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1、光伏发电技术第1页，本讲稿共16页光伏发电原理及特性光伏发电原理及特性光伏发电原理及特性光伏发电原理及特性光伏发电原理及特性光伏发电原理及特性光伏发电影响因素光伏发电影响因素光伏发电影响因素光伏发电影响因素光伏发电影响因素光伏发电影响因素发展现状及应用前景发展现状及应用前景发展现状及应用前景发展现状及应用前景发展现状及应用前景发展现状及应用前景光伏发电的局限性光伏发电的局限性光伏发电的局限性光伏发电的局限性光伏发电的局限性光伏发电的局限性内容内容概要概要12345研究背景研究背景研究背景研究背景研究背景研究背景第2页，本讲稿共16页研究背景研究背景随着传统化石能源枯竭，可再生能源研究受到重视，
2、太阳能以储量巨大、安全清洁等优势将成为未来主要能源之一。我国太阳能资源丰富，据统计理论储量达每年17000亿吨标准煤。我国大多数地区平均日辐射量达4kwh/以上，西藏地区高达4kwh/以上。太阳能发电主要热发电和光伏发电，光伏发电效率较高、规 模不限、建设时间短、维护简单，70年代后迅速发展。第3页，本讲稿共16页光伏发电原理光伏发电原理 光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、负载等组成，太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心。太阳能电池用半导体材料制成，半导体受到光照射后，激发出电子和空穴(正电 荷)，在PN结内建电场 的作用下，电子、空穴分 别被驱向N，P区，从而产 生由N区指向P区的
3、光生电 动势，称为“光伏效应”.第4页，本讲稿共16页发电特性将多个单体光伏电池串、并联成数瓦到数百瓦的光伏模块，进一步可将多个光伏模块串、并联成光伏阵列。一定的温度光照下，光伏电池对应存在一个最大功率输出运行点。随着环境变化，应调整负载的伏安特性使其相交于电池最大功率输出点处，以实现“最大功率点跟踪(MPPT)”。图2 光伏电池输出特性第5页，本讲稿共16页发电系统类型发电系统类型 光伏发电系统分为离网型和并网光伏发电系统。离网型发出的电能通过DC/DC变换器对蓄电池进行充电，储存的电能可通过放电器向负载供电。控制器通过对DC/DC变换器调整光伏阵列等效负载的大小，实现MPPT。并网型与公共
4、电网联接，系统实现MPPT的前级DC/DC变换控制，后级DC/AC控制独立，减少了后级逆变器与输出 功率的相互影响。利用率 高、省略储能环节、成本 较离网型降低。图3 并网型光伏发电系统第6页，本讲稿共16页影响发电的因素影响发电的因素 1 1 硅材料工艺硅材料工艺 太阳能电池材料只能吸收一定波长的太阳光辐射，存在晶格热振动等散射机制，使得发电效率低。目前单晶硅电池转换效率约16一20，影响电池能量转换效率主要因素是电学损失和光学损失。单晶硅材料第7页，本讲稿共16页2 2 最大功率点跟踪最大功率点跟踪 电池的输出功率随着日照强度和太阳电池表面的温度改变而变化，会使电池的工作点偏离最大功率点，
5、降低电池转化效率。控制太阳电池产生最大功率控制方式称为最大功率点跟踪控制MPPT。目前采用MPPT可使太阳电池的发电效率提高20以上，技术成本较低，具有推广价值。影响发电的因素影响发电的因素 第8页，本讲稿共16页3 3 光线自动跟踪光线自动跟踪 采用自动跟踪方式，保持太阳能电池板表面与太阳光垂直，提高转换效率。(1)匀速跟踪法，将固定在极轴上的太阳能电池板以地球内转角速度15/h的速度转动 (2)时空同步法，根据时间、季节、当地经纬度等因素考虑其方位角和倾斜角的选择。(3)光强比较法，光敏电阻随着光强变化而电阻值变化，将光信号转换为电信号。利用微处理器控制相应设备转动。影响发电的因素影响发电
6、的因素 第9页，本讲稿共16页4 4 聚光方式聚光方式 聚光光伏发电系统针对较昂贵电池，通过八面体聚光漏斗聚光方式，增加电池板的光强，节省太阳电池的使用量，降低建设成本。太阳能热发电按聚光器形式的不同可分为槽式、塔式和碟式三种。目前所应用的工程中，往往采用多种措施结合调节，如聚光系统与跟踪系统一并采用。影响发电的因素影响发电的因素 第10页，本讲稿共16页光伏发电局限性光伏发电局限性 光伏电池成本问题光伏电池成本问题 太阳能电池的成本是整个系统成本的主要部分，降低硅材料费用，是降低光伏发电成本的关键。多晶硅材料成本比单晶硅材料成本低，逐渐成为研究的重点。研发的主要问题有：多晶硅材料制备的新技术
7、、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量的新技术工艺等。第11页，本讲稿共16页多晶硅生产污染问题多晶硅生产污染问题 多品硅行业是个重污染的行业，目前国内尾气回收工艺不完善，生产的副产品四化硅是高毒物质。用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地将变成不毛之地，将面临越来越大的环保压力。华盛顿邮报2008年3月9日文章太阳能公司把垃圾留给了中国，讲的是洛阳某高科技公司，生产的多晶硅被用在全世界范围内销售的太阳能电池板。然而倾倒掩埋四氯化硅的土地上，草和树不生，严重污染环境。光伏发电局限性光伏发电局限性 第12页，本讲稿共16页光伏发电发展现状光伏发电发展现状 近年来世界光伏产业以每年超过30的速度递增，成为发展
8、速度最快的行业之一。到2009年底，全球光伏发电装机容量累计达2300万千瓦，当年新增装机约为700万千瓦。并网光伏发电的应用快速增长，已成为光伏发电主导市场。1996年并网光伏系统比例仅7.9，而2007年则增加至80左右。第13页，本讲稿共16页2007年，我国成为世界最大的光伏电池生产国，占世界总产量的272，光伏发电装机容量累计达10万千瓦，2009年则增为31万千瓦。目前，我国光伏发电系统主要为离网型，今后将逐步向并网型光伏发电系统方向发展。光伏发电发展现状光伏发电发展现状 国内首个10兆瓦光伏并网发电项目屋顶光伏发电一体化第14页，本讲稿共16页应用前景随着晶体硅光电转换效率和生产技术持续提高，硅材料消耗不断减小，薄膜光伏电池技术不断进步，叠层、量子点、多能带、热光伏、多载流子等新一代光伏电池的开发，生产成本将大幅降低。并网型光伏发电的比例增加，逐步成为主流，与建筑结合的太阳能建筑逐步进入商品化时期。据可再生能源中长期规划，到2020年全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量达100万千瓦，太阳能光伏发电的应用前景将会非常广阔。第15页，本讲稿共16页谢谢！第16页，本讲稿共16页