《可再生能源发电技术》全书教学课件.ppt

并网太阳能发电系统 大型风光互补发电系统 并网太阳能发电系统 并网太阳能发电系统 * 光伏发电的特点 从太阳能资源的角度来看：太阳能是最丰富、最广泛的可再生能源。不仅总量巨大，而且分布广泛，获取容易，不需要开采和运输。 从光伏发电系统的角度来看，有如下优点 （1）运输、安装容易 （2）运行、维护简单 （3）安全，可靠，寿命长 （4）清洁，环境污染少 太阳能光伏发电的不足是由太阳能资源本身的弱点造成的。 （1）能量分散（能量密度低）。 （2）能量不稳定。 （3）能量不连续。 * 光伏发电技术的发展历史 光伏发电技术的研究历史已经有100 多年。 1839 年，法国物理学家贝克勒尔-赫兹发现光伏效应。 …… 1950s年代，太阳电池技术出现重大突破。 1954 年诞生世界上第一个实用的太阳能电池。 1960 年，硅太阳电池首次实现并网运行。 1975 年，非晶硅太阳电池问世。 1978 年，美国建成100kW地面光伏电站。 2000 年，太阳电池与建筑相结合的技术正式开始发展。 美国、日本的太空光伏发电构想 * 太阳能光伏发电技术已历经了半个世纪。 2004年，光伏电池在全世界能源市场开始蓬勃发展，产业开始形成。 目前，光伏电池的功率级别非常丰富，大到100kW～10MW 的太阳能光伏电站，小到手表、计算器的电源。 太阳电池的转换效率也明显提高。 * 以太阳能电池作为电源可以使卫星安全工作达20年之久，而化学电池只能连续工作几天。 人造卫星、宇宙飞船上的电子仪器和设备，需要足够的持续不断的电能，而且要求重量轻，寿命长，使用方便，能承受各种冲击、振动的影响。太阳能电池完全满足这些要求。 空间站 “旅行者一号”探测器，历经36年，飞离太阳系 太阳能光伏路灯 * 光电转换电能驱动制冷，先把太阳能转换为电能（是光伏发电方式），再用电力驱动空调。图为greencore公司设计的10200移动式太阳能空调。 * 近年来，世界光伏市场持续高速发展。2012年底世界累计装机101.371GW。 光伏发电的装机容量逐年增加 2009年，由于国际市场多晶硅原材料价格的大幅波动和市场需求环境的剧烈变化，导致国内光伏企业利润大幅下滑，众多厂商倒闭。 2011年美国、欧盟对我国光伏组件企业的“双反调查”使得我国光伏产业严重受阻，造成太阳能电池等出口受限，以至于低成本的光伏组件不能销往国外，使得全球光伏发电成本提高。 * 近20 多年光伏电池产品每增加一倍，光伏电池的价格下降20％。光伏发电的小功率的应用已经比较普遍，而今正向大功率应用发展。 * 我国光伏发电行业的发展状况 我国从20 世纪50 年代开始研制太阳能电池。 1971 年，我国发射的第二颗人造卫星“实践1 号”上配备了多块单晶硅太阳电池板，在后面8 年的服役期内，太阳电池功率衰降不到15％。 1994 年，中科院电工所建造了许多小型户用光伏发电系统和100 千瓦独立光伏电站等。 2003 年，中国成为世界上最大的庭园灯等光伏消费品生产国。 2007 年，崇明岛兆瓦级光伏电站发电示范工程正式并网发电。 2009 年，一些大型光伏项目，格外引人关注。“光电建筑”、“金太阳示范工程”、敦煌大型荒漠光伏电站等 * 截止到2012年，我国太阳能光伏发电并网装机容量达到328万kW。 中国目前虽然是光伏电池生产大国，但国内光伏电池应用的市场仍未启动，市场潜力十分巨大。原因（1）光伏发电并网困难（2）成本高企（3）补贴之后（4）政策扶持力度不够 太阳电池效率 在实验室条件下，采用最先进的技术，单晶硅太阳电池的转换效率可能超过24%，然而，工业上大批量生产电池的效率普遍只有13~14%。 原因？最重要的是实验室在生产电池时可以把效率当成是最主要的目标，而不考虑费用、工艺的复杂程度或生产效率。 从生产角度来看，提高转换效率，对于固定的功率输出需要的组件较少，则相对而言降低了成本。所以，同时提高转换效率和降低硅晶片的成本是全面降低光伏成本的关键。 * 影响太阳电池效率的主要因素是半导体材料的选择，由于每种材料能带间隙的大小与其所吸收的光谱各有不同，所以每种材料有其一定的能量转换效率。每种材料只能吸收一定范围内的光谱能量。 另外，转换效率还受材料的品质影响而无法达到理论值，如材料的纯度较低，或材料本身的结构缺陷等。 * 除了材料本身的影响之外，某些损失是由于太阳电池的结构设计引起的，这包括： 反射损失（reflection loss） 表面再结合损失（surface recombination loss） 内部再结合损失（bulk recombination loss） 串联电阻损失（series resistance loss） 电压因子损失（voltage factor loss） * 太阳电池光学损失原理