碳中和技術(shù)概論 課件 第1-3章 碳中和概述、太陽能、風(fēng)能

第1章

碳中和概述CONTENTS目錄碳中和概念PART

01碳中和愿景PART

02PART

03碳中和概念Part.01碳中和概念01中國作為全球第一大碳排放主體，積極履行并承擔(dān)了碳減排和氣候變化的義務(wù)及責(zé)任。2020年9月22日，在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，國家主席習(xí)近平向全世界宣布，將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年，為了扎實(shí)推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略，國務(wù)院先后發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動方案》和《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書。碳中和概念01碳中和基本含義碳中和，一般是指國家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動或個人在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對“零排放”。碳中和應(yīng)從碳排放（碳源）和碳固定（碳匯）這兩個側(cè)面來理解。碳排放既可以由人為過程產(chǎn)生，又可以由自然過程產(chǎn)生。人為過程主要來自兩大塊，一是化石燃料的燃燒形成CO2向大氣圈釋放，二是土地利用變化（最典型者是森林砍伐后土壤中的碳被氧化成二氧化碳釋放到大氣中）；自然界也有多種過程可向大氣中釋放二氧化碳，比如火山噴發(fā)、煤炭的地下自燃等。碳中和概念01碳中和基本含義碳固定也有自然固定和人為固定兩大類，并且以自然固定為主。最主要的自然固碳過程來自陸地生態(tài)系統(tǒng)。陸地生態(tài)系統(tǒng)的諸多類型中，又以森林生態(tài)系統(tǒng)占大頭。所謂的人為固定二氧化碳，一種方式是把二氧化碳收集起來后，通過生物或化學(xué)過程，把它轉(zhuǎn)化成其他化學(xué)品，另一種方式則是把二氧化碳封存到地下深處和海洋深處。只有當(dāng)排放的量相等于固定的量之后，才算實(shí)現(xiàn)了碳中和。由此可見，碳中和同碳的零排放是兩個不同的概念，它是以大氣二氧化碳濃度不再增加為標(biāo)志。碳中和概念01碳中和政策內(nèi)涵2021年2月02日，《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見》，意見指出：要深入貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中、五中全會精神，全面貫徹生態(tài)文明思想，認(rèn)真落實(shí)黨中央、國務(wù)院決策部署，堅(jiān)定不移貫徹新發(fā)展理念，全方位全過程推行綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計(jì)、綠色投資、綠色建設(shè)、綠色生產(chǎn)、綠色流通、綠色生活、綠色消費(fèi)，使發(fā)展建立在高效利用資源、嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境、有效控制溫室氣體排放的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展和高水平保護(hù)，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系，確保實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，推動我國綠色發(fā)展邁上新臺階。我國的碳中和政策是為了應(yīng)對全球氣候變化和達(dá)成巴黎協(xié)議目標(biāo)而制定的。碳中和的概念是指通過減少溫室氣體排放到大氣中的量，來使二氧化碳排放量達(dá)到零，并在某種程度上平衡全球二氧化碳排放量和吸收量之間的差異。碳中和概念01碳中和政策內(nèi)涵我國碳中和政策主要包括以下方面：（1）環(huán)保、節(jié)能、低碳等政策措施的推進(jìn)。（2）大力發(fā)展清潔能源，如太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、焚燒垃圾發(fā)能等。（3）加快新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化和推廣，推廣節(jié)能環(huán)保、低污染的交通工具，鼓勵綠色出行和公共交通。（4）提高工業(yè)節(jié)能降耗，妥善處理污染及廢棄物，鼓勵清潔生產(chǎn)。（5）研發(fā)高效節(jié)能的技術(shù)和設(shè)備，提高資源利用率，促進(jìn)綠色發(fā)展。總之，我國碳中和政策是一項(xiàng)重要的環(huán)保舉措，旨在推動能源轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展。碳中和概念01碳中和內(nèi)在邏輯我國當(dāng)前二氧化碳年排放量大數(shù)在100億噸左右，約為全球總排放量的四分之一。這樣較大數(shù)量的排放主要由我國的能源消費(fèi)總量和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)所決定。我國目前的能源消費(fèi)總量約為50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭、石油和天然氣三者合起來占比接近85%，其他非碳能源的占比只有15%多一點(diǎn)。在煤、油、氣三類化石能源中，碳排放因子最高的煤炭占比接近70%。約100億噸二氧化碳的年總排放中，發(fā)電和供熱約占45億噸，建筑物建成后的運(yùn)行（主要是用煤和用氣）約占5億噸，交通排放約占10億噸，工業(yè)排放約占39億噸。工業(yè)排放的四大領(lǐng)域是建材、鋼鐵、化工和有色，而建材排放的大頭是水泥生產(chǎn)（水泥以石灰石（CaCO3）為原料，煅燒成氧化鈣（CaO）后，勢必形成二氧化碳排放）。電力/熱力生產(chǎn)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放，其“賬”應(yīng)該記到電力消費(fèi)領(lǐng)域頭上。根據(jù)進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)這45億噸二氧化碳中，約29億噸最終也應(yīng)記入工業(yè)領(lǐng)域排放，約12.6億噸應(yīng)記入建筑物建成后的運(yùn)行排放。我國工業(yè)排放約占總排放量的68%，這是我國作為“世界工廠”、處在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段、經(jīng)濟(jì)社會出現(xiàn)壓縮式發(fā)展等因素所決定的。碳中和概念01碳中和內(nèi)在邏輯根據(jù)我國二氧化碳的排放現(xiàn)狀，中國的碳中和需要構(gòu)建一個“三端共同發(fā)力體系”：第一端是電力端，即電力/熱力供應(yīng)端的以煤為主應(yīng)該改造發(fā)展為以風(fēng)、光、水、核、地?zé)岬瓤稍偕茉春头翘寄茉礊橹?。第二端是能源消費(fèi)端，即建材、鋼鐵、化工、有色等原材料生產(chǎn)過程中的用能以綠電、綠氫等替代煤、油、氣，水泥生產(chǎn)過程把石灰石作為原料的使用量降到最低，交通用能、建筑用能以綠電、綠氫、地?zé)岬忍娲?、油、氣。能源消費(fèi)端要實(shí)現(xiàn)這樣的替代，一個重要的前提是全國綠電供應(yīng)能力幾乎處在“有求必應(yīng)”的狀態(tài)。第三端是固碳端，可以想象，不管前面兩端如何發(fā)展，在技術(shù)上要達(dá)到零碳排放是不太可能的。比如煤、油、氣化工生產(chǎn)過程中的“減碳”所產(chǎn)生的二氧化碳，又比如水泥生產(chǎn)過程中總會產(chǎn)生的那部分二氧化碳，還有電力生產(chǎn)本身，真正要做到“零碳電力”也只能寄希望于遙遠(yuǎn)的將來。因此，我們還得把“不得不排放的二氧化碳”用各種人為措施將其固定下來，其中最為重要的措施是生態(tài)建設(shè)，此外還有碳捕集之后的工業(yè)化利用，以及封存到地層和深海中。碳中和概念01碳中和戰(zhàn)略意義推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和是深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想、推動經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，提出一系列新理念新思想新戰(zhàn)略新要求，形成習(xí)近平生態(tài)文明思想，指導(dǎo)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)生歷史性、轉(zhuǎn)折性、全局性變化?！笆奈濉睍r期，我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入了以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向、推動減污降碳協(xié)同增效、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時期。推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，堅(jiān)定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展道路，加快形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、空間格局，將為我國在2035年基本實(shí)現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化、本世紀(jì)中葉建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。碳中和概念01碳中和戰(zhàn)略意義推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和是認(rèn)真落實(shí)“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略、統(tǒng)籌發(fā)展和安全的重要舉措。能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關(guān)重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)要推動能源消費(fèi)革命、能源供給革命、能源技術(shù)革命、能源體制革命、全方位加強(qiáng)國際合作，為我國能源發(fā)展提供了根本遵循。在“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略科學(xué)指引下，能源行業(yè)積極應(yīng)對內(nèi)外部環(huán)境變化帶來的新挑戰(zhàn)，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，為我國建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系提供了堅(jiān)強(qiáng)的能源支撐。我國是世界上最大的發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、人民生活水平提高使能源消費(fèi)需求保持剛性增長。推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，有助于協(xié)調(diào)推進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)，全面提高氣候安全保障水平，既有效應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，切實(shí)保障國家能源安全，又加快推動綠色低碳發(fā)展，增強(qiáng)發(fā)展的協(xié)調(diào)性和可持續(xù)性。