第2章太陽能光伏發(fā)電技術(shù)ppt課件

1、新能源及其發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ),主 講: 賈振國,長春工程學(xué)院能源動力學(xué)院 電廠自動化與仿真教研室,2.2 太陽能電池基本原理,2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成,2.4 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),2.5 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),2.6 太陽能衛(wèi)星發(fā)電系統(tǒng)簡介,2.1 太陽能光伏發(fā)電概述,第二章：太陽能光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ),內(nèi) 容 提 要,2.1 太陽能光伏發(fā)電概述,第二章：太陽能光伏發(fā)電技術(shù)基能,開發(fā)和利用太陽能的原因及目標(biāo),一、太陽能的利用形式,太陽能發(fā)電，如光伏發(fā)電 太陽能熱利用，如太陽能熱水器 太陽能動力利用，如熱汽機(jī)斯特林發(fā)動機(jī) 太陽能光化利用，如光解制氫 太陽能生物利用，如速生植物 太陽能光-光利用，如太空

2、反光鏡,二、太陽能發(fā)電,1、光伏發(fā)電,1）光生伏打效應(yīng)（光伏效應(yīng),2）太陽能電池：具有光伏效應(yīng)的器件,2、光感應(yīng)發(fā)電,利用某些高分子團(tuán)吸收太陽的光能后變成“光極化偶極子”的現(xiàn)象，分別將積聚在其兩端的正負(fù)電荷引出，即得到光電流,3、光化學(xué)發(fā)電,浸泡在溶液中的電極受到光照后，電極上有電流輸出,4、光生物發(fā)電,葉綠素在光的照射下能夠產(chǎn)生電流，“葉綠素電池,三、太陽能光伏發(fā)電的歷史和現(xiàn)狀,1839年：光伏效應(yīng)發(fā)現(xiàn),1954年：第一塊單晶硅電池問世,1958年：太陽能電池首次應(yīng)用于太空，美國先鋒1號衛(wèi)星,1978年：美國建成 100KW 光伏電站,1983年：美國建成 1MW 光伏電站,1986年：美國

3、建成 6.5MW 光伏電站,1990年：德國提出“2000光伏屋頂計劃”，家庭屋頂35KW光電,1997年：美國提出“克林頓百萬光伏屋頂計劃,1998年：荷蘭提出“百萬光伏屋頂計劃,2000年：世界光伏電池產(chǎn)量287MW,2004年：中國已建10個規(guī)模光伏電池廠，年產(chǎn)100MW,四、太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn),1、主要優(yōu)點(diǎn),2、主要缺點(diǎn),1）結(jié)構(gòu)簡單，體積小且輕,2）易安裝，易運(yùn)輸，建設(shè)周期短,3）易啟動，維護(hù)簡單，隨時使用,4）清潔，安全，無噪聲,5）可靠性高，壽命長,6）太陽能無處不有，應(yīng)用廣泛,7）降價速度快，償還周期短,1）能量分散，占地面積大 1MW 占地10000m2,2）間歇性大，受

4、晝夜及云 層變化影響,3）地域性強(qiáng)，受地理位置， 氣候變化影響,五、太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用,1、聯(lián)網(wǎng)發(fā)電,2、獨(dú)立系統(tǒng),3、微功率系統(tǒng),4、光電探測器,集中式聯(lián)網(wǎng)光伏電站,分布式聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（屋頂式35KW,太陽能空間電站，人造衛(wèi)星光伏電源，光伏汽車，光伏船艇，電視衛(wèi)星接收站光伏電源，信號燈，航標(biāo)等光伏電源，光伏充電器,光伏收音機(jī)，光伏鐘表，光伏計算器，光伏玩具，光伏教具,光伏照相機(jī)，光伏醫(yī)療儀器,六、中國光伏發(fā)電現(xiàn)狀,1、1958年起步,2、70年代，研制出空間光伏電源及地面應(yīng)用,3、1977年，光伏電池產(chǎn)量1.1KW，200元/W， 效率610,4、1987年，光伏電池產(chǎn)量100KW，4

5、045元/W， 效率 812,5、2000年底，光伏電池產(chǎn)量8.5MW，3540元/W,6、2004年8月，光伏電池產(chǎn)量100MW，2325元/W,7、國家計委“中國光明工程,8、西部7省區(qū)“無電鄉(xiāng)通電光伏發(fā)電工程,七、產(chǎn)品應(yīng)用,1、家用光伏發(fā)電系統(tǒng),2、在駐軍海島應(yīng)用,3、太陽能草坪燈,3、太陽能草坪燈,4、太陽能路燈及時鐘,5、太陽能標(biāo)志燈,6、太陽能涼帽,7、太陽能光伏提水系統(tǒng),600Wp光伏提水系統(tǒng)配置：太陽電池組件：STP050-1212塊 充電控制器：Solarix 30A1臺 免維護(hù)蓄電池：NP150-124塊 逆變器：SPM500-2241臺 輸出電壓：220VAC 日發(fā)電量：

