專利名稱：太陽能電池的高效低成本使用方法
技術領域：
本發明是太陽能電池利用的一個技術領域。
背景技術：
近年來得益于技術進步太陽能電池的價格一路下降，使它普及家庭成為可能。太陽能電池能把太陽光直接轉化為電能給我們使用，無須燃料、無須維修、零排放、一次投資長久受益，因此受到大家的普遍歡迎。但是要利用太陽能電池也并不是那么簡單輕松的事， 要解決的問題還很多。太陽能電池輸出電能的多少與太陽光的強度成正比，天氣是不斷變化的，照到太陽能電池上的陽光不可能恒定不變。這就給太陽能電池的使用帶來麻煩，因為我們的電器需要穩定的電源才能正常工作。為解決這個問題人們常用的辦法是把它與畜電池連接在一起，由畜電池多存少補，然后逆變成交流電后給負載供電。雖然這樣可解決問題，但是畜電池是一個昂貴、笨重、污染環境和短命的東西，它的使用必然導致供電成本的急劇上升，同時經過這些環節后我們所能獲得的電能已經大打折扣。這樣即使太陽能發電有無須付燃料費等優點，它的電費也不能與我們現在大量使用的廉價的化學能源相比。所以在現有的技術方案下使用太陽能發電對家庭來說沒有經濟意義。但是地球的環境因我們大量使用化學然料已到了病入膏肓的地步，再這樣下去我們的子孫以后怎樣生存？這個問題我們必須要正視。為了保護地球環境，為了我們的子孫，我們必須要減小使用化學能源， 發展綠色的替代能源。一直以來使用成本高昂是太陽能發電的最大障礙，如何降低它的使用成本，是一個能對人類生存產生長遠影響和具有重大社會戰略意義的技術問題。

發明內容
為解高效低成本地使用太陽能發電本人在這方面進行了一些思考，現公開出來， 希望通過專申請這個平臺能引起廣大有識之士的重視，也希望他們在這一方面多多出力， 共同探討解決的方法。本方案在這方面采取了一些措施，不使用逆變方式、不使用電池和充電器。電網電源經降壓或穩降壓、整流、濾波后與太陽能電池各自通過二極管并聯同時連接在電路中。以太陽能電池供電為主，太陽能不足時由電網為輔。太陽能電池的輸出不管足與不足都作最大程度的利用。具體的措施是設定電網的交流電源通過調壓器或穩壓器降壓、 整流電路整流、濾波電路濾波后輸出的直流電壓(以下簡稱電網方的直流輸出電壓下同)高于用電器適用交流電壓范圍下限值的峰值電壓，低于太陽能電池的額定輸出直流電壓，太陽能電池的額定輸出直流電壓高于電網的直流輸出電壓，電網的交流電源經調壓器或穩壓器降壓、整流電路整流、濾波電路濾波后與太陽能電池各自通過二極管后并聯向負載供電。由于取本方案消了電池、充電器和逆變器的使用，使整個系統的投資和使用成本只及現有技術方案的幾分之一，大大降低了使用成本，太陽能發電的利用率也因此得到的大大提高。


圖1、太陽能電池與電網并聯供電的方式。
具體實施例方式本方案提出太陽能電池與電網兩者并聯后向負載供電的目的是當太陽能電池的輸出不能滿足負載需要時，不足的部分由較為穩定的電網交流電源來彌補，太陽能電池的輸出的電能在任何情況下都要作最大程度的利用。本方案是針對我們平時使用得最多的家用電器如電視機、使用開關電源的光盤播放機、電腦、LED照明燈具、節能燈具、電磁爐等而設計的，這些電器其實是使用直流電的電器。只要太陽能電池的輸出電壓在這些電器的電壓適用范圍，這些電器是可以直接使用太陽能發電而無須逆變轉換的，這樣太陽能發電的利用率將大為提高。但是太陽能發電最大缺點是它的輸出隨天氣而變化而，這就給使用起來帶來很多麻煩。本方案提出的太陽能發電與電網并聯后向負載供電，就是為了消除這一不利因素所帶來的影響。當太陽能電池輸出不足，不足部分由電網供給，時保證電器能夠在任何情況下都能正常工作。我們太陽能電池輸出的是直流電，其輸出的額定電壓和功率可以按需要訂做。電網上提供的是交流電，其輸出電壓可通過調壓器或穩壓器改變。兩者不能直接并聯在一起。 