碳中和概念01碳中和戰(zhàn)略意義推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和是能源央企順應(yīng)能源發(fā)展大勢、加快建設(shè)世界一流企業(yè)的重要機(jī)遇。隨著綠色發(fā)展步伐的不斷加快，發(fā)展清潔能源、降低碳排放，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，已經(jīng)成為國際社會的普遍共識。黨的十八大以來，我國能源電力結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，非化石能源消費(fèi)比重從9.7%提高到16.6%，增幅是世界同期平均水平的2.1倍；電能占終端能源消費(fèi)比重從22.5%提高到27%，超過經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）國家平均水平5個百分點(diǎn)。清潔能源裝機(jī)超過11億千瓦，水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)穩(wěn)居世界首位，核電在建規(guī)模全球第一，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。“十四五”期間，我國將持續(xù)推進(jìn)工業(yè)化進(jìn)程，能源消費(fèi)總量特別是用電量還將保持穩(wěn)定增長，隨著電能替代加速推進(jìn)，電力將承接工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移的能源消耗和碳排放，服務(wù)全社會降碳脫碳。推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，將極大促進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系和清潔低碳安全高效的能源體系建設(shè)，大幅提升能源利用效率，推動綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源央企更高質(zhì)量、更有效率、更可持續(xù)、更為安全的發(fā)展。碳中和愿景Part.02碳中和愿景022030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的“雙碳”目標(biāo)愿景，是以習(xí)近平同志為核心的黨中央統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個大局作出的重大戰(zhàn)略決策，既是實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的必然選擇，也是構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的莊嚴(yán)承諾。立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局，推進(jìn)“雙碳”戰(zhàn)略要充分認(rèn)識做好碳達(dá)峰碳中和工作的重大意義。碳中和愿景02碳中和愿景基本概述作為全球溫室氣體排放量最大的發(fā)展中國家，碳達(dá)峰碳中和承諾彰顯了中國應(yīng)對氣候變化的大國擔(dān)當(dāng)，也是開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的應(yīng)有之舉。當(dāng)前，全國上下已形成積極落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的良好氛圍，為確保工作有序開展，中共中央和國務(wù)院先后印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》《2030年前碳達(dá)峰行動方案》等政策文件，著力構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和的“1+N”政策體系。碳達(dá)峰碳中和以創(chuàng)新綠色低碳技術(shù)為基礎(chǔ)，以降低綠色溢價為充分條件，以提升社會治理效能為必要條件。新能源和新技術(shù)突破是實(shí)現(xiàn)碳中和的前提，但不能走向“技術(shù)經(jīng)濟(jì)決定論”，將碳達(dá)峰碳中和簡化成一個能源替代問題或技術(shù)創(chuàng)新問題。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的內(nèi)在機(jī)制，僅靠技術(shù)進(jìn)步和能源轉(zhuǎn)型并不足以實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展。對于中國來說，更為根本的是依靠生產(chǎn)生活方式的深刻轉(zhuǎn)變，將碳達(dá)峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，構(gòu)建生態(tài)文明發(fā)展新范式。碳中和愿景02碳中和基本要求為確保碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)，要把握好以下原則：一是要堅(jiān)持全國統(tǒng)籌。碳達(dá)峰碳中和是一個整體概念，不可能由一個地區(qū)、一個單位“單打獨(dú)斗”，必須堅(jiān)持“全國一盤棋”，需要地方、行業(yè)、企業(yè)和社會公眾的共同參與和努力，必須加強(qiáng)黨的領(lǐng)導(dǎo)，做到統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、分類施策、重點(diǎn)突破、有序推進(jìn)。要壓實(shí)地方責(zé)任，組織地方從實(shí)際出發(fā)制定落實(shí)舉措。要鼓勵有條件的行業(yè)、企業(yè)積極探索，形成一批可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。二是要?jiān)持節(jié)約優(yōu)先。我國是人口大國，與發(fā)達(dá)國家相比，能源資源約束問題還比較突出。做好碳達(dá)峰碳中和工作，必須把節(jié)約放在首要位置，不斷降低單位產(chǎn)出能源資源消耗和碳排放。要大力倡導(dǎo)勤儉節(jié)約，堅(jiān)決反對奢侈浪費(fèi)，推行簡約適度、綠色低碳、文明健康的生活方式，從源頭和入口形成有效的碳排放控制閥門。碳中和愿景02碳中和基本要求三是要堅(jiān)持雙輪驅(qū)動。堅(jiān)持政府和市場兩手發(fā)力，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要保障。一方面，要充分發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，引導(dǎo)各類資源、要素向綠色低碳發(fā)展集聚，用好碳交易、綠色金融等市場機(jī)制，激發(fā)各類市場主體綠色低碳轉(zhuǎn)型的內(nèi)生動力和創(chuàng)新活力。另一方面，要切實(shí)發(fā)揮政府作用，深化能源和相關(guān)領(lǐng)域改革，敢于打破利益藩籬，大力破除制約綠色低碳發(fā)展的體制機(jī)制障礙；要構(gòu)建新型舉國體制，強(qiáng)化科技和制度創(chuàng)新，加快綠色低碳科技革命。四是要堅(jiān)持內(nèi)外暢通。做好碳達(dá)峰碳中和工作，要堅(jiān)持以我為主，扎扎實(shí)實(shí)辦好自己的事，同時也要用好國內(nèi)國際兩方面資源，大力推廣先進(jìn)綠色低碳技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。要積極參與應(yīng)對氣候變化多邊進(jìn)程，承擔(dān)與我國發(fā)展水平相稱的國際責(zé)任。要講好中國故事，發(fā)出中國聲音，貢獻(xiàn)中國方案，攜手國際社會共同保護(hù)好地球家園。碳中和愿景02碳中和基本要求五是要堅(jiān)持防范風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前，我國仍處在工業(yè)化、新型城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的歷史階段，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，能源結(jié)構(gòu)偏煤，時間窗口偏緊，技術(shù)儲備不足，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的任務(wù)相當(dāng)艱巨。做好碳達(dá)峰碳中和工作，必須堅(jiān)持實(shí)事求是、一切從實(shí)際出發(fā)，尊重規(guī)律、把握節(jié)奏。要強(qiáng)化底線思維，堅(jiān)持先立后破，處理好減污降碳和能源安全、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全、糧食安全和群眾正常生活的關(guān)系，有效應(yīng)對綠色低碳轉(zhuǎn)型過程中可能伴生的經(jīng)濟(jì)、金融、社會風(fēng)險(xiǎn)，防止過度反應(yīng)，確保安全降碳。碳中和愿景02碳中和推進(jìn)路徑全球能源結(jié)構(gòu)已形成石油、天然氣、煤炭和新能源“四位一體”的新格局：以石油和天然氣為主，石油開發(fā)邁入“穩(wěn)定期”，天然氣發(fā)展步入“鼎盛期”，煤炭作為補(bǔ)充能源進(jìn)入“轉(zhuǎn)型期”，新能源發(fā)展?jié)u入“黃金期”。“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑：一是減少“碳源”，即減少以CO2為主的溫室氣體的排放量；二是增加“碳匯”，利用各種手段技術(shù)增加CO2的吸收量。中國的基本國情和巨大的能源消費(fèi)總量，決定了實(shí)現(xiàn)碳中和將是一個漫長的過程，要積極進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和優(yōu)化調(diào)整，減少現(xiàn)有能源使用產(chǎn)生的碳排放量。大力發(fā)展可再生能源技術(shù)、生態(tài)碳匯技術(shù)和負(fù)排放技術(shù)，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。碳中和愿景02碳中和推進(jìn)路徑1.能源低碳轉(zhuǎn)型將能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型作為實(shí)現(xiàn)碳中和的首要路徑，我國需從能源供給側(cè)和能源消費(fèi)端共同推進(jìn)能源低碳轉(zhuǎn)型。加快推進(jìn)能源供給體系低碳化，逐步有計(jì)劃地減少傳統(tǒng)化石能源的使用，逐步降低化石能源在能源消費(fèi)中的占比情況，化石能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的基本思路是將化石能源結(jié)構(gòu)逐步調(diào)整為“減煤、控油、增氣”。電氣化是能源消費(fèi)側(cè)低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，應(yīng)全面推進(jìn)能源消費(fèi)側(cè)電氣化，國家和企業(yè)應(yīng)加快推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域電氣化，加大電能裝備替代，加快推進(jìn)城市交通領(lǐng)域電氣化低碳出行。2.可再生能源技術(shù)可再生能源被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要路徑之一，因此可再生能源現(xiàn)在備受關(guān)注?？稍偕茉匆呀?jīng)成為各國應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型、氣候變化以及環(huán)境問題的共同選擇。