太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化、利用與存儲(chǔ)技術(shù) 課件匯 黃建華 第1-4章 太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇- 儲(chǔ)能系統(tǒng)

第1章

太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇CONTENTS目錄“雙碳”背景下的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展PART

01“太陽(yáng)能技術(shù)+”模式創(chuàng)新與實(shí)踐PART

02太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)政策PART

04太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展PART

03“雙碳”背景下的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展Part.01光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《全球能源回顧：2021年二氧化碳排放》報(bào)告指出，全球能源燃燒和工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的CO2排放量在2021年出現(xiàn)強(qiáng)勁反彈，較2020年同比增長(zhǎng)6%達(dá)到36.3×109t億噸，達(dá)到了有史以來(lái)年度最高水平。2020年我國(guó)二氧化碳排放量為98.94×108t，占全球二氧化碳總排放量的30.93%，全球排名第一；其中煤炭、石油、天然氣等化石能源消耗導(dǎo)致的二氧化碳排放量占比達(dá)95%以上。研究顯示在“雙碳”目標(biāo)下煤炭、石油、天然氣等化石能源低碳經(jīng)濟(jì)效率處在較低水平。構(gòu)建高效清潔、綠色低碳的新型能源供應(yīng)體系已成為能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的大趨勢(shì)。光伏發(fā)電將成為未來(lái)新能源發(fā)電的主要選擇，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要保障。光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01根據(jù)中國(guó)光伏協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2022年，全國(guó)組件產(chǎn)量達(dá)到288.7GW，同比增長(zhǎng)58.8%，如圖1-1所示。隨著光伏組件各大廠商持續(xù)擴(kuò)增產(chǎn)能，預(yù)計(jì)未來(lái)產(chǎn)量將繼續(xù)增長(zhǎng)，到2023年組件產(chǎn)量將達(dá)到433.1GW。我國(guó)光伏新增和累計(jì)裝機(jī)容量占全球光伏裝機(jī)總規(guī)模的1/3以上，連續(xù)多年居全球首位。2022年全年，光伏累計(jì)裝機(jī)容量39261萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)28.1%。新增裝機(jī)8741萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)60.3%，如圖1-2所示。圖1-12017-2022年中國(guó)光伏組件產(chǎn)量圖1-22017-2022年中國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01發(fā)展更高效率、更低成本的光伏電池，進(jìn)一步提升單位面積發(fā)電能力是未來(lái)光伏大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。一是推進(jìn)PERC晶硅電池技術(shù)發(fā)展，如開(kāi)發(fā)雙面PERC電池等，提升效率，降低成本。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(dòng)新型晶硅電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用。高效率低成本光伏電池ARC(SiOx+SiNx)AgAlBSF(Local)AlOxSiNxP-SiN-Si(SE)PERC電池結(jié)構(gòu)TOPco電池結(jié)構(gòu)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01發(fā)展更高效率、更低成本的光伏電池，進(jìn)一步提升單位面積發(fā)電能力是未來(lái)光伏大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。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(dòng)新型晶硅電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用。高效率低成本光伏電池HJT電池模型n型

IBC電池經(jīng)典結(jié)構(gòu)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01發(fā)展更高效率、更低成本的光伏電池，進(jìn)一步提升單位面積發(fā)電能力是未來(lái)光伏大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。三是推動(dòng)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(yáng)能電池在光伏建筑一體化建設(shè)中的應(yīng)用。四是開(kāi)展高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究，開(kāi)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(kāi)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。高效率低成本光伏電池光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01基于模糊邏輯算法、自適應(yīng)變步長(zhǎng)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)、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(cè)新方法，提升光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定性。光伏發(fā)電并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01制定光伏建筑一體化建設(shè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)光伏建筑一體化規(guī)模化應(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(kāi)展光伏建筑一體化電池技術(shù)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率與建筑美觀有效融合。研制所樣化光伏組件材料，滿足不同場(chǎng)景和個(gè)性化需求的建筑結(jié)構(gòu)，并利用集成技術(shù)開(kāi)發(fā)裝配式光伏建筑。融合數(shù)字信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)自動(dòng)化、信息化、智能化光伏建筑。光伏建筑一體化應(yīng)用光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)01注重智能信息技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，保障產(chǎn)能供應(yīng)。一是提高光伏電池組件生產(chǎn)制造的智能化水平，實(shí)時(shí)監(jiān)控硅片制絨、擴(kuò)散、刻蝕、鈍化等生產(chǎn)過(guò)程，有效縮短單位生產(chǎn)時(shí)間，保證電池產(chǎn)能和質(zhì)量。二是開(kāi)展硅片薄片化、大片化生產(chǎn)工藝和設(shè)備研制。三是重點(diǎn)研制N型光伏電池生產(chǎn)制造工藝和設(shè)備，加快N型光伏電池的規(guī)模化生產(chǎn)。構(gòu)建智能光伏生產(chǎn)制造體系“太陽(yáng)能技術(shù)+”模式創(chuàng)新與實(shí)踐Part.02“光伏+”模式創(chuàng)新022022年6月，國(guó)資委等多部門聯(lián)合印發(fā)關(guān)于印發(fā)工業(yè)能效提升行動(dòng)計(jì)劃的通知，提出要推動(dòng)智能光伏創(chuàng)新升級(jí)和行業(yè)特色應(yīng)用，創(chuàng)新“光伏+”模式，推進(jìn)光伏發(fā)電多元布局。所謂“光伏+”，即光伏發(fā)電和傳統(tǒng)多業(yè)態(tài)的深度融合，這其中既有與傳統(tǒng)行業(yè)的融合，也包括與不同發(fā)電形式的融合，具有廣泛拓寬應(yīng)用場(chǎng)景、提高經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)勢(shì)。“光伏+”模式創(chuàng)新02光伏+農(nóng)林牧漁全球最大單體農(nóng)光互補(bǔ)電站：寧夏寶豐農(nóng)光一體光伏電站“農(nóng)光互補(bǔ)”就是將光伏發(fā)電廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，就是將光伏發(fā)電技術(shù)廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植、灌溉、病蟲害防治以及農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力提供等領(lǐng)域的一種新型農(nóng)業(yè)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是“一塊土地，多種用途”。因其節(jié)約土地、就近消納、能夠與農(nóng)業(yè)結(jié)合的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)得到了逐步推廣。農(nóng)作物生長(zhǎng)需要的光與光伏發(fā)電需要不同的光波，光伏日光溫室能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電種植兩不誤。由于光伏組件會(huì)造成一定的遮光，每個(gè)大棚可根據(jù)不同農(nóng)作物對(duì)光的需求，采用不同的裝機(jī)容量設(shè)計(jì)，滿足植物光合作用對(duì)光的需求?！肮夥?”模式創(chuàng)新02光伏+農(nóng)林牧漁貴州省崗烏鎮(zhèn)納卜林業(yè)光伏電站

“林光互補(bǔ)”是獨(dú)具特色的一種造林模式，充分利用光伏板架與地面2米以上高差的足夠空間，大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)灌木種植，讓光伏發(fā)電與林業(yè)開(kāi)發(fā)有機(jī)結(jié)合，既可實(shí)現(xiàn)土地的立體化增值利用，也體現(xiàn)了回報(bào)自然、綠色發(fā)展的一貫初衷。林光互補(bǔ)一體化發(fā)展模式在山區(qū)縣的探索實(shí)踐，既能解決山區(qū)縣荒山林地森林質(zhì)量難以提升的困境，又能以山區(qū)縣林地資源的優(yōu)勢(shì)解決光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)用地難的現(xiàn)狀，促進(jìn)當(dāng)?shù)匦履茉串a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展?！肮夥?”模式創(chuàng)新02光伏+農(nóng)林牧漁在“牧光互補(bǔ)”模式中，將光伏發(fā)電應(yīng)用到養(yǎng)殖牧場(chǎng)建設(shè)上，利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料和先進(jìn)裝備等，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)養(yǎng)殖、循環(huán)農(nóng)業(yè)技術(shù)模式集成與創(chuàng)新，為養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)支撐?！肮夥?”模式創(chuàng)新02光伏+農(nóng)林牧漁“漁光互補(bǔ)”是在水面上方架設(shè)光伏陣列，利用光伏發(fā)電，下方水域發(fā)展特色養(yǎng)殖，使水域空間得到全方位立體利用，實(shí)現(xiàn)漁電雙豐收?！皾O光互補(bǔ)”的好處之一是給魚塘遮陽(yáng)，降低水面溫度，減少水份蒸發(fā)，有光伏組件的遮陽(yáng)，魚蝦被水燙死的概率會(huì)大大降低。其次，給漁民帶來(lái)額外的光伏發(fā)電收益，使養(yǎng)殖附加值成倍增加。同時(shí)光伏發(fā)電還能為魚塘的增氧機(jī)、水泵等設(shè)備供電，多余的電還可以按照脫硫電價(jià)賣給電網(wǎng)，回報(bào)周期基本在7-8年。減少水面植物光合作用，提高水質(zhì)。池塘上面的太陽(yáng)能電池板遮擋了一部分陽(yáng)光，讓水面藻類光合作用降低，在一定程度抑制了藻類的繁殖，提高了水質(zhì)，為魚類提供一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境。“光伏+”模式創(chuàng)新02光伏+建筑

