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文檔簡介

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程

主講教師:崔建坡

石家莊鐵道大學數理系2013年9月

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程

使用教材:

1.何道清等.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理與應用技術.化學工業(yè)出版社2012.

2.S.R.WenhamM.A.Green應用光伏學。上海交通大學出版社2008.參考書籍:

1.趙爭鳴等、太陽能光伏發(fā)電及其應用.科學出版社2.沈輝、曾祖勤.太陽能光伏發(fā)電技術.北京:化學工業(yè)出版社,2004.3.太陽能光伏發(fā)電技術相關網站太陽能光伏技術所涉及的內容

一.光伏設備:硅棒硅錠、硅片、電池、電池板/組件生產設備、薄膜電池生產設備;二.光伏電池:單晶電池、多晶電池、非晶電池、其他薄膜電池;三.光伏相關零部件:蓄電池、充電控制器、逆變器、支架系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)接線盒、電纜等;四.光伏材料:硅料、硅錠/硅塊、硅片、漿料、封裝玻璃、封裝薄膜及其他原料;五.光伏產品:燈具類產品、移動充電器、光伏水泵、家用太陽能及其他光伏應用產;六.光伏工程及系統(tǒng):并網發(fā)電系統(tǒng)、獨立發(fā)電系統(tǒng)、太陽能空氣調節(jié)系統(tǒng)、農村光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能檢測及控制系統(tǒng)、工程程序控制和工程管理及軟件編制系統(tǒng);來自“2012中國國際光伏大會暨展覽會”信息太陽能光伏技術所涉及的內容

七.光伏超純水設備:電池、單晶硅、硅材料超純水設備、單晶硅/多晶硅生產工藝用超純水設備;八.評估/測試/分析區(qū):電池測量儀器、太陽能仿真器、厚度測量儀器、電測量儀器、光照射設備、光譜靈敏度測量器、基板檢測儀、外觀檢測儀器、各式測試器,其它評估、測試、分析設備;九.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)區(qū):槽式太陽能熱發(fā)電、塔式太陽能熱發(fā)電、碟式太陽能熱發(fā)電、太陽能熱氣流發(fā)電等;十.服務供應商:協(xié)會、顧問、市場調研和分析、工程和能源系統(tǒng)、監(jiān)測、技術轉讓和培訓、銀行和金融公司、行業(yè)媒體。來自“2012中國國際光伏大會暨展覽會”信息本課程的教學任務

系統(tǒng)介紹太陽能光伏發(fā)電的基本原理、系統(tǒng)構成和實際應用。課程立足于太陽能光伏技術的基本原理和基本概念,著眼于太陽能光伏發(fā)電技術的實際應用和工程設計。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程教學內容和重點:

太陽及太陽能;

太陽能電池原理、特性、制作方法、使用和維護;蓄電池的原理、特性、安裝、使用和維護;控制器的原理、結構、功能、操作調試方法;逆變器的原理、結構、功能、操作調試方法;

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、設計、安裝調試及運行維護;風光互補發(fā)電系統(tǒng)的組成、設計、安裝調試及運行維護;實驗/實訓。光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來陽光杯光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來大唐武威太陽能電站騰格里沙漠邊緣的武威市光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來光伏技術照亮未來光伏動力車光伏動力車第1章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論第1章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論

國務院常務會議審議并原則通過《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》,七個產業(yè)被納入戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃。(2010.9.8)節(jié)能環(huán)保產業(yè):為節(jié)約資源、保護環(huán)境提供技術、裝備和服務保障的產業(yè);高端裝備制造產業(yè):包括我國高速鐵路等技術等;生物產業(yè):包括生物醫(yī)藥和生物農業(yè)等;新材料產業(yè):包括以納米材料為代表的新材料的應用等新能源汽車:包括燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等;新能源產業(yè):太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等的發(fā)現和應用;新一代信息技術產業(yè):互聯(lián)網、云計算為技術基礎的一些新興平臺。第1章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論2013年8月30日,國家發(fā)展改革委出臺了《關于發(fā)揮價格杠桿作用促進光伏產業(yè)健康發(fā)展的通知》1.光伏電站實行分區(qū)域的標桿上網電價政策。根據電站所在區(qū)域的太陽能資源條件和建設成本,將全國分為三類資源區(qū),分別執(zhí)行每千瓦時0.9元、0.95元、1元的電價標準2.對于分布式光伏發(fā)電項目,實行按照發(fā)電量進行電價補貼的政策,電價補貼標準為每千瓦時0.42元。

第1章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論無論是企業(yè)還是居民個人,只要是分布式光伏發(fā)電項目(裝機容量在6兆瓦以下),所發(fā)電量都能享受到每度電0.42元的國家補貼。如果除去自發(fā)自用外,有余上網的電量,電網還會按照脫硫煤電價回收,每度電按照0.45元的價格進行計價,這樣算上國家補貼的話,每發(fā)給國家電網1度電,就能收入0.87元。企業(yè)的分布式發(fā)電項目如果自發(fā)自用更劃算,企業(yè)用電目前執(zhí)行的是大工業(yè)電價,此價格要高于脫硫煤電價。以每度電0.637元為例,如果自發(fā)自用,每度電不僅能省下0.637元,還能得到0.42元的補貼,這就等于1.057元的收益,比標桿上網電價1元錢還要合算。第1章太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng):太陽

