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无线充电基本原理范文1
关键词 非接触 电能传输 无线
中图分类号：TM92 文献标识码：A
自1889年开始，美籍克罗地亚裔物理学家特斯拉便开始展开对于远距离无线传输电能的研究。但是，经过近百年的发展，无线电能传输的应用还主要停留于军事领域。但与此相比，信号的无线传输技术在几十年内得到突飞猛进的发展。现在无线通讯网络几乎已覆盖世界的每个角落，进入人类的每个家庭。在解决信号的无线传输问题后，近年来，无线电能传输问题又重新得到世界科技工作者的广泛关注。
1非接触电能传输实现方案
目前实现非接触电能传输主要有以下几种方案：
1.1无线电波实现电能非接触传输
无线电波充电的基本原理类似于早期使用的矿石收音机。美国PowerCast公司利用这一原理开发了一款充电器，可为各种电子产品充电或供电，诸如手机、MP3随身听、温度传感器、助听器，甚至汽车零部件和医疗仪器。整个系统主要包含了两个部件，称为Power Caster的发射器模块和称为Power Harvester的接收器模块，前者可插入在插座上，后者则嵌入在电子产品上。该充电器的微型高效接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压实现将无线电波转化成直流电，在约5米范围内为不同电子装置的电池充电。
1.2微波实现电能非接触传输
一般应用在较大的空间，很多前人提出了很多的方案。在1980年，加拿大的通信研究中心制造了一架小型飞机，这种飞机能够接收从地面而来的能量源。利用这一能量，这架小飞机能够以21公里海拔的高度，在2公里的范围内飞行。最重要的是，这架飞机能够一次飞行数个月的时间。长时间飞行的秘密就在于地面上有一个大型微波发射器，机身上也有一个圆型的硅整流二极管天线，能够将接收到的微波转换成直流电。
1.3非辐射性谐振磁耦合实现电能非接触传输
这个方法也称为共振感应耦合，以区别于普通电磁感应耦合，它使用单层线圈，两端放置一个平板电容器，共同组成谐振回路，减少能量的浪费。由麻省理工学院（MIT）物理教授Marin Soljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将该技术取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。因此，他们预计在未来几年内，最终开发出能够安全为笔记本电脑和其它设备充电的非接触充电产品。
1.4感应耦合实现电能非接触传输
最早有关感应电能传输的技术是日本国家研究院与Yaskawa电气公司于20世纪八十年代联合提出来的，到了九十年代初期，新西兰奥克兰大学电子电气工程系电力电子学研究中心以Pro.B0ys为中心的课题小组开始对其展开研究，并将其正式定名为感应耦合电能传输技术（Inductively Coupled Power Transfer，简称ICPT），即变压器松耦合非接触供电。在这之后，Pro.Boys及他所领导的课题小组对感应耦合电能传输技术进行了一系列的深入研究，系统地探索了谐振技术在ICPT技术中的应用。
2结论
2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织――无线充电联盟（Wireless Power Consortium，简称WPC）在北京宣布将Qi无线充电国际标准率先引入中国。信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心也加入该组织。可见无线充电具有很好的市场前景，相信很快就会进入日常生活。本文为适应非接触电池的发展奠定了基础。
参考文献
[1] 王智慧.基于包络线调制的非接触电能传输模式研究[D].重庆：重庆学，2009：1-3.
[2] 李月朗.基于松耦合变压器的无线供电充电器技术研究[D].长沙：湖南师范大学，2008：8-13.