華能龍騰光伏電站2022年5月14日，國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》的通知。方案明確，到2025年，公共機(jī)構(gòu)新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭(zhēng)達(dá)到50%；鼓勵(lì)公共機(jī)構(gòu)既有建筑等安裝光伏或太陽(yáng)能熱利用設(shè)施。目前實(shí)現(xiàn)綠色光伏建筑的技術(shù)路線，主要分為兩類。BAPV，指在現(xiàn)有建筑上安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)；BIPV，指將光伏發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑上的技術(shù)，也即建筑光伏一體化。如今，安全性更高、使用壽命更長(zhǎng)，價(jià)格上同樣占據(jù)優(yōu)勢(shì)的BIPV正撲面而來(lái)。浙江大學(xué)紫金港校區(qū)東教學(xué)樓長(zhǎng)達(dá)500米的光伏長(zhǎng)廊“光伏+”模式創(chuàng)新02光伏+交通常州地鐵1號(hào)線南夏墅停車場(chǎng)的分布式光伏系統(tǒng)2022年1月18日，國(guó)務(wù)院下發(fā)《“十四五”現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系發(fā)展規(guī)劃》，明確指出，鼓勵(lì)在交通樞紐場(chǎng)站以及公路、鐵路等沿線合理布局光伏發(fā)電設(shè)施，讓交通更加環(huán)保，出行更加低碳。2022年3月30日，交通運(yùn)輸部就印發(fā)了《扎實(shí)推動(dòng)“十四五”規(guī)劃交通運(yùn)輸重大工程項(xiàng)目實(shí)施工作方案》。方案提出在“十四五”時(shí)期，要以營(yíng)運(yùn)交通工具動(dòng)力革命和低碳基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)為重點(diǎn)，強(qiáng)化交通基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳發(fā)展有效支撐，在高速公路和水上服務(wù)區(qū)、港口碼頭、樞紐場(chǎng)站等場(chǎng)景建成一批“分布式新能源+儲(chǔ)能+微電網(wǎng)”智慧能源系統(tǒng)工程項(xiàng)目；支持新能源清潔能源營(yíng)運(yùn)車船規(guī)模應(yīng)用?！肮夥?”模式創(chuàng)新02光伏+生態(tài)修復(fù)光伏電站同時(shí)具備一定防風(fēng)固沙、生態(tài)修復(fù)功能，于是藍(lán)色的“光伏?！备采w了遍地黃沙，填補(bǔ)了棄置水面，荒涼戈壁灘開(kāi)出“向日葵”，采煤深陷區(qū)蝶變“聚寶盆”。在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市達(dá)拉特旗，茫茫庫(kù)布齊沙漠中一幅蔚為壯觀的“駿馬圖”躍然于黃沙之上。“光伏+”模式創(chuàng)新02光伏+其他能源國(guó)家電投海陽(yáng)核電“核能＋光伏”工程單一的光伏發(fā)電主要“靠天吃飯”，沒(méi)有光照時(shí)就不能光伏發(fā)電，因此電能輸出不夠穩(wěn)定。如今，光伏+新能源的解決方案，讓光伏發(fā)電不再怕“老天變臉”，甚至讓太陽(yáng)“被迫加班”。國(guó)內(nèi)首座潮光互補(bǔ)型智能光伏電站“光熱+”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+光熱發(fā)電光熱發(fā)電技術(shù)主要分塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四大類，目前業(yè)界已經(jīng)嘗試了幾種不同光熱發(fā)電技術(shù)路線的組合。（1）槽式+塔式。