我國可再生能源產(chǎn)業(yè)較其他國家起步較晚，可借鑒國際發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，制定適合本國國情的可再生能源發(fā)展道路，積極探索適合中國不同發(fā)展階段的可再生能源政策和戰(zhàn)略。碳中和愿景02碳中和推進(jìn)路徑3.增強(qiáng)生態(tài)碳匯技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)碳匯是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一，我國需要加強(qiáng)理論支撐，加速政策落實(shí)行動以及制定合適的行動方案。森林碳匯的增加要依靠改善經(jīng)營管理水平、科技創(chuàng)新等，通過科學(xué)保護(hù)和管理來增加森林蓄積量和擴(kuò)大森林碳匯能力。海洋生態(tài)系統(tǒng)需要加強(qiáng)保護(hù)和恢復(fù)沿海和開放水域生態(tài)系統(tǒng)的政策，還需要采取其他科學(xué)方法，以增加海洋生態(tài)系統(tǒng)中的碳匯。4.碳捕集利用與封存技術(shù)CO2捕集利用與封存（CarbonCaptureUtilizationandStorage，CCUS)技術(shù)包括CO2捕集、運(yùn)輸、利用與封存4個環(huán)節(jié)，它是一種將CO2從排放源或空氣中捕集分離后，并在適宜的地點(diǎn)加以利用或封存以最終達(dá)到CO2減排的技術(shù)。CCUS技術(shù)被認(rèn)為是應(yīng)對全球氣候變化最重要的工具之一，是實(shí)現(xiàn)化石能源凈零排放的必要技術(shù)選擇，CCUS耦合生物質(zhì)能（BECCS）等負(fù)排放技術(shù)更是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的深層保障。碳中和愿景02碳中和愿景根本影響實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)會帶來政府行為、企業(yè)行為和個人行為的根本變化，覆蓋全社會方方面面，影響范圍非常大。這是一場經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)性的變革，涉及到觀念重塑、價值重估、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)及廣泛的社會經(jīng)濟(jì)和生活影響，這就是我們的未來之變。1.觀念重塑關(guān)于能源結(jié)構(gòu)降碳，它的核心是要大幅度地提升可再生能源或者非化石能源的比例。非化石能源最典型的有四個，分別是風(fēng)能、太陽能、水能、核能。其中風(fēng)能、太陽能將來占的比例會更高。全球風(fēng)、光資源分布相對更均勻，誰能夠更好地掌握抓取風(fēng)、光資源，即開發(fā)出大規(guī)模應(yīng)用風(fēng)電、光伏發(fā)電的領(lǐng)先技術(shù)體系，誰就獲得了長期經(jīng)濟(jì)發(fā)展支撐能力的提升。這是一個資源依賴型走向技術(shù)依賴型的過程，未來這個過程會使我們更多地關(guān)注關(guān)鍵技術(shù)。碳中和愿景02碳中和愿景根本影響2.價值重估先看能源成本，目前風(fēng)、光發(fā)電和火力發(fā)電的成本已經(jīng)相近。但是如果加上并網(wǎng)成本，風(fēng)電、光伏發(fā)電目前和火電來比還比較高。碳市場的建立健全和逐步完善會使碳價在全國或者全世界發(fā)揮作用，逐漸使技術(shù)的競爭優(yōu)勢發(fā)生變化，并網(wǎng)成本隨著規(guī)模的應(yīng)用將大大降低，因此風(fēng)電、光伏發(fā)電的價值和競爭力會被重新認(rèn)識。再看地域價值。我們國家東部是發(fā)達(dá)地區(qū)，中西部是欠發(fā)達(dá)地區(qū)，但是我們看到未來寄予很高希望的風(fēng)、光資源恰恰比較集中在中西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，這會給這些地域帶來新的發(fā)展機(jī)遇，一些耗能比較高的產(chǎn)業(yè)可能在那些供能比較密集的地域會有更多的發(fā)展機(jī)遇，一定程度上也能帶動這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使發(fā)展不平衡的問題得到一定解決。3.產(chǎn)業(yè)重構(gòu)4.社會生活影響碳中和愿景02碳中和愿景機(jī)遇挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)碳中和，可以理解為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展方式的一場大變革，對當(dāng)今世界的任何一個國家來說，都是一場巨大的挑戰(zhàn)。對我們來說，主要的挑戰(zhàn)在以下五個方面：一是我國的能源稟賦以煤為主。在煤、油、氣這三種化石能源中，釋放同樣的熱量，煤炭排放的二氧化碳量大大高于天然氣，也比石油高不少。我國的發(fā)電長期以煤為主，這同石油、天然氣在火電中占比很高的那些歐美發(fā)達(dá)國家比，是資源性劣勢。二是我國制造業(yè)的規(guī)模十分龐大。我國接近70%的二氧化碳排放來自工業(yè)，這個占比高出歐美發(fā)達(dá)國家很多，這同我國制造業(yè)占比高、“世界工廠”的地位有關(guān)。三是我國經(jīng)濟(jì)社會還處于壓縮式快速發(fā)展階段，城鎮(zhèn)化、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人民生活水平提升等方面的需求空間巨大。四是我國的能源需求還在增長，意味著我國的二氧化碳排放無論是總量還是人均都會繼續(xù)增長。五是我國2030年達(dá)峰后到2060年中和，其間只有30年時間，而美國、法國、英國從人均碳排放量考察，在20世紀(jì)70年代就達(dá)峰了，它們從達(dá)峰到2050年中和，中間有80年的調(diào)整時間。碳中和愿景02碳中和愿景機(jī)遇挑戰(zhàn)前面我們談了碳中和對中國的五方面挑戰(zhàn)，下面再談五點(diǎn)機(jī)遇：一是我國光伏發(fā)電技術(shù)在世界上已是“一騎絕塵”，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)處在國際第一方陣，核電技術(shù)也跨入世界先進(jìn)行列，建水電站的水平更是無出其右者。二是我國西部有大量的風(fēng)、光資源，尤其是西部的荒漠、戈壁地區(qū)，是建設(shè)光伏發(fā)電站的理想場所，光伏發(fā)電站建設(shè)還可帶來生態(tài)效益；東部我們有大面積平緩的大陸架，可以為海上風(fēng)電建設(shè)提供大量場所。三是我國的森林大都處在幼年期，還有不少可造林面積，加之草地、濕地、農(nóng)田土壤的碳大都處在不飽和狀態(tài)，因此生態(tài)系統(tǒng)的固碳潛力非常大。碳中和愿景02碳中和愿景機(jī)遇挑戰(zhàn)四是我們實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的過程，也是環(huán)境污染物排放大大減少的過程，這意味著我們將徹底解決大氣污染問題，其他污染物排放也將實(shí)質(zhì)性降低。此外，碳中和也意味著我們將實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立，國內(nèi)自產(chǎn)的原油、天然氣將能滿足化工原料之需要，進(jìn)口油氣將大為減少，所謂的“馬六甲困境”將不再是一個實(shí)質(zhì)性威脅。能源獨(dú)立從某種程度上還會為糧食安全提供助力。五是我國的舉國體制優(yōu)勢將在碳中和歷程中發(fā)揮重大作用，因?yàn)樘贾泻蜕婕按罅康膰乙?guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策、金融稅收政策等內(nèi)容，需要真正下好全國一盤棋。這點(diǎn)我們從我國推動光伏產(chǎn)業(yè)的歷程中就可以看出，并且諸如此類的經(jīng)驗(yàn)未來還會不斷被總結(jié)、深化。我們甚至可以預(yù)計(jì)，即使是堅(jiān)持自由市場經(jīng)濟(jì)的那些國家，它們?nèi)缦胝嬲龑?shí)現(xiàn)碳中和，也將在國家產(chǎn)業(yè)政策設(shè)計(jì)上獲得助力。碳中和愿景02碳交易碳交易基本原理是，合同的一方通過支付另一方獲得溫室氣體減排額，買方可以將購得的減排額用于減緩溫室效應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)其減排的目標(biāo)。在6種被要求排減的溫室氣體中，二氧化碳為最大宗，所以這種交易以每噸二氧化碳當(dāng)量（tCO2e）為計(jì)算單位，所以通稱為“碳交易”。其交易市場稱為碳市場（CarbonMarket）。引在碳市場的構(gòu)成要素中，規(guī)則是最初的、也是最重要的核心要素。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，碳交易遵循了科斯定理，即以二氧化碳為代表的溫室氣體需要治理，而治理溫室氣體則會給企業(yè)造成成本差異；既然日常的商品交換可看作是一種權(quán)利（產(chǎn)權(quán)）交換，那么溫室氣體排放權(quán)也可進(jìn)行交換；由此，借助碳權(quán)交易便成為市場經(jīng)濟(jì)框架下解決污染問題最有效率方式。這樣，碳交易把氣候變化這一科學(xué)問題、減少碳排放這一技術(shù)問題與可持續(xù)發(fā)展這個經(jīng)濟(jì)問題緊密地結(jié)合起來，以市場機(jī)制來解決這個科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合問題。碳中和愿景02碳交易總體而言，碳交易市場可以簡單地分為配額交易市場和自愿交易市場。配額交易市場為那些有溫室氣體排放上限的國家或企業(yè)提供碳交易平臺，以滿足其減排；自愿交易市場則是從其他目標(biāo)出發(fā)(如企業(yè)社會責(zé)任、品牌建設(shè)、社會效益等)，自愿進(jìn)行碳交易以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。1．配額碳交易市場配額碳交易可以分成兩大類，一是基于配額的交易，買家在“總量管制與交易制度”體制下購買由管理者制定、分配(或拍賣)的減排配額，譬如《京都議定書》下的分配數(shù)量單位(AAUs)和歐盟排放交易體系(EU—ETS)下的歐盟配額(EUAs)；二是基于項(xiàng)目的交易，買主向可證實(shí)減低溫室氣體排放的項(xiàng)目購買減排額，最典型的此類交易為清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)以及聯(lián)合履行機(jī)制(JI)下分別產(chǎn)生核證減排量(CERs)和減排單位(ERUs)。碳中和愿景02碳交易2.自愿碳交易市場自愿減排交易市場早在強(qiáng)制性減排市場建立之前就已經(jīng)存在，由于其不依賴法律進(jìn)行強(qiáng)制性減排，因此其中的大部分交易也不需要對獲得的減排量進(jìn)行統(tǒng)一的認(rèn)證與核查。雖然自愿減排市場缺乏統(tǒng)一管理，但是機(jī)制靈活，從申請、審核、交易到完成所需時間相對更短，價格也較低，主要被用于企業(yè)的市場營銷、企業(yè)社會責(zé)任、品牌建設(shè)等。雖然目前該市場碳交易額所占的比例很小，不過潛力巨大。從總體來講，自愿市場分為碳匯標(biāo)準(zhǔn)與無碳標(biāo)準(zhǔn)交易兩種。自愿市場碳匯交易的配額部分，主要的產(chǎn)品有芝加哥氣候交易所(CCX)開發(fā)的CFI(碳金融工具)。至于自愿市場的無碳標(biāo)準(zhǔn)，則是在《無碳議定書》的框架下發(fā)展的一套相對獨(dú)立的四步驟碳抵消方案(評估碳排放、自我減排、通過能源與環(huán)境項(xiàng)目抵消碳排放、第三方認(rèn)證)，實(shí)現(xiàn)無碳目標(biāo)。匯報(bào)人：XXX懇請批評指正！第2章