无线充电基本原理范文2
该科研小组由6名来自麻省理工学院物理系、电子工程系和计算机系及军事纳米技术研究所的研究人员组成。在实验中，他们使用了两个铜线圈，利用谐振原理，成功地通过无线电力传输点亮了一个功率为60w的电灯泡。他们将此技术命名为Witricity，即英文“无线”和“电力”二词的组合，意为“无线电力”技术。
灵感来自手机电池耗尽
多年前的一个深夜，披着睡袍的索尔贾希克先生，被手机“电池耗尽”的报警声吵醒。索尔贾希克先生回忆道:“一个月来，我已经被警报骚扰6次了。突然之间，我想到，如果可以有东西代替普通手机电池的话，该多好啊！”但如果不需要充电的话，就意味着必须用无线传输电力。然后，索尔贾希克就开始思考究竟哪种物理现象能帮得上忙。
在过去的100年里，科学家研究出了多种无线传输能量的方法。大家最熟悉的可能就是以无线电波为代表的电磁辐射。虽然，无线电波在无线传输信息方面表现非凡，但是，却不可能用于无线传输电力。因为，电波是向各个方向传播的，如果用于传输电力，那么大量的能量就会被浪费在无用的空间。
那么像激光那样的定向电磁辐射可以吗？激光是很危险的。而且，激光需要在能量传输物和接受物之间存在持续不断的光线，当设备在移动时，激光还需要有成熟的跟踪装置。最终，索尔贾希克教授想到了电磁谐振原理。也正是基于对该原理的研究和应用，索尔贾希克教授和其他的研究人员终于通过无线电力点亮了60瓦的灯泡。
物理学的新应用
实际上，电磁谐振原理是物理学的一项基本原理，但为什么过去科学家没有用以进行无线电力研究呢？麻省理工学院的研究人员乔纳普鲁斯指出:“以前，人们对这样的系统没有需求，所以，也没有什么动力让人们去研究。但是在过去的几年里，便携式电子设备，如笔记本电脑、手机、MP3等广泛应用于人们日常生活。所有这些东西都需要由不断充电的电池来提供能量。而电源的不可移动，就与便携的初衷产生了矛盾。”
不过有意思的是，早在50年前，曾一度有关于BBC的传言出现。传言中，BBC的科技人员在侦查BBC信号的覆盖范围时发现，有一小块区域没有BBC的广播信号。当他们探测那个区域后，发现一处房子的花园里放置了一个铜线圈，与BBC有相同的频率，然后窃取了一部分能量用于房间供电。如果传言属实，那么，人们对无线电力传输的热情就由来已久了。
无线电力安全吗？
综观我们今天的生活，科技的影子无处不在，而现实中每一个我们现在认为是理所当然的细节，其实都是科学先行者呕心沥血换来的。笔记本电脑、移动电话、无线上网等科技发明，让我们变得越来越不受空间的约束。无线电力技术，能让我们彻底摆脱电池、充电器、插座、电源线吗？如果这一天真的到来，那么我们人类要为之付出什么样的代价呢？汽车污染了环境，电脑手机都有辐射，那么无线电力又会给我们带来什么呢？
不可否认的是，目前的实验仍有很多没有解决的问题。首先，在无线电力的实验中，高达45%的能量在传输至灯泡的途中损耗掉了，也就是说该系统的供电效能仅为普通化学电池的一半。如何控制能源传输的损耗，是摆在研究人员面前的重大课题。此外，目前进行电力传输的铜线圈体积庞大且非常笨重，足有0.6米高。如果要用于家用电器，必须实现铜线圈的最小化。索尔贾希克教授表示，尽管以后可以对铜线圈进行精简，但是怎样将铜线圈精简到便于笔记本电脑等小家电，还有很长的路要走。
不过索尔贾希克教授仍然非常乐观，他认为这些问题将在3至5年内解决。“我们希望电源和电器之间的距离能达到4至5米，铜线圈能小到可以安装到手提电脑里，输电效率也能大幅提高。屋子里只要有个无线电源，手机、MP3和电脑就随时充电工作了。”
至于电磁场的安全性，研究者认为也不必担心，因为它与生物体相互作用很小，不太可能产生严重的副作用。无论是人还是其他生物，无线电力都是很安全的，不会对健康产生任何明显危害。有专家称，生物机体会对电磁场产生强烈的反应，正如微波炉会将肉类食品烤熟一样。据此，无线电力传输的研究人员称，只要人在距离微波炉3米以外的地方，微波就不会对人体产生伤害。同样道理，使用无线电力的电灯，不会对在灯下阅读的人产生危害。在灯泡实验中，房间内的手机、笔记本电脑、信用卡等物品都没有受损。有趣的是，这种互不干扰还是相互的。也就是说，生物体及其他物体也不会妨碍无线电力的传输。