太陽能

太陽能電池

蓄電池

控制器

逆變器

光伏發(fā)電系統(tǒng)+

風光互補發(fā)電系統(tǒng)1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義1.1.1世界能源危機日益加劇

能源需求量日益增加,化石能源的儲量有限

能源危機中國及世界主要常規(guī)能源儲量預測

中國石油進口比例正在逐年增加,2007年進口比例是47.2%,2008年49.8%,2009年52%,2010年54.8%,2011年56.5%,,現在應該已超過60%.1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義1.1.2自然生態(tài)環(huán)境日趨惡化

能源消耗增加

自然生態(tài)破壞、人造氣體增加

環(huán)境惡化(吸收7~13m輻射能,阻礙地球能量的正常逃逸

)。

溫室效應

為保持地球溫度,地球從太陽獲得能量必須與地球向外的熱輻射能量相等,大氣層阻礙向外的輻射,水蒸氣強烈吸收4-7m波段的光波,而二氧化碳主要吸收13-19m波段的光波,70%的輻射從7-13m的窗口逃逸,保持地球溫度為14℃.1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義人類活動增加了大氣中人造氣體的排放,這些氣體吸收波長范圍是7-13m,人造氣體包括:二氧化碳,甲烷,臭氧,氮氧化合物和氯氟碳化物(CFCl)等,阻礙了能量的正常逃逸,被廣泛認為是造成地表平均溫度升高的原因。

現有的證據顯示,到2030年,起效果的CO2水平將是現在的兩倍。致使全球溫度升高1到4度。這將引起風的流動模式和降雨量的變化,其結果可能導致大陸內部變得干旱以及地球海平面上升。排放的人造氣體增長的越多,當然造成的影響就越嚴重。

大氣中,二氧化碳含量的上升(藍線)與平均溫度(紅線)的上升相聚在一起。1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義1.1.3常規(guī)電網的局限性

電網輸電到邊遠地區(qū)困難;電力供應不足;等1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義尋求新能源——太陽能利用的主要形式

1.2太陽能光伏發(fā)電原理及特點1.2.1太陽能光伏發(fā)電原理

太陽能電池就是一塊大面積的p-n結,基于光生伏特效應,將光能轉化為電能。轉換效率15%左右。圖1-2太陽能電池的發(fā)電原理和結構1-柵線電極;2-減反射膜;3-擴散區(qū);4-基區(qū);5-底電極1.2太陽能光伏發(fā)電原理及特點1.2.2太陽能光伏發(fā)電的特點

1.優(yōu)點:(1)太陽能資源取之不盡,用之不竭;(2)太陽能資源隨處可得,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路所造成的電能損失。(3)光伏發(fā)電的能量轉換過程簡單,是直接從光能到電能的轉換,沒有中間過程和機械運動,不存在機械磨損。

(4)光伏發(fā)電本身不使用燃料,綠色、環(huán)保;(5)光伏發(fā)電過程不需要冷卻水,可以安裝在沒有水的荒漠戈壁上;光伏-建筑一體化發(fā)電系統(tǒng),不需要單獨占地,節(jié)省土地資源;

1.2太陽能光伏發(fā)電原理及特點1.2.2太陽能光伏發(fā)電的特點

1.優(yōu)點:(7)光伏發(fā)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(30年以上)(8)太陽能電池組件結構簡單,體積小、重量輕,便于運輸和安裝。太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點。1.2太陽能光伏發(fā)電原理及特點1.2.2太陽能光伏發(fā)電的特點

2.缺點(1)能量密度低(<1kW/m2

);(2)占地面積大。(3)轉換效率低,晶體硅光伏電池為13%~17%,非晶硅光伏電池只有6~8%;(4)間歇性工作;(5)受氣候環(huán)境因素影響大;(6)地域依賴性強;(7)系統(tǒng)成本高,太陽能電池組件2美元/W;(8)晶體硅電池的制造過程高污染、高能耗。1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

1.獨立太陽能光伏系統(tǒng)的構成

圖1-3獨立太陽能光伏系統(tǒng)構成1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用

獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)目前面臨以下三個問題:(1)能量密度和整體利用效率較低,前期投資較大;(2)獨立發(fā)電系統(tǒng)的儲能裝置-鉛酸蓄電池初始成本高(占25%左右),運行成本也大;(3)供電穩(wěn)定性、可靠性差

。

圖1-4戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

2.并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-5并網型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

2.并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-5并網型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用1.3.1太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

2.并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

圖1-5并網型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用1.3.2太陽能光伏發(fā)電技術的應用與發(fā)展歷程

1.太陽能光伏發(fā)展的歷程光伏效應(貝克雷爾,1839)→硅太陽電池(貝爾實驗室,1945)→單晶硅太陽電池(貝爾實驗室,光電轉換6%,1954)→能源危機,光伏計劃(1974)→成本降低,實際應用。中國1975年起步,發(fā)展迅速,《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》將新能源產業(yè):太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等的發(fā)展和應用納入七個戰(zhàn)略性新興產業(yè)規(guī)劃中(2010.9.8)。1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用2.國際太

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