太陽能CONTENTS目錄太陽能應(yīng)用簡介PART

01光伏發(fā)電技術(shù)PART

02光熱利用技術(shù)PART

03太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢PART

04太陽能應(yīng)用簡介Part.01太陽能發(fā)展情況01據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。然而將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機(jī)算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機(jī)器。1615年～1900年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其他太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發(fā)動機(jī)功率不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價格昂貴，實(shí)用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。太陽能發(fā)展情況0120世紀(jì)的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段。第一階段（1900—1920年）：世界上太陽能研究的重點(diǎn)仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)，裝置逐漸擴(kuò)大。第二階段（1920—1945年）：在這20多年中，太陽能研究工作處于低潮。第三階段（1945—1965年）：1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成實(shí)用型硅太陽電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發(fā)動機(jī)問世。太陽能發(fā)展情況0120世紀(jì)的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段。第四階段（1965—1973年）：太陽能的研究工作停滯不前，主要是太陽能利用技術(shù)處于成長階段，尚不成熟，且投資大，效果不理想，難以與常規(guī)能源競爭，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持。第五階段（1973—1980年）：1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭，石油危機(jī)使許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，重新加強(qiáng)了對太陽能及其他可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持，在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱潮。太陽能發(fā)展情況0120世紀(jì)的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段。第六階段（1980—1992年）：70年代興起的開發(fā)利用太陽能熱潮，進(jìn)入80年代后不久開始落潮，逐漸進(jìn)入低谷。第七階段（1992年—至今）：由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，1992年聯(lián)合國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，把環(huán)境與發(fā)展納入統(tǒng)一的框架，確立了可持續(xù)發(fā)展的模式。這次會議之后，世界各國加強(qiáng)了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太陽能與環(huán)境保護(hù)結(jié)合在一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強(qiáng)。太陽能應(yīng)用情況02太陽能的利用主要有以下幾個方面：（1）發(fā)電利用太陽能發(fā)電利用主要有兩種類型：一是光伏發(fā)電，其基本原理是利用光生伏特效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是光伏電池；二是光熱發(fā)電，基本原理是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動氣輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。（2）光熱利用光熱利用基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器。太陽能應(yīng)用情況02太陽能的利用主要有以下幾個方面：（3）光化學(xué)利用光化學(xué)利用是將太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。它包括光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)。光伏發(fā)電技術(shù)Part.02光伏發(fā)電技術(shù)02光生伏特（Photovoltaics簡稱PV）來源于希臘語，意思是光、伏特和電氣，來源于意大利物理學(xué)家亞歷山德羅·伏特的名字，在亞歷山德羅·伏特以后，“伏特”便作為電壓單位使用；1849年“光伏”才出現(xiàn)在英語中。19世紀(jì)：就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)光照射到材料上引起“光起電力”行為。1839年：光生伏特效應(yīng)第一次由法國物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn)。1883年：第一塊太陽電池由CharlesFritts制備成功，Charles在鍺半導(dǎo)體上覆上一層極薄的金層形成半導(dǎo)體金屬結(jié)，器件效率可達(dá)1%。光伏發(fā)電技術(shù)021954年：美國貝爾實(shí)驗(yàn)室采用半導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對光更加敏感，隨后第一個太陽能電池于1954年誕生在貝爾實(shí)驗(yàn)室，太陽電池技術(shù)的時代終于到來。1960年代開始：美國發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽能電池作為能量的來源。1970年代能源危機(jī)時：讓世界各國察覺到能源開發(fā)的重要性。1973年發(fā)生石油危機(jī)：人們開始把太陽能電池的應(yīng)用轉(zhuǎn)移到一般的民生用途上。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀太陽電池根據(jù)結(jié)構(gòu)、材料可分為不同類別，分別如下：（1）按電池結(jié)構(gòu)劃分:太陽電池可分為晶硅太陽電池和薄膜太陽電池。（2）按照使用的基本材料劃分:太陽電池可分為硅太陽電池、化合物太陽電池、染料敏化電池和有機(jī)薄膜等電池幾種。（3）按照太陽電池的發(fā)展歷程劃分:第一代、第二代及第三代太陽電池。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀（3）按照太陽電池的發(fā)展歷程劃分:第一代、第二代及第三代太陽電池。①第一代太陽電池：晶體硅電池。②第二代太陽電池：各種薄膜電池，包括非晶硅薄膜電池（a-Si）、碲化鎘太陽電池（CdTe）、銅銦鎵硒太陽電池（CIGS）、GaAs太陽電池、染料敏化太陽電池等。③第三代太陽電池：各種超疊層太陽電池、熱光伏電池（TPV）、量子阱及量子點(diǎn)超晶格太陽電池、中間帶太陽電池、上轉(zhuǎn)換太陽電池、下轉(zhuǎn)換太陽電池、熱載流子太陽電池、碰撞離化太陽電池等新概念太陽電池。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀太陽電池材料市場中，目前仍然以晶硅電池占主導(dǎo)，約占太陽電池市場的90%。硅基太陽電池包括多晶硅、單晶硅和非晶硅三種，產(chǎn)業(yè)化晶體硅電池的效率可達(dá)到23%～25%（單晶），各類太陽電池材料的現(xiàn)狀如下：硅料硅錠硅塊硅片電池片電池組件硅礦石發(fā)電系統(tǒng)（1）硅基太陽電池①單晶硅太陽電池技術(shù)最為成熟。在電池制作中，一般都采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)摻雜等技術(shù)；現(xiàn)為硅基電池的主流。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀（1）硅基太陽電池②多晶硅太陽電池：多晶硅太陽電池成本低，生產(chǎn)工藝成熟。多晶硅太陽電池效率低于單晶硅電池。硅料硅錠硅塊硅片電池片電池組件硅礦石發(fā)電系統(tǒng)③非晶硅太陽電池：非晶硅的優(yōu)點(diǎn)在于其對于可見光譜的吸光能力很強(qiáng)，所以只要薄薄的一層就可以把光子的能量有效吸收。