接下来，研究人员会把研究范围扩展到尝试吸尘器或者笔记本电脑。我们希望，有越来越多的电子产品可以摆脱“长尾巴”，真正地实现自由移动。
链 接:电磁谐振原理
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[关键词]非接触式电能传输；耦合；数学模型 文章编号：2095-4085（2017）05-0084-02
1介绍
传统的方法需要电气连接电源供应系统和负载，但是在一些恶劣的环境如化工、地下开采、水下作业等，特别是供电电源需要移动或者有荷载的时候，因为它是不安全的裸导体和有其他约束，所以系统的安全性和可靠性较低，极大地限制了应用程序。非接触式电能传输系统是一个松散耦合的感应系统，使用空气作为耦合介质，电气设备通过高频辐射的方式不需要跟任何电气连接。系统有手机的优势和灵活性，不受环境影响，即使是在恶劣的环境下也可以提供清洁、稳定和安全的移动电力。本文介绍了非接触式电能传输系统的结构和原理，分析了影响传输效率的因素，并描述了使用的耦合效应诱发电位之间的初级和二级子系统。
2系统组成和工作原理
非接触式电能传输系统是基于电磁感应原理理论的，核心部分就是通过辐射和接收高频率电磁能量，实现松耦合变压器代替传统变压器的初级和次级线圈上封闭的铁芯。非接触式电能传输系统有一个单独的电感耦合电路，主和二次绕线组在不同的磁结构实现能量耦合没有能量和负载之间的物理连接。根据相对运动在初级和二级子系统之间有三个不同种类的感应耦合功率传输系统。在外加电压的作用下，原边的松散耦合变压器产生交变磁通，主要因为磁势是松散耦合变压器的气隙。非接触式电能传输系统中松散耦合变压器的初级线圈和次级线圈之间的传播媒体是空气。气体的间隙非常小，变压器在松散耦合状态和漏磁大，耦合系数大大低于传统的变压器，必须减少电路电力传输的损失。为了产生足够的电能来满足负载的需求，切实可行方法是增加的交流频率，主要以增加交变磁场的频率来获得更大的二次感应电势。高频交流电通常在10kHz～100kHz。变化的磁场会在初级和二级子系统之间产生强烈的电磁感应，所以我们可以在二级子系统根据电磁感应法律和楞次定律获得感应电动势。非接触式电能传输系统结构在初级和二级子系统之间没有物理连接。当系统工作时，两个或两个三相交流电源整流和过滤成直流电（DC）电能，直流电源提供了输入为高变频器输入的高频交流电，才能获得相应频率的感应电流，实现供应通过调节的负载电压、电流和阶段。松耦合变压器的一次绕组和二次绕组都是相对独立的，能保持相对静止或可移动的状态，初级线圈通常用于扩展电路，次级线圈是一个有开放口子的磁铁，所以这两个线圈允许很长一段距离的相对运动。主绕组可以辐射电磁能量给多个二次绕组，电能同时满足多个负载不同的应用需求。
3系统模型
因为非接触式电能传输系统的主要和次要子系统是在松散耦合状态下的，传统的变压器模型是基于磁组件完成的，已经不再合适，所以我们使用共同的耦合感模型，分析了系统的电磁关系，同时引入二级子系统的反应阻抗来描述电力传输能力。该模型不需要单独的耦合电感和泄漏电感，充分考虑磁化电感和漏电感对系统的影响。
非接触式电能传输系统是一个松散耦合的结构，在主要和次要电路之间有一个间隙，一方面实现子系统之间的电源提供，弥补传统固有的缺陷电能传输；另一方面，大型气隙的存在会产生类似于启动系统泄露的效果，甚至高于起始的输电容量和有限效率。非接触式电能传输系统的输出能力很大程度取决于负载阻抗、输出功率。因此在应用程序中我们通常在主要和次要系统中采取有效的补偿措施，提高二级子系统的稳定性和功率因数，在同一时间降低电源变换器的电压和电流应力。
4工程应用
