太阳能发展与应用-宽屏课件

2015-01-21太阳能的发展与应用太阳能的发展与应用Affordable Green Energy for All2015-01-21太阳能的发展与应用Affordable 2目录目录太阳能发电介绍太阳能发电介绍太阳能光伏发电系统简介太阳能光伏发电系统简介光伏系统关键设备光伏系统关键设备光伏组件光伏组件光伏系统关键设备光伏系统关键设备逆变器逆变器光伏系统发电量分析光伏系统发电量分析目录太阳能发电介绍太阳能光伏发电系统简介光伏系统关键设备光Florham Park,NJ 690 kW3一、太阳能发电一、太阳能发电优点优点&缺点缺点资源充足资源充足清洁清洁安全安全广泛广泛长寿命长寿命潜在经济性潜在经济性不稳定：不稳定：易受昼夜、季节、纬度和海拔等自然条件限制，及晴、阴、云、雨等随机因素的影响；分散：分散：到达地球表面的太阳辐射能量密度很低；效率和成本：效率和成本：有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总体经济性还不能与常规能源相竞争。一、太阳能发电优点&缺点资源充足不稳定：易受昼夜、季节、Florham Park,NJ 690 kW4一、太阳能发电一、太阳能发电主要分类主要分类太阳能发电分为光热发电和光伏发电光伏发电。光伏发电是利用光生伏光生伏特特效应效应，使太阳光辐射能转变成电能的发电方式，就是当电池受到光照射时，电池内的电荷分布状态发生变化，从而产生电动势和电流的一种效应。一、太阳能发电主要分类太阳能发电分为光热发电和光伏发电。Florham Park,NJ 690 kW5一、太阳能发电一、太阳能发电光伏发展史上的光伏发展史上的“第一个第一个”第一个太阳能屋顶计划第一个太阳能屋顶计划：1990年德国“2000个光伏屋顶计划”第一个光伏计划第一个光伏计划：1974年美国能源部“太阳能光伏电池十年 发展计划”第一块空间电池第一块空间电池：1957年美国先锋二号人造卫星；第一个地面光伏电站第一个地面光伏电站：1970年美国麻省理工学院MIT；第一块光伏电池第一块光伏电池1954年美国贝尔实验室，硅电池效率电池效率6%6%；一、太阳能发电光伏发展史上的“第一个”第一个太阳能屋顶计Florham Park,NJ 690 kW6一、太阳能光伏发电基本原理一、太阳能光伏发电基本原理-光生伏特效应光生伏特效应（b）在受到光照时，电子和空穴分别向两侧移动。（c）最终在半导体表层形成电势差。（a）半导体中有成对的空穴和电子。“光生伏特效应光生伏特效应”-1839年，由法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现。一、太阳能光伏发电基本原理-光生伏特效应（b）在受到光照Florham Park,NJ 690 kW7二、太阳能光伏发电系统二、太阳能光伏发电系统主要分类主要分类 离网光伏电站包括各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏发电系统可分为离网离网光伏系统和并网并网光伏系统。二、太阳能光伏发电系统主要分类 离网光伏电站包括各Florham Park,NJ 690 kW8二、太阳能光伏发电系统的应用二、太阳能光伏发电系统的应用光伏电站（光伏电站（含含分布式并网分布式并网/离网离网）一般陆地光伏电站 农业大棚光伏电站 渔业池塘光伏电站 BIPV（各类建筑）BAPV（各类建筑）光伏建筑（光伏建筑（含含分布式并网分布式并网/离网离网）太阳能电动车、停车棚 太阳能路灯、充电器光伏光伏应用应用产品产品二、太阳能光伏发电系统的应用光伏电站（含分布式并网/离网）Florham Park,NJ 690 