薄膜生產(chǎn)技術(shù)非常成熟，可以節(jié)省大量的材料成本，但轉(zhuǎn)化率較低，而且存在光致衰退(所謂的S-W效應(yīng)，即光電轉(zhuǎn)換效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減，使電池性能不穩(wěn)定)。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀（2）薄膜太陽電池根據(jù)材料種類不同，薄膜太陽電池可細(xì)分為：微晶硅薄膜太陽電池（ThinFilmCrystallineSiliconSolarCell，簡稱c-Si）；非晶硅薄膜太陽電池（ThinFilmAmorphousSiliconSolarCell，簡稱a-Si）；Ⅱ-Ⅵ族化合物太陽電池（碲化鎘（CdTe）、硒化銦銅）；Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池，如砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、磷化鎵銦（InGaP）。目前已產(chǎn)業(yè)化的薄膜光伏電池材料有：非晶硅(a-Si)、銅銦硒(CIS、CIGS)和碲化鎘(CdTe)（占據(jù)市場的9%）等。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀（2）薄膜太陽電池①Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池：砷化鎵（GaAs）轉(zhuǎn)換率達(dá)到30%以上，Ⅲ-Ⅴ族是直接帶隙半導(dǎo)體，僅2um厚度，就可在AM1的條件下吸光97%左右。在單晶硅基板上，以CVD成長GaAs薄膜所制成的薄膜太陽電池，效率較高，應(yīng)用在太空。新一代的GaAs多結(jié)太陽電池，吸收光譜范圍高，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到39%以上，是目前轉(zhuǎn)換效率最高的太陽電池，而且該電池性能穩(wěn)定，壽命長。但該電池價格昂貴，約是晶硅太陽電池?cái)?shù)十倍以上。光伏發(fā)電技術(shù)021.太陽電池材料分類與現(xiàn)狀（2）薄膜太陽電池②Ⅱ-Ⅵ族化合物太陽電池：較為典型的是碲化鎘及銅銦鎵硒薄膜電池。碲化鎘為直接帶隙、值為1.45eV，具有很高的吸光系數(shù)，且穩(wěn)定性相當(dāng)好，具有高轉(zhuǎn)換效率和低材料制造成本等特點(diǎn)。利用聚光裝置的輔助，目前轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到30%左右，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境測試下最高也達(dá)到了19.5%水平，成為可以獲得高效率的理想太陽電池材料之一，CdTe/glass已經(jīng)用于大面積屋頂材料。應(yīng)用的潛力。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)硅，元素符號Si，原子序數(shù)14，原子量28.086，位于第三周期第IVA族，密度2.33g/cm3，熔點(diǎn)1414℃，沸點(diǎn)2355℃，硬度7。硅有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。無定形硅為黑色；晶體硅呈鋼灰色，有明顯的金屬光澤、晶格和金剛石相同，硬而脆，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不如金屬且隨溫度的升高而增加，屬半導(dǎo)體。自然界中無游離態(tài)的硅，硅均以化合態(tài)的形式存在，在地球中的含量為26.7%，僅次于氧，排在第二位。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)（1）物理性質(zhì)硅有晶態(tài)和無定形態(tài)兩種同素異形體。晶態(tài)硅根據(jù)原子排列不同分為單晶硅和多晶硅熔：融的硅凝固時，硅原子與金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅；如果長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。硅材料還具有一些特殊的物理化學(xué)性能，如硅材料熔化時體積縮小，固化時體積增大。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)（1）物理性質(zhì)按純度分：工業(yè)硅（粗級硅、冶金級硅）MG，純度為98%-99%；太陽能級硅SG，純度為99.9999%（6N）；電子級硅EG，純度為9N-13N。按摻雜類型分：本征硅（未摻雜）、P型硅（多子為空穴）、N型硅（多子為電子）。硅具有良好的半導(dǎo)體性質(zhì)，其本征載流子濃度為1.5×1010個/cm3，本征電阻率為1.5×1010Ω·cm，電子遷移率為1350cm2/(Vs)空穴遷移率為480cm2/(Vs)。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)（1）物理性質(zhì)電阻率特性：硅材料的電阻率在10-5～1010Ω·cm之間，介于導(dǎo)體和絕緣體之間，未摻雜無缺陷的本征半導(dǎo)體硅材料電阻率在106Ω·cm以上。PN結(jié)特性：n型硅材料和p型硅材料相連，組成PN結(jié)，這是硅半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)，也是太陽電池的基本結(jié)構(gòu)，具有單向?qū)ㄐ缘刃再|(zhì)。光電特性：與其他半導(dǎo)體材料一樣，硅材料組成的PN結(jié)在光作用下能產(chǎn)生電流，如太陽電池。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)（1）化學(xué)性質(zhì)硅在常溫下不活潑，不與單一酸發(fā)生反應(yīng)，能與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)，可溶于某些混合酸。與非金屬作用：常溫下硅只能與F2反應(yīng)，在F2中瞬間燃燒，生產(chǎn)SiF4；加熱時，能與其他鹵素反應(yīng)生成鹵化硅，與氧反應(yīng)生成SiO2。在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)化合，分別生成碳化硅、氮化硅、硫化硅等。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的基本性質(zhì)（1）化學(xué)性質(zhì)與酸作用：Si在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應(yīng)，生成SiF4或H2SiF6。Si+4HF===SiF43Si+4HNO3+18HF=====3H2SiF6+4NO+8H2O與堿作用：無定形硅能與氫氧化鈉等強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣。Si+2NaOH+H2O====NaSiO3+2H2↑與金屬作用：硅能與鈣、鎂、銅等化合，生成相應(yīng)的金屬硅化物；硅還能與Cu2+、Pb2+、Ag+等金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)，從這些金屬離子的鹽溶液中置換出金屬。光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的冶煉與提純冶金硅的提煉：工業(yè)硅生產(chǎn)的基本任務(wù)就是把合金元素從礦石或氧化物中提取出來，理論上可以通過熱分解、還原劑還原和電解等方法生產(chǎn)。硅礦石在高溫的情況下，與焦炭進(jìn)行反應(yīng)。還原劑法制取冶金硅的基本原理：

調(diào)控因素：電壓、電流、功率、熔池電阻光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的冶煉與提純硅材料的提純：硅材料提出主要采用的是改良西門子法，又稱三氯氫硅還原法。是以HCl（或H2、Cl2）和冶金級硅為原料，在高溫下合成為SiHCl3，然后通過精餾工藝，提純得到高純SiHCl3，最后用超高純的氫氣對SiHCl3進(jìn)行還原得到高純多晶硅棒。

HClg的合成

氯化氫和冶金級硅轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性的化合物SiHCl3

：280~350℃光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的冶煉與提純硅材料的提純：硅材料提出主要采用的是改良西門子法，又稱三氯氫硅還原法。SiHCl3的提純：三氯氫硅中含有SiCl4、SiH2Cl2等附加化合物，以及FeCl3、BCl3、PCl3等雜質(zhì)；氣體通過多級分餾（粗餾和精餾）得到半導(dǎo)體級SiHCl3；然后從這種精煉產(chǎn)品中提取超純半導(dǎo)體級硅。SiHCl3的還原：三氯氫硅與氫氣在氫還原爐中發(fā)生反應(yīng)，生成太陽能級多晶硅?；瘜W(xué)方程式