非接触式电能传输系统引起了学术界和工程界的关注，正在不断发展和进步，并已广泛应用于传输设备、机器人、舞台系统和其他领域，目前有几个典型的案例：（1）日本已经生产出“无线输电器”，这就意味着可以开始告别插座时代。这种无线电器就是由4层塑胶薄片来构成感应器，当输电器感应到附近设备中的接收器时，就可以在特定某些区域提供无线电能从而可以告别麻烦的插座插头了。（2）在新西兰也成功地开发了两项有关非接触电能传输的实用项目，一是运行于新西兰惠灵顿大隧道中的高速公路发光分道猫眼系统；另一个使用于新西兰Rotorua国家地热公园的40 kW非接触充电电动机车。（3）日本大阪富库公司的单轨行车和无电瓶自动运货车，这些设备当前已成功的用于许多材料运输系统中。（4）美国通用汽车公司推出的EVI非接触感应充电系统电车。由美国通用汽车公司的一个分公司研制的最先进商业化的电车感应耦合充电器。需要充电时，只需将充电板插入车辆的充电端口即可。感应耦合能量传递的频率可以在80 kHz到350 kHz范围内变动。充电可以反复进行，过程简单、安全、高效。
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关键词：无人飞行器；变电站；巡检；工作模式；分析
1 引言
如今变电站无人值班模式在电力系统的广泛推行，出现机构精简、工作量加大的现实问题。加之传统的巡检任务范围广、工作量大、及其重复性，很容易导致一部分巡检人员产生厌烦心理，巡检工作不到位。变电站无人值班模式的进展，在一定程度上还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题，甚至留下安全运行隐患。随着国家电网公司无人机巡检技术的逐步深化应用，无人机应用到变电站巡检中可大大提高电力维护和检修的速度，代替人工攀爬巡检，使许多工作能在完全带电的环境下迅速完成，确保了用电安全。而且可将运维人员从繁重的巡视工作中解放出来，投入到运维一体及设备诊断分析工作中去，从而提高运维工作效率，本文针对变电站设备巡检无人机的实际应用经验进行了探析。
2 无人机巡检系统介绍
2.1基本原理及其优势
无人机行业是集多种学科，多种领域于一身的新型高科技行业。对于跨度极大的输电走廊及多山地带的电力线路的检修和巡线，四轴飞行器有着得天独厚的优势，尤其是在恶劣天气下，无人四轴可以对灾害高发地带进行重点监测，并时时传回现场数据。同时小型的无人四轴飞行器还可以应用于核电站等高危场所的安检排查工作，而在复杂地形下有足够升力的无人机可以为电力线路的架设提供极大方便。另外在无线输电技术成熟之后，四轴飞行器与无线输电技术的结合将彻底解决无人机的动力供应问题。
2.2智能巡检无人机的视觉导航结构
①要具备图像采集分析功能。由于搭载了多项检测设备，例如它的可见光CCD就能采集可见光图像，进而实现设备外观检查，发现设备的异物悬挂、锈蚀等异常现象。而红外热像仪也能记录设备开关闸刀与断路器的现场实际位置，包括油位计位置、表计读数等。另外，红外热像仪对人工检测时设备的热缺陷捕捉非常灵敏，能够通过红外测温来明确设备温度是否异常。
②要具备无线传输功能。智能巡检无人机在采集视频信号与音频信号时必须首先进行智能预处理行为，并将采集信号传输给变电站监控管理中心。另外，无人机也会接收到来自于监控管理中心的各项控制命令，所以巡检机器本体与后台监控中心是时刻保持无线通讯及传输功能状态的。
③要具备视觉导航定位功能。视觉导航定位也是本文探讨的重点。巡检机器可以按照视觉导航预先规划好的轨迹行进，这也包括直行、停止、拐弯等动作。当机器到达指定位置需要进行车身调节时，它就会实施可见光CCD旋转、红外线角度调节、电气仰俯角度调整等等动作，保持最佳设备拍摄位置。
3 变电站巡视无人机方案设计
3.1无人机整体系统组成
智能巡检无人机通过定期巡检变电站设备来实现变电站正常运维，它的巡检目标主要是通过机器自身视觉、无线通讯与人工智能功能来实现自主规律性巡检，达到提高变电站巡检工作自动化程度与工作效率的目的。
