自从1954年贝尔实验室制出第一个实用型P-N结单晶硅光伏电池以来，光伏发电开始进入了一个新的阶段。光伏发电首先应用在太空领域，1958年美国先锋I号人造卫星以光伏电池作为信号系统的电源，这标志了光伏电池真正进入了实际应用阶段。随后，20世纪70年代第一次石油危机爆发，使人们意识到开发利用新能源的必要性，光伏发电的地面应用在此后也得到了长足的发展。进入90年代，以美国为首的西方国家纷纷投入大量的人力、物力和财力支持地面用光伏技术的发展，从上带头推动光伏发电，随后便有了美国百万屋顶计划、德国十万屋顶计划等等。光伏发电的应用领域非常广泛，除了在太空用于卫星之外，地面上主要集中用于照明、通迅、交通等领域；近年来对光伏发电的大范围应用有了新的趋势，即光伏发电与建筑物结合（BIPV）以及并网发电，被公认为是未来光伏发电的最大的市场和最主要的方向。
一.目前光伏发电主要应用领域
1.普通居住用电。对于边远地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，可组建10～100W不等的小型离网发电系统，以满足用电需求。
2.室外照明用电。只要在室外能接收太阳光的地方，都可以做成太阳能灯照明，如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯等。
3.交通领域。太阳能在交通领域应用广泛，如航标灯、交通信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
4.通讯领域。可用于太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统,农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
5.太阳能车。太阳能电动车将会是未来汽车发展的一个方向，目前很多个国家都在研制太阳能车，并进行交流和比赛。当成本降下来，转换效率提高之后，太阳能车也必将快速发展。
6.光伏电站：可组建10KW～1GW光伏电站、风光互补电站等，满足周边用电需求。
7.光伏建筑一体化(BIPV)：将光伏发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。
二.光伏发电系统的类型
光伏发电到电能的使用，构成一个发电系统。主要有两种形式分别是光伏供电系统电站和并网光伏供电系统电站。
1.光伏供电系统电站
（1）认识光伏供电系统电站
光伏供电系统中光伏阵列产生的电能仅供系统内的负荷所用，不与外界供电网络相连。该系统的组成结构主要有：光伏方阵、控制器、蓄电池、逆变器、直流（交流）负载等，如图0-1所示。偏远山区光伏发电系统、城市中太阳路灯、庭院灯等都是一种光伏供电系统。
图0-1 光伏供电系统电站
（2）光伏供电系统电站的应用
光伏发电在小型应用方面发展很快：例如袖珍计算器、钟表、蓄电池充电器、闪光灯、太阳能收音机、车载移动系统、露营车、船只、偏僻的山区小屋、周末（度假）别墅和发展中国家的乡村电力、紧急电话、违规停车罚单机、交通信号灯和观察系统、通信站、浮标和、花园景观的应用、饮用水和灌溉的光伏抽水系统、光伏水消毒与脱盐。由于应用实例很多，本书就典型应用案例做一下简单认识。
直流应用型
牛奶发泡剂（图0-2）、花园灯（图0-3）、太阳能充电器（图0-4）、太阳能汽车（图0-5）、太阳能冷藏系统的移动冰激凌车（图0-6）、太阳能船（图0-7）、安装了小型光伏系统的山区小屋（图0-8）、太阳能公交车站灯（图0-9）、光伏系统浮标（图0-10）、德国柏林普林茨贝格Mauerpark的“光伏花”水系统（图0-11）等。
图0-2 牛奶发泡剂图 0-3 花园灯
图0-4 太阳能充电器 图0-5 太阳能汽车
图0-6 太阳能冷藏系统的移动冰激凌 图0-7 太阳能船
图0-8 安装了小型光伏系统的山区小屋
图0-9 太阳能公交车站灯 图0-10 光伏系统浮标
图0-11 德国柏林普林茨贝格Mauerpark的“光伏花”水系统
直流存储逆变应用型
因为光伏系统的发电和需求通常不在同一时间（如光伏白天发电，但单独系统的灯是在夜间使用），那么通常需要一个能量存储系统，可充电电池用做储存电能。然而，在有了蓄电池之后，为了保护蓄电池以及达到一个更高的实用性和更长的工作寿命，得有一个适当的充电控制器作为能量的动力管理。因此，一个典型的系统包括以下主要组成部分：光伏组件，通常并行或串行连接；充电控制器；蓄电池或蓄电池组；负载； 逆变器——提供交流电的系统。
典型案例如：饮用水的光伏水泵系统(图0-12)、太阳能热脱盐系统（泵的光伏组件和控制成分使这个系统完全自动化）如图0-13。
图0-12饮用水的太阳能水泵系统 图0-13 太阳能热脱盐系统
2．并网光伏供电系统电站
（1）认识并网光伏供电系统电站
并网光伏供电系统电站在光伏供电系统的基础上再与公共电网相连，将发电输入公共电网，或者系统内部先使用，剩余的电输入公共电网。并网发电系统由光伏电池阵列、控制器、逆变器、交流负荷等组成。如图0-14所示。并网供电系统节约蓄电池的成本以及每天的充放电损耗，是未来大规模使用光伏发电的一个方向，如大型的光伏电站、光伏建筑一体化（BIPV）一般采用并网发电的方式组成光伏供电系统。
图0-14并网光伏供电系统电站
（2）并网光伏系统原理
并网光伏系统主要包括以下组成部分，如图0-15。
光伏组件/阵列（若干组件串联或并联连接装在框架上）；
光伏阵列接线盒（和保护设备）；
直流电缆；
直流总绝缘开关；
逆变器；
交流电缆；
有配电系统、供电和馈入仪器和电力连接的仪表柜。
图0-15 并网光伏系统原理
（3）并网光伏系统电站的应用
并网光伏系统电站的应用很多，小型应用主要集中在BIPV和BAPV上，大型应用主要是光伏侧并网电站。
BIPV和BAPV并网光伏系统
常见的光伏建筑系统如下：家庭住宅的房顶并网光伏系统（图0-16）、英国渥金区Brockhill商业地产的并网光伏系统（图0-17）、加州圣塔安那发现科学中心的联网光伏立方体（图0-18）、德国杜伊斯堡Stabwerke的有粘合光伏组件的电站塔（图0-19）、养鸡场的并网光伏系统（图0-20）、中国盐城阜宁3MW屋顶光伏发电系统（图0-21）、瑞士多玛/埃姆斯附近A13号高速公路旁隔音屏障上的并网WOKW光伏系统（图0-22）。
图0-16家庭住宅房顶并网光伏系统 图0-17渥金区商业地产的并网光伏系统
图0-18发现科学中心的联网光伏立方体 图0-19有粘合光伏组件的电站塔
图0-20 养鸡场的并网光伏系统 图0-21 阜宁3MW屋顶光伏发电系统
图0-22瑞士多玛/埃姆斯附近A13号高速公路旁隔音屏障上的并网光伏系统
大型光伏侧并网电站
国际上很多光伏企业，运营公司开始在建设大型地面安装的并网光伏电站，例如德国莱比锡Espenhain附近，前灰尘沉积池上5MW地面安装系统（图0-23）中国江苏徐州20MW大型光伏电站（图0-24）。
图0-23前灰尘沉积池上5MW地面安装系统图0-24 中国江苏徐州20MW光伏电站下载本文
