光伏發(fā)電工程技術(shù) 第2版 課件 項(xiàng)目1-光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析

光伏發(fā)電工程技術(shù)目錄CONTENTS光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1項(xiàng)目2項(xiàng)目3家用3kW光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行項(xiàng)目4項(xiàng)目5

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

某校園3.6kW離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行10MW光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及案例分析項(xiàng)目1任務(wù)1.1太陽能電池的工作原理分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能闡述半導(dǎo)體的特性。2.能闡述N型和P型半導(dǎo)體的形成過程及特性。3.能闡述PN結(jié)的形成過程及特性。4.能闡述太陽能電池的工作原理。5.能說明太陽能電池等效電路組成。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)

硅和鍺都是4價(jià)元素。

最外層原子軌道上具有4個(gè)電子，稱為價(jià)電子。

相鄰的原子就被共有的價(jià)電子聯(lián)系在一起，稱為共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識2.本征半導(dǎo)體

純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。

在溫度為零開爾文（相當(dāng)于?273.15℃）時(shí)，外圍電子不能自由移動(dòng)。

當(dāng)溫度升高或受光照時(shí)，少數(shù)價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，在共價(jià)鍵中將留下一個(gè)空位，稱為空穴。

本征半導(dǎo)體中電子和空穴總是成對地出現(xiàn)，稱為電子-空穴對。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識3.P型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體（鍺或硅）中摻入3價(jià)元素硼，使得半導(dǎo)體中的空穴載流子增多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，這種半導(dǎo)體主要是依靠空穴來導(dǎo)電，故稱為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。

在P型半導(dǎo)體中，空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識4.N型半導(dǎo)體

在本征半導(dǎo)體(鍺或硅)中摻入5價(jià)元素磷，使得半導(dǎo)體中的電子載流子增多，導(dǎo)電能力增強(qiáng)。這種半導(dǎo)體主要靠電子導(dǎo)電，故稱為電子型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。

在N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識5.PN結(jié)

當(dāng)將P、N型兩半導(dǎo)體材料連接在一起時(shí)，兩側(cè)的電子和空穴的濃度相差很大，產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

復(fù)合的結(jié)果在交界處兩側(cè)出現(xiàn)了不能移動(dòng)的正負(fù)兩種雜質(zhì)離子組成的空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識5.PN結(jié)

在交界處形成了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場（又稱為勢壘電場）。內(nèi)電場的產(chǎn)生對P區(qū)和N區(qū)中的多數(shù)載流子的相互擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，稱為漂移運(yùn)動(dòng)。

漂移運(yùn)動(dòng)使空間電荷區(qū)重新變窄，削弱了內(nèi)電場強(qiáng)度。多數(shù)載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到平衡，使PN結(jié)的寬度一定。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.2太陽能電池的工作原理（光生伏特效應(yīng)）光生伏特效應(yīng)工作原理:

光生伏特效應(yīng)簡稱為光伏效應(yīng)，指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。

其工作原理如下：光生電子-空穴對在耗盡區(qū)產(chǎn)生后，立即被內(nèi)建電場分離，光生電子被推向N區(qū)，光生空穴被推向P區(qū)。在P區(qū)有過剩的空穴，在N區(qū)有過剩的電子，便在PN結(jié)兩側(cè)形成了正負(fù)電荷的積累，即光生伏特效應(yīng)。

外接負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至N區(qū)，太陽能便變成了電能。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.3太陽能電池等效電路圖

太陽能電池等效電路a)理想形式b)實(shí)際形式流過負(fù)載工作電流為:IL＝Iph?Id=Iph?IO(eqU/(AkT)?1)

式中

IO—反向飽和電流；

U—等效二極管端電壓；

q—電子電量，1.6×10?19C；

T—絕對溫度；

k—波爾茲曼常數(shù)，1.38×10?23J/K

A—二極管曲線因子，取值在1～2。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)1.光伏發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)（1）太陽能取之不盡，用之不竭。（2）應(yīng)用范圍廣。（3）太陽能處處可得到，不必遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，避免長距離輸電線路的損失。（4）不用燃料，運(yùn)行成本很低。（5）無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，操作、維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。（6）太陽能發(fā)電過程中不易產(chǎn)生污染廢棄物，是理想的清潔能源。（7）太陽能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣，避免浪費(fèi)。（8）太陽能電池生產(chǎn)資料豐富。（9）能量回收期短，能量增值效應(yīng)明顯。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.4太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)2.光伏發(fā)電的主要缺點(diǎn)（1）能量密度低。（2）占地面積大。（3）地面應(yīng)用時(shí)有間歇性，在晚上或陰雨天不能或減少發(fā)電。

光伏發(fā)電工程技術(shù)1.1.5我國太陽能資源

太陽是以光輻射的方式將能量輸送到地球表面的，按接受太陽能輻射量的大小，我國大致上可分為5類地區(qū)。1類地區(qū)2類地區(qū)3類地區(qū)4類地區(qū)5類地區(qū)任務(wù)1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及案例分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能闡述光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及具體應(yīng)用。2.能說明離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)各組成部分及作用。3.能分析離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作過程。4.能識別離網(wǎng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備（部件）。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類1.按光伏發(fā)電系統(tǒng)按接入公共電網(wǎng)方式分類離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類2.按是否有儲(chǔ)能裝置分類離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)(帶儲(chǔ)能裝置系統(tǒng))光伏水泵系統(tǒng)(不帶儲(chǔ)能裝置系統(tǒng))光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類3.按負(fù)荷形式不同分類

按可分為直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)和交直流混合系統(tǒng)。

無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)交流光伏發(fā)電系統(tǒng)交直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類4.按系統(tǒng)裝機(jī)容量的大小分類

中型光伏電站裝機(jī)容量≤1MWp

1MWp≤裝機(jī)容量≤30MWp；裝機(jī)容量>30MWp。小型光伏電站

大型光伏電站光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類5.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)按向主電網(wǎng)饋電的方式分類有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類6.按并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)是否集中分類集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（1）集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類6.按并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)是否集中分類分布式式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（2）分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類7.按是否與建筑結(jié)合分類地面光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏建筑一體化系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成離網(wǎng)（獨(dú)立）光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析2.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作過程離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)原理框圖光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.2離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析3.離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用案例太陽能路燈系統(tǒng)

太陽能路燈工作原理。光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成光伏發(fā)電站的組成示意圖光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（1）光伏陣列水泥柱基礎(chǔ)固定式的實(shí)景圖單軸跟蹤系統(tǒng)雙軸跟蹤系統(tǒng)光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（2）直流防雷匯流箱光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（3）直流配電柜光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（4）并網(wǎng)逆變器光伏發(fā)電工程技術(shù)1.2.3并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)組成及案例分析1.并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成（5）交流配電