6、1.8KWh 日提水量：30m3/揚(yáng)程20m,100KWp并網(wǎng)型光伏供電系統(tǒng)配置太陽電池組件：SPS100-121000塊 并網(wǎng)逆變器：SPBW5K20臺 輸出電壓：220VAC 日發(fā)電量：350KWh,9、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),10、自動跟蹤太陽能光伏電站落戶濟(jì)南,11、太陽能光伏發(fā)電與2008奧運(yùn),天安門前的光伏交通燈,奧運(yùn)村主干道太陽能路燈,北京豐臺體育中心奧運(yùn)會棒球館27KW太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng),11、太陽能光伏發(fā)電與2008奧運(yùn),2.2 太陽能電池基本原理,一、太陽能電池的基本原理,二、太陽能電池制造工藝簡介,1、硅材料的制備,2、太陽能電池的制造,2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成,一

7、、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類,1、按是否聚光分,2、按供能方式分,二、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成,太陽能 電池組件 (Solar Panels,貯能蓄電池組 (Battery,太陽能控制器 (Solar Controller,直流-交流 逆變器 (Inverter,12V/24V/48V DC,110V/220V AC,1、太陽能電池組件,1）太陽能電池組件與太陽能電池方陣,組件：具有外部封裝及內(nèi)部連接、能單獨(dú)提供直流電輸 出的最小不可分割的太陽能電池組合,方陣：由2個或2個以上太陽能電池組件在機(jī)械和電氣上 按一定方式組裝在一起，并且有固定的支撐結(jié)構(gòu) 的支流發(fā)電單元,2）作用,是太陽能發(fā)電系統(tǒng)

8、中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成,3）太陽能電池組件結(jié)構(gòu),二、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成,2、貯能蓄電池組,一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來,3、DC-AC逆變器,整流：將交流電AC轉(zhuǎn)換成直流電DC的過程為整流，其設(shè) 備稱為整流器。 逆變：將直流電DC轉(zhuǎn)換成交流電AC的過程為逆變，其設(shè) 備稱為逆變器,二、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成,4、太陽

9、能控制器,控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項,控制器分類,常規(guī)邏輯控制方式控制器,模擬電路,數(shù)字電路,計算機(jī)控制器(監(jiān)控系統(tǒng),單片機(jī),PLC,工控機(jī),控 制 器 主 要 功 能,防止蓄電池過充電和過放電,防止太陽能電池方陣、蓄電池極性接反,防止負(fù)載、控制器、逆變器等內(nèi)部短路,雷擊引起的擊穿保護(hù),光伏系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示,光伏系統(tǒng)信息,最優(yōu)化的系統(tǒng)能量管理,光伏系統(tǒng)故障報警,光伏系統(tǒng)遙測、遙控、通信功能等,2.4 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),一、何謂獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),獨(dú)

10、立光伏發(fā)電系統(tǒng)是指僅僅依靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)或主要依靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng),二、結(jié)構(gòu)和工作原理,1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,直流光伏系統(tǒng),交流光伏系統(tǒng),混合光伏系統(tǒng),根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分,直流光伏系統(tǒng),2、基本工作原理,交流光伏系統(tǒng),2、基本工作原理,混合光伏系統(tǒng),2、基本工作原理,三、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計流程,容量設(shè)計,電氣設(shè)計,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,建筑設(shè)計,熱力設(shè)計,放火、防雷等安全設(shè)計,可靠性設(shè)計,包裝、運(yùn)輸、安裝及調(diào)試運(yùn)行設(shè)計,維修檢測設(shè)計,經(jīng)濟(jì)成本核算及效益分析設(shè)計,失電小時數(shù),確定方陣最佳傾角,負(fù)載模型,蓄電池放電模型,控制逆變單元設(shè)計,貯能及輸配電設(shè)計,遙測、遙控、遙信設(shè)計,電氣安全

11、設(shè)計,環(huán)境溫度模型,2.5 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),一、何謂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),太陽能電池所發(fā)的直流電經(jīng)過逆變裝置變換成交流電，再同電網(wǎng)的交流電合起來應(yīng)用，這種形式的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),二、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的形式,住宅式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),有倒流系統(tǒng),無倒流系統(tǒng),低壓并網(wǎng)系統(tǒng),高壓并網(wǎng)系統(tǒng),1、按布置形式分,2、按電流方向分,3、按電壓等級分,有 倒 流 系 統(tǒng),無 倒 流 系 統(tǒng),三、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成,1、太陽能電池方陣,一般10KW需要7080平方米場地,2、并網(wǎng)逆變器,逆變器+并網(wǎng)保護(hù)器,2.6 太陽能衛(wèi)星發(fā)電系統(tǒng)簡介,一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,二、系統(tǒng)組成示意圖,2.7 太陽能光伏發(fā)電在中國,一、遼寧建昌貧困無電山區(qū)獨(dú)立家用太陽能光伏電源系統(tǒng)示范工程簡介,二、西藏措勤20KW獨(dú)立光伏電站簡介,三、5KW并網(wǎng)光伏發(fā)電試驗(yàn)系統(tǒng)簡介,四、10KW并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介,1、項目背景,2001年11月北京科委下達(dá)北京太陽能研究所項目,2、系統(tǒng)構(gòu)成,1）10KW太陽能電池方陣 （2）太陽能電池直流配電盤 （3）10KW并網(wǎng)光伏逆變器 （4）10KW并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)顯示板,2、電能質(zhì)量綜合測試數(shù)據(jù),五、華能南