kW9二、太阳能光伏发电二、太阳能光伏发电并网系统并网系统二、太阳能光伏发电并网系统10光伏发电系统关键设备之光伏发电系统关键设备之光伏组件光伏组件光伏发电系统关键设备之Florham Park,NJ 690 kW11第一代第一代第二代第二代第三代第三代聚光光伏电池（砷化镓）聚光光伏电池（砷化镓）薄膜光伏电池薄膜光伏电池（非晶硅（非晶硅/铜铟镓硒铜铟镓硒/碲化镉碲化镉/其它其它）晶硅光伏电池晶硅光伏电池（单晶硅（单晶硅/多晶硅）多晶硅）三、光伏系统关键设备三、光伏系统关键设备-光伏电池光伏电池第一代第二代第三代聚光光伏电池（砷化镓）薄膜光伏电池晶硅光伏Florham Park,NJ 690 kW12三、晶硅光伏组件的完整产业链三、晶硅光伏组件的完整产业链三、晶硅光伏组件的完整产业链Florham Park,NJ 690 kW13单晶硅组件制作过程单晶硅组件制作过程多晶硅组件制作过程多晶硅组件制作过程三、单三、单/多晶硅光伏组件的工艺差异多晶硅光伏组件的工艺差异单晶硅组件制作过程多晶硅组件制作过程三、单/多晶硅光伏组件的Florham Park,NJ 690 kW14具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的、最小不可分割的太阳能电池组合装置，叫光伏组件，即多个单体太阳能电池互联封装后成为组件。组件定义组件定义工作电压低，仅0.5V左右，单片功率低；厚度越来越薄，目前180微米居多；电极暴露在空气中容易被氧化；耐侯性差，衰减将会非常迅速；安装运输将非常困难；为什么要封装？为什么要封装？三、光伏组件定义三、光伏组件定义具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的、最小不可分割Florham Park,NJ 690 kW15三、光伏组件结构三、光伏组件结构单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池1-1-铝边框铝边框 2-2-密封胶密封胶3-3-钢化玻璃钢化玻璃 4-EVA 4-EVA5-5-晶硅电池晶硅电池 6-6-背板背板三、光伏组件结构单晶硅光伏电池多晶硅光伏电池1-铝边框 Florham Park,NJ 690 kW16三、光伏组件生产工艺三、光伏组件生产工艺三、光伏组件生产工艺Florham Park,NJ 690 kW17三、光伏组件电性能参数三、光伏组件电性能参数标准测试条件：标准测试条件：STCSTC（AMAM=1.51.5，P P0 0=1000W/m1000W/m2 2，T=T=2525）转换效率转换效率=P=Pm m/P/Pinin=（I Im m*V*Vm m）/（P P0 0*A*Aa a）其中Pin为太阳光入射功率，Aa为组件面积。填充因子填充因子FF=PFF=Pm m/P/Pc c=（I Im m*V*Vm m）/（I Iscsc*V*Vococ）关键参数关键参数I I电流；电流；V V电压；电压；PmPm最大功率；最大功率；IscIsc短路电流；短路电流；ImIm最佳工作电流；最佳工作电流；VocVoc开路电压；开路电压；VmVm最佳工作电压；最佳工作电压；三、光伏组件电性能参数标准测试条件：STC（AM=1.5，PFlorham Park,NJ 690 kW18三、电池组件性能的匹配三、电池组件性能的匹配两个性能相同相同的组件串联串联到一起时，电流保持不变，电压将加倍；两个性能不同不同的组件串联串联到一起时，电压仍然叠加，电流将被限制到略高于组件中电流较小的电池板产生的电流值。两个性能相同相同的组件并联并联到一起时，电压保持不变，电流将加倍；两个性能不同不同的组件并联并联到一起时，电流将增加，电压只是两者的平均值。