(簡潔、有趣)太陽能發(fā)電技術(shù)ppt課件.ppt

1、太陽能發(fā)電技術(shù),碩研10-6班 王超,主要內(nèi)容,一、太陽能 二、太陽能光伏發(fā)電 太陽能電池 離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 三、太陽能熱力發(fā)電 槽式熱力發(fā)電裝置 塔式熱力發(fā)電裝置 碟式熱力發(fā)電裝置,一、太陽能,對于人類來講，太陽能取之不盡，用之不竭，無污染。 每秒輻射到陸地表面的能量相當(dāng)于全球1年內(nèi)消耗總能量的3.5萬倍； 其中植物吸收的占0.015%，轉(zhuǎn)化為燃料的不到0.002%。,太陽能主要利用方式,二、太陽能光伏發(fā)電,太陽能電池組 太陽能控制器 蓄電池 逆變器,光伏發(fā)電系統(tǒng)組成：,圖1 光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖,半導(dǎo)體硅的光電效應(yīng),光子穿透至PN結(jié)附近，能量被電子吸收。若光子能量大于電子的逸出功，

2、電子擺脫束縛成為自由電子，同時產(chǎn)生一個帶正電的空穴。 PN結(jié)具有由N指向P的電場，電子向N運(yùn)動，空穴向P運(yùn)動。表面電極為負(fù)，背電極為正。當(dāng)與外負(fù)載連接時形成電流。,圖2 光電效應(yīng)原理,2.1 太陽能電池,圖3 晶體硅太陽電池原理示意 (代表電子；o代表空穴；光子能量hv),太陽能電池類型,單晶硅硅電池 多晶硅硅電池 非晶硅硅電池,太陽能電池類型,1.單晶硅電池 所謂單晶，指的是太陽能電池內(nèi)的硅原子結(jié)晶非常完整，由單一的結(jié)晶構(gòu)成電池的細(xì)胞元。 由于完整的結(jié)晶，自由電子和空穴在內(nèi)部的移動不會受到阻礙，不容易發(fā)生自由電子與空穴復(fù)合的情況，所以單晶硅電池效率高。 由于完整的結(jié)晶，硅原子之間的化學(xué)鍵非常

3、堅(jiān)固，不容易因?yàn)樽贤饩€破壞化學(xué)鍵而產(chǎn)生懸浮鍵，懸浮鍵會阻礙自由電子的移動，甚至捕捉自由電子，造成電流下降。所以單晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率不易隨時間衰退。,單晶硅電池的制造,硅在自然界含量豐富，如沙子、硅石、二氧化硅等，但沙子雜質(zhì)較多，去除雜質(zhì)成本較高。 原料通常選擇雜質(zhì)含量較低（10%以下）的石英。 第一步是去除雜質(zhì)，石英經(jīng)多道程序后得SiHCl3（三氯氫硅），經(jīng)氣相沉積（時間成本大）得到純硅，對純硅加以熔化，再冷卻使得硅原子慢慢結(jié)晶。冷凝過程中加入硼可以得到P型半導(dǎo)體。冷凝完成后用鉆石鋸切片（此過程浪費(fèi)材料），完成后在P型半導(dǎo)體表面覆蓋磷并加熱使磷擴(kuò)散到P型半導(dǎo)體中，原來的P型半導(dǎo)體上層形成N型

4、半導(dǎo)體，形成PN結(jié)。 制造過程花費(fèi)成本高，所以單晶硅價格昂貴。,單晶硅電池,圖4 單晶硅太陽電池,代表性生產(chǎn)廠家： 荷蘭Shell Solar、西班牙Iso- foton，印度Microsol等廠家。,單晶硅太陽能電池板,太陽能電池類型,2.多晶硅電池 多晶硅優(yōu)先考慮成本，其次是效率。 降低成本方法： （1）純化過程沒有完全去除雜質(zhì)； （2）快速結(jié)晶； （3）避免切片造成的浪費(fèi)。 制造工藝不同導(dǎo)致結(jié)晶構(gòu)造不同，多晶硅的結(jié)晶顆粒較小，化學(xué)鍵不牢，存在許多懸浮鍵。 光電轉(zhuǎn)換效率下降，且效率會隨著時間衰減。,多晶硅太陽能電池板,太陽能電池類型,3.非晶硅電池 材料選用SiH4（四氫化硅），雖然該材料

5、吸光效果和光導(dǎo)效果很好，但其結(jié)晶構(gòu)造比多晶硅還差。 存在問題：懸浮鍵較多，自由電子與空穴復(fù)合的速率非?？欤唤Y(jié)晶構(gòu)造不規(guī)則阻礙電子、空穴移動，使得擴(kuò)散范圍變短。 解決方法：非晶硅電池做的很薄，減少自由電子和空穴復(fù)合 非晶硅電池最大優(yōu)點(diǎn)成本低，缺點(diǎn)是效率低且隨時間衰減。 廣泛使用小功率市場，在發(fā)電市場不具競爭力。,非晶硅太陽能電池板,光伏電池等效電路,主要內(nèi)容,二、太陽能光伏發(fā)電 太陽能電池 離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 三、太陽能熱力發(fā)電 槽式熱力發(fā)電系統(tǒng) 塔式熱力發(fā)電系統(tǒng) 碟式熱力發(fā)電系統(tǒng),一、太陽能,2.2 離網(wǎng)光伏系統(tǒng),太陽能電池發(fā)電，蓄電池貯能，獨(dú)立為負(fù)載供電，不聯(lián)接公網(wǎng)。 廣泛應(yīng)用于太陽

