最常用的深循环电池是铅酸电池(密封式和开口式)和镍镉电池。镍镉电池虽然价格昂贵,但使用寿命较长,并且可以更彻底地放电而不会对其性能造成损害。即使是深循环铅酸电池,在百分之百放电的情况下也不可避免地会严重缩短电池寿命。通常来说,光伏系统中铅酸电池的放电率不会超过40%到50%。
另外,使用电池时还需要安装充电控制器。如果能够妥善使用电池,避免过度充电或过度消耗,那么电池的寿命会长得多。这正是充电控制器要做的工作。一旦电池充满电,充电控制器就不再允许电流从光伏模块继续流入电池中。同样,一旦电池电量消耗到一定水平(通过测量电池电压来控制),很多充电控制器将不允许更多的电流继续从电池流出,直至对电池进行重新充电。充电控制器的使用对延长电池寿命起到了重要作用。
另一个问题是,由光伏模块产生的电以及从电池中提取(如果您选择使用电池)的电都是直流电,而电网所供应的电(以及您房间中各种家用电器使用的电)是交流电。因此您需要一个换流器,这是一种能将直流电转换为交流电的设备。大多数大型换流器还允许您自动控制系统的工作方式。有些名为交流模块的光伏模块实际上在每个模块中内置了一个换流器,因而无需使用大型的集中型换流器,并简化了接线问题。
带有电池存储的光伏系统的一般示意图
配备了安装硬件、接线、接线盒、接地设备、过电流保护、直流和交流断路器以及其他附件之后,您就有了一个自己的系统。安装时必须遵守电气法规(《美国国家电气法规》(National Electrical Code)中有一个针对光伏系统的条款)。强烈建议由在光伏系统方面有经验的持证电工来完成安装工作。安装完成之后,光伏系统几乎不需要维护(尤其在不使用电池的情况下),并可在20年或者更长的时间里提供清洁、安静的电能。
既然光电是这么好的一种免费能源,那么为何全世界没有都靠太阳能来发电呢?有些人对太阳能抱有一种错误的观念。尽管太阳光确实是免费的,但光伏系统发的电并不是免费的。从我们对家用光伏系统的讨论中您可以看到,这个系统需要很多硬件。目前,一个安装好的光伏系统的成本约为每峰瓦9美元。为了让您对家用发电系统的成本有一个概念,让我们来看一看太阳房——一幢位于北卡罗莱纳州罗利市的模型住宅,北卡罗莱纳州太阳能中心在其中安装了光伏系统,以展示这项发电技术。这是一幢相当小的住宅,据估计,它的3.6千瓦光
伏系统将满足总电力需求的一半(该系统没有使用电池,而是与电网相连)。尽管如此,以每瓦特9美元的价格来计算,安装这个系统将花费您大约32,000美元。
光伏系统之所以通常用于远离传统电源的偏远地区,原因就在于此。现在,它确实无法与电网竞争。不过,随着研究工作的深入,太阳能发电的成本将会下降。研究人员相信,总有一天,市区的光伏系统的成本效益会同偏远地区一样。部分问题在于,必须大规模生产才能尽可能地降低产品成本。而只有产品价格降到有竞争力的水平,才会产生对光伏系统的需求。这就陷入了进退两难的境地。即便如此,需求量和模块效率还是在不断地提高,产品价格也在不断地下降,全世界也越来越关注传统电源所带来的环境问题,所有这些都为光电技术带来了光明的前景。