三、电池组件性能的匹配两个性能相同的组件串联到一起时，电流保Florham Park,NJ 690 kW19三、光照强度对光伏组件的影响三、光照强度对光伏组件的影响最大系统电压最大系统电压1000VDC1000VDC峰值功率峰值功率/PmaxPmax265W265W最大允许熔丝电流最大允许熔丝电流15A15A开路电压开路电压/VocVoc38.3V38.3V短路电流短路电流/IscIsc9.37A9.37A最佳工作最佳工作电压电压/VmppVmpp30.1V30.1V最佳工作电流最佳工作电流/ImppImpp8.79A8.79A组件效率组件效率16.2%16.2%组件参数组件参数组件参数组件参数(Panda(Panda单晶单晶单晶单晶)光照强度越强，组件能输出的光电流就越大，输出功率也越大。一般来说，光电流随光强的增长呈线性关系。三、光照强度对光伏组件的影响最大系统电压1000VDC峰值功Florham Park,NJ 690 kW20三、温度对光伏组件的影响三、温度对光伏组件的影响 温度越高组件的输出功率越低，温度每升高1，输出功率减少0.2%0.45%。项目中要充分考虑电站场址环境温度与组件工作温度的匹配。工作温度范围工作温度范围-40-408585额定工作温度额定工作温度452 452 最大功率温度系数最大功率温度系数-0.4-0.42 2%/%/开路电压温度开路电压温度系数系数-0.3-0.31 1%/%/短路电流温度短路电流温度系数系数+0.04+0.04%/%/组件参数组件参数组件参数组件参数三、温度对光伏组件的影响 温度越高组件的输出功率越低，Florham Park,NJ 690 kW21 当组件中的一块电池被阴影遮挡时，其短路电流会降低，当短路电流低于串联电路中的工作电流时，会增加功率损耗，引起过热，甚至造成组件焊接点熔化等问题。三、阴影对光伏组件的影响（一）三、阴影对光伏组件的影响（一）当组件中的一块电池被阴影遮挡时，其短路电流会降低，当Florham Park,NJ 690 kW22三、阴影对光伏组件的影响（二）三、阴影对光伏组件的影响（二）横向串联配线横向串联配线：在阴影作用下只有一个回路受影响，其它回路的电池组发电量基本不发生变化；竖向串联配线竖向串联配线：每个回路的输出电压都会受到阴影影响而降低，电流也会发生变化，导致整体的电能输出较横向的低。三、阴影对光伏组件的影响（二）横向串联配线：Florham Park,NJ 690 kW23三、光伏组件常见技术参数三、光伏组件常见技术参数三、光伏组件常见技术参数Florham Park,NJ 690 kW24常规单常规单常规单常规单/多晶组件多晶组件多晶组件多晶组件透明背板组件透明背板组件透明背板组件透明背板组件双玻组件双玻组件双玻组件双玻组件三、英利主要光伏产品三、英利主要光伏产品常规单/多晶组件透明背板组件双玻组件三、英利主要光伏产品Florham Park,NJ 690 kW25英利绿色能源控股有限公司（河北保定）First Solar 公司（美国）天合光能有限公司（江苏常州）晶澳太阳能有限公司（上海）Solar Frontier 公司（日本）CSI阿特斯光伏公司（江苏苏州）晶科能源控股有限公司（江西上饶）韩华新能源有限公司（江苏启东）Sun Power 公司（美国）京瓷公司（日本）三、全球十大光伏电池组件厂商三、全球十大光伏电池组件厂商英利绿色能源控股有限公司（河北保定）First Solar 26光伏发电系统关键设备之光伏发电系统关键设备之逆变器逆变器光伏发电系统关键设备之Florham Park,NJ 690 kW27四、光伏系统关键设备四、光伏系统关键设备-逆变器逆变器 通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。什么是什么是逆变器？逆变器？