艺落后，产品质量不稳定。由于技术上存在障碍，使中国太阳能热发电成本过高，相较于常规能源发电没有竞争力。

　　中国太阳能热发电所面临的最关键问题是“高成本”。太阳能热发电比光伏发电在成本上低得多，但是它比一般火力发电的成本又高得多。光热发电遵循着规模越大成本越低的规律，目前业界普遍认可的规模是1000兆瓦，届时发电成本能降低至0.7元每千瓦时到0.8元每千瓦时。

　　虽然国家明确表示对经营光热电站的企业给予补贴，但补贴细则没有具体化，这在一定程度上削弱了企业进行技术研发的热情与积极性。由于建设太阳能热发电站的资金投入量很大，建设周期长，面临着太多不确定性，在缺乏国家相关政策和财力支持的情况下，商业资金就不会过多的流入太阳能热发电领域。

　　美国的风能和太阳能在高油价、高补贴的年代迅速繁荣，而在高油价消失、补贴不再时崩溃。太阳能和风能的发展历程再次强调了长期政策的必要性。另外，上网电价不确定，太阳能热发电站的建设就不会大规模展开。太阳能热发电要健康快速发展，国家必须热电标杆电价，并出台政府补贴政策。

　　大规模生产太阳能热电最好的地方都是远离人烟的偏僻之地，而那里恰恰没有大型输电线路。要把太阳能热电厂生产的电力从沙漠送到几百公里外的需求中心，就需要修建跨省电网。

　　新建大型电力传输线路造价昂贵，每英里超过100万美元。由于太阳能的间歇性，只有太阳光最强的时候，太阳能热电厂才有最大产量，因此专用于太阳能热电厂的输电线路将经常处于闲置状态，不能得到充分利用。

　　随着化石能源的日益枯竭，太阳能热发电必将成为未来的主要供电技术，对国家的能源安全和经济发展关系重大。中国未来的可持续发展，必将依赖于太阳能热发电，因此必须尽快突破其中所涉及到的关键技术，包括聚光镜、吸热器、跟踪系统、储热材料、太阳能热机，争取早日商业化应用。

　　[1]纪军,何雅玲.太阳能热发电系统基础理论与关键技术战略研究[J].中国科学基金,2009(06).

　　[3]姚志豪.“太阳能光热产业技术创新战略联盟”理事会成立大会召开[Z].中国科学院,2009-09-27..

　　[4]金晓雷,王培红.太阳能热发电及其聚光装置的现状与比较[J].上海电力,2009(01).

　　[5]杨敏林,杨晓西,左远志.塔式太阳能热发电吸热器技术研究进展[J].科学技术与工程,2008(10).

　　[6]郭铁铮,刘德有,钱艳平,等.基于DSP的定日镜跟踪控制系统研究[J].太阳能学报,2010.1.

　　[7]左远志,丁静,杨晓西.蓄热技术在聚焦式太阳能热发电系统中的应用现状[J].化工进展,2006(25).

　　[9]廖葵,龙新峰.基于小型发电机的碟式太阳能热发电技术研究进展[J].能源技术,

　　我们已进入21世纪，这是一个全新的时代，经济的高速发展给人们的生活带来了很多的便利，但随之而来的却是能源的耗竭，原本丰富的能源如今已变得匮乏，并危及到人们未来的生产生活。与此同时，毫无顾忌的能源利用还造成了大气的严重污染，从而又引发能源危及，这样的恶性循环会直接危及到人类的发展，甚至威胁人类的健康和繁衍。因此，开拓新能源，减少能量源浪费成为当今世界最为关注的话题。

　　太阳能发电开始于上世纪50年代，当时，第一块实用的硅太阳电池研制成功，如今，太阳能发电技术已经经历了半个世纪的发展，其技术也在日益成熟。目前，占主流的太阳电池仍然是硅太阳电池，主要分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。典型的太阳能供电系统结构如图1所示，太阳电池阵列进行光电转换，把太阳能变为电能，再由功率变换器将太阳电池输入到直流电中，最后转换成用户所要使用的电源模式。根据用户的需求，功率变换器可以选择直流斩波器进行DC/DC变换，或采用逆变器进行DC/AC变换。而功率变换装置还应包括蓄电池系统，主要是为了平衡电流。如果太阳光充足，可以利用太阳能，并利用蓄电池充电；如果在夜晚或者阳光不充足时，就可以使用蓄电池供电。

