自然杂志第３２卷第３期专题综述
此，能把可再生能源发电对大电网的扰动减少到最低程度，还能改善家庭太阳能发电系统从发电、用电到蓄电的效率。它还是解决无法实施大型火力或核能发电的小国、岛国、穷困地区日常用电的最佳方案。该技术目前尚处于研究和完善阶段，但可以预期其进入实际应用将为期不远。图１５是由ＰＶ系统、燃气发电机和蓄电池三个供电主体构成的、与国家电网连接的住宅小区微网系统的实验模型。
控制管理系统
圈１５微网系统的典型构成及原理
２．４智能电网系统
智能电网（Ｓｍａｒｔ．ｇｒｉｄ）的提出并非偶然，是有多种原因的，其中很重要的因素就是分散型的可再生能源（太阳能、风能、生物质能等）电力的大量应用和上网造成电网管理日益复杂和困难，且势头已不可逆转，需要改革传统的管理方式。运用现代高科技来调控和管理。作为大规模接纳可再生能源电力的电网技术必须做到对频率和电压波动的抑制，同时维持和提高电力质量，并提高电力的使用效率。其主要手段是在微网供配电技术基础上借助通信网络（移动通信、无线通信等）来把握安装有ＰＶ系统的家庭、办公楼等用电户与发电厂之间供需电情况，进行远距离监测和控制。可以说，智能电网是利用微网技术和ＩＴ技术形成的新一代电网。据资料称，日本搞智能电网技术研究的科技人员中有７０％来自于ＩＴ行业，这足以说明ＩＴ技术与智能电网技术的密切关系。发挥ＩＴ在快速准确传递信息方面的技术特点，在国家一级的广大区域内实时掌控电力使用状况和发电状况，进行电力需求调整，包括对ＰＶ电力和风电等不稳定电力进行调控。图１６表示智能电网的概念，表１列出了智能电网的基本构成。
智能电网是一项跨行业综合技术，囊括了电力、通信、控制等技术领域。
在智能电网中，蓄电装置仍然是不可或缺的重要支柱，整个蓄电系统将包括电动车（ＥＶ）内的蓄电池。电动车的大规模应用为蓄电提供了辅助容量，很可能将来电动车会成为智能电网中蓄电系统的最有力的支持，成为能奔跑的蓄电库和紧急救援用辅助电源。目前，能适应快速充放电的高功率密度和高能量密度蓄电池仍然是一项瓶颈技术。根据日本野村证券金融经济研究所预测。２０１０年至２０３０年，日美欧在智能电网上的投资将达１２５００亿美元，其中蓄电系统投资占６０％，足见蓄电系统在智能电网中的地位。
智能电表也是智能电网中的重要角色之一。智能电表具有双向通信功能，可以设定一定的时间间隔记录用户的用电情况，并向用户提出节能建议。智能电表能详细掌握电力用户的电力消费和光伏系统拥有者的运行信息（发电量、电压、频率、故障停机等等），根据光伏发电的波动调整电厂的功率，维持电力品质，还可以通过电表直接控制用电户的电力消费。
圉ｔ６智能电网概念图
衰１智能电网的基本构成
?１４７?