SiHCl3+H2Si+3HCl1080~1100℃光伏發(fā)電技術(shù)022.硅材料的冶煉與提純光伏發(fā)電技術(shù)023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠（1）單晶硅棒制備主要是指由高純多晶硅拉制單晶硅棒的過程。單晶硅材料是非常重要的晶體硅材料，根據(jù)生長方式的不同，可以分為直拉單晶硅和區(qū)熔單晶硅。直拉單晶硅：(Czochralski，CZ法)是把多晶硅塊放入石英坩堝中，在單晶爐中加熱融化，再將一根直徑只有10mm的棒狀晶種(稱籽晶)浸入融液中......。區(qū)熔單晶硅是利用懸浮區(qū)域熔煉（floatzone）的方法制備的，所以又稱FZ硅單晶。光伏發(fā)電技術(shù)023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠直拉單晶硅的制備工藝一般包括：原料的準(zhǔn)備、摻雜劑的選擇、石英坩堝的選取、籽晶和籽晶定向、裝爐、熔硅、種晶、縮頸、放肩、等徑、收尾和停爐等。光伏發(fā)電技術(shù)023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠鑄造多晶硅是一種柱狀晶，晶體生長方向垂直向上，是通過定向凝固來實(shí)現(xiàn)。光伏發(fā)電技術(shù)023.直拉單晶硅棒與鑄造多晶硅錠鑄造多晶硅工藝流程原料的準(zhǔn)備摻雜劑選擇坩堝噴涂裝料裝爐加熱化料長晶退火冷卻出錠硅錠冷卻石墨護(hù)板拆卸光伏發(fā)電技術(shù)024.硅片加工單晶硅片加工工藝流程單晶硅棒截?cái)嚅_方磨面外徑滾圓切片清洗檢測包裝光伏發(fā)電技術(shù)024.硅片加工多晶硅片加工工藝流程開方磨面倒角切片清洗檢測包裝光伏發(fā)電技術(shù)024.硅片加工多晶硅片加工工藝流程開方磨面倒角切片清洗檢測包裝光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）制絨擴(kuò)散制結(jié)去周邊層去PSGPECVD絲網(wǎng)印刷燒結(jié)測試包裝晶體硅電池制備工藝流程光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(1)制絨①去除硅片表面機(jī)械損傷層；②清除表面硅酸鈉、氧化物、油污以及金屬離子雜質(zhì)③減少光的反射率，提高短路電流，最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(1)制絨單晶硅制絨原理：各向異性堿腐蝕；制絨后的表面，呈現(xiàn)為倒金字塔結(jié)構(gòu)。Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2多晶硅制絨原理：各向同性酸腐蝕；制絨后的表面，呈現(xiàn)為半球型空洞結(jié)構(gòu)。3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(2)擴(kuò)散在p型硅上進(jìn)行n型擴(kuò)散，形成p-n結(jié)，它是半導(dǎo)體器件工作的“心臟”TOPcon為n型硅為在n型基礎(chǔ)上擴(kuò)散p型，形成pn結(jié)。通過擴(kuò)散磷工藝，形成外吸雜。光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(2)擴(kuò)散在有氧氣的存在時，POCl3熱分解：POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進(jìn)行擴(kuò)散。光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(3)刻蝕刻蝕目的:去除邊緣PN結(jié)，防止上下短路?？涛g方法:干法刻蝕、濕法刻蝕。3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2OSiO2+6HF=H2SiF6+2H2ON型硅P型半導(dǎo)體硅P型硅磷硅玻璃(PSG)P型與N型硅在制備PN結(jié)過程中，均需要刻蝕，去除周邊層，增加并聯(lián)電阻，減少漏電流。濕法刻蝕原理：光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(4)二次清洗目的：去除擴(kuò)散后硅片表面的磷硅玻璃及發(fā)射區(qū)的部分死層，P型硅制備的PN結(jié)，為去除磷硅玻璃；N型硅制備的PN結(jié)，為去除硼硅玻璃。原理：擴(kuò)散工藝時，產(chǎn)生的P2O5或B2O3淀積在硅片表面，P2O5或B2O3與Si反應(yīng)生成SiO2和磷或硼原子。這樣就在硅片表面形成一層含有磷或硼元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃或硼硅玻璃。

它會阻止光吸收，同時又是絕緣的。P型半導(dǎo)體硅P型硅N型硅磷硅玻璃去除磷硅玻璃前

去除磷硅玻璃后光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(5)PECVD目的：在硅片表面沉積一層氮化硅薄膜，減少光的反射；鈍化硅片表面。原理：利用各級反射光的干涉相消而完全抵消。單層減反射膜滿足條件：n1d=l/4n12=n0*n2一次反射R1SiNN-Sin0二次反射R2光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(6)絲網(wǎng)印刷目的：將金屬導(dǎo)體漿料按照所設(shè)計(jì)的圖形通過刮條擠壓漏印在PECVD后電池片的正面、背面。上電極通常制作成窄細(xì)的柵線狀以克服擴(kuò)散層的電阻，并由一條較寬的主柵來收集電流，下電極則布滿全部或絕大部分的背面，以減小電池的串聯(lián)電阻。光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(7)燒結(jié)目的：干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機(jī)組分，形成電極；銀漿穿透氮化硅薄膜形成良好的歐姆接觸；形成鋁硅、銀鋁合金，使鋁硅形成良好的歐姆接觸。使擴(kuò)散在背面的N型層返回至P型層。N+P減反層正面電極光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（BSF）(8)檢測分級目的：通過分級檢測，將性能相近的電池片進(jìn)行分類包裝，合格的電池片片出廠，不合格的電池片進(jìn)行回收再處理。原理：檢測分級過程是在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下，根據(jù)太陽電池等效電路測量太陽電池片開路電壓、短路電流、效率、填充因子等參數(shù)，將電池片分成不同的類別。光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝大尺寸硅片：166mm*166mm、182mm*182mm和210mm*210mm黑硅技術(shù)：增加了一道表面制絨工藝，降低了硅表面反射率新增激光摻雜（SE）技術(shù)：在金屬柵線與硅片接觸部位及其附近進(jìn)行高濃度摻雜雙面印刷（雙面PERC）：提升組件整體的發(fā)電量N型PERT技術(shù)：幾乎無光衰減交指式背接觸（IBC）技術(shù)：把正負(fù)電極都置于電池背面，減少置于正面的電極反射一部分入射光帶來的陰影損失隧穿氧化鈍化（TOPCon）技術(shù)：在電池背面制備一層超薄氧化硅，然后再沉積一層摻雜硅薄層，兩者形成鈍化接觸結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)（HIT）技術(shù)：在晶體硅上沉積非晶硅薄膜柵線改變：減小細(xì)柵寬度和提高主柵數(shù)光伏電池技術(shù)層出不窮光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝分類2020年2021年2023年2025年2027年2030年P(guān)型多晶BSFP型多晶黑硅電池19.4%19.5%19.5%------PERCP型多晶黑硅電池20.8%21.1%21.4%21.7%22.0%22.5%PERCP型鑄錠單晶電池22.3%22.6%23.0%23.3%23.5%23.7%P型單晶PERCP型單晶電池22.8%23.1%23.4%23.7%23.9%24.1%N型單晶TOPCon單晶電池23.5%24.0%24.5%25.0%25.3%25.7%異質(zhì)結(jié)電池23.8%24.2%24.8%25.2%25.5%25.9%背接觸電池23.6%24.0%24.5%25.0%25.4%25.8%2020~2030年各種電池技術(shù)平均轉(zhuǎn)換效率變化趨勢光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝（1）根據(jù)德國ISFH2018年的理論結(jié)果，

PERC的理論極限效率24.5%，這意味著當(dāng)前量產(chǎn)PERC技術(shù)提效已經(jīng)接近極限。（2）基于不同電子、空穴選擇性接觸材料結(jié)合組成的電池最高理論極限是28.7%（ISFH

2018），以非晶氧化層作為接

觸材料電池（經(jīng)典HJT）的極限效率為27.5%（ISFH2018），隆基在SolarEnergyMaterialsandSolarCells231（2021）

111291認(rèn)為HJT極限效率為28.5%；而雙面多晶硅鈍化的經(jīng)典TOPCon電池的極限效率為28.7%（ISFH2018

）光伏發(fā)電技術(shù)025.晶體硅電池制備工藝電池生產(chǎn)工藝對比：（1）與p型PERC路線不同，基于n型的TOPCon路線需將磷擴(kuò)散改成硼擴(kuò)散、增加隧穿氧化層和非晶硅層工藝；（2）HJT路線則采用全新的工藝路線，核心在于非晶硅膜和透明導(dǎo)電膜工藝；（3）