无人机与巡视机器人在本质上都是为各种电力检测设备提供一个移动式平台，因此对于无人机在变电站中的应用也可以借鉴巡视机器人的思路，并在此基础上进行一定的扩展。考虑到无人机在空中飞行，与地面机器人相比更适合于搭载驱鸟设备进行驱鸟工作。因此可以将驱鸟器、可见光摄像头和红外摄像头运用于无人机上。整体系统包括五大部分。
①无人机。用于搭载运动摄像机、红外成像仪及驱鸟器，部件包括电机、电调、飞控模块、惯性测量单元、CPS模块、动力电池、电源管理模块、遥控图传一体化模块、云台等。飞行器部分可采用四轴飞行器，450mm碳纤维机架。
②地面站。用于与无人机进行通讯，实现无人机按照设定的航迹及时间进行自主定时飞行。通过地面站中的程序即可设定无人机的巡视策略，具体包括巡视周期和一天之中具体的巡视时间，并与无人机上的飞控模块、惯性测量单元、CPS模块配合，设定无人机自主航行的路线。
③运动摄像机。用于对变电站内断路器、隔离开关等设备的分合闸位置及各类设备外观进行检查，以判断设备的运行工况。运动摄像机像素可采用1200万，数据传输速率为30M/s，数据传输接口采用AV接口。
④红外成像仪。用于对电力设备进行红外成像，通过设备温度间接判断其导电性和绝缘性等运行工况。红外成像仪应采用致冷型红外成像仪，测量范围为-40～550℃，支持变焦，放大率为2-4X，最大分辨率为2℃，数据传输接口为USB接口。
⑤驱鸟器。用于驱逐变电站中的鸟类，防止电力设备因鸟类或鸟巢造成短路事故。具体可采用多模式驱鸟器，包括声光及超声波2种驱鸟模式。驱鸟器光线部分采用532nm的棒状绿色激光，声音部分可自定义加载音频，超声波部分采用的频段为16～25kHz。驱鸟器可通过切换开关对具体驱鸟模式进行切换，驱鸟器为独立供电，即通过1.5V干电池进行供电，并通过支架固定于o人机机架上。
3.2 变电站无人机巡检需要注重的几个方面
由于变电站巡视与输电巡线在具体工作环境上特点不同，因此在飞行器未来的研究方向上也会有不同的侧重点。对于变电站巡视无人机，需要着重注意以下几点
①安全性研究。变电站中各种高压带电设备布局复杂，且随着生产用地日趋紧张，未来变电站建设都将朝着紧凑化的方向发展。这种情况下，如何保证飞行器在空间狭小的高压带电场所安全飞行就是一个急需解决的问题。目前的基本思路是在飞行器的巡航路线上规避此类风险，比如在带电场区限高飞行等。
②精准定位与控制技术研究。精准控制技术对行器具有至关重要的意义。同时，精准控制技术还将对飞行器其它顶层功能的实现产生重大影响，如避障功能、自动充电功能等都有赖于精准控制的实现。目前消费级无人机多采用CPS技术和超声波技术进行定位，而这2种技术均存在较大的测量误差，制约控制精度的进一步提高。由行器与机器人在定位技术上具有一定的共通之处，因此未来对飞行器定位技术的研究可以借鉴机器人的相关技术，而飞行器定位技术的发展反过来也将促进机器人技术的发展。
③电源技术研究。目前电池仍是制约飞行器性能提高的瓶颈，主要问题在于缺少充电时间短、体积小、重量轻、容量较大、使用寿命较长的电池。电池的充电时间和容量直接影响飞行器使用的便捷性，而体积及重量则限制了飞行器对其它检测设备的搭载能力。
4 结语
电力系统是一个结构非常复杂、对可靠性要求特别高的自动化系统，它运行的安全性与稳定性将会关系到社会民生的安全，所以需要新材料以及新技术的支撑。变电站为电力系统的主要环节之一，无人机在电力变电巡检中的应用具有十分重要的意义，将大大提高电力系统自动化程度，同时减少运行人员劳动强度，提高设备巡检质量。随着变电站维护需求的不断提升，我们还需要结合无人机的特点，借鉴并吸收其它行业的先进技术和做法，从而促进电力行业的技术发展。
参考文献：
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一、光热利用
太阳能是光能和内能的组合，太阳能中的内能是通过红外线直接辐射到地球，光能是通过光子传播到地球.光热利用是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成内能加以利用.在实际应用中出现的新产品早已琳琅满目.