　　如今，风力的主要运用方式就是风力发电，它的发展速度最快，也最受全世界关注。风力发电主要有3种运转方式：

　　1.独立运行方式，利用一台小型的风力发电机向需要的用户提供电能，它还可以通过蓄电池充电，预防无风时影响发电效果；

　　2.风力发电与其他发电方式相结合的联合供电方式，主要向交通不便或偏远山区供电，以及地广人稀的草原牧场提供电力；

　　3.并网型风力发电运行方式，将风力发电网安装在条件较好的地区，常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这也是风力发电的主要发展方向。风力发电机组在不同风速的条件下运行，其发电机输出的电压的幅值和频率是变化的，所以，通常要配置电力电子功率变换器，通过这种装置控制电流，保证输出的电压是平衡稳定的。

　　实际上，燃料电池也有其优点，例如：发电效率高：发热少；噪音低，污染小；功率密度高。目前，燃料电池发电主要集中在以下几个方面：燃料电池特性研究；燃料电池发电系统结构和高效功率变换的研究；能量管理技术；孤岛检测和保护技术，并网电流控制；并网运行与独立运行之间的无缝切换控制技术。

　　燃料电池所输出的电压会随着电压的变化，发生较大范围的变化。燃料电池的输出电压在负载发生突变时还要经过一段时间才能停止反应，对于质子交换模燃料电池响应延迟达2秒。因此，燃料电池一般与负荷动态的具体要求无法很好的匹配。

　　可再生能源发电装置所产生的电能主要还存在无法预测的周期性变化，例如风能、光伏发电等，如果将其电能直接输入普通电网，将会对电流带来不良影响，而电力储备装置就可以平衡能源发电输入与电网之间的矛盾。电力储能技术有蓄水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、电池储能等它们都各具特点，各有优势，但它们的正常运行主要是依靠电子电力技术。

　　蓄水储能与压缩空气储能主要是对电力高峰期进行调节，但是对地理条件的要求较高。电池储能的精密性高，需要在技术成熟的条件下进行，理论上可以用于电力调峰，单电池使用寿命有效，这成为蓄电技术的难点。飞轮储能的储能量有限，运行复杂，一般用于电能质量调节。

　　谐波的测量和分析都是以思想谐波治理为前提条件的，精准的谐波测量和分析可以为谐波的治理提供准确的依据。自提出快速傅里叶变换算法（FFT）以来，基于傅里叶变换的谐波测量得到了普遍应用。然而基于傅里叶变换的谐波测量要求整周期同步采样，不然就会严重影响其效果。因此，怎样减少因同步偏差而引起的测量误差成为电子电力技术人员迫切要解决的难题。

　　首先，电能质量的控制和管理主要包含功率因数校正和滤波器设计，由于传统的无源滤波器体积和重点都很大，还需要对不同的频率进行设计，而功率因数较技术正是提高功率因数和降低谐波污染的重要途径。如今，电能质量控制和管理的研究重点在与PFC控制技术上，比如：单开关、多开关以及软开关三相PFC电路的研制，软开关技术与PFC技术的融合已经成为未来的发展趋势，虽然目前的PFC产品受到功率的限制，但应用于分布式新能源发电系统却是重要机遇。

　　综上所述，随着科技的发展，新能源的开拓和使用技术越来越成熟，但是，要真正做好新能源发电技术，还需要从解决先存的各种问题，因此，电子电力技术人员应在在电气、电子、控制和信息等工程技术领域加强合作研究，通过系统集成和技术融合，实现各种技术的突破，我相信，我们一定可以克服各种困难，迎来新能源造福人类的灿烂明天。

　　[2]汤天浩.新能源与变换:系统集成、技术融合及应用展望[J].电源技术学报,2004,2,1

　　[3]李俊峰,高虎,王仲颖.中国风电发展报告[M].北京:中国环境科学出版社,2008

　　[4]戴慧珠,陈默子,王伟胜.中国风电发展现状及有关技术服务[J].中国电力,2005,38,1

　　低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。发展低碳经济，是各级政府的政治远见和政策水平的具体体现，也是迫在眉睫的任务，更是中国企业界的光荣使命和重大发展机遇。太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，成为发展低碳经济的首选：

　　1. 储量的“无限性”。太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。太阳能每秒钟放射的能量大约是1.6x1023kW，是目前世界主要能源探明储量的―万倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。开发利用太阳能是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。

　　2. 存在的普遍性。虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀，但相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。

　　3. 利用的清洁性。太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染。

　　4. 利用的经济性。在接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用：太阳能热能设备一次投入较高，但其使用过程不耗能。

