电动汽车运用光伏贮能

1太阳能资源作为一种新的洁净能源得到了综合开发与利用

在资源和环保的双重制约下，人类正面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，发展经济已成为全球热点问题。而能源问题将是经济发展的核心，不仅表现在常规能源的匮乏，更严重的是化石能源的开发利用带来了一系列环保问题，常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足经济发展的需要。据有关资料介绍，目前世界的石油储量、天然气储量可能只能延续30年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。燃烧煤、石油等化石燃料，每年会有数10万t硫等有害物质向空中排放，大气环境遭到严重污染，直接影响人们的身体健康和生活质量；局部地区形成酸雨，严重污染水土，造成了环境污染。同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全球气候变化。因此，要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能等洁净能源的开发利用将成为21世纪中、后期的主导能源。这是因为：

1.1太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大

太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023kW，其中到达地球的能量高达8×1013kW，相当于6×109t标准煤。按此计算，1年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×1013千亿t，是目前世界主要能源探明储量的1万倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于人类历史来说，太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。相对于常规能源，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。

1.2太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性

虽然由于各地纬度的不同、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。

1.3太阳能开发利用无污染

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，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源。

1.4太阳能利用的关键在于使其更具有经济性

太阳能利用的经济性在于太阳能资源取之不尽，用之不竭，可以随地取用。现在的关键问题是如何提高使用效率，减少开发利用成本，扩大应用范围，更具有经济性。尽管如此，太阳能的利用，在一些领域，如太阳能热水器虽一次投入较高，但其使用过程不耗能，与电热水器和燃气热水器相比，不需耗费其它资源。因此，随着科技的发展，太阳能利用的经济性将会更加明显。

2光伏贮能系统在电动汽车上的应用思路

光伏贮能系统系用太阳光进行发电，用蓄电池贮存起来，具有光电互补性。这是光伏贮能系统的特点。目前电动汽车的动力源主要是采用蓄电池作为动力，但当蓄电池放完电后，需要利用市电对蓄电池进行充电，特别是当蓄电池到使用寿命后期，电池的容量减少，续行里程会大大缩短，加之充电条件的限制，制约了其发展。在冬季环境温度较低时，电池的实际放电容量较低，同样会影响续行里程。因此世界各地的研究人员正在着手研究将光伏贮能系统技术应用在电动汽车上，在白天太阳光充足时，利用太阳能板的发电能量给电动汽车提供动力，同时将多余的电能用蓄电池贮存起来。当光线较弱时或没有阳光时，利用蓄电池贮存的能量为汽车提供动力，保证汽车的正常行驶，延长电池的续行里程。光伏贮能系统的参数设计可以根据汽车所需动力负荷及太阳资源情况进行合理配置，通过太阳能与电能互补，既可提高电池动力系统的可靠性，又可降低电动汽车的使用成本。当蓄电池没有电时，可以就地停车，利用太阳能进行充电，简单方便，不需专门到充电站进行充电。光伏贮能系统主要由太阳能光电板、系统控制逆变器和蓄电池组成，给电动汽车提供动力。

3光伏贮能系统各部分的主要结构功能与参数

3.1太阳能电池板

太阳能板是将太阳的辐射能转换为电能，供电动汽车作动力用，将多余的电能通过蓄电池存储起来。目前太阳能电池板的种类主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅3种。在太阳光充足日照好的东、西部地区，采用多晶硅太阳能电池，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。太阳能电池板应具有下列功能：（1）防反接功能和夜间防反充功能；（2）独特的串联充电回路，比普通的二极管减少近1/2的压降，有效地提高了太阳能充电效率。（3）PWM脉冲恒压充电，快充和浮充自动调节，有效延长蓄电池的使用寿命。

3.2智能控制器

对贮能用蓄电池充电放电条件进行控制，防止蓄电池过充电及深度充电。在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿功能、太阳能控制功能、光控、时控功能。同时要求：（1）两路DC输出，可分别工作，互不干扰。（2）多种工作模式：常开、纯光控、光控开加时控关。（3）独特的光控灵敏度检测，亮灯时间早、中、晚可调。（4）蓄电池超压，自动关闭负载。（5）在温差较大的地方，应具备温度补偿功能。（6）蓄电池过压保护、欠压保护、反接保护、短路保护。（7）系统电压自动识别功能。（8）保险丝短路保护，保险丝内置但可更换。

3.3光伏系统贮能用蓄电池

目前光伏贮能系统采用的蓄电池主要有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池、超级电容器等。贮能电池容量的选择原则：首先满足汽车动力负载的前提下，把白天太阳能电池组件的多余能量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天负载需要的电能。因此蓄电池容量过小不能够满足负载需要，容量过大会使蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，造成资源浪费。因此，蓄电池容量选择应与太阳能电池、电动汽车的配套功率相匹配。太阳能电池功率至少是负载功率4～5倍以上，太阳能电池的输出电压比蓄电池的工作电压高20%～30%以上，才能保证给蓄电池正常充电，蓄电池容量必须是负载的3倍以上。