1.太阳能热水器系统
由于将太阳能转化为温度不太高的热水，只要用简单的装置即可实现，因而被广泛采用.目前，在我国市场上常见的太阳能热水器有以下几类：
（1）平板太阳能热水器.它由平板集热器与热水箱组成，一般采用自然循环运行方式.
（2）真空管热水器.它由多支玻璃真空集热管直接插入水箱构成，一般采用自然对流换热；每支真空集热管与水箱插孔间放置硅橡胶制成的密封圈.真空集热管的热损系数小，故用它做成的太阳能热水器在冬季有较好的热性能.
（3）闷晒式热水器.它是集热与贮热合二为一的整体式热水器，一般由两至三个涂黑的圆筒组成，结构简单、造价低，但夜间散热大，热水不能过夜使用，在冬季也不能用.
2.被动式太阳能建筑
被动式太阳能建筑是指太阳能向室内的传递不借助于机械动力，完全由自然的方式，即蓄热体进行的建筑形式.所谓蓄热体一般指可以储存热量的集热体，蓄热体的材料很简单，可以是液态的水、盐水、油等液体，也可以是固体的砖瓦、预制混凝土、沙、黏土、石块等.蓄热体设置在太阳能接收式冷暖系统的建筑物的任何位置都会发挥功用，但为了能发挥最大限度的功能，必须选择理想的位置.
3.太阳能制冷
一般来说，太阳能制冷有两种方式：一是通过太阳能集热器将太阳能转换成内能，驱动吸附式或吸收式制冷机达到制冷的目的；二是将太阳能由光电池转换成电能，驱动常规电冰箱制冷.比较以上两种方式，利用内能制冷具有造价低、系统运行费用低和结构简单的特点，特别适合发展中国家和偏远农村采用.
4.全天候太阳能灶
根据抛物面聚光原理、光热转换原理、热能存贮与传导原理研制发明.该太阳能灶主要由聚光罩、集热器、保温储能箱、支撑架、自动跟踪调节装置、导热体、保温盖等几部分组成.在阳光相对好的天气，内部温度可以达到280℃以上.
此外，在光热应用方面，还出现了太阳能热泵采暖系统、采暖降温净化器、太阳能辅助电加热低温地板辐射采暖等诸多新产品，感兴趣的同学可上网检索.
二、太阳能发电
太阳能的大规模利用是用来发电.利用太阳能发电的方式主要有“光―热―电转换”和“光―电转换”两种.
1.太阳能发电的原理
（1）光―热―电转换.即利用太阳辐射所产生的内能发电.一般是用太阳能集热器将所吸收的内能转换为工作的蒸气，然后由蒸气驱动气轮机带动发电机发电.前一过程为光―热转换，后一过程为热―电转换.在集热过程中，一般采用抛物面型的聚光镜将太阳热集中，使用计算机让聚光镜追随太阳转动，这种方式的热效率很高，将引擎放置在焦点的技术发展的可能性最大.