（2）菲涅爾+塔式。

塔式

槽式

蝶式

線性菲涅爾“光熱+”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+光伏發(fā)電采用光熱光伏混合開(kāi)發(fā)模式的案例較多，該模式可以實(shí)現(xiàn)在對(duì)太陽(yáng)能資源相對(duì)高效和經(jīng)濟(jì)性利用的同時(shí)，為人類持續(xù)穩(wěn)定提供綠色電能。代表項(xiàng)目：Ashalim太陽(yáng)能綜合體、NoorMidelt光熱光伏混合電站、智利CerroDominador項(xiàng)目、NoorOuarzazate太陽(yáng)能綜合體項(xiàng)目等?！肮鉄?”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+光伏發(fā)電+風(fēng)力發(fā)電+儲(chǔ)能在此類項(xiàng)目中，光熱發(fā)電往往利用其出色的調(diào)峰能力擔(dān)任輔助角色，隨著光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，有望不斷提升自己的比重。該項(xiàng)目旨在將風(fēng)電、光伏、光熱和儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，形成風(fēng)、光、熱、儲(chǔ)多種能源的優(yōu)化組合，以有效解決用電高峰期和低谷期電力輸出的不平衡問(wèn)題，提高能源利用效率，優(yōu)化新能源電力品質(zhì)，增強(qiáng)電力輸出功率的穩(wěn)定性，提升電力系統(tǒng)消納風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇性可再生能源的能力和綜合效益?！肮鉄?”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+光伏發(fā)電+地?zé)岬責(zé)崮芎凸鉄徇M(jìn)行聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，可使焓值較低的地?zé)崮苻D(zhuǎn)變?yōu)殪手递^高的能源加以利用，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，可以維持機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，避免了單一太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)。光熱地?zé)崧?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)目前尚無(wú)太多實(shí)際案例。2016年3月29日，位于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的全球首個(gè)地?zé)岷凸夥鉄醿煞N太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行的Stillwater混合電站投運(yùn)；電站由兩個(gè)雙循環(huán)發(fā)電單元構(gòu)成，光熱發(fā)電采用水工質(zhì)槽式集熱技術(shù)，與原有地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)共用相同的電力島。該混合電站結(jié)合雙循環(huán)地?zé)岢掷m(xù)發(fā)電優(yōu)勢(shì)，光熱集熱場(chǎng)熱量不直接發(fā)電，僅作為前端預(yù)熱熱源補(bǔ)充進(jìn)入地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)?！肮鉄?”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+生物質(zhì)能生物質(zhì)能作為可再生能源的一個(gè)分支，其與光熱發(fā)電進(jìn)行混合發(fā)電建立的新型電站同樣可以定義為一個(gè)綠色可再生能源電站。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)光熱電站24小時(shí)全天候運(yùn)行，除了通過(guò)配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)這條途徑外，與生物質(zhì)能發(fā)電進(jìn)行混合發(fā)電也可以實(shí)現(xiàn)。這種混合發(fā)電技術(shù)可以使光熱發(fā)電在無(wú)儲(chǔ)熱的情況下充當(dāng)基礎(chǔ)負(fù)荷電力。通過(guò)生物質(zhì)能發(fā)電替代光熱電站的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，可以在增加發(fā)電量、實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行的同時(shí)降低因建設(shè)儲(chǔ)熱設(shè)施而耗費(fèi)的大量投資。2012年12月，全球第一個(gè)光熱發(fā)電生物質(zhì)能混合發(fā)電站TermosolarBorges電站正式投運(yùn)，開(kāi)啟了光熱生物質(zhì)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目的先河?！肮鉄?”電站開(kāi)發(fā)模式02光熱發(fā)電+傳統(tǒng)化石燃料此類電站開(kāi)發(fā)模式已在全球范圍內(nèi)有多個(gè)實(shí)際項(xiàng)目案例。（1）光熱發(fā)電+燃?xì)?。太?yáng)能和燃?xì)膺M(jìn)行混合發(fā)電的電站投資要高于同等功率的傳統(tǒng)燃?xì)怆娬荆珔s遠(yuǎn)低于純粹的光熱電站，同時(shí)在二氧化碳減排方面，這種混合型電站也有明顯優(yōu)勢(shì)。（2）光熱發(fā)電+煤電。2014年，我國(guó)首個(gè)光煤互補(bǔ)示范項(xiàng)目——大唐天威嘉峪關(guān)10MW光煤互補(bǔ)項(xiàng)目一期1.5MW項(xiàng)目完成與大唐803燃煤電廠熱力系統(tǒng)的連接工程建設(shè)，經(jīng)過(guò)一個(gè)月左右的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合運(yùn)行。（3）光熱發(fā)電+燃油。沙特和科威特等光熱市場(chǎng)開(kāi)發(fā)了數(shù)個(gè)ISCC聯(lián)合循環(huán)電站。沙特在2018年開(kāi)發(fā)了50MW的Duba1項(xiàng)目(總裝機(jī)600MW)，Duba1是沙特第一個(gè)ISCC項(xiàng)目，也是沙特第一個(gè)開(kāi)建的商業(yè)化光熱發(fā)電項(xiàng)目。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展Part.03太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)模化發(fā)展03智能光伏的發(fā)展趨勢(shì)1.全面數(shù)字化全球光伏高速發(fā)展，目前電站內(nèi)從發(fā)電到通信等環(huán)節(jié)還存在多種啞設(shè)備，無(wú)法有效監(jiān)視或故障預(yù)警。隨著5G、云等數(shù)字化技術(shù)快速演進(jìn)，預(yù)計(jì)2025年將有90%以上的電站實(shí)現(xiàn)全面數(shù)字化，讓光伏電站極簡(jiǎn)、智能、高效的管理成為可能。2.AI驅(qū)動(dòng)智能升級(jí)AI與光伏深度融合，設(shè)備間互聯(lián)互感，協(xié)同優(yōu)化，全面提升發(fā)電效率和重構(gòu)運(yùn)維體驗(yàn)。AI技術(shù)在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：AI診斷算法主動(dòng)識(shí)別組件及設(shè)備故障；結(jié)合海量電站數(shù)據(jù)和自我學(xué)習(xí)，重構(gòu)跟蹤支架算法，提升發(fā)電量；AI光儲(chǔ)協(xié)同，實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)電站的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。LCOE持續(xù)降低以及越來(lái)越復(fù)雜的運(yùn)維要求下，預(yù)計(jì)AI技術(shù)應(yīng)用將在光伏電站大規(guī)模普及。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)模化發(fā)展03智能光伏的發(fā)展趨勢(shì)3.電站無(wú)人化受益于人工智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能世界將給人類帶來(lái)更便捷的體驗(yàn)。通過(guò)集成海量的專家經(jīng)驗(yàn)和不斷的自學(xué)習(xí)，AI將很大程度上代替運(yùn)維專家進(jìn)行診斷決策；無(wú)人機(jī)巡檢，機(jī)器人自動(dòng)操作維護(hù)，將處理高危險(xiǎn)、高重復(fù)性和高精度的海量運(yùn)維工作，無(wú)需休息，也不會(huì)犯錯(cuò)，極大提高電站生產(chǎn)力和安全性，光伏電站將全面實(shí)現(xiàn)無(wú)人化。4.主動(dòng)支撐電網(wǎng)新能源滲透率提高導(dǎo)致電網(wǎng)強(qiáng)度下降，制約了光伏高比例的應(yīng)用。未來(lái)5年，光伏電站必須從適應(yīng)電網(wǎng)逐步向支撐電網(wǎng)演進(jìn)；逆變器具備寬SCR適應(yīng)能力、<1%諧波電流控制能力、連續(xù)快速高低穿能力、快速調(diào)頻等電網(wǎng)支撐能力，將成為并網(wǎng)必要條件。5.光儲(chǔ)共生隨著新能源滲透率提升，電網(wǎng)對(duì)調(diào)頻調(diào)峰的需求不斷增加，以及儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展與成本的下降，預(yù)計(jì)儲(chǔ)能將與光伏共生，成為光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)模化發(fā)展03智能光伏的發(fā)展趨勢(shì)6.虛擬電站未來(lái)5年，5G、區(qū)塊鏈、云服務(wù)等ICT技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用于分布式電站，組成協(xié)同管理的虛擬電站（VirtualPowerPlant）參與到電力系統(tǒng)的調(diào)度、交易與輔助服務(wù)中。虛擬電站技術(shù)的發(fā)展會(huì)在分布式光伏場(chǎng)景中衍生出新的商業(yè)模式，以及新的市場(chǎng)參與者，成為分布式新的增長(zhǎng)引擎。7.重構(gòu)極致安全隨著分布式光伏的繁榮，建筑物及人身安全成為普遍關(guān)注點(diǎn)。諸如光伏組件內(nèi)節(jié)點(diǎn)接觸不良、光伏連接器虛接、線纜老化破皮等帶來(lái)的電弧火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，成為行業(yè)痛點(diǎn)。在線主動(dòng)電弧防護(hù)（AFCI）在分布式屋頂成為標(biāo)配，形成行業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。8.高頻高密隨著光伏度電成本下降的壓力越來(lái)越大，單模塊功率不斷提升的同時(shí)仍需要延續(xù)易維護(hù)特性，因此對(duì)于功率密度提升的要求越來(lái)越高。隨著碳化硅，氮化鎵等寬禁帶電子半導(dǎo)體器件以及先進(jìn)控制算法等技術(shù)的突破，預(yù)計(jì)未來(lái)5年，逆變器功率密度預(yù)計(jì)將提升50%。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展03智能光伏的發(fā)展趨勢(shì)9.模塊化設(shè)計(jì)逆變器、PCS、儲(chǔ)能等設(shè)備在電站中屬于關(guān)鍵核心部件，對(duì)整個(gè)電站系統(tǒng)的可用度影響較大。隨著光伏電站規(guī)模和復(fù)雜度越來(lái)越高，專家上站維護(hù)的傳統(tǒng)模式成本過(guò)高。模塊化設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)靈活部署、平滑擴(kuò)容、免專家維護(hù)，極大降低運(yùn)維成本、提升系統(tǒng)可用度。全模塊化設(shè)計(jì)將成為行業(yè)主流。10.安全可信全球光伏電站累計(jì)容量越來(lái)越大，組網(wǎng)架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，電站的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)與日俱增，同時(shí)分布式電站的用戶隱私安全要求愈發(fā)嚴(yán)格；系統(tǒng)的可靠性、可用性、安全性、韌性、隱私性等安全可信能力將成為光伏電站的必要要求。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展03智能光伏的應(yīng)用領(lǐng)域1.智能光伏工業(yè)鼓勵(lì)工業(yè)園區(qū)、新型工業(yè)化產(chǎn)業(yè)示范基地等建設(shè)光伏應(yīng)用項(xiàng)目，制定可再生能源占比的具體評(píng)價(jià)辦法，新建工業(yè)廠房滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝要求，推動(dòng)工業(yè)園區(qū)等綠色發(fā)展。鼓勵(lì)建設(shè)工業(yè)綠色微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)廠房光伏、分布式風(fēng)電、多元儲(chǔ)能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控系統(tǒng)等集成應(yīng)用，促進(jìn)多能高效互補(bǔ)利用。2.智能光伏交通加快“光伏+交通”等融合發(fā)展項(xiàng)目推廣應(yīng)用，推動(dòng)交通領(lǐng)域光伏電站及充電樁示范建設(shè)。堅(jiān)持充分論證、因地制宜、試點(diǎn)先行的原則，鼓勵(lì)光伏發(fā)電在公路服務(wù)區(qū)（停車場(chǎng)）、加油站、公路邊坡、公路隧道、公交貨運(yùn)場(chǎng)站、港口碼頭、航標(biāo)等導(dǎo)助航設(shè)施、碼頭躉船、海島工作站點(diǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用。探索光伏和新能源汽車融合應(yīng)用路徑。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)模化發(fā)展03智能光伏的應(yīng)用領(lǐng)域3.智能光伏建筑在有條件的城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)，統(tǒng)籌推進(jìn)居民屋面智能光伏系統(tǒng)，鼓勵(lì)新建政府投資公益性建筑推廣太陽(yáng)能屋頂系統(tǒng)。開(kāi)展以智能光伏系統(tǒng)為核心，以儲(chǔ)能、建筑電力需求響應(yīng)等新技術(shù)為載體的區(qū)域級(jí)光伏分布式應(yīng)用示范。提高建筑智能光伏應(yīng)用水平。積極開(kāi)展光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲(chǔ)直柔”建筑建設(shè)示范。4.智能光伏農(nóng)業(yè)加快農(nóng)業(yè)綠色低碳循環(huán)發(fā)展，推動(dòng)有條件地區(qū)在農(nóng)業(yè)設(shè)施棚頂安裝太陽(yáng)能組件發(fā)電，棚下開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)設(shè)施有機(jī)結(jié)合，在種養(yǎng)殖、農(nóng)作物補(bǔ)光、光照均勻度與透光率調(diào)控、智能運(yùn)維、高效組件開(kāi)發(fā)等方面開(kāi)展深度創(chuàng)新。鼓勵(lì)探索光伏農(nóng)業(yè)新興模式，推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)民增收。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)模化發(fā)展03智能光伏的應(yīng)用領(lǐng)域5.智能光伏鄉(xiāng)村繼續(xù)開(kāi)展村級(jí)電站和農(nóng)村戶用電站建設(shè)，優(yōu)先支持脫貧地區(qū)建設(shè)村級(jí)光伏幫扶電站，壯大村集體經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果同鄉(xiāng)村振興有效銜接。鼓勵(lì)先進(jìn)智能光伏產(chǎn)品及系統(tǒng)應(yīng)用，優(yōu)先保證產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)性能。完善全國(guó)光伏扶貧信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，提升運(yùn)維服務(wù)能力。結(jié)合村級(jí)電站模式及地域分布特點(diǎn)，因地制宜整合各類“光伏+”綜合應(yīng)用，創(chuàng)新光伏發(fā)電模式。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展03智能光伏的應(yīng)用領(lǐng)域6.智能光伏電站鼓勵(lì)在各種類型、各類場(chǎng)景的光伏發(fā)電基地建設(shè)中采用基于智能光伏的先進(jìn)光伏產(chǎn)品，鼓勵(lì)結(jié)合沙漠、戈壁、荒漠、荒山、荒土和沿海灘涂綜合利用、采煤沉陷區(qū)和礦山排土場(chǎng)等廢棄土地、油氣礦區(qū)等多種方式，因地制宜開(kāi)展智能光伏電站建設(shè)，鼓勵(lì)智能光伏在整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)中應(yīng)用，促進(jìn)光伏發(fā)電與其他產(chǎn)業(yè)有機(jī)融合。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)升級(jí)和規(guī)?；l(fā)展03智能光伏的應(yīng)用領(lǐng)域7.智能光伏通信面向數(shù)據(jù)中心、5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施不同應(yīng)用場(chǎng)景需求，在光能資源豐富區(qū)域，積極探索開(kāi)發(fā)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的智能光伏產(chǎn)品及方案，支持智能光伏在信息通信領(lǐng)域的示范應(yīng)用，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施智能化改造和綠色化升級(jí)，推動(dòng)信息通信行業(yè)節(jié)能創(chuàng)新水平提升。8.智能光伏創(chuàng)新應(yīng)用創(chuàng)新智能光伏市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，支持有關(guān)市場(chǎng)化機(jī)構(gòu)依法合規(guī)舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽，拓展多種形式的“光伏+”綜合應(yīng)用，加強(qiáng)新興領(lǐng)域智能光伏與相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，在各領(lǐng)域推動(dòng)“碳達(dá)峰、碳中和”進(jìn)程。太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)政策Part.04太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)政策04國(guó)務(wù)院相關(guān)政策政策一：國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知（國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào)）政策二：中共中央國(guó)務(wù)院關(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(jiàn)國(guó)家發(fā)改委相關(guān)政策政策一：國(guó)家發(fā)展改革委國(guó)家能源局關(guān)于印發(fā)《"十四五"現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》的通知（發(fā)改能源〔2022〕210）政策二：國(guó)家發(fā)展改革委國(guó)家能源局關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)（發(fā)改能源〔2022〕206號(hào)）國(guó)家能源局相關(guān)政策政策一：國(guó)家能源局關(guān)于印發(fā)《2022年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》的通知（國(guó)能發(fā)規(guī)劃〔2022〕31號(hào)）政策二：國(guó)家能源局關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知（國(guó)能發(fā)新能〔2021〕25號(hào)）太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)政策04其他政策政策一：自然資源部辦公廳國(guó)家林業(yè)和草原局辦公室國(guó)家能源局綜合司關(guān)于支持光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)范用地管理有關(guān)工作的通知（自然資辦發(fā)〔2023〕12號(hào)）政策二：國(guó)土資源部發(fā)展改革委科技部工業(yè)和信息化部住房城鄉(xiāng)建設(shè)部商務(wù)部關(guān)于支持新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)發(fā)展促進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)萬(wàn)眾創(chuàng)新用地的意見(jiàn)（國(guó)土資規(guī)〔2015〕5號(hào)）政策三：國(guó)家林業(yè)局《關(guān)于光伏電站建設(shè)使用林地有關(guān)問(wèn)題的通知》（林資發(fā)〔2015〕153號(hào)）政策四：水利部辦公廳《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)河湖管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的通知》（辦河湖〔2020〕177號(hào)）匯報(bào)人：XXX懇請(qǐng)批評(píng)指正！第2章

