第2章太阳能光伏发电技术ppt课件.ppt
新能源及其发电技术基础,主 讲:贾振国,长春工程学院能源动力学院电厂自动化与仿真教研室,2.2 太阳能电池基本原理,2.3 太阳能光伏发电系统设备构成,2.4 独立光伏发电系统,2.5 并网光伏发电系统,2.6 太阳能卫星发电系统简介,2.1 太阳能光伏发电概述,第二章：太阳能光伏发电技术基础,内 容 提 要,2.1 太阳能光伏发电概述,第二章：太阳能光伏发电技术基能,开发和利用太阳能的原因及目标,一、太阳能的利用形式,太阳能发电，如光伏发电太阳能热利用，如太阳能热水器太阳能动力利用，如热汽机斯特林发动机太阳能光化利用，如光解制氢太阳能生物利用，如速生植物太阳能光-光利用，如太空反光镜,二、太阳能发电,1、光伏发电,（1）光生伏打效应（光伏效应）,（2）太阳能电池：具有光伏效应的器件,2、光感应发电,利用某些高分子团吸收太阳的光能后变成“光极化偶极子”的现象，分别将积聚在其两端的正负电荷引出，即得到光电流。,3、光化学发电,浸泡在溶液中的电极受到光照后，电极上有电流输出。,4、光生物发电,叶绿素在光的照射下能够产生电流，“叶绿素电池”。,三、太阳能光伏发电的历史和现状,1839年：光伏效应发现,1954年：第一块单晶硅电池问世,1958年：太阳能电池首次应用于太空，美国先锋1号卫星,1978年：美国建成 100KW 光伏电站,1983年：美国建成 1MW 光伏电站,1986年：美国建成 6.5MW 光伏电站,1990年：德国提出“2000光伏屋顶计划”，家庭屋顶35KW光电,1997年：美国提出“克林顿百万光伏屋顶计划”,1998年：荷兰提出“百万光伏屋顶计划”,2000年：世界光伏电池产量287MW,2004年：中国已建10个规模光伏电池厂，年产100MW,四、太阳能光伏发电的优缺点,1、主要优点,2、主要缺点,（1）结构简单，体积小且轻,（2）易安装，易运输，建设周期短,（3）易启动，维护简单，随时使用,（4）清洁，安全，无噪声,（5）可靠性高，寿命长,（6）太阳能无处不有，应用广泛,（7）降价速度快，偿还周期短,（1）能量分散，占地面积大 1MW 占地10000m2,（2）间歇性大，受昼夜及云 层变化影响,（3）地域性强，受地理位置，气候变化影响,五、太阳能光伏发电的应用,1、联网发电,2、独立系统,3、微功率系统,4、光电探测器,集中式联网光伏电站,分布式联网光伏发电系统（屋顶式35KW）,太阳能空间电站，人造卫星光伏电源，光伏汽车，光伏船艇，电视卫星接收站光伏电源，信号灯，航标等光伏电源，光伏充电器,光伏收音机，光伏钟表，光伏计算器，光伏玩具，光伏教具,光伏照相机，光伏医疗仪器,六、中国光伏发电现状,1、1958年起步,2、70年代，研制出空间光伏电源及地面应用,3、1977年，光伏电池产量1.1KW，200元/W，效率610%,4、1987年，光伏电池产量100KW，4045元/W，效率 812%,5、2000年底，光伏电池产量8.5MW，3540元/W,6、2004年8月，光伏电池产量100MW，2325元/W,7、国家计委“中国光明工程”,8、西部7省区“无电乡通电光伏发电工程”,七、产品应用,1、家用光伏发电系统,2、在驻军海岛应用,3、太阳能草坪灯,3、太阳能草坪灯,4、太阳能路灯及时钟,5、太阳能标志灯,6、太阳能凉帽,7、太阳能光伏提水系统,600Wp光伏提水系统配置：太阳电池组件：STP050-1212块 充电控制器：Solarix 30A1台 免维护蓄电池：NP150-124块 逆变器：SPM500-2241台 输出电压：220VAC 日发电量：1.8KWh 日提水量：30m3/扬程20m,100KWp并网型光伏供电系统配置太阳电池组件：SPS100-121000块 并网逆变器：SPBW5K20台 输出电压：220VAC 日发电量：350KWh,9、太阳能光伏发电系统,10、自动跟踪太阳能光伏电站落户济南,11、太阳能光伏发电与2008奥运,天安门前的光伏交通灯,奥运村主干道太阳能路灯,北京丰台体育中心奥运会棒球馆27KW太阳能光伏发电系统,11、太阳能光伏发电与2008奥运,2.2 太阳能电池基本原理,一、太阳能电池的基本原理,二、太阳能电池制造工艺简介,1、硅材料的制备,2、太阳能电池的制造,2.3 太阳能光伏发电系统设备构成,一、太阳能光伏发电系统的分类,1、按是否聚光分：,2、按供能方式分：,二、太阳能光伏发电系统的设备构成,太阳能电池组件(Solar Panels),贮能蓄电池组(Battery),太阳能控制器(Solar Controller),直流-交流逆变器(Inverter),12V/24V/48V DC,110V/220V AC,1、太阳能电池组件,（1）太阳能电池组件与太阳能电池方阵,组件：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。