　　随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破，太阳能利用的经济性将会更明显。太阳能以其独具的优势，是人类理想的替代能源，其开发利用是最终解决常规能源，特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，其开发利用必将在2l世纪得到长足的发展，并在世界能源结构转移中担纲重任，成为21世纪后期的主导能源。

　　由于我国的太阳能资源及其丰富占我国土地面积的96%以上，因此太阳能产业有着很大的发展空间。而且随着科技的不断进步，我国的太阳能开发技术也逐渐的成熟起来。目前太阳能技术在我国也有了很大的发展，除了建立太阳能发电站以外，我们还进行太阳能设备的研发，例如太阳能热水器、太阳灶、太阳能空调等设备。而且现在还有许多企业也开始独自的对太阳能技术，进行了一定的研究，并且取得了不错的效果。

　　在冬季，我国大部分地区由于温度过低的缘故，使得我国的经济发展得到了很大程度的制约。因此，我们就采用供暖设备为室内空间进行暖气的供给，以保证人们的生产生活可以正常的运行。但是，这些供暖设备对能源的消耗极大，对我国的低碳经济和可持续发展方针，有着很多的出入，因此在近几年来人们不断的努力下，研究出来了太阳能热泵供暖系统。

　　太阳能热泵供暖系统技术是一种通过能源转化材料，把低能源向高能源转化的技术。而且这种太阳能设备是采暖、供热水和光电功能一体化的太阳能设备，不但为我们生活带来了很大的便利，还减少了能源消耗，把现代化的建筑物改造成为零排放、无污染的绿色建筑。由于太阳能供暖系统的热量散发是从建筑物的地底由上往下进行散发，使得建筑物中的湿度和温度都保持在一个固定状态，对人体有着一定的保健作用，而且由于供热管道是埋藏在建筑的地底或者墙体中对于建筑的外观没有太大的影响，从而给人们一种视觉明亮的效果。

　　在我国，有很多地区的建筑中都开始应用这种太阳能技术，尤其是在冬季特别寒冷的北方，这种太阳能技术应用范围十分的广泛。而且由于这种系统是“一机多用”给人们生活带来了极大的方便，并且安全可靠，对人们的体质也有着一定的保健作用。

　　太阳能热水器在我国太阳能设备中应用范围时最广的，而且由于我国科技的不断发展，对太阳能热水器的太阳能吸收涂层进行了一定程度改变，从而克服了以前太阳能热水器中的存在的大部分问题。目前，我国的太阳能热水器的应用已经占世界第一，而且技术水平也已经在世界处于领先的水平。

　　我国目前已经把太阳能热水器广泛的应用在各个方面，而且有绝大部分太阳能热水器企业也有着良好的发展，这也带动我国社会主义经济的发展，当前，由于太阳能热水器得到了人们的广泛的青睐，因此这也成为企业开发的项目，现在在我国已有成百上千的企业开始对太阳能电热水器进行了开发，并且也得到了很好地发展。而且由于太阳能热水器在节能和环保方面有着很好的作用，也为我国的环境保护做出了很多的贡献，这也大量的发挥了和会效益，使得我国在能源的方面的利用更加广泛。

　　自改革开放以后，人们对电能的需求也越来越高，因此建立了很多的发电厂。但是都是以水利发电、火力发电为主，但是这种发电技术对我们的能量利用方面还有着很多的不足，而且对我国的自然环境也有着一定的危害。因此为了增大有限能源的开发利用，提高环境的保护，在我国20世纪70年代末，就已经对开始太阳能发电站进行一定的开发研究，但是由于我国的材料使用和施工技术都存在着严重的不足，因此当时就没有很好对发展起来。直到90年代末，我国在太阳能发电方面才有了很大的突破。但是，这也与许多发达国家的太阳能发电设施有着很大的区别，所以我们在太阳能发电开发研究方面还要进行一定的努力。

　　与国际低碳经济、太阳能开发技术与推广状况相比，我国低碳经济和太阳能开发利用及其推广应用有其成功和可喜之处，但在舆论导向、政策支持、规范管理、推广先进技术、售后服务等方面，都存在很多问题和不足，对既有建筑，对耗能污染大户一一燃煤燃油锅炉还没有强制性进行改造的规划，限制措施。全国有2亿台左右的高耗电空调在运转，造成不可估量的浪费和污染。

　　不过还是存在着一定的问题，主要有：是我国目前还没有一套完整的控制节能数据政策；二是没有规范的行业标准；三是没有发展太阳能的中远期规划；四是目前太阳能市场十分混乱。