光伏發(fā)電概述CONTENTS目錄太陽(yáng)輻射基本知識(shí)PART

01光伏發(fā)電原理PART

02光伏發(fā)電分類及組成PART

03太陽(yáng)輻射基本知識(shí)Part.01太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心天體，占有太陽(yáng)系總體質(zhì)量的99.86%。太陽(yáng)系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等，都圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，而太陽(yáng)則圍繞著銀河系的中心公轉(zhuǎn)。太陽(yáng)是銀河系2000億星球中的一員，是距地球最近的一顆恒星，太陽(yáng)是唯一自己發(fā)光的天體，它幾乎是熾熱的等離子體與磁場(chǎng)交織著的一個(gè)理想球體，萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，沒(méi)有太陽(yáng)，地球上就不會(huì)有生命。太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)的基本物理參數(shù)太陽(yáng)內(nèi)部中心區(qū)域產(chǎn)生的能量要經(jīng)過(guò)5000萬(wàn)年才能到達(dá)太陽(yáng)表面，地球每年都要從太陽(yáng)吸收9.4×1010MW能量。太陽(yáng)直徑約是1.392×106km，直徑約是地球的109倍；體積約是130萬(wàn)倍；質(zhì)量約是2×1030千克，約是地球的3.3×105倍。離地球平均距離為1.496×108km。從化學(xué)組成來(lái)看，組成太陽(yáng)的物質(zhì)大多是些普通的氣體，其中氫約占71.3%，氦約占27%，其他元素占2%。太陽(yáng)是處于高溫高壓下的一個(gè)大火球，采用核聚變的方式向太空釋放光和熱。太陽(yáng)基本常識(shí)太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01太陽(yáng)基本常識(shí)2.太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)太陽(yáng)結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)和大氣結(jié)構(gòu)兩大部分。太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外可分為核反應(yīng)層、輻射層、對(duì)流層3個(gè)部分，大氣結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外可分為光球、色球、和日冕3層。我們平?？吹降奶?yáng)表面，是太陽(yáng)大氣的最底層（光球?qū)樱?，溫度約是6000℃。太陽(yáng)結(jié)構(gòu)如圖左。（1）核反應(yīng)區(qū)：半徑約為太陽(yáng)半徑的1/4，核聚變反應(yīng)處，太陽(yáng)能源所在地。溫度高達(dá)1.5×107K，壓力約為2.5×1016Pa，密度約為1.5×105kg/m3。核反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的能量占太陽(yáng)產(chǎn)生總能量的99%，溫度和密度都隨著與太陽(yáng)中心距離的增加而迅速下降。太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)（2）輻射層：0.25~0.8個(gè)太陽(yáng)半徑區(qū)，溫度約為7×106K，密度下降為79kg/m3。核反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的高能射線逐漸變?yōu)榭梢?jiàn)光和其它形式的輻射向外傳輸。（3）對(duì)流層：0.8~1個(gè)太陽(yáng)半徑區(qū)，物質(zhì)處于劇烈上下對(duì)流，對(duì)流產(chǎn)生的低頻聲波可傳輸?shù)酵鈱哟髿?。?）光球?qū)樱汉穸燃s為500km，溫度梯度較大、表面溫度約6000℃，是太陽(yáng)的平均有效溫度，太陽(yáng)的全部光能幾乎都從光球?qū)影l(fā)出，對(duì)地球氣候和生態(tài)影響較大。（5）色球?qū)樱汗馇驅(qū)右酝猓穸燃s為2000km。（6）日冕：色球?qū)油猓巧烊胩盏你y白色日冕，由各種微粒構(gòu)成。太陽(yáng)基本常識(shí)太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.光的本質(zhì)：光具有波粒二象性，波動(dòng)的性質(zhì)如干涉、偏振等粒子的性質(zhì)，如光電效應(yīng)等。既可以認(rèn)為光是一種電磁波,也可以將其看作一種能量。通常所說(shuō)的“光”,指可見(jiàn)光,有時(shí)也包括紅外線和紫外線。光波：光學(xué)區(qū)域包括紅外線、可見(jiàn)光和紫外線。太陽(yáng)光與光譜太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.光譜定義：復(fù)合光借助于分光元件色散成單色光,按波長(zhǎng)順序排列成一個(gè)譜帶,稱為光譜。在電磁波譜中紅外線、可見(jiàn)光和紫外線,稱為光學(xué)光譜,簡(jiǎn)稱光譜,它是物質(zhì)外層電子的躍遷所發(fā)射的電磁波。3.光譜的分類：按光譜的產(chǎn)生機(jī)理分為發(fā)射光譜、吸收光譜、散射光譜。發(fā)射光譜：物質(zhì)的粒子吸收能量被激發(fā)至高能態(tài)后,瞬間返回基態(tài)或低能態(tài)所得到的光譜。吸收光譜則是物質(zhì)吸收輻射能,由低能級(jí)(一般為基態(tài))過(guò)渡到高能級(jí)(激發(fā)態(tài)),是入射輻射能減小所得到的光譜。太陽(yáng)光譜屬于吸收光譜，處于基態(tài)和低激發(fā)態(tài)的原子或分子吸收具有連續(xù)分布的某些波長(zhǎng)的光而躍遷到各激發(fā)態(tài)，形成了按波長(zhǎng)排列的暗線或暗帶組成的光譜。散射光譜是物質(zhì)對(duì)輻射能選擇地散射得到的,不僅改變相射傳播方向,而且還能使輻射波長(zhǎng)發(fā)生變化。太陽(yáng)光與光譜太陽(yáng)輻射基本知識(shí)013.光譜的分類：按光譜的形狀分為線狀光譜、帶狀光譜(光譜帶)、連續(xù)光譜。按電磁輻射分為原子光譜、分子光譜、X射線能譜和γ射線能譜。線狀光譜：物質(zhì)中的原子和離子以氣態(tài)的形式存在，它們接收能量以后,輻射出不連續(xù)的明亮線條稱為線狀光譜。帶狀光譜：由分子受激發(fā)振動(dòng)而產(chǎn)生的明亮光帶和暗區(qū)組成的光譜。連續(xù)光譜：由灼燒的固體熱輻射而產(chǎn)生的從短波到長(zhǎng)波的光譜。太陽(yáng)光譜是帶有吸收線的連續(xù)光譜（色彩繽紛的世界表明太陽(yáng)光譜是各種色彩都有的連續(xù)譜，光譜中的暗線是由于太陽(yáng)大氣中的原子將某些特定波長(zhǎng)的色光吸收掉了出現(xiàn)的）原子光譜是通常所說(shuō)的發(fā)射光譜、是線狀光譜，太陽(yáng)光譜是高溫物體發(fā)出的連續(xù)光譜。太陽(yáng)光譜包括無(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線等范圍。太陽(yáng)光與光譜太陽(yáng)輻射基本知識(shí)014.太陽(yáng)光譜能量分布：太陽(yáng)輻射光譜主要波長(zhǎng)范圍為0.15~4μm,而地面和大氣輻射的主要波長(zhǎng)范圍為3~20μm。在氣象學(xué)中,根據(jù)波長(zhǎng)的不同,常把太陽(yáng)輻射稱為短波輻射,而把地面和大氣輻射稱為長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)輻射絕大部分能量集中在0.15~4μm之間,占總能量的99%以上。可見(jiàn)光(0.38~0.78μm)約占太陽(yáng)輻射總能量的50%,紅外線(>0.78μm)約占43%,紫外線(<0.38μm)約占7%，輻照度最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是0.475μm，屬于藍(lán)色光。太陽(yáng)光與光譜太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.赤緯角（δ）又稱太陽(yáng)赤緯,是地球繞太陽(yáng)運(yùn)行造成的現(xiàn)象,是太陽(yáng)中心和地心連線與赤道平面的夾角。赤緯角以年為周期隨時(shí)間變化而變化,赤緯角隨季節(jié)在南緯23°27′(-23.45°)與北緯23°27′(23.45°)之間來(lái)回變動(dòng),規(guī)定以北緯為正值。北半球,6月22日前后赤緯角達(dá)到最大值23.45°,為夏至；隨后赤緯角逐漸減少,至9月23日前后等于零時(shí)，為秋分；至12月22日前后,赤緯角減至最小-23.45°，為冬至；至3月21日前后,赤緯角回到零時(shí)為春分。赤緯角δ計(jì)算式如右所示，其中n為日期序號(hào),如當(dāng)日期為1月1日,n=1；2月1日，n=32；3月22日(春分日),n=81。太陽(yáng)與地球太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.太陽(yáng)時(shí)角（ω）太陽(yáng)時(shí)角是指日面中心的時(shí)角,從觀測(cè)點(diǎn)天球子午圈沿天赤道量至太陽(yáng)所在時(shí)圈的角距離。在地球上,同一經(jīng)度不同緯度,同一時(shí)刻太陽(yáng)對(duì)應(yīng)的時(shí)角是相同的。單位時(shí)間地球自轉(zhuǎn)的角度定義為時(shí)角ω,規(guī)定正午時(shí)角為0,上午時(shí)角為負(fù)值,下午時(shí)角為正值。地球自轉(zhuǎn)一周360°,對(duì)應(yīng)的時(shí)間為24h,每小時(shí)相應(yīng)的時(shí)角為15°。TT：真太陽(yáng)時(shí),單位為(h)CT：地方標(biāo)準(zhǔn)時(shí),單位為(h),在我國(guó)即北京時(shí);EQ：時(shí)差值,在我國(guó)區(qū)域可通過(guò)查表求得,并將表中的分鐘數(shù)值，轉(zhuǎn)換為小時(shí);LC：經(jīng)度訂正值,單位為(h),在我國(guó)區(qū)域,計(jì)算公式：太陽(yáng)與地球太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01太陽(yáng)與地球時(shí)差EQ表

