在太陽能光伏發(fā)電中核心元件為太陽能電池，常用的電池種類為非晶硅、單晶硅、多晶硅以及薄膜電池等。
在實際應用中，多晶硅和單晶硅電池的使用范圍最廣泛，非晶硅電池基本應用在計算器輔助電源和小型系統電源中。我國所生產的晶體硅電池總效率為 25%，和外國同類產品的使用效率相比，處于同一水平線。
通過若干或者單獨一個太陽電池片所構成的太陽能電池板，屬于光伏組件。在市政道路光伏發(fā)電系統中，通常由控制器、蓄電池、太陽能板以及逆變器等組成。
以上組成部分皆通過電子元器件組成，與機械部分沒有任何關系，故太陽能光伏發(fā)電設備較為簡單，在安裝維護方面對工作人員的要求也較低，而且具有較長的使用年限、穩(wěn)定性高以及可持續(xù)性等特點。
通過控制器的控制，在白天出現太陽后，太陽能板接收太陽能，并將產生的電能儲存在蓄電池中。當夜幕降臨，太陽能板無法再生產電能時，蓄電池將會利用逆變裝置為照明系統持續(xù)供電，如此周而復始，不僅能夠解決市政照明工作，才能有效降低照明成本。
在太陽能光伏發(fā)電中，具有儲存電能作用的蓄電池屬于主要組成部分之一，在太陽能光伏發(fā)電中具有重要作用。蓄電池能夠儲存大量電能，故可以長期不間斷地運行，其特征為污染性較低，工作效率較高。
市政照明在選擇蓄電池時必須結合本市的氣候情況，科學選擇蓄電池的容量，若是日照時間較短，且容易出現陰雨天，必須使用大容量的蓄電池。反之，用普通的蓄電池即可，以防資源浪費。
整流電路的主要作用是將交流電池連成直流電，逆變器則與之相反，其能夠把直流電轉變成交流電。這種把電能的轉化過程反向進行的方式屬于逆變。
在太陽能光伏發(fā)電系統中所使用的太陽能電池，通過接受日光的照射，能夠產生直流電，不過在供電系統中使用直流電供電的情況較少，而且具有一定的限制。另外，供電系統把電壓升高或者降低時，只需將變壓器添加在交流系統中即可。
從直流系統的角度來講，若想要提升電壓或者降低電壓所使用的技術與復雜而且對工作人員的要求較高。從光伏發(fā)電系統來講，對逆變器具有極高的要求，其要求逆變器具有較高的穩(wěn)定性以及逆變質量，保證在輸入直流電時所產生的電壓具有較為廣泛的應用范圍。
因此在市政照明使用太陽能光伏發(fā)電時，應合理選擇逆變器，保證其能夠滿足應用需求。
在太陽能光伏發(fā)電系統中，太陽電池屬于核心部分，電能與光能之間轉化的基本單位屬于太陽能電池中的每個單體，目前常用的尺寸規(guī)格有 166（即 166 mm×166 mm）和 182（即 182 mm×182 mm），工作電壓通常為 0.5 ～ 0.6 V，工作電流基本處于 10 ～ 13 A。
正常來講，不能以獨立的形式采用太陽能電池中的各個單體。太陽能組件是指將單獨的太陽能電池并聯或者串聯，隨后封裝在一起，組件功率范圍在幾瓦和幾百瓦之間，可以單獨使用。不過，在把組件之間進行并聯或者串聯安裝時，能夠形成方陣，這時產生的輸出功率，便能滿足負載對于功率的需求。
因此，在選擇太陽能電池時，必須根據設計圖紙對電能的具體需求合理選擇，以此保證輸出功率能夠滿足負載的需求。
為有效解決蓄電池在運行過程中充電、放電所產生的影響，保證所使用的蓄電池能夠發(fā)揮出自身的作用，而且具有較長的使用壽命，預防蓄電池存在過度放電和充電的問題，應添加具有控制充電和放電功能的控制器。
控制器的基本工作原理是通過檢測蓄電池實際的電荷狀態(tài)或者電壓狀態(tài)，分析其是否已經處于充電和放電的臨界點，隨后根據檢測結果，對太陽能光伏發(fā)電系統中的蓄電池下達命令，以此保證蓄電池的使用壽命，延緩其損壞速度。