6、能建筑、微波通訊、基站、電臺、野外活動、高速公路等。也可用于無電山區(qū)、村莊、海島。,太陽能供電系統(tǒng)的特點(diǎn),不必拉設(shè)電線，不必挖開馬路，安裝使用方便； 一次性投資，可保證二十年不間斷供電（蓄電池一般為5年需更換）； 免維護(hù)，無污染。 系統(tǒng)可分為： 直流供電系統(tǒng)和交直流供電系統(tǒng)兩種。,直流供電系統(tǒng),控制器作用： 控制蓄電池組的放電、充電過程，防止過沖和過放； 最優(yōu)化能量管理（最佳工作點(diǎn)跟蹤、溫度補(bǔ)償?shù)龋?光伏系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示； 光伏系統(tǒng)信息存儲等。,圖5 直流供電系統(tǒng),交直流供電系統(tǒng),圖6 交直流供電系統(tǒng),應(yīng)用實(shí)例,太陽能路燈,太陽能廣告牌,太陽能交通燈,太陽能車站,太陽能電話機(jī),太陽能拖車,太

7、陽能高爾夫球車,太陽能快艇,太陽能飛機(jī),主要內(nèi)容,二、太陽能光伏發(fā)電 太陽能電池 離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 三、太陽能熱力發(fā)電 槽式熱力發(fā)電系統(tǒng) 塔式熱力發(fā)電系統(tǒng) 碟式熱力發(fā)電系統(tǒng),一、太陽能,2.3 并網(wǎng)光伏系統(tǒng),集中式大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（大型并網(wǎng)光伏電站） 分散式小型并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)）,并網(wǎng)光伏電站投資巨大、建設(shè)期長，需要復(fù)雜的控制和配電設(shè)備，占用大片土地，目前其發(fā)電成本遠(yuǎn)高于目前市場電價。 住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是與建筑結(jié)合的住宅屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，投資小，有諸多優(yōu)越性，在發(fā)達(dá)國家備受青睞，發(fā)展迅速。 住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，是所發(fā)的電能可直接分配到負(fù)載上，多余或不足的電

8、力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)是否允許向電網(wǎng)饋電，可分為可逆流與不可逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),可逆流系統(tǒng)：光伏系統(tǒng)電力剩余時送入電網(wǎng)，電力不足時由電網(wǎng)供電。 不可逆流系統(tǒng)：光伏系統(tǒng)的發(fā)電量始終小于或等于負(fù)荷用電量，電力不足由電網(wǎng)供電，即光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)形成并聯(lián)向負(fù)載供電。,圖7（a） 可逆流系統(tǒng),圖7（b） 不可逆流系統(tǒng),根據(jù)是否有儲能裝置，分為有儲能系統(tǒng)和無儲能系統(tǒng)。有儲能系統(tǒng)主動性強(qiáng)，在電網(wǎng)掉電、停電情況下可正常供電。,圖8（b） 無儲能系統(tǒng),圖8（a） 有儲能（帶蓄電池）系統(tǒng),國內(nèi)外光伏電站應(yīng)用實(shí)例,國內(nèi)最大的光伏電站？,徐州光伏電站,徐州光伏電站,徐州光伏電站,德國巴伐利亞太陽公園6.3MW

9、太陽能發(fā)電站,美國Tucson地區(qū)4.59MW太陽能電站,住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)示意圖,“零”能耗建筑,深圳園博會屋頂太陽能電源,主要內(nèi)容,一、太陽能 二、太陽能光伏發(fā)電 太陽能電池 離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 三、太陽能熱力發(fā)電 槽式熱力發(fā)電系統(tǒng) 塔式熱力發(fā)電系統(tǒng) 碟式熱力發(fā)電系統(tǒng),三、太陽能熱力發(fā)電,太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。,目前主要熱力發(fā)電裝置： 槽式 塔式 碟（盤）式,3.1 槽式太陽能熱電系統(tǒng),拋物柱面槽式反射器將陽光聚焦到管狀的接收器上，將管內(nèi)的傳熱工質(zhì)加熱，產(chǎn)生高溫水蒸氣，推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。,圖9 槽式太陽能

10、熱電系統(tǒng)原理圖,槽式太陽能熱電廠,產(chǎn)能64兆瓦，可為14000個家庭提供足夠的電能。 由西班牙阿希奧納集團(tuán)負(fù)責(zé)建造，占地面積250英畝，擁有18.2萬塊凹面鏡。,圖10 “內(nèi)華達(dá)太陽能一號”槽式太陽能熱電廠，位于美國內(nèi)華達(dá)州柏德市。,槽式太陽能熱電廠,圖11 加利福尼亞州KramerJunctionSEGSIII太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目,3.2 塔式太陽能熱電系統(tǒng),塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一個固定在塔頂部的接收器上，用以產(chǎn)生高溫，進(jìn)而產(chǎn)生水蒸氣或高溫氣體，推動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。,圖12 塔式太陽能熱電系統(tǒng)原理,塔式太陽能熱電廠,塔式太陽能熱電廠,2009年4月，西班牙在安達(dá)盧西亞（Andalucian）沙漠中建成當(dāng)時全球最大太陽能電站。,3.