單位為min注:用月份、日期查表,閏年1月、2月與平年同,從3月1日開(kāi)始查閏年一行。太陽(yáng)輻射基本知識(shí)013.太陽(yáng)高度角（h）h是從觀測(cè)者所在地和太陽(yáng)中心的連線與地平面所夾的角度，高度角隨地理位置、日期、時(shí)間變化而變化。h在一年的冬至日最小，在光伏電站設(shè)計(jì)中,需特別關(guān)注光伏電站所在地區(qū)冬至日9:00與15:00的h,以確保光伏電站在全年能被太陽(yáng)光照射。天頂角是高度角的余角,當(dāng)太陽(yáng)的高度角為90°時(shí),太陽(yáng)位于天頂,此時(shí)太陽(yáng)的天頂角為0°。太陽(yáng)與地球sinh=sin?sinδ+cos?cosδcosω?為觀測(cè)點(diǎn)地理緯度δ為觀測(cè)時(shí)刻的赤緯角ω為觀測(cè)時(shí)刻的太陽(yáng)時(shí)角正午時(shí),ω=0°,cosω=1,式子簡(jiǎn)化為sinh=sin?sinδ+cos?cosδ=cos(?-δ)

=sin[90°±(?-δ)]太陽(yáng)在天頂以南,即?>δ,h=90°-?+δ;太陽(yáng)在天頂以北,即?<δ,h=90°+?-δ;冬至與夏至日,太陽(yáng)在天頂,則h=δ,h=90°太陽(yáng)輻射基本知識(shí)014.太陽(yáng)方位角（α）α是太陽(yáng)光線在水平面上的投影和當(dāng)?shù)刈游缇€正南方的夾角，正南方位時(shí)α等于0,正南以西時(shí)α大于0;正南以東時(shí)α小于0,變化范圍為±180°。5.日照時(shí)間（TT）太陽(yáng)在地平面日出、日落瞬間,太陽(yáng)高度角為0,不考慮地表曲率和大氣折射影響,日出日落時(shí)角表達(dá)式如右：太陽(yáng)與地球ω1(<0)為日出時(shí)太陽(yáng)時(shí)角，ω2(>0)為日落時(shí)太陽(yáng)時(shí)角,其中-ω1=ω2，ω=±arccos(-tan?·tanδ),將日出日落時(shí)角表達(dá)式代入可得：太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01太陽(yáng)輻射包括直接輻射和漫射輻射。直接輻射：被地球表面接收到、方向不變的太陽(yáng)輻射。漫射輻射：指經(jīng)大氣吸收、散射或經(jīng)地面反射已改變方向的輻射，包括由太陽(yáng)輻射經(jīng)大氣吸收、散射后間接到達(dá)的天空輻射,以及由地面物體吸收或反射的地面輻射。太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層到達(dá)地球表面過(guò)程中,不斷地與大氣中的空氣分子、水蒸氣分子、臭氧分子、及塵埃等作用，受到反射、吸收和散射,到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射發(fā)生了顯著的衰減,其光譜分布也發(fā)生了一定的變化。太陽(yáng)輻射中的x射線及其他波長(zhǎng)更短的輻射,在電離層就被氮、氧及其他大氣分子強(qiáng)烈地吸收而不能到達(dá)地面;紫外線被臭氧分子所吸收；可見(jiàn)光由于大氣分子、水蒸氣分子及塵埃和煙霧的強(qiáng)烈散射引起衰減；近紅外主要是水蒸氣分子的選擇性吸收引起衰減。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01波長(zhǎng)超過(guò)2.5μm的遠(yuǎn)紅外輻射在大氣層上的邊界處的輻照度已經(jīng)相當(dāng)?shù)?再加上二氧化碳分子和水蒸氣分子的強(qiáng)烈吸收,所以到達(dá)地面上的輻照度是微乎其微了。在地面上利用太陽(yáng)能，考慮波長(zhǎng)在0.28~2.5μm范圍內(nèi)的太陽(yáng)輻射即可。一般而言,太陽(yáng)輻射中約有43%因反射和散射而折回宇宙空間,另有14%被大氣所吸收,只有43%能夠到達(dá)地面。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)輻射能的相關(guān)概念（1）直接輻射:從日面及周圍一小立體角內(nèi)發(fā)出的輻射,直接輻射是由視場(chǎng)角約為5°的儀器測(cè)定的,而日面本身的視場(chǎng)角約為0.5°,它包括日面周圍的部分散射輻射,即環(huán)日輻射。（2）法向直接輻射:與太陽(yáng)光線垂直的平面上接收到的直接輻射。直接輻射與法向直接輻射的數(shù)值相同,區(qū)別在于直接輻射是從太陽(yáng)出射的角度來(lái)定義,法向直接輻射則是從地面入射的角度來(lái)定義。（3）水平面直接輻射:水平面上接收到的直接輻射。（4）散射輻射:太陽(yáng)輻射被空氣分子、云和空氣中的各種微粒分散成無(wú)方向性的,但不改變其單色組成的輻射。（5）水平面總輻射:水平面從上方2π立體角(半球)范圍內(nèi)接收到的直接輻射和散射輻射之和。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)輻射能的相關(guān)概念(6)地外太陽(yáng)輻射：地球大氣層外的太陽(yáng)輻射。(7)輻照度：物體在單位時(shí)間、單位面積上接收到的輻射能，單位為W/m2。(8)

