光伏電站安裝與調(diào)試教學培訓課件：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概論

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理與應用技術教學內(nèi)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(jié)構、功能、操作調(diào)試方法；逆變器的原理、結(jié)構、功能、操作調(diào)試方法；

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、設計、安裝調(diào)試及運行維護；風光互補發(fā)電系統(tǒng)的組成、設計、安裝調(diào)試及運行維護；實驗/實訓?？己朔椒ǎ▍⒖迹赫n程成績=作業(yè)(15%)+實驗(15%)+期末考試(70%)。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(chǎn)業(yè)的決定》，七個產(chǎn)業(yè)被納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。(2010.9.8)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)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(chǎn)業(yè)；高端裝備制造產(chǎn)業(yè)：包括我國高速鐵路等技術等；生物產(chǎn)業(yè)：包括生物醫(yī)藥和生物農(nóng)業(yè)等；新材料產(chǎn)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(chǎn)業(yè)：太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等的發(fā)現(xiàn)和應用；新一代信息技術產(chǎn)業(yè)：互聯(lián)網(wǎng)、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

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

圖1-1當?shù)厍蚝吞柖急灰暈楹隗w時，地球吸收和向外輻射的光譜能譜分布（圖中兩條曲線的峰值已被歸一化處理，并且水平軸坐標尺度是對數(shù)尺度）

1.1太陽能光伏發(fā)電的重要意義1.1.3常規(guī)電網(wǎng)的局限性

電網(wǎng)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(jié)，基于光生伏特效應，將光能轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)換效率15%左右。圖1-2太陽能電池的發(fā)電原理和結(jié)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(zhuǎn)換過程簡單，是直接從光能到電能的轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)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。1.2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

優(yōu)點：

分布廣—陽光普照大地；

無污染—最潔凈能源；

易接受—建設周期短，簡單方便；

能源巨大—地表年接受太陽能=130萬噸標煤能；

長久—永不枯竭，太陽能可維持100億年，超過地球壽命。缺點：

分散性—能量密度低；

不穩(wěn)定性—隨季節(jié)、天氣、晝夜變化，并網(wǎng)麻煩；

地域依賴性強；

效率低、成本高—光電轉(zhuǎn)換效率~15%；1~2元/kW

h

。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）→Se光伏效應（1877）→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(zhuǎn)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(chǎn)業(yè)的決定》將新能源產(chǎn)業(yè)：太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質(zhì)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(chǎn)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.國際太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展歷程光伏效應（1839年）

硅太陽能電池（1954年）

光伏發(fā)電技術及其應用。

能源危機是世界性問題；

陽光計劃，全球開發(fā)太陽能；

光伏廠商4600余家；

美國“國家光伏計劃”，太陽能路燈每盞年節(jié)電800kW

h

；

日本計劃普及太陽能住宅發(fā)電系統(tǒng)，建筑-光伏(BIPV)一體化；

歐洲“尤里卡”計劃，推出“10萬套工程計劃”；

全球太陽能產(chǎn)業(yè)年增幅15%。1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用3.我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程

1959年研制成功第一個太陽能電池。1971年3月首次應用于我國第二顆人造衛(wèi)星。1973年開始在地面應用太陽能電池，1979年開始生產(chǎn)單晶硅太陽能電池。20世紀80年代中、后期，引進國外太陽能電池生產(chǎn)線或關鍵設備，初步形成生產(chǎn)能力達到4.5MW的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。20世紀90年代中、后期，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展時期，2010年，我國太陽能電池產(chǎn)量達5635MW，占全球的40％以上。

1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用3.我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程

2002年啟動西部省區(qū)無電通電計劃（風能、光能利用）

2003年“光明工程”，籌資100億推進光伏技術應用；

單晶硅市場份額占世界25%；

光伏產(chǎn)業(yè)年增幅30%；

光伏產(chǎn)能：139MW(2005)→400MW(2006)→1180MW(2007)→5635MW（2010）占全球的40％以上。太陽能電池價格：40元/W(2000)→33元/W(2003)→27元/W(2004)→12元/W(目前)；太陽能電價：3~5元/kWh

→1元/kWh

(2011.8）1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用3.我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程

2011年8月1日，國家發(fā)改委公布《關于完善太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價政策的通知》，統(tǒng)一太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價：2011年7月1日前核準建設、2011年底建成投產(chǎn)、國家發(fā)改委善未核定價格的太陽能光伏發(fā)電項目，上網(wǎng)電價為1.15元/kW

h（含稅，下同）；2011年7月1日及以后核準建設的太陽能光伏發(fā)電項目，以及2011年7月1日前核準但截至2011年底仍未建成投產(chǎn)的太陽能光伏發(fā)電項目，除西藏仍執(zhí)行1.15元/kW

h的上網(wǎng)電價外，其余省（區(qū)、市）按1.0元/kW

h執(zhí)行。而且，今后還將根據(jù)投資成本變化和技術進步情況等因素適時調(diào)整光伏發(fā)電上網(wǎng)電價。其它發(fā)電行業(yè)上網(wǎng)參考電價：火電0.4元/kW

h；水電0.1612~0.39元/kW

h

；風電按四類風能資源區(qū)分類，相應的上網(wǎng)電價分別為0.51元/kW

h、0.54元/kW

h、0.58元/kW

h和0.61元/kW

h。

1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用4.太陽能光伏發(fā)電的應用（1）消費性電子產(chǎn)品，如非晶硅太陽能電池供電的計算器、太陽能鐘表、太陽能照明燈具、太陽能收音機、電視機等，這類產(chǎn)品約占世界光伏產(chǎn)品銷售量的14%。（2）遠離電網(wǎng)居民供電系統(tǒng)，包括家庭分散供電和獨立太陽能光伏電站的集中供電，占世界光伏產(chǎn)品銷量的35%。（3）離網(wǎng)工業(yè)供電系統(tǒng)，占世界光伏產(chǎn)品銷量的33%。（4）并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，占世界光伏產(chǎn)品銷售量的18％1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用太陽能利用深圳園博會屋頂太陽能電源屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用太陽能利用BIPV一體1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用

5.太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展趨勢開發(fā)新能源和可再生清潔能源，是21世紀世界經(jīng)濟發(fā)展中最具有決定性影響的五項技術領域之一。太陽能光伏發(fā)電遠期將大規(guī)模應用，近期可解決特殊應用領域的需要。

1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與應用

5.太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展趨勢

最新研究動態(tài)（1）最新式太陽能采集裝置—氦氣球美國科利與葛菲爾研制，直徑10ft氦氣球相當于25m2太陽能電池板的采光能力；（2）有機薄膜太陽能電池,光電轉(zhuǎn)換效率20%；（3）南非廉價太陽能電池板（50%），增加5m厚特殊感光合金，減小電池板厚度；（4）小珠（1mm）太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率8%~10