,方阵：由2个或2个以上太阳能电池组件在机械和电气上 按一定方式组装在一起，并且有固定的支撑结构 的支流发电单元。,（2）作用,是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成。,（3）太阳能电池组件结构,二、太阳能光伏发电系统的设备构成,2、贮能蓄电池组,一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。,3、DC-AC逆变器,整流：将交流电AC转换成直流电DC的过程为整流，其设 备称为整流器。逆变：将直流电DC转换成交流电AC的过程为逆变，其设 备称为逆变器。,二、太阳能光伏发电系统的设备构成,4、太阳能控制器,控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。,控制器分类,常规逻辑控制方式控制器,模拟电路,数字电路,计算机控制器(监控系统),单片机,PLC,工控机,控制器主要功能,防止蓄电池过充电和过放电,防止太阳能电池方阵、蓄电池极性接反,防止负载、控制器、逆变器等内部短路,雷击引起的击穿保护,光伏系统工作状态显示,光伏系统信息,最优化的系统能量管理,光伏系统故障报警,光伏系统遥测、遥控、通信功能等,2.4 独立光伏发电系统,一、何谓独立光伏发电系统？,独立光伏发电系统是指仅仅依靠太阳能电池供电的光伏发电系统或主要依靠太阳能电池供电的光伏发电系统。,二、结构和工作原理,1、系统结构形式,直流光伏系统,交流光伏系统,混合光伏系统,（根据负载特点分）,直流光伏系统,2、基本工作原理,交流光伏系统,2、基本工作原理,混合光伏系统,2、基本工作原理,三、独立光伏发电系统设计流程,容量设计,电气设计,机械结构设计,建筑设计,热力设计,放火、防雷等安全设计,可靠性设计,包装、运输、安装及调试运行设计,维修检测设计,经济成本核算及效益分析设计,失电小时数,确定方阵最佳倾角,负载模型,蓄电池放电模型,控制逆变单元设计,贮能及输配电设计,遥测、遥控、遥信设计,电气安全设计,环境温度模型,2.5 并网光伏发电系统,一、何谓并网光伏发电系统？,太阳能电池所发的直流电经过逆变装置变换成交流电，再同电网的交流电合起来应用，这种形式的光伏发电系统称为并网光伏发电系统。,二、并网光伏发电系统的形式,住宅式并网光伏发电系统,集中式并网光伏发电系统,有倒流系统,无倒流系统,低压并网系统,高压并网系统,1、按布置形式分,2、按电流方向分,3、按电压等级分,有倒流系统,无倒流系统,三、并网光伏发电系统的设备构成,1、太阳能电池方阵,一般10KW需要7080平方米场地,2、并网逆变器,逆变器+并网保护器,2.6 太阳能卫星发电系统简介,一、系统结构框图,二、系统组成示意图,2.7 太阳能光伏发电在中国,一、辽宁建昌贫困无电山区独立家用太阳能光伏电源系统示范工程简介,二、西藏措勤20KW独立光伏电站简介,三、5KW并网光伏发电试验系统简介,四、10KW并网光伏发电系统简介,1、项目背景,2001年11月北京科委下达北京太阳能研究所项目,2、系统构成,（1）10KW太阳能电池方阵（2）太阳能电池直流配电盘（3）10KW并网光伏逆变器（4）10KW并网光伏发电系统显示板,2、电能质量综合测试数据,五、华能南澳100KW 风-光互补发电系统简介,该工程利用现有风电场内变配电网络并入电网，这是华能集团新的示范工程。主要进行风力光伏互补并网发电技术的研究和开发。该项目计划投入的太阳能发电设备总装机容量100KW，总投资约450万元人民币，是国内规模最大的风力光伏互补并网发电工程。工程分两期进行，一期安装30KW，二期安装70KW。,六、21世纪中国乡村太阳能示范学校工程简介,