在市政照明中太陽能光伏發(fā)電的電纜敷設常應用的方法有以下兩種：第一種是將電纜敷設在所規(guī)劃的專用溝道中。第二種是將電纜和其他的公用管線一起敷設至同一條溝道中。無論使用哪種敷設方法，皆具有以下特點：
（1）能夠和其他的設備一起使用一條過道，減少挖掘工作難度。
（2）能夠應用在無法使用管道敷設工程的項目中。
（3）能夠將若干不同的電纜一起敷設。
（4）電纜情況較為復雜。
（5）有助于降低未來更換電纜的困難程度。在挖掘太陽能電纜敷設所需要的溝道時，除了能夠在地面進行挖掘，還能在地下進行挖掘。若是地面挖掘溝道時具有較多建筑物阻礙，應優(yōu)先使用地下挖掘的方式建設溝道。
在市政照明中應用太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢與不足
在市政照明中應用太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢
在市政照明中應用太陽能光伏發(fā)電技術，除了能夠節(jié)省能源，提升電力資源利用的安全性，還能夠縮短電纜的鋪設距離。
現階段，太陽能基本使用兩種方式把太陽能轉變成可用能源：第一種，把太陽能所產生的輻射轉化成熱能；第二種，為把太陽光轉化成電能，不過該方法需要采用光電器件，也就是光伏發(fā)電。從當前的市政照明情況來講，所使用的太陽能發(fā)電為光伏發(fā)電技術。
該技術使用把光能轉變成電能的設備，把半導體安裝在系統中，根據光伏效應的有關原理，把太陽能直接轉變成電能，在市政照明中，應用太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢包括以下兩點。
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太陽能的特征為無限性和分布性，其屬于可再生資源，在實際應用該資源時不用為能源枯竭而擔憂。在地球上除了夜晚隨處可見太陽光，最大的差異為不同地區(qū)、不同氣候所產生的日照強度具一定的差異，不過其并不會因為氣候、地區(qū)等因素而消失。
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太陽能光伏發(fā)電所應用的發(fā)電原理比較直接。該技術的發(fā)電原理是把電子和光子之間不會出現中間過程和有關器械運動進行直接轉換，這里的中間過程為把熱能轉變成機械能，再把機械能轉變成電磁能等過程。因此，太陽能光伏發(fā)電的發(fā)電形式較為快捷，和傳統的發(fā)電技術相比，其質量更高，而且更為綠色環(huán)保。
首先，在所有電力能源中，使用太陽能進行發(fā)電的單次建造成本相對較高，從這方面來看，容易增加照明工程的造價。其次，在市政照明系統，如太陽能路燈等使用的電池為蓄電池，容易存在電池燃爆等安全隱患，且儲能介質成本較高。
最后，市政照明為功能性照明，對可靠性的要求較高，需要為來往車輛和行人提供穩(wěn)定與安全性高的照明設備，但是太陽能電池中的能源來自太陽能，在陰雨天時太陽能電池無法產生足夠電能，照明系統只能使用蓄電池中存余的電能發(fā)電，在具體應用時必須不斷提升蓄電池容量，擴充太陽能組件，保證系統能夠在 1 d 內收集并儲存兩天甚至多天能夠使用的電能。