輻照量(曝輻量)：給定時(shí)間段內(nèi)輻照度的積分總量,單位為MJ/m2或kW·h/m2。(9)

法向直接輻照度：與太陽(yáng)光線垂直的平面上的單位時(shí)間、單位面積上接收到的直接輻射能。(10)法向直接輻照量：給定時(shí)間段內(nèi)法向直接輻照度的積分總量。(11)水平面直接輻照度：水平面上單位時(shí)間、單位面積上接收到的直接輻射能。(12)水平面直接輻照量:在給定時(shí)間段內(nèi)水平面直接輻照度的積分總量。(13)水平面散射輻照度:水平面從上方2π立體角(半球)范圍內(nèi)單位時(shí)間、單位面積上接收到的散射輻射能。(14)水平面散射輻照量:在給定時(shí)間段內(nèi)水平面散射輻照度的積分總量。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)輻射能的相關(guān)概念(15)水平面總輻照度:水平面從上方2π立體角(半球)范圍內(nèi)單位時(shí)間、單位面積上接收到的總輻射能。(16)水平面總輻照量:在給定時(shí)間段內(nèi)水平面總輻照度的積分總量。(17)地外法向太陽(yáng)輻照度：地球大氣層外與太陽(yáng)光線垂直的平面上單位時(shí)間、單位面積上接收到的太陽(yáng)輻射能。(18)地外法向太陽(yáng)輻照量：在給定時(shí)間段內(nèi)地外法向太陽(yáng)輻照度的積分總量。(19)地外水平面太陽(yáng)輻照度：地球大氣層外水平面從上方2π立體角(半球)范圍內(nèi)單位時(shí)間、單位面積上接收到的太陽(yáng)輻射能。(20)地外水平面太陽(yáng)輻照量：在給定時(shí)間段內(nèi)地外水平面太陽(yáng)輻照度的積分總量。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)輻射能的相關(guān)概念(21)日照時(shí)數(shù)H：在一給定時(shí)間,太陽(yáng)直接輻照度達(dá)到或超過(guò)120W/m2各段時(shí)間總和。(22)可照時(shí)數(shù)H0：在無(wú)任何遮蔽條件下,太陽(yáng)中心從某地東方地平線到進(jìn)入西方地平線,其光線照射到地面所經(jīng)歷的時(shí)間。H0取決于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥群腿掌?H0的基本計(jì)量時(shí)間段為日、月和年的可照時(shí)數(shù)以日值進(jìn)行累計(jì),單位為小時(shí)(h)。(23)日照百分率：日照時(shí)數(shù)占可照時(shí)數(shù)的百分比,以百分號(hào)(%)表示。(24)太陽(yáng)能資源穩(wěn)定度：太陽(yáng)能資源年內(nèi)變化的狀態(tài)和幅度。用全年中各月平均日輻照量的最小值與最大值的比表示,在實(shí)際大氣中,其數(shù)值在(0,1)區(qū)間變化,越接近1越穩(wěn)定。(25)直射比：水平面直接輻照量在水平面總輻照量中所占的比例，用百分比或小數(shù)表示。在實(shí)際大氣中,其數(shù)值在[0,1)區(qū)間變化,越接近1,水平面直接輻射占比越高。太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.太陽(yáng)輻射能的相關(guān)概念(26)太陽(yáng)常數(shù)E0：太陽(yáng)和地球距離變化,在地球大氣層上垂直于太陽(yáng)輻射方向單位面積接收到的功率在1328~1418W/m2之間。定義在平均日地距離處,地球大氣層外垂直于太陽(yáng)輻射方向單位面積上接收到的太陽(yáng)總輻照度為太陽(yáng)常數(shù),其數(shù)值為(1367±7)W/m2。非垂直照射情況下，太陽(yáng)總輻照度為E0·sinh(h為太陽(yáng)高度角)。(27)大氣質(zhì)量AM(airmass)：太陽(yáng)光通過(guò)大氣實(shí)際距離與大氣垂直厚度之比。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和溫度0℃時(shí),海平面上太陽(yáng)光垂直入射時(shí)，AM=1,記為AM1.0。在地球大氣層外接收到的太陽(yáng)輻射，稱為大氣質(zhì)量為零（AM0）。大氣質(zhì)量越大，說(shuō)明光線經(jīng)過(guò)大氣層路程越長(zhǎng)，受到衰減越多，達(dá)到地面能量越少。太陽(yáng)輻射式中：θz為太陽(yáng)天頂角

h為太陽(yáng)高度角太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.太陽(yáng)輻射的計(jì)算方法(26)太陽(yáng)常數(shù)E0：太陽(yáng)和地球距離變化,在地球大氣層上垂直于太陽(yáng)輻射方向單位面積接收到的功率在1328~1418W/m2之間。定義在平均日地距離處,地球大氣層外垂直于太陽(yáng)輻射方向單位面積上接收到的太陽(yáng)總輻照度為太陽(yáng)常數(shù),其數(shù)值為(1367±7)W/m2。非垂直照射情況下，太陽(yáng)總輻照度為E0·sinh(h為太陽(yáng)高度角)。(27)大氣質(zhì)量AM(airmass)：太陽(yáng)光通過(guò)大氣實(shí)際距離與大氣垂直厚度之比。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和溫度0℃時(shí),海平面上太陽(yáng)光垂直入射時(shí)，AM=1,記為AM1.0。在地球大氣層外接收到的太陽(yáng)輻射，稱為大氣質(zhì)量為零（AM0）。大氣質(zhì)量越大，說(shuō)明光線經(jīng)過(guò)大氣層路程越長(zhǎng)，受到衰減越多，達(dá)到地面能量越少。太陽(yáng)輻射式中：θz為太陽(yáng)天頂角

h為太陽(yáng)高度角太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.輻射量單位及換算太陽(yáng)能輻射量單位有卡(cal)、焦耳(J)、瓦(W)等

1cal=4.1868J=1.16278mW·h

1kW·h=3.6MJ

1kW·h/m2=3.6MJ/m2=0.36kJ/cm2

100mW·h/cm2=85.98cal/cm2

1MJ/m2=23.889cal/cm2=27.8mW·h/cm2全國(guó)光資源分布太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.中國(guó)太陽(yáng)能資源分布中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能中心發(fā)布《2022年中國(guó)風(fēng)能太陽(yáng)能資源年景公報(bào)》顯示如下。2022年，全國(guó)太陽(yáng)能資源為偏大年景，全國(guó)平均年總輻照量較常年偏高。全國(guó)平均年水平面總輻照量為1563.4kW·h/m2，為近30年最高，較近30年平均值偏大45.3kW·h/m2，較近10年平均值偏大54.0kW·h/m2，較2021年偏大70.0kW·h/m2。全國(guó)光資源分布太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.中國(guó)太陽(yáng)能資源分布我國(guó)太陽(yáng)能資源地區(qū)性差異較大呈現(xiàn)西部地區(qū)大于中東部地區(qū)，高原、少雨干燥地區(qū)大，平原、多雨高濕地區(qū)小的特點(diǎn)，全國(guó)2022年水平面總輻照量情況表。全國(guó)光資源分布太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.中國(guó)太陽(yáng)能資源分布全國(guó)光資源分布全國(guó)部分?。▍^(qū)、市）2022年水平面及最佳傾斜面總輻照量（單位kW·h/m2）序號(hào)省份水平面總輻照量最佳傾斜面總輻照量序號(hào)省份水平面總輻照量最佳傾斜面總輻照量1北京1527.61866.417湖北1416.51507.12天津1561.71883.018湖南1388.61461.83河北1537.51857.119廣東1460.61520.24山西1536.01815.520廣西1391.81437.45內(nèi)蒙古1571.62030.321海南1519.51534.26遼寧1422.81757.722重慶1311.01354.87吉林1392.81777.623四川1499.91628.98黑龍江1337.41777.724貴州1289.91333.49上海1448.51561.125云南1515.71643.810江蘇1458.51609.726西藏1819.81930.311浙江1476.51562.527陜西1459.71633.312安徽1502.81636.028甘肅1627.71937.513福建1544.51614.229青海1747.22033.114江西1480.41568.330寧夏1611.01862.815山東1461.41657.231新疆1588.361904.816河南1470.11602.1