ＲｅｖｉｅｗＡｒｔｉｃａｌＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｔｕｒｅＶ０１．３２Ｎｏ．３
日美两国正在日本冲绳和美国夏威夷进行智能电
网的实证试验，并且将在日美两国的智能电网技术基础
上制定国际标准。我国也将在２０２０年以前投资４００００
亿元建设智能电网。
智能电网是发展太阳能发电和风力发电等可再生
能源电力的不可欠缺的技术，但也是一项“奢侈”的供
电技术，需要电网基础设施完善，与之配套的通信系统
也要完善，因此，初期阶段成本比较高，费效比差。日
本的电网基础设施堪称一流，通信系统也是一流的，需
要进一步完善的地方已经不多，即使如此，日本电力公
司仍取谨慎姿态，担心成本会大幅上升。事实上，任何
一项应用技术在起步阶段都是昂贵的，智能电网技术
也不例外。展望将来，随着技术的完善和成本下降，智
能电网技术最终会以全新的姿态替代传统的电网
技术。
２．５全球ＰＶ供电系统
全球ＰＶ供电系统是一种理想的光伏电力资源的共
享网络，利用世界各地的沙漠和缺水的干旱地区进行大
规模太阳能发电，远距离输电线路全部采用超导电缆，
并把各国的国家电网连接起来，形成一个超级ＰＶ供配
电系统。就全球而言，这个ＰＶ系统总在工作，美国白天
ＰＶ系统的过剩电力可以送往正处于晚间的中国，反之
亦然。
这里以东亚、中国和中亚地区为例（见图１７），东
起日本途径黄土高原、戈壁沙漠铺设超导电缆，利用两
侧的不毛地带进行大规模ＰＶ发电，由于太阳电池的
遮阴，减少了土壤中水分的蒸发，养护了土壤，又可使
动物有阴凉栖息处，动植物自然循环，久而久之，气候
和土地逐渐得到改良。可以想象几百年后，郁郁葱葱
的黄河流域将再现于人类，丝绸之路沿途将重现繁荣。
超导电缆可以与高速公路并行铺设，沿途每隔一定距
?１４８?图１７全球ＰＶ供电系统概念图
离设置一个电动车充电站，提高电缆的利用效率，增加
经济效益。
当不同标准电网之间的电力调配、电费结算等技
术性问题和经济性问题得到妥善解决后，世界各国将
能够平等地获得能源共享的权利，从而因能源问题发
动侵略战争的可能性大大减少。再者投鼠忌器，战争
机器会把各国之间互相连接的大电网破坏得千疮百
孔，即使因其他原因发动侵略战争，政治家们也不得不
考虑电网遭受破坏后本国的间接经济损失。全球ＰＶ
供电系统有可能使人类远离战争，在世界范围内实现
永久和平。
３结束语
从２００年前的工业革命开始，人类在大规模开发利
用矿物能源的过程中，既获得了电动机械、高速交通工
具、成千上万种家电和霓虹闪烁的夜生活带来的享受，
也饱受了煤炭石油造成的无情污染和气候变化之苦，并
且每时每刻都把自己置身于切尔诺贝利核电泄露事件
那样的威胁之下。到如今，连这种乐中带苦的“享受”也
难以为继了，我们无法得知矿物能源枯竭的那一天何时
到来，但是人类已经感觉到这种威胁的日益逼近。随着
时代的进步和科技的发展，大规模利用ＰＶ技术进行太
阳能发电已经蓬勃兴起，也许清洁、无污染、永不枯竭的
太阳能才能真正地让人类从此走上一条可持续发展
之路。
（２０１０年５月１日收到）
ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｏｌａｒＰＶＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺＨＡＯＣｈｕｎ—ｊｉａｎｇ
Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ。ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ
Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９０，Ｃｈｉｎａ
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｔｈａｓｂｅｅｎｏｖｅｒｈａｌｆｃｅｎｔｕｒｙｔｏａｐｐｌｙｓｏｌａｒＰＶｓｙｓｔｅｍ
ｆｒｏｍｍｉｌｉｔａｒｙｔｏｃｉｖｉｌ，ｆｒｏｍｏｆｆ?ｇｒｉｄｔｏｇｒｉｄ?ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ．Ｉｔｓｅｆｆｉｃｉｅｎ—
ｃｙｋｅｅｐｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇ，ａｎｄｃｏｓｔｃｕｔｔｉｎｇｄｏｗｎ．
Ａｔ
ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ
ｉｓａ
ｇｒｅａｔｔｅｎｄｅｎｃｙ
ｔｏ
ｐｕｔ
ｓｏｌａｒＰＶｓｙｓｔｅｍｉｎｔｏａｐ－
ｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅａｒｅａｌｓｏｇｒｅａｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｍｉｃｒｏ－
ｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ，ｓｍａｒｔ?ｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍａｎｄｇｌｏｂａｌＰＶｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ
ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｓｃｒｅｔｅＰＶｐｏｗｅｒｉｎｔｏｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｏｗｅｒ
ｇｒｉｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓｇｒｉｄ?ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＰＶｓｙｓｔｅｍ，ｍｉｃｒｏ－ｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ。ｓｍａｒｔ—
ｇｒｉｄｓｙｓｔｅｍ
（责任编辑：洗美芳）
太阳能光伏发电系统技术的发展
作者：赵春江， ZHAO Chun-jiang
作者单位：上海电力学院太阳能研究所,上海,200090
刊名：
自然杂志
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF NATURE
年，卷(期)：2010,32(3)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/036582961.html,/Periodical_zrzz201003004.aspx