四、光伏系统关键设备-逆变器 通常，把将交流电能变Florham Park,NJ 690 kW28四、光伏逆变器的产品类型及应用四、光伏逆变器的产品类型及应用四、光伏逆变器的产品类型及应用Florham Park,NJ 690 kW29四、光伏逆变器主要性能参数四、光伏逆变器主要性能参数1.使用环境（如温度、湿度、海拔高度等）2.直流输入电源的条件（如电压等级、电压输入范围）3.额定电压输出（单相、三相）4.逆变器的效率（关键参数）5.保护功能（如过载、短路、过/欠压、极性反接等）6.逆变器抗负载冲击特性7.逆变器输出电能质量8.逆变器无故障运行时间（可靠性）四、光伏逆变器主要性能参数1.使用环境（如温度、湿度、海拔高Florham Park,NJ 690 kW30四、光伏逆变器选型的考虑因素四、光伏逆变器选型的考虑因素成本成本1.1.逆变器成本；逆变器成本；2.2.搬运安装成本；搬运安装成本；3.3.空间需求成本；空间需求成本；4.4.安装时间成本；安装时间成本；5.5.维护成本；维护成本；性能性能1.1.转换效率高；转换效率高；2.MPPT2.MPPT跟踪精准；跟踪精准；3.3.发电量收益高；发电量收益高；4.4.产品适应性强；产品适应性强；5.5.动态响应能力强；动态响应能力强；6.6.设计寿命长；设计寿命长；7.7.具有故障冗余性；具有故障冗余性；服务服务1.1.服务及时性；服务及时性；2.2.故障处理时效；故障处理时效；3.3.故障件更换时间；故障件更换时间；4.4.监控系统支持；监控系统支持；四、光伏逆变器选型的考虑因素成本1.逆变器成本；性能1.转换Florham Park,NJ 690 kW31四、光伏逆变器与组件阵列的匹配原则四、光伏逆变器与组件阵列的匹配原则阵列的阵列的输入电压输入电压不能大不能大于逆变器工作电压范围于逆变器工作电压范围（考虑温度）（考虑温度）阵列的阵列的输入电流输入电流不要不要超过逆变器的直流输超过逆变器的直流输入限制电流阀值入限制电流阀值阵列的阵列的输入功率输入功率不不要大于逆变器的最要大于逆变器的最大输入功率大输入功率阵列的阵列的工作电压工作电压范围范围最好配置在逆变器效最好配置在逆变器效率较高的点率较高的点四、光伏逆变器与组件阵列的匹配原则阵列的输入电压不能大于逆变Florham Park,NJ 690 kW32SMA Solar Technology AG（德国艾思玛公司）Ingeteam（西班牙英赫特安公司）Power-One（美国）ABB（瑞士阿西亚-布朗勃法瑞公司）Samil Power（山亿新能源公司）KACO（德国KACO新能源有限公司）RefuSOL（德国瑞福公司）Sungrow（合肥阳光公司）Enphase Energy（美国/微逆变器）TBEA（特变电工股份有限公司）四、全球十大光伏逆变器厂商SMA Solar Technology AG（德国艾思玛公Florham Park,NJ 690 kW33光伏发电系统光伏发电系统发电量分析发电量分析光伏发电系统Florham Park,NJ 690 kW34五、光伏系统发电量五、光伏系统发电量朝南朝南30度倾角度倾角五、光伏系统发电量朝南30度倾角Florham Park,NJ 690 kW35五、光伏系统发电量五、光伏系统发电量朝北朝北30度倾角度倾角五、光伏系统发电量朝北30度倾角Florham Park,NJ 690 kW36五、光伏系统发电量五、光伏系统发电量各朝向组件的发电量各朝向组件的发电量（1）随着日照强度的减弱，四个方位的发电量均有所降低，但西侧组件减少的幅度较大，并在12月份开始低于北侧组件的发电量；（2）随着日照强度的增强，屋顶北侧和西侧组件的发电量提升较大，北侧垂直面的发电量变化不大。五、光伏系统发电量各朝向组件的发电量（1）随着日照强度的37谢 谢可以参考以下工具网页：可以参考以下工具网页：谢 谢可以参考以下工具网页：