IBC路線的核心是在電池背面制備出質(zhì)量較好、呈叉指狀間隔排列的p區(qū)和n區(qū)，需在電池背面印刷一層叉指狀擴(kuò)散掩蔽層。光伏發(fā)電技術(shù)02工藝BSFPERCTOPConHJTIBC經(jīng)典IBCTBC經(jīng)典HBC1清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨清洗制絨2磷擴(kuò)散磷擴(kuò)散硼擴(kuò)散本征氫化非晶硅（正面）背面磷擴(kuò)散隧穿+磷摻雜非晶硅本征氫化非晶硅（正面）3激光SE激光SE硼摻雜非晶硅（正面）去PSG掩膜減反膜（正面）4熱氧去BSG本征氫化非晶硅（背面）掩膜激光開槽本征氫化非晶硅（背面）5去PSG去PSG隧穿+本征非晶硅磷摻雜非晶硅（背面）激光開槽硼摻雜非晶硅硼摻雜非晶硅（背面）6堿拋堿拋磷擴(kuò)散透明導(dǎo)電膜（背面）刻蝕刻蝕掩膜7退火退火去PSG&去繞鍍透明導(dǎo)電膜（正面）背面硼擴(kuò)SiOx鈍化激光開槽8AlOx鈍化AlOx鈍化絲網(wǎng)印刷去BSG減反膜（正面）刻蝕9減反膜（背面）減反膜（正面）銀漿固化雙面熱氧減反膜（背面）本征氫化非晶硅（背面）10減反膜（正面）減反膜（正面）減反膜（背面）光注入減反膜（正面）激光開槽（PN隔離）磷摻雜非晶硅（背面）11絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷絲網(wǎng)印刷測試分選減反膜（背面）絲網(wǎng)印刷刻蝕12燒結(jié)燒結(jié)燒結(jié)絲網(wǎng)印刷燒結(jié)透明導(dǎo)電膜（背面）13光注入光注入光注入燒結(jié)光注入激光開槽（PN隔離）14測試分選測試分選測試分選光注入測試分選絲網(wǎng)印刷15測試分選銀漿固化16光注入17測試分選光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝生產(chǎn)準(zhǔn)備單片焊接單片串接組件敷設(shè)與檢驗(yàn)層壓封裝、EL測試裝框與裝接線盒、清洗IV測試成品檢驗(yàn)成品清洗成品包裝入庫晶硅組件制備工藝流程光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝01組成材料和部件對光伏組件的質(zhì)量、性能和使用壽命影響都很大。02光伏組件成本占到光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)總成本的50％以上。03光伏組件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量、發(fā)電效率、發(fā)電量、使用壽命、收益率等。光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝將電池主柵置于電池的疊層之間，電池間無橫向間距。疊瓦技術(shù)可增加有效發(fā)電面積：組件組件面積，可多放置6%以上的電池片。每根主柵的電流降低為原來的1/2，半片組件內(nèi)部功率耗損降低為整片組件的1/4。在相同的遮擋情況下，半片組件的陰影遮擋損失少于整片組件的陰影遮擋損失，效率提升3%以上。86晶硅組件新技術(shù)光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝——電學(xué)性能參數(shù)87（1）短路電流在一定的溫度和輻照條件下，太陽電池在端電壓為零時的輸出電流，通常用Isc來表示。Isc與電池面積大小有關(guān)，面積越大，Isc越大。一般1cm2的太陽電池Isc值約為16~30mA。Isc與入射光的輻照度成正比。Isc隨溫度上升略有增加。光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝——電學(xué)性能參數(shù)88（2）開路電壓在一定的溫度和輻照度條件下，太陽電池在空載(開路)情況下的端電壓，通常用Voc來表示。通常單晶硅太陽電池的開路電壓約為450-600mV，最高可達(dá)690mV。Voc與電池面積大小無關(guān)；Voc隨輻照度增加先增大后趨于平緩；Voc隨溫度的增加則略有降低。輻照度開路電壓光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝——電學(xué)性能參數(shù)89（3）最大功率Pm：Pm=ImUm，伏安特性曲線上對應(yīng)最大功率的點(diǎn)，又稱最佳工作點(diǎn)。（4）最大工作電壓Vm：電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對應(yīng)的電壓，與電池片串聯(lián)的數(shù)量成正比。（5）最大功率電流Im：電池伏安特性曲線上最大功率點(diǎn)所對應(yīng)的電流，與電池面積成正比。輻照度光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝——電學(xué)性能參數(shù)90（6）填充因子：電池或組件的最大功率與開路電壓和短路電流乘積的比值，一般為

0.5~0.8，通常用FF表示：輻照度光伏發(fā)電技術(shù)026.晶體硅組件制備工藝——電學(xué)性能參數(shù)91（7）光電轉(zhuǎn)換效率電池或組件受光照時的最大輸出功率與照射到電池或組件上的太陽能量功率的比值A(chǔ)表示光伏組件有效面積（組件的長寬乘積）；Pm表示最大輸出功率，Pin=1000W/m2=100mW/cm2

輻照度光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成92（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)分類根據(jù)是否與國家電網(wǎng)相連，分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)位置，分為用戶側(cè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。按裝機(jī)容量劃分，光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為小、中、大三種系統(tǒng):小型光伏發(fā)電系統(tǒng)：安裝容量小于或等于1MWp;中型光伏發(fā)電系統(tǒng)：安裝容量大于1MWp和小于或等于30MWp;大型光伏發(fā)電系統(tǒng)：安裝容量大于30MWp。輻照度光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成93（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是指沒有與國家電網(wǎng)相連的系統(tǒng),可分為直流光伏發(fā)電系統(tǒng)和交流光伏發(fā)電系統(tǒng)以及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)，也可分為無蓄電池和有蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)。輻照度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)光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成94（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度上圖顯示的為交流與直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)，若圖中無直流負(fù)載則為交流光伏發(fā)電系統(tǒng)。交流與直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)、交流光伏發(fā)電系統(tǒng)較之直流光伏發(fā)電系統(tǒng)多了離網(wǎng)逆變器,逆變器是把直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成95（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成96（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度光伏組件(光伏陣列)：是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部分。其作用是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能,并送往蓄電池中存儲起來,也可以直接用于推動負(fù)載工作。當(dāng)發(fā)電容量較大時,就需要用多塊光伏組件串、并聯(lián)后構(gòu)成光伏方陣或光伏陣列。目前應(yīng)用的光伏組件主要是晶硅組件,晶硅組件分為單晶、多晶、非晶硅光伏組件等幾種。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成97（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度蓄電池：存儲光伏組件發(fā)出的電能,并隨時向負(fù)載供電。光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求是:自放電率低、使用壽命長、充電效率高、深放電能力強(qiáng)、工作溫度范圍寬、少維護(hù)或免維護(hù)以及價格低廉。當(dāng)需要大容量電能存儲時,就需要將蓄電池串、并聯(lián)起來構(gòu)成蓄電池組。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成98（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度充放電控制器：控制整個系統(tǒng)工作狀態(tài)。其功能主要有:防止蓄電池過充電與過放電、系統(tǒng)短路保護(hù)、系統(tǒng)極性反接保護(hù)、夜間防反充保護(hù)、溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋？刂破骶哂泄饪?、時控等工作模式,以及充電狀態(tài)、蓄電池電量等各種工作狀態(tài)的顯示功能。光伏控制器一般分為小功率、中功率、大功率和風(fēng)光互補(bǔ)控制器等。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成99（2）離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度逆變器：逆變器是把光伏組件或者蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供應(yīng)給電網(wǎng)或者交流負(fù)載。逆變器按運(yùn)行方式可分為離網(wǎng)和并網(wǎng)逆變器。

離網(wǎng)逆變器用于離網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng),為獨(dú)立負(fù)載供電；對離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可配置控制-逆變一體機(jī);并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)?？刂颇孀円惑w機(jī)離網(wǎng)逆變器光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成100（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成101（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：將光伏組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有集中式（＞6MW）、分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。集中式并網(wǎng)光伏電站主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng),由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電，電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大。分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等特點(diǎn)。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成102（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輻照度1234有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：光伏發(fā)電充裕時,剩余電能饋入公共電網(wǎng)(賣電);光伏發(fā)電不足,向電網(wǎng)買電。自發(fā)自用余電上網(wǎng)無逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：光伏發(fā)電系統(tǒng)即使發(fā)電充裕也不向公共電網(wǎng)供電，當(dāng)光伏發(fā)電不足時,向電網(wǎng)買電。自發(fā)自用切換型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：當(dāng)光伏發(fā)電不足,切換器能自動切換到電網(wǎng)供電一側(cè),由電網(wǎng)向負(fù)載供電;當(dāng)電網(wǎng)因某種原因,突然停電時,光伏發(fā)電系統(tǒng)可自動切換使光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)分離,成為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以光伏發(fā)電為主,以普通220V/380V交流電補(bǔ)充電能為輔。有陽光則用光伏發(fā)電,遇到陰雨天時就用市電能量進(jìn)行補(bǔ)充。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)（1）光伏組件（陣列）（2）匯流箱（3）直流柜（4）逆變器（5）低壓交流柜（6）升壓變壓器（7）高壓交流柜（8）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（9）氣候裝置光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)①光伏陣列：離網(wǎng)與并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)功能一致②匯流箱：主要作用是將光伏陣列多個組串的直流電進(jìn)行匯流或組串式逆變器的交流電進(jìn)行匯流。由于光伏陣列或逆變器電流較大，因此不能用導(dǎo)線直接連接實(shí)現(xiàn)匯流，需專用的匯流箱。匯流箱還有防雷接地、數(shù)據(jù)采集功能，并通過RS485串口輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)，與監(jiān)控系統(tǒng)連接后實(shí)現(xiàn)組串運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)③配電柜:交直流配電柜的主要功能是將交直流匯流箱送過來的交直流電再進(jìn)行匯流、配電、監(jiān)測，同時還具備防雷、短路保護(hù)等功能。交直流配電柜內(nèi)部安裝了交直流輸入斷路器、防雷器等器件,在保證系統(tǒng)不受漏電、短路、過載與雷電沖擊等損壞的同時,方便客戶操作和維護(hù)。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)④逆變器:主要功能是匯流、逆變,除此之外,逆變器還具有自動運(yùn)行和停機(jī)、最大功率跟蹤控制、防孤島效應(yīng)、電壓自動調(diào)整、直流檢測、直流接地檢測等功能。⑤升壓系統(tǒng):根據(jù)并入電網(wǎng)電壓的等級配置，當(dāng)用戶側(cè)并入220V/380V市電，一般配置低壓配電柜即可；對并入10kV、35kV，需配置箱變系統(tǒng)等設(shè)備；對并入更高等級電壓，需配置二次升壓裝置等設(shè)備。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑥電網(wǎng)接入主要設(shè)備:電網(wǎng)接入系統(tǒng)低壓配電網(wǎng)：0.4kV——即發(fā)即用、多余的電能送入電網(wǎng)中壓電網(wǎng)：10kV、35kV——通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)高壓電網(wǎng)：110kV——通過升壓裝置將電能饋入電網(wǎng)，遠(yuǎn)距離傳輸光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑦交/直流電纜:直流電纜包括：匯流箱——直流防雷配電柜直流防雷配電柜——并網(wǎng)逆變器直流電纜選擇：

