光伏发电技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,光伏发电技术与趋势,1,光伏发电原理及特性,系统分类,开展现状及趋势,系统设备,内容,概要,1,2,3,4,5,简介,2,光伏发电技术,一简介,光伏发电，英文词 Photovoltaic power generation。,理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下 至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最根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。其中，单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。多晶硅电池效率在16%至17%左右，单晶硅电池的效率约18%至20%。,一简介,光伏发电，英文词 Photovoltaic power generation。,理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下 至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最根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。其中，单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。多晶硅电池效率在16%至17%左右，单晶硅电池的效率约18%至20%。,3,光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场可提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在兴旺国家已经大面积推广实施。到2021年，中国并网发电还未开始全面推广，不过，2021年北京奥运会局部用电是由太阳能发电和风力发电提供的。,4,二 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区的光生电,动势，称为“光伏效应.,5,光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路 .,6,光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为带负电的N型半导体；假设在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成带正电的P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到PN结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。,7,三 系统分类,1.独立光伏发电系统,不与常规电力系统相连而孤立的发电系统，通常建立在远离电网的孤立地区或作为野外便携式移动电源。,2.并网光伏发电系统,是与常规发电系统连接在一起的光伏发电系统，可为电力系统提供有功和无功电能。,8,独立光伏发电系统发出的电能通过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、本钱,较离网型降低。,图3 并网型光伏发电系统,9,独立光伏发电系统,10,并网光伏发电系统,11,四,系统设备,光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。,12,电池方阵,在有光照无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照情况下，电池吸收光能， 电池两端出现异号电荷的积累，即产 生“光生电压，这就是“光生伏特效 应。 在光生伏特效应的作用下，太阳能电 池的两端产生电动势，将光能转换成 电能，是能量转换的器件。太阳能 电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳 能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。,13,蓄电池组,其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的根本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。,14,控制器,是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。,15,逆变器,是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。,16,跟踪系统,由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会到达最正确状态。,17,工作原理,光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。,18,优缺点,与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要表达在：,无枯竭危险；,平安可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净无公害；,不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区；,无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；,能源质量高；,使用者从感情上容易接受；,建设周期短，获取能源花费的时间短。,缺点：,照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；,获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。,发电本钱高,19,五 开展趋势,起源开展,早在1839年，法国科学家贝克Becqurel就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应，简称“光伏效应。 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。,20,20世纪70年代后，随着现代工业的开展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供给。太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。,21,开展优势,中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。,22,开展历程,中国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。20世纪90年代中期后光伏发电进入稳步开展时期，太阳电池及组件产量逐年稳步增加。,23,在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电开展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。,24,国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。,国家电网2021年2月28发出新政，实现家庭与电网并行发电！目前以北京金舰阳光太阳能发电为代表的企业正推广这一技术。,25,根据?可再生能源中长期开展规划?，到2021年，中国力争使太阳能发电装机容量到达1.8GW百万千瓦，到2050年将到达600GW百万千瓦。预计，到2050年，中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%，其中光伏发电装机将占到5%。预计2030年之前，中国太阳能装机容量的复合增长率将高达25%以上。,26,谢谢,27,