既然上述電器都實際上使用的是直流電，那么我們可以將電網上提供的交流電，整流濾波變成直流電后與太陽能電池通過二極管并聯在一起向負載供電，這是太陽能發電最簡單和高效的使用方式，因為它不使用畜電池也不使用逆變器。這樣的電路結構要實現以太陽能電池供電為主電網電源為輔的目的還不夠，還必須要電網方的直流輸出電壓低于太陽能電池輸出的額定直流電壓才能實現。本方案為了降低電網方的直流輸出電壓特別在整流之前使用調壓器或穩壓器把電網的電壓降低。調壓器或穩壓器的種類很多有使用變壓器的，有使用可控硅的等。其中比較適合本方案的是使用可控硅的，因為它的線路簡單效率較高。我們家庭使用的電源都是交流220V，它的峰值電壓約310V。上述家用器的電源適應范圍一般都在交流150-M0V之間，對應的峰值電壓是210-340V左右。上述家用電器并不是直接使用交流電的，而是經過整流濾波變成直流電后才使用的。交流電整流濾波后得到的電壓就是交流電的峰值電壓，也就是說上述家用電器可以直接使用直流電壓約為210-340V的直流電源，可見家用電器的電壓適應范圍是非常廣的，這為本方案提供了良好的基礎。本方案把電網電源經調壓降壓或穩壓降壓、整流電路整流、濾波電路濾波后的直流電壓也就是所謂電網方的直流輸出電壓設定在高于用電器交流電壓適應范圍下限值的對應峰值電壓，低于太陽能電池的額定輸出電壓。把太陽能電池的額定輸出電壓設定為高于電網方的直流輸出電壓。也就是該電源的峰值電壓。為安全太陽能電池的輸出電壓最高不能超過用電器電壓適用范圍上限值的峰值電壓。經這樣安排后將這兩個直流電源通過二極管并聯在一起向上述用電器供電如圖1所示。由于兩個直流電源是通過二極管并聯在一起的，所以兩電源之間不可能有電流流向對方，供電的優先權在電壓高的一方。從太陽能電池的特性曲線可知，它的空載輸出電壓即使在陽光不足的情況下也不會下降很多，它的特性有些象恒流源，內阻較大。也就是說太陽能電池的空載輸出電壓在大多數情況下都能保持較高的水平。這一些特性為將太陽能電池輸出的電能作最大限度的利用奠定了基礎。換句話說只要太陽能電池有輸出都能被有效地利用。在本方案中電網電源只是提供一個最低保障，當太陽能電池的輸出不足以維持負載用電時它的電壓必然下降，當降到一定程度時由電網電源提供不足的部分，使負載能正常工作而無后顧之憂。當夜晚時，太陽能電池沒有電流輸出這時電器的需要全部由電網電源提供，所有的這些過程都是在人們不知不覺中進行的，是無縫的。所以使用本方案完全不用擔電源的穩定性問題
權利要求
1. 一種太陽能電池的高效低成本使用方法，其特征在于，設定電網方的直流輸出電壓 (電網的交流電源通過調壓器或穩壓器降壓、整流電路整流、濾波電路濾波后輸出的直流電壓)高于用電器適用交流電壓范圍下限值的峰值電壓，低于太陽能電池的額定輸出直流電壓，太陽能電池的額定輸出直流電壓高于電網方的直流輸出電壓，電網的交流電源經調壓器或穩壓器降壓、整流電路整流、濾波電路濾波后與太陽能電池各自通過二極管并聯向負載供電。
全文摘要
一種太陽能電池的高效低成本使用方法，屬太陽能電池利用的一個技術領域。為高效低成本地使用太陽能發電本方案采取了一些措施。不使用電池、不使用逆變方式，太陽能發電與電網并聯直接向負載供電。具體的方法是設定電網方的直流輸出電壓高于用電器適用交流電壓范圍下限值的峰值電壓，低于太陽能電池的額定輸出直流電壓，太陽能電池的額定輸出直流電壓高于電網方的直流輸出電壓，電網的交流電源經調壓器或穩壓器降壓、整流電路整流、濾波電路濾波后與太陽能電池各自通過二極管并聯向負載供電。由于取消了電池和逆變器的使用，使整個系統的投資和使用成本大大降低，太陽能發電的利用率也因此得到的大大提高。
文檔編號H02J1/10GK102437568SQ20121000803
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月3日 優先權日2012年1月3日
發明者胡達廣 申請人:胡達廣