（2）光―电转换.其基本原理是利用“光生伏打效应”将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池.太阳能电池就是利用光生伏打效应制成的一种光电器件.太阳能电池与普通的化学电池（干电池、蓄电池）完全不同，是一种物理性质电源.虽然太阳光一照射太阳电池就能发电，但它与一般的发电机大相径庭，它无旋转和磨损，能静悄悄地发电.
2.太阳能发电的应用
（1）大规模并网发电
世界上现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统.
①槽式线聚焦系统.该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸气，推动常规汽轮机发电.1985年起先后在美国加州建成9个发电装置，总容量354兆瓦，年发电总量10.8亿千瓦时.随着技术不断进步，系统效率由起初的11．5％提高到13．6％，建造费用和发电成本也在不断降低.
②塔式系统.塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚集到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温驱动发电系统发电，其总发电效率可达到25～28％.美国和以色列对此具有较强的技术实力，这一系统正在走上商业化的道路.
③碟式系统.抛物面反射镜／斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到75O℃左右，驱动发动机进行发电.
美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的是7千瓦碟式／斯特林发电系统，目前这一系统的产量已超过1000台.该种系统适用于边远地区独立电站.由于这一系统光学效率高，启动损失小，效率高达29％，在三类系统中位居首位.
（2）太阳能电池的应用
根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位.目前，其应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其适合在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用.
电池行业是21世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔.在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池.太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视.
（3）家庭化的应用
太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适合于各家各户分散进行发电，而且要连接到供电网络上.太阳电池已逐步成为家用电器的“能源心脏”.
①太阳能电话.以太阳能作能源的无线电话已在英国一家无线电公司问世.它利用顶端上装的太阳能接收板，可以不断给电池充电.使用者的声音通过无线电波输入附近的电话交换机，再传送到各地电话通讯网络.
②太阳能冰箱.法国的太阳能冰箱以甲醇为制冰剂，每24h可制冰10kg，保鲜30kg食物.印度研制出一种仓库用的大型太阳能冰箱，上部装的抛物线镜面将阳光集中在半导体网孔上，把光转换成电流，使箱内温度保持在－2℃，可冷藏500kg食品，每天还可制出25kg冰.
③太阳能空调器.日本夏普电器公司制造的这种空调装置，当天气晴朗时，全部动力都由阳光供给，多云或阴天时才使用一般电源.期间的转换由控制系统自动完成，用它可使一间18m2的居室室温保持在20℃左右，并较一般空调器节约电费60％以上.
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【关键词】光伏发电；原理；特点；应用
1.光伏发电的基本原理
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单环保晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。
1.1太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是：
光伏电池：光电转换
控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。
蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。
交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。
1.2太阳能光伏电池板
太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%，多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。
很久以前法国物理学家A.E.Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应（由光照射在液体蓄电池的金属电极板上使得蓄电池电路中的伏特表产生微弱变化）至今，在所有能找到的材料中，由单晶硅做成的P-N结光伏电池是光电转换效率最高的材料。
1.3太阳能光伏发电系统的分类
目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。
（1）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。
（2）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。
（3）A，B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。
2.光伏发电的特点
与常用的火力发电统相比，光伏发电的优点主要体现在：
（1）无枯竭危险。
（2）安全可靠（并网电压一般在220V以下），无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）。
（3）不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势（资源的充足性及潜在的经济性等，例如：无电地区，以及地形复杂地区）。
（4）无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电。
（5）能源质量高。
（6）使用者从感情上容易接受，实用性强。
（7）建设周期短，获取能源花费的时间短且使用寿命长，具有免维护性。
缺点：
（1）照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积。
（2）获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
（3）发电成本高。
（4）光伏板制造过程中不环保。
3.光伏发电的应用领域
（1）用户太阳能电源：1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
（2）交通领域如航标灯、交通、铁路信号灯、交通警示标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路、铁路无线电话亭等。
（3）通讯通信领域：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。
（4）石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象、水文观测设备等。
（5）家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、节能灯等。
（6）光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。
（7）太阳能建筑将太阳能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。
（8）其他领域包括：1）与汽车配套：太阳能汽车、电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；3）海水淡化设备供电；4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。