固定式光伏發(fā)電可利用的太陽(yáng)能資源是光伏組件按照最佳傾角放置時(shí)能夠接收的太陽(yáng)總輻照量（簡(jiǎn)稱“最佳斜面總輻照量”）。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，按80%的總體系統(tǒng)效率計(jì)算固定式光伏電站的首年利用小時(shí)數(shù)。

太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.中國(guó)太陽(yáng)能資源分布全國(guó)光資源分布2022年我國(guó)部分?。▍^(qū)、市）年水平面總輻照量距平（單位：kW·h/m2）太陽(yáng)輻射基本知識(shí)013.2022年固定式光伏發(fā)電太陽(yáng)能資源全國(guó)平均年最佳斜面總輻照量為1815.8kW·h/m2，較近30年平均值偏大40.8kW·h/m2，較近10年平均值偏大50.8kW·h/m2，較2021年偏大67.1kW·h/m2。全國(guó)固定式光伏電站平均首年利用小時(shí)數(shù)為1453.7h，較近30年平均值偏多32.7h，較近10年平均值偏多40.7h，較2021年偏多53.7h。2022年：最佳斜面總輻照量和光伏發(fā)電首年利用小時(shí)數(shù)西部地區(qū)大于中東部地區(qū)，最佳斜面總輻照量西部較常年偏小、東部偏大。全國(guó)光資源分布太陽(yáng)輻射基本知識(shí)011.地外法向太陽(yáng)輻射（1）地外法向太陽(yáng)輻照度：當(dāng)?shù)厍蚺c太陽(yáng)的距離為日地平均距離時(shí),地外法向太陽(yáng)輻照度即太陽(yáng)常數(shù);其他時(shí)間地外法向太陽(yáng)輻照度需將太陽(yáng)常數(shù)經(jīng)日地距離訂正后得出。EDNI:地外法向太陽(yáng)輻照度（單位W/m2)n積日：日期在一年的序號(hào)E0太陽(yáng)常數(shù)(取1366.1W/m2）指大氣層外日地平均距離處單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與太陽(yáng)輻射束垂直的單位平面上的太陽(yáng)輻射通量。（2）地外法向太陽(yáng)輻照量：一段時(shí)間的地外法向太陽(yáng)輻照量(EDNR)是將地外法向太陽(yáng)輻照度(EDNI)乘以時(shí)間,單位為W·h/m2或J/m2。太陽(yáng)輻射計(jì)算方法太陽(yáng)輻射基本知識(shí)012.地外水平面太陽(yáng)輻射（1）瞬時(shí)地外水平面太陽(yáng)輻照度EHI(單位為MJ/m2)（2）小時(shí)地外水平面太陽(yáng)輻照量EHRh(單位為MJ/m2)式中ω1、ω2為所計(jì)算時(shí)間段的起、止時(shí)角，ω1<ω2，單位為°(3)日地外水平面太陽(yáng)輻照量EHRd(單位為MJ/m2)（月地外水平面太陽(yáng)輻照量可將當(dāng)月逐日輻照量累計(jì)求和得到,亦可以近似采用當(dāng)月代表日的日輻照量乘以當(dāng)月日數(shù)）式中ωs為日落時(shí)刻的時(shí)角,單位為°太陽(yáng)輻射計(jì)算方法太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01對(duì)大氣上界,太陽(yáng)輻射計(jì)算式如右：式中T為一天的周期,等于86400s太陽(yáng)輻射計(jì)算方法3.太陽(yáng)直接輻射日總量(1)從日面及其周圍一小立體角內(nèi)發(fā)出的太陽(yáng)輻射（ω1、ω2，日出、日落的時(shí)角;a大氣透明系數(shù),a等于透過(guò)一個(gè)大氣質(zhì)量數(shù)(AM=1)后的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度(E1)與透過(guò)前的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度(E0)之比,a=E1/E0。(2)日天文總輻射量計(jì)算式如右：Qn日天文總輻射量,MJ/m2·d；T時(shí)間周期,24×60min/d；I0太陽(yáng)常數(shù),數(shù)值為0.082MJ/m2·min；ρ日地距離系數(shù)；?地理緯度，rad；δ太陽(yáng)赤緯角，rad；ω0日出、日落時(shí)角，rad。太陽(yáng)輻射基本知識(shí)01太陽(yáng)輻射計(jì)算方法4.光伏組件上的太陽(yáng)總輻射HtHt直接輻射、散射輻射、地面反射輻射三者之和。Hbt傾斜面上的太陽(yáng)直接輻射量

Hdt傾斜面上的太陽(yáng)散射輻射量

Hrt傾斜面上的地面反射輻射量Rb傾斜面與水平面上直接輻射量比值

hs水平面上的日落時(shí)角

h′s傾斜面上的日落時(shí)角Hb氣象站數(shù)據(jù),水平面上直接輻射量

Hd氣象站數(shù)據(jù),水平面上散射輻射量

H0大氣層外水平面上太陽(yáng)輻射量R地面反射率

?地理緯度

s光伏組件安裝傾角

δ太陽(yáng)赤緯角地面反射率R光伏發(fā)電原理Part.02光伏發(fā)電原理02PNIph上電極下電極光生電動(dòng)勢(shì)U以硅基電池為例：當(dāng)光照射在PN結(jié)上，光子能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度Eg時(shí)，價(jià)帶頂?shù)碾娮榆S遷到導(dǎo)帶底，在PN結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子向N型區(qū)域遷移，空穴向P型區(qū)域遷移，實(shí)現(xiàn)電子空穴的分離，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。條件一：光的照射,可以是單色光、太陽(yáng)光或模擬太陽(yáng)光。條件二：激發(fā)電子空穴對(duì),電子空穴有足夠長(zhǎng)的壽命,分離前不會(huì)復(fù)合。條件三：有一個(gè)靜電場(chǎng),電子空穴在靜電場(chǎng)的作用下分離。條件四：被分離的電子空穴由電極收集,輸出到電池外部形成電流。光伏發(fā)電原理02PN結(jié)的形成PN結(jié)：是指在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界處形成的空間電荷區(qū)。PN結(jié)是構(gòu)成多種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。硅基光伏電池的的核心是一個(gè)PN結(jié)。光伏發(fā)電原理02多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)濃度差P型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體

內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。

擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱PN結(jié)

擴(kuò)散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－動(dòng)畫形成空間電荷區(qū)PN結(jié)的形成光伏發(fā)電原理02PN結(jié)的形成因濃度差

空間電荷區(qū)形成內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)促使少子漂移

內(nèi)電場(chǎng)阻止多子擴(kuò)散

最后,多子的擴(kuò)散和少子的漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。對(duì)于P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面，形成的空間電荷區(qū)稱為PN結(jié)。在空間電荷區(qū)，由于缺少多子，所以也稱阻擋層或耗盡層。多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)由雜質(zhì)離子形成空間電荷區(qū)

光伏發(fā)電原理02PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)（a）獨(dú)立的p型和n型半導(dǎo)體材料（b）熱平衡的p-n結(jié)電子從勢(shì)能低的n區(qū)向勢(shì)能高的p區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須克服這一勢(shì)能“高坡”，才能到達(dá)p區(qū)；同理，空穴也必須克服這一勢(shì)能“高坡”，才能從p區(qū)到達(dá)n區(qū)，這一勢(shì)能“高坡”通常稱為p-n結(jié)的勢(shì)壘，故空間電荷區(qū)也稱勢(shì)壘區(qū)。光伏發(fā)電原理02PN結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)平衡p-n結(jié)的空間電荷區(qū)兩端的電勢(shì)差稱為p-n結(jié)的接觸電勢(shì)差或內(nèi)建電勢(shì)差VD，VD與p-n結(jié)兩邊的摻雜濃度、溫度、材料的禁帶寬度有關(guān)（在一定溫度下，PN結(jié)兩邊的摻雜濃度越高、VD越大，禁帶寬度越大、VD越大）相應(yīng)的電子電勢(shì)能之差即能帶的彎曲量qVD稱為p-n結(jié)的勢(shì)壘高度。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－光伏發(fā)電原理02光生伏特效應(yīng)太陽(yáng)光的照射會(huì)打破PN結(jié)的熱平衡狀態(tài),能量大于半導(dǎo)體Eg的光子發(fā)生本征吸收,在PN結(jié)的兩邊產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在光激發(fā)下多數(shù)載流子濃度一般變化很小,而少數(shù)載流子濃度卻變化很大，因此主要分析光生少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng)。1—低于禁帶寬度的光子沒(méi)有被吸收2—晶格熱化損失3—結(jié)損失4—接觸損失5—復(fù)合損失光伏發(fā)電原理02光生伏特效應(yīng)光生電子空穴在內(nèi)建電場(chǎng)作用下分離，p區(qū)電子穿過(guò)p-n結(jié)進(jìn)入n區(qū)，n區(qū)空穴進(jìn)入p區(qū)；使p端電勢(shì)升高，n端電勢(shì)降低，在p-n結(jié)兩端形成了光生電動(dòng)勢(shì)，即光生伏特效應(yīng)。，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。光伏發(fā)電原理02光生伏特效應(yīng)光生載流子各自向相反方向運(yùn)動(dòng)，在p-n結(jié)內(nèi)部形成自n區(qū)向p區(qū)的光生電流。光生電動(dòng)勢(shì)的電場(chǎng)方向從p型指向n型，與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反，如同在p-n結(jié)上加正向偏壓，使內(nèi)建電場(chǎng)強(qiáng)度減小，勢(shì)壘高度降低，引起n區(qū)電子和p區(qū)空穴向?qū)Ψ阶⑷?，形成從p型到n型的正向電流。正向電流與光生電流方向相反，會(huì)抵消p-n結(jié)產(chǎn)生的光生電流，使提供給外電路的電流減小（是光伏電池不利因素，又把正向電流稱為暗電流）。p-n結(jié)開(kāi)路時(shí)，光生電流和正向電流相等，p-n結(jié)兩端建立穩(wěn)定的電勢(shì)差Uoc。p-n與外電路接通，在光照作用下，源源不斷的電流通過(guò)電路，即光生伏特效應(yīng)。，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成Part.03光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03光伏發(fā)電系統(tǒng)分類