　　综上所述，太阳能的开发和利用大幅度的减少我国能源的消耗，也大大减少了对环境的污染。目前，我国在太阳能技术的应用已经有了很大的成就，并且取得了不错的效果。但是，还是有很多方面存在严重的不足，所以我们还需要这方面进行不断的开发和研究，这样才能有利于我国经济的发展。

　　随着社会的进步，人们对地球资源的使用愈演愈烈，环境已经遭遇到了不可逆转的破坏，现在人们已经发现了这些问题，开始寻求清洁资源来满足发展和环境保护。至此，太阳能开始进入人们的视线 太阳能发电趋势与现状

　　20世纪90年代以来我国光伏发电组件生产能力逐渐增强，光伏发电将一步步登上时代舞台，成为人类可使用资源的重要组成部分。同时，我们应该注意到目前的光伏发电还处在初级阶段，还有许多问题有待解决。

　　在以上这些问题中，我们发现更多的是在研究如何高效的存储电能进行利用，同时需要保护现有电网，防止目前的电网受到过大的冲击。因此，我们可以将视线转移到另一个技术上――无线电输电。

　　无线电，也就是太阳能转换成一种特殊频段的电波，然后类似于广播的形式发射出去。利用电波输电是目前正在研究中的一项革命性的技术。其主要特点是：1）弥补了当前电网传输时的建造费用；2）充分将已有技术与最新科研成果相结合，保护环境；3）共用一套送变电设备，降低工程造价；4）同用一套经营管理人员，提高工作效率，降低运行成本；5）将太阳能发电技术与电力传输技术加以综合利用。

　　在国内，目前正在大力推广的是分布式光伏发电，即允许下面的组织或个体建设光伏发电设施进行发电，并且将其并入国家电网的输电线路中。

　　分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

　　1）我们可以将电波以步传的方式发射，中继站可以选择已经建立好的电杆，还有目前我国移动电信等运营商建立好的信号塔，极大的方便了电波的传输；

　　2）在地球上传播时，电波不会经历不同的空气环境，发生折射，影响传播路径，在地球上，大气环境基本相同，路径选择更加容易，接收更加方便。更加的安全；

　　3）地球上的太阳板更容易被控制，无论何种环境下，地球上的太阳能吸收板都更加容易控制，建造更加的方便。

　　电波输电在目前也存在着许多得可选方案，如，一定频率得电波，还有超声波等，但是如何从中选择出最合适的也是目前需要研究的一个问题，但是本文作者从电路及输电的一些角度选择超声波作为最好的选择。具体原因如下。

　　电波无线输电及等效电路：目前研究无线电波传电基本都是利用电磁效应产生的超声波进行的，其具有频率较宽，容量比较大的特点。所选择的材料都是具有逆压电效应的材料，能够方便的将超声波转化成电能。因此，我们这在里讨论的都是基于以上材料的。超声波导电主要包括超声波的发射和接收单元。系统结构图如图1：

　　同时，当我们将电信号转变为固有信号得时候，匹配电路这时候就有了同频率下得电波，此时的匹配电路会有一定的阻抗变换，能够明显的将输出效率提高， 从而实现了机电共振，超声波便发射出去了。此时，另外一个设施，闭环路控制电路就开始发挥作用，它通过对比实际输出信号和给定的信号误差，直接改变功率管的同段状态，使开关频率也发生改变。这个时候的主电输出电压频率也是明显可调的。接收单元这个时候将超声波转换成高频电能，在经过蒸馏和滤波装置，稳定的直流电就能够被使用了。

　　通过目前国家的一些鼓励政策和世界发展的趋势，我们可以看到，光伏发电在未来世界必定会发挥着不可忽视的作用。未来的世界必定会在光伏发电的研究上取得更为伟大的成绩。

　　GaAs基太阳能电池可分为单结和多结叠层式太阳能电池两类。GaAs、Ge单结太阳电池理论效率27%，实验室效率达到25.8%；多结叠层太阳能电池效率理论效率能够达到63%，目前实验室效率达到43%。CPV可以按汇聚太阳光的方式不同分为两个大类，即采用镜面聚光的反射式和采用透镜聚光的透射式，其结构可参见图1。

　　目前各大生产厂家的CPV系统具有多种不同的表现形式，但其结构均离不开四大部分，即：聚光模块、光电转换模块（光伏电池）、太阳追踪模块、冷却模块。各部分的成本构成如图2所示：

　　①规模化潜力较大：CPV技术因其具有光电转化效率高等特点，是未来发展大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。