電纜的線徑，一般要求損耗小于2%耐壓1KV、單芯/雙芯電纜阻燃、鎧裝低煙無鹵（對于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)）橋架（對于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)）直埋/電纜溝（對于大型光伏電站）光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑦交/直流電纜:交流電纜包括：并網(wǎng)逆變器——交流防雷配電柜交流防雷配電柜——升壓變壓器升壓變壓器——電網(wǎng)接入點(diǎn)交流電纜選擇：

電纜的線徑，一般要求損耗小于2%根據(jù)電壓等級選擇相對應(yīng)的耐壓等級橋架（對于建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)）直埋/電纜溝（對于大型光伏電站）光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑧光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng):光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行控制、電站故障保護(hù)和數(shù)據(jù)采集維護(hù)等功能,并與電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)配合,提高電站自動化水平和安全可靠性,有利于減小光伏對電網(wǎng)影響。監(jiān)控系統(tǒng)一般用RS-485網(wǎng)絡(luò)或無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。通過監(jiān)測交直流匯流箱、交直流配電柜、逆變器等狀態(tài)數(shù)據(jù),對各個光伏陣列的運(yùn)行狀況、發(fā)電量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。數(shù)據(jù)監(jiān)控主機(jī)也可建成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)上共享及遠(yuǎn)程監(jiān)控。光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑨光伏發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行控制、電站故障保護(hù)和數(shù)據(jù)采集維護(hù)等功能，與電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)配合，提高電站自動化水平和安全可靠性，減小光伏對電網(wǎng)影響。站級控制層能量管理系統(tǒng)過程層間隔層底層設(shè)備層各電源控制光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電技術(shù)027.光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成（3）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)⑩防雷接地:光熱利用技術(shù)Part.03光熱利用技術(shù)03太陽能熱利用的基本原理是采用一定裝置將太陽能收集起來直接轉(zhuǎn)換成熱能，或再將熱能轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，然后輸送到一定場所加以利用。太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)以產(chǎn)熱標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合產(chǎn)業(yè)使用領(lǐng)域分為太陽能熱利用低溫、中溫和高溫；從產(chǎn)熱標(biāo)準(zhǔn)上看，熱利用產(chǎn)熱溫度0℃~100℃為低溫、100℃~250℃為中溫、250℃以上為高溫。光熱利用技術(shù)031.太陽能熱水系統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，是目前太陽能熱應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)價值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品。其系統(tǒng)組成主要包括集熱器、保溫水箱、連接管路、控制中心和熱交換器等。光熱利用技術(shù)032.太陽能供暖系統(tǒng)組成太陽能供暖系統(tǒng)是指將分散的太陽能通過集熱器把太陽能轉(zhuǎn)換成方便使用的熱水，通過熱水輸送到發(fā)熱末端（例如：地板采暖系統(tǒng)、散熱器系統(tǒng)等），提供房間采暖的系統(tǒng)，也簡稱太陽能采暖。太陽能取暖設(shè)備主要構(gòu)成部件：太陽能集熱器（平板集熱器、全玻璃真空管集熱器、熱管集熱器、U型管集熱器等）、儲熱水箱、控制系統(tǒng)、管路管件及相關(guān)輔材、建筑末端散熱設(shè)備等組成。光熱利用技術(shù)033.太陽能制冷系統(tǒng)太陽能制冷從能量轉(zhuǎn)換角度主要可以分為兩種，第一種是太陽能光電轉(zhuǎn)換制冷，是利用光伏轉(zhuǎn)換裝置將太陽能轉(zhuǎn)換成電能后，再用于驅(qū)動普通蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)或半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷的方法，即光電半導(dǎo)體制冷和光電壓縮式制冷。第二種是太陽能光熱轉(zhuǎn)換制冷，首先是將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能(或機(jī)械能)，再利用熱能(或機(jī)械能)作為外界的補(bǔ)償，使系統(tǒng)達(dá)到并維持所需的低溫。簡單吸收式制冷系統(tǒng)的原理吸附式制冷系統(tǒng)原理噴射式制冷原理光熱利用技術(shù)034.太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用聚光太陽能集熱器將太陽輻射能收集起來，通過加熱水或者其他傳熱介質(zhì)，經(jīng)蒸汽、燃?xì)廨啓C(jī)或發(fā)動機(jī)等熱力循環(huán)過程發(fā)電。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)一般由集熱子系統(tǒng)、熱傳輸子系統(tǒng)、蓄熱與熱交換子系統(tǒng)以及發(fā)電子系統(tǒng)組成。光熱利用技術(shù)034.太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可以分為槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)光熱利用技術(shù)034.太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可以分為槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)光熱利用技術(shù)034.太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可以分為槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)光熱利用技術(shù)034.太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可以分為槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢Part.04太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展041.光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢（1）高效率低成本光伏電池一是持續(xù)推進(jìn)PERC晶硅電池技術(shù)的發(fā)展，如開發(fā)雙面PERC電池等，提升轉(zhuǎn)換效率，降低生產(chǎn)成本。二是加快TOPCon、HJT、IBC等新型晶硅電池低成本高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)研究，重點(diǎn)突破關(guān)鍵材料、工藝水平、制造裝備等技術(shù)瓶頸，提高效率，降低成本，推動新型晶硅電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用。三是推動CIGS、CdTe、GaAs等薄膜光伏電池的降本增效、工藝優(yōu)化、量產(chǎn)產(chǎn)能等，大力推進(jìn)薄膜太陽能電池在光伏建筑一體化建設(shè)中的應(yīng)用。四是開展高效鈣鈦礦太陽能電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究，開發(fā)大面積、高效率、高穩(wěn)定性、環(huán)境友好型的鈣鈦礦電池，開展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究。太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展041.光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢（2）光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)基于模糊邏輯算法、自適應(yīng)變步長電導(dǎo)增量法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT），保證光伏發(fā)電系統(tǒng)以最高功率穩(wěn)定輸出。開發(fā)高效率、高可靠性、高電能質(zhì)量、電網(wǎng)適應(yīng)性強(qiáng)、易于安裝維護(hù)的大型光伏電站用逆變器。開展工作穩(wěn)定性好、能量轉(zhuǎn)換效率和功率密度高、工作壽命長、生產(chǎn)成本低的微型逆變器研究。探索智能孤島效應(yīng)檢測新方法，提升光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定性。太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展041.光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢（3）光伏建筑一體化應(yīng)用制定光伏建筑一體化建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，推動光伏建筑一體化規(guī)?；瘧?yīng)用，實(shí)現(xiàn)綠色建筑“零排放”，助推“雙碳”目標(biāo)有效落地。重點(diǎn)開展光伏建筑一體化電池技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率與建筑美觀的有效融合。研制多樣化光伏組件材料，滿足不同場景和個性化需求的建筑結(jié)構(gòu)，并利用集成技術(shù)開發(fā)裝配式光伏建筑。融合數(shù)字信息技術(shù)，開發(fā)自動化、信息化、智能化光伏建筑。太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展041.光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢（4）構(gòu)建智能光伏生產(chǎn)制造體系一是提高光伏電池組件生產(chǎn)制造的智能化水平，實(shí)時監(jiān)控硅片制絨、擴(kuò)散、刻蝕、鈍化等生產(chǎn)過程，有效縮短單位生產(chǎn)時間，保證電池產(chǎn)能和質(zhì)量。二是