根據(jù)是否與國(guó)家電網(wǎng)相連，光伏發(fā)電系統(tǒng)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，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為用戶側(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。，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03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(méi)有與國(guó)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(wú)蓄電池和有蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)。，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。無(wú)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)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。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(wú)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)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能，這就是光伏電池的開(kāi)路電壓。如將p-n結(jié)與外電路接通，只要光照不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過(guò)電路，p-n結(jié)起了電源的作用。這就是光伏電池的基本原理。光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03光伏組件：將光能直接轉(zhuǎn)換成電能蓄電池：存儲(chǔ)光伏組件產(chǎn)生的電能，供負(fù)載使用充放電控制器：控制蓄電池充放電離網(wǎng)逆變器：將直流電轉(zhuǎn)換成為交流電,供交流負(fù)載使用01030402離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能光伏組件(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(yáng)光的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能,并送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái),也可以直接用于推動(dòng)負(fù)載工作。當(dāng)發(fā)電容量較大時(shí),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)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能蓄電池：存儲(chǔ)光伏組件發(fā)出的電能,并隨時(shí)向負(fù)載供電。光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)蓄電池的基本要求是:自放電率低、使用壽命長(zhǎng)、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(jià)格低廉。當(dāng)需要大容量電能存儲(chǔ)時(shí),就需要將多節(jié)蓄電池串、并聯(lián)起來(lái)構(gòu)成蓄電池組。鉛酸蓄電池光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能充放電控制器：控制整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)。其功能主要有:防止蓄電池過(guò)充電與過(guò)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(shí)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)電系統(tǒng)分類及組成03離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能逆變器：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(duì)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)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03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(zhǎng)、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)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)031234并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)有逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)：光伏發(fā)電充裕時(shí),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(wú)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(shí),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(dòng)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(shí),光伏發(fā)電系統(tǒng)可自動(dòng)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(yáng)光則用光伏發(fā)電,遇到陰雨天時(shí)就用市電能量進(jìn)行補(bǔ)充。光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能（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)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能（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(gè)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(guò)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)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能（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(guò)來(lái)的交直流電再進(jìn)行匯流、配電、監(jiān)測(cè)，同時(shí)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、漏電保護(hù)器、防反二極管、交直流電壓表、防雷器等器件,在保證系統(tǒng)不受漏電、短路、過(guò)載與雷電沖擊等損壞的同時(shí),方便客戶操作和維護(hù)。光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能（4）逆變器逆變器的主要功能是匯流、將直流電轉(zhuǎn)化為交流電,除此之外,逆變器還具有自動(dòng)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(dòng)調(diào)整、直流檢測(cè)、直流接地檢測(cè)等功能。（5）升壓系統(tǒng)根據(jù)并入電網(wǎng)電壓的等級(jí)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(duì)并入10kV、35kV，需配置箱變系統(tǒng)等設(shè)備；對(duì)并入更高等級(jí)電壓，需配置二次升壓裝置等設(shè)備。華為70kW逆變器SUN2000-70KTL-C1光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能光伏發(fā)電系統(tǒng)分類及組成03并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及各部件功能（6）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(dòng)化水平和安全可靠性,有利于減小光伏對(duì)電網(wǎng)影響。監(jiān)控系統(tǒng)一般用RS-485網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。通過(guò)監(jiān)測(cè)交直流匯流箱、交直流配電柜、逆變器等狀態(tài)數(shù)據(jù),對(duì)各個(gè)光伏陣列的運(yùn)行狀況、發(fā)電量進(jìn)行實(shí)時(shí)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)電系統(tǒng)分類及組成匯報(bào)人：XXX懇請(qǐng)批評(píng)指正！主講：第三章

光伏發(fā)電單元

CONTENTS光伏電池目錄PART

01光伏組件PART

02光伏陣列運(yùn)行方式選擇PART

03PART

04光伏陣列支架和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)PART

02PART

05PART

06光伏陣列設(shè)計(jì)光伏組件發(fā)電量計(jì)算光伏電池Part.01光伏電池01光伏電池是利用半導(dǎo)體光伏效應(yīng)制成的一種能將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換器件,它是光伏單元的工作核心。光伏電池——晶硅光伏電池工作原理01硅原子外層為4電子,硅與周圍硅原子形成共價(jià)鍵，形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；磷原子被注入硅中,5個(gè)電子的磷原子和4個(gè)電子的硅原子結(jié)合,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)多余的自由電子,這種摻雜就形成了電池片的N型區(qū),N型區(qū)的自由電子往往更容易移動(dòng)。與N型摻雜類似,如果在硅片中注入3個(gè)電子的硼原子,3個(gè)電子的硼原子與4個(gè)電子的硅原子結(jié)合,就會(huì)形成缺少一個(gè)電子的空穴區(qū),稱為P型區(qū),與N型區(qū)相反,空穴區(qū)傾向于吸附一個(gè)自由電子。PN區(qū)域形成PN結(jié)構(gòu)，當(dāng)光線照射的時(shí)候,光子激發(fā)電子空穴對(duì)，電子空穴對(duì)在內(nèi)建電場(chǎng)及濃度梯度的作用下分離。光伏電池——晶硅光伏電池工作原理01光伏電池——晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝流程01單晶硅片

多晶硅片光伏電池——晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝流程01晶硅太陽(yáng)能電池單晶硅太陽(yáng)能電池；多晶硅太陽(yáng)能電池；薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅太陽(yáng)能電池；碲化鎘太陽(yáng)能電池;銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池等。太陽(yáng)能電池分類光伏電池——晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝流程01絨面制備：利用化學(xué)溶液對(duì)晶體硅表面進(jìn)行腐蝕，在化學(xué)溶液中處理，形成絨面結(jié)構(gòu)，增加了對(duì)入射光線的吸收。P-N結(jié)制備：在P型硅上，通過(guò)液相、固相或氣相等技術(shù)，擴(kuò)散形成N型半導(dǎo)體。絲網(wǎng)印刷：沉積鋁作為鋁背場(chǎng)，再通過(guò)絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)形成金屬電極。傳統(tǒng)的晶硅光伏電池制作工藝流程：晶硅光伏電池主要制備工藝步驟光伏電池——晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝流程01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(wú)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(lái)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)更新光伏電池——晶硅光伏電池生產(chǎn)工藝流程01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(shì)光伏組件Part.02光伏組件0201組成材料和部件對(duì)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(gè)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、收益率等光伏組件光伏組件——晶硅光伏組件制備工藝流程02在焊接前需要對(duì)電池進(jìn)行分選，分選出有色差、崩邊、缺陷、缺角等外觀不良的電池片技術(shù)和價(jià)值最高的環(huán)節(jié)為焊接和層壓晶硅光伏組件制備工藝流程光伏組件——晶硅光伏組件制備工藝流程02半片技術(shù)疊瓦技術(shù)光伏組件工藝更新光伏組件——晶硅光伏組件制備工藝流程02單塊組件發(fā)電功率高技術(shù)發(fā)展較為成熟據(jù)光伏組件市場(chǎng)主導(dǎo)地位單玻組件雙玻組件：生命周期更長(zhǎng)、耐候性和耐腐蝕性更強(qiáng)、衰減更低、發(fā)電效率更高等晶硅光伏組件硅基薄膜組件銅銦鎵硒薄膜組件（CIGS）碲化鎘（CdTe）薄膜組件薄膜光伏組件光伏組件分類光伏材料的用量少發(fā)電成本相對(duì)較低維護(hù)成本也相對(duì)較低聚光光伏組件光伏組件——光伏組件分類及其性能參數(shù)02光伏組件性能參數(shù)短路電流Isc：當(dāng)將光伏組件的正負(fù)極短路，使U=0時(shí)的