　　②成本下降空间巨大：与晶硅和薄膜太阳能发电技术建设成本1.6美元/瓦相比，CPV目前3～4美元/瓦的建设成本并无优势，但作为一项新兴技术，随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等，成本有巨大的下降空间。

　　③占地面积小：在同等发电量的情况下，CPV电厂的土地占用面积比平板式太阳能要小得多。CPV系统由支柱承载其主要结构体，占地面积极小，且由于系统在地面产生的阴影面积是移动的，所以对电厂所在地的生态影响也较小，面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。

　　④能量回收期短：聚光组件的效率比晶硅和薄膜组件大大提高，建设想同规模的电站，所需的半导体材料大大减少，因而能量回收期大大缩短。

　　技术和规模化进度存在不确定性：作为一项正在由实验室走向工程化的新技术，CPV的技术路线尚未定型，产业链也未形成；材料昂贵，成本上无优势，另外CPV系统建设地区对太阳光照条件有较高的要求，不利于大规模推广。对于相关企业，我们需要关注其技术或成本取得优势地位。

　　聚光太阳电池是聚光光伏技术的核心和基础，目前国际上研究较为深入，技术较稳定的方案，普遍采用基于GaInP/GaAs双结和GalnP/GaAs/Ge的多结太阳电池。这种电池最早被用于空间卫星，可吸收更宽的太阳频谱能量，转换效率高，且具有很好的耐高温特性。

　　GaInP/GaAs双结和GaInP/CaAs/Ge三结太阳电池均基于比较成熟的GaAs电池制作工艺，而且GalnP与GaAs在晶格匹配、禁带宽度合理组合、材料性能稳定性等方面都是十分理想的材料系统，所以是目前研究最活跃、最深人的多结太阳电池。目前，对GaInP/GaAs/Ge电池研究最成熟的是美国，美国司的波音下属公司SPectrolab和Emcore公司都已批量生产，并供应空间市场。多年来，为不断提高GalnP/GaAs/Ge三结电池的光电转换效率。Spectrolab研发四结，甚至五结、六结结构，他们认为，通过增加结数可将转换效率提高到接近理论极限值72%。Emcore公司则采用IMM三结太阳电池（IMM invertedmetamorphic triple—junction solar cell）技术，根据其设计的发展路线显示，有望在近年内将聚光太阳电池效率提高到45%（电池面积lcm，聚光倍数500）。

　　虽然聚光光伏的研发已有30年历史，但其商业化运营仍处于初期阶段，目前全球聚光光伏系统的装机量不超过200MW，还处于小批量示范性工程阶段，其最主要部件-高倍聚光电池的成本一直居高不下，成为阻碍聚光光伏市场发展的最大难题。聚光系统成本从2007年$7-$10/Wp，降至2009年的$3-$5/Wp，2015年有望降至2$/W以下。聚光光伏技术近年来得到欧美国家的重视。2011年12月，美国能源部决定在未来3年内投资6000万美元，目标是发展聚光光伏技术，使太阳能电池成本降低75%，CPV系统成本及效率情况见表1。

　　我国以及有一些公司可以生产聚光组件，并且有上海聚恒、成都钟顺公司、蓝天太阳等一批企业相继获得了金太阳认证；但是目前聚光器还主要依赖进口、电池也只有乾照具有产业化的生产，追踪系统虽然国内可以做，但是从示范电站的数据看，逐日效果并不好。

　　国内已经具有以中国电科集团第十八研究所为代表的三结砷化镓太阳电池研发力量，聚光光伏产业所涉及的聚光、散热、对日定向跟踪及控制、双轴运动系统等技术在国内均有成熟的或可以借鉴的技术，以此为基础发展聚光光伏产业可以有效促进相关技术向聚光光伏产业的扩，通过整合可以在国内形成完整的、具有自主知识产权的聚光光伏产业链，从而带动经济的发展。同时，聚光光伏产业在全世界刚刚兴起，我国与先进国家技术差距并不是很大，如果现在发展，在借鉴先进技术基础上，可以迅速赶上并超越先进国家技术水平。因此，中国发展聚光光伏正当其时，经过不懈努力，中国的聚光光伏事业也必将得到极大的发展，形成具有中同特色的地面光伏产业发展模式。

　　[1]工建平，杨金付，徐晓冰.一种聚光型太阳能光伏系统的研究[J].能源研究与利用，2007，1：19-22.

　　[3]田玮，王一平，韩立君，等.聚光光伏系统的技术进展[J].太阳能学报，2005，26（4）：597-604.华体会体育