不過，天氣的變化無法琢磨，市政照明應充分考慮長時間出現陰雨天情況下，滿足照明用電需求所對應的蓄電池容量配套和光伏組件功率配套。
本文以某市政照明工程為例，探討其應用太陽能光伏發(fā)電的效果。
該市政照明工程在人行通道中采用普通市電照明燈具，通過實踐證明，該通道在夜晚時具有良好的照明效果，不過在設計電路的配電時還存在一些問題。
在該設計案例中，并未對路燈電纜進行單獨的鋪設，而是從周圍路燈進行接電，造成人行通道內的路燈只有在晚上才可以發(fā)揮出照明效果，而白天無法發(fā)揮照明作用。通道在遇到陰雨天、下雪天時，路燈的照明效果相對較差，特別是通道的中間部分，在夜晚可見度非常低，無法保證步行人員在該路段的安全。
因此，當地政府為此設計了若干補救方案，不過大多數方案家存在敷設費用較高的問題，甚至有些方案會影響當地交通。通過多方對比，最終使用太陽能發(fā)電解決該人行通道存在的照明問題。
首先，政府在人行通道內安裝 7 套15 W 的太陽能燈具，以此提升通道中間段的可見度，在使用過程中能夠有效滿足人們的需求。本案例的人行通道長度為100 m，寬度為 5 m，整體高度在 2.7 m，該通道口中間段未設置采光口。
在架設所需要的太陽能路燈時，在本通道內每間隔 10 m 安裝一套節(jié)能燈。節(jié)能燈的電源為通道外部的太陽能電池板。原先設計師規(guī)劃使用15 V 直流電源供電，不過因為通道長度問題，容易在電纜線路中產生較大的電壓，最終使用逆變器 15 V 直流電轉變成 250 V 交流電源為路燈供電。
在通道中所架設的太陽能路燈，僅用于白天照明，晚上照明則從周圍路燈接電，所架設的太陽能路燈照明時間平均為12 h，能夠有效解決因為太陽能電池容量太小，無法滿足供電需求的問題。
早晨把通道中的太陽能路燈打開，在太陽能蓄電池獲得從控制器傳遞的供電信號后，將會為路燈提供電能，太陽能蓄電池整體的反應時間較快，一旦啟動便能直接供電到晚上。
在晚上 7 點時，充放控制器為太陽能蓄電池下達停止供電的信號，隨后其會做出對應的響應，停止對路燈供電，在通道中的太陽能路燈便能夠采用市政路燈電源為行人照明。
這種將太陽能光伏發(fā)電系統與市政供電系統相結合的供電方法，能夠達到市政電纜與太陽能蓄電池交互供電的效果，保證能夠為人行通道提供 24 h 照明。
此外，為了預防市政電纜突然斷電，在具體設計時采用的太陽能蓄電池能夠在電纜斷電后持續(xù) 3 d 為本通道中的路燈供電，以此保證通道中的路燈照明能夠滿足人們的需求。
而且該方案能夠在連續(xù)出現陰雨天時太陽能光伏發(fā)電系統無法為市政道路供電時，采用市政電纜對本通道中的路燈進行持續(xù)供電，確保人們行駛在該條通道時也能獲得較好的照明環(huán)境。
讓人行通道中所使用的太陽能路燈，在日光充足時無法最大化發(fā)揮自身的作用，但在傍晚和清晨，能夠有效提升其照明可見度，為市民創(chuàng)造良好的出行條件。
總而言之，在市政照明中使用太陽能光伏發(fā)電能夠有效減少照明成本，同時，能解決市政電纜斷電時無法供電能的問題，保證市政照明具有極高的穩(wěn)定性以及安全性，給市民帶來良好的生活體驗。
結合我國科技的發(fā)展與對綠色能源的需求來看，太陽能光伏發(fā)電在未來很長一段時間內用范圍將會越發(fā)廣泛。實踐不斷證明，應用太陽能光伏發(fā)電技術能夠有效節(jié)省電能資源，起到低碳、節(jié)能的效果。
原文始發(fā)于微信公眾號（光伏產業(yè)通）：太陽能光伏發(fā)電在市政照明中的應用
