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1、,光伏发电原理及特性,光伏发电影响因素,发展现状及应用前景,光伏发电的局限性,内容概要,1,2,3,4,5,研究背景,研究背景,随着传统化石能源枯竭，可再生能源研究受到重视，太阳能以储量巨大、安全清洁等优势将成为未来主要能源之一。 我国太阳能资源丰富，据统计理论储量达每年17000亿吨标准煤。我国大多数地区平均日辐射量达4kwh/以上，西藏地区高达4kwh/以上。,太阳能发电主要热发电和光伏发电，光伏发电效率较高、规 模不限、建设时间短、维护简单，70年代后迅速发展。,光伏发电原理,光伏发电系统由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、负载等组成，太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心。太阳能电池用半导体
2、材料制成，半导体受到光照射后，激发出电子和空穴(正电 荷)，在PN结内建电场 的作用下，电子、空穴分 别被驱向N，P区，从而产 生由N区指向P区的光生电 动势，称为“光伏效应”.,发电特性,将多个单体光伏电池串、并联成数瓦到数百瓦的光伏模块，进一步可将多个光伏模块串、并联成光伏阵列。 一定的温度光照下，光伏电池对应存在一个最大功率输出运行点。随着环境变化，应调整负载的伏安特性使其相交于电池最大功率输出点处，以实现“最大功率点跟踪(MPPT)”。,图2 光伏电池输出特性,发电系统类型,光伏发电系统分为离网型和并网光伏发电系统。离网型发出的电能通过DC/DC变换器对蓄电池进行充电，储存的电能可通过
3、放电器向负载供电。控制器通过对DC/DC变换器调整光伏阵列等效负载的大小，实现MPPT。并网型与公共电网联接，系统实现MPPT的前级DC/DC变换控制，后级DC/AC控制独立， 减少了后级逆变器与输出 功率的相互影响。利用率 高、省略储能环节、成本 较离网型降低。,图3 并网型光伏发电系统,影响发电的因素,1 硅材料工艺 太阳能电池材料只能吸收一定波长的太阳光辐射，存在晶格热振动等散射机制，使得发电效率低。目前单晶硅电池转换效率约16一20，影响电池能量转换效率主要因素是电学损失和光学损失。,单晶硅材料,2 最大功率点跟踪 电池的输出功率随着日照强度和太阳电池表面的温度改变而变化，会使电池的工
4、作点偏离最大功率点，降低电池转化效率。 控制太阳电池产生最大功率控制方式称为最大功率点跟踪控制MPPT。目前采用MPPT可使太阳电池的发电效率提高20以上，技术成本较低，具有推广价值。,影响发电的因素,3 光线自动跟踪 采用自动跟踪方式，保持太阳能电池板表面与太阳光垂直，提高转换效率。 (1)匀速跟踪法，将固定在极轴上的太阳能电池板以地球内转角速度15/h的速度转动 (2)时空同步法，根据时间、季节、当地经纬度等因素考虑其方位角和倾斜角的选择。 (3)光强比较法，光敏电阻随着光强变化而电阻值变化，将光信号转换为电信号。利用微处理器控制相应设备转动。,影响发电的因素,4 聚光方式 聚光光伏发电系
5、统针对较昂贵电池，通过八面体聚光漏斗聚光方式，增加电池板的光强，节省太阳电池的使用量，降低建设成本。 太阳能热发电按聚光器形式的不同可分为槽式、塔式和碟式三种。目前所应用的工程中，往往采用多种措施结合调节，如聚光系统与跟踪系统一并采用。,影响发电的因素,光伏发电局限性,光伏电池成本问题 太阳能电池的成本是整个系统成本的主要部分，降低硅材料费用，是降低光伏发电成本的关键。多晶硅材料成本比单晶硅材料成本低，逐渐成为研究的重点。 研发的主要问题有：多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量的新技术工艺等。,多晶硅生产污染问题 多品硅行业是个重污染的行业，目前国内尾气回收工艺不完善，生
6、产的副产品四化硅是高毒物质。用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地将变成不毛之地，将面临越来越大的环保压力。 华盛顿邮报2008年3月9日文章太阳能公司把垃圾留给了中国，讲的是洛阳某高科技公司，生产的多晶硅被用在全世界范围内销售的太阳能电池板。然而倾倒掩埋四氯化硅的土地上，草和树不生，严重污染环境。,光伏发电局限性,光伏发电发展现状,近年来世界光伏产业以每年超过30的速度递增，成为发展速度最快的行业之一。到2009年底，全球光伏发电装机容量累计达2300万千瓦，当年新增装机约为700万千瓦。 并网光伏发电的应用快速增长，已成为光伏发电主导市场。1996年并网光伏系统比例仅7.9，而2007年则增加至80
7、左右。,2007年，我国成为世界最大的光伏电池生产国，占世界总产量的272，光伏发电装机容量累计达10万千瓦，2009年则增为31万千瓦。目前，我国光伏发电系统主要为离网型，今后将逐步向并网型光伏发电系统方向发展。,光伏发电发展现状,国内首个10兆瓦光伏并网发电项目,屋顶光伏发电一体化,应用前景,随着晶体硅光电转换效率和生产技术持续提高，硅材料消耗不断减小，薄膜光伏电池技术不断进步，叠层、量子点、多能带、热光伏、多载流子等新一代光伏电池的开发，生产成本将大幅降低。并网型光伏发电的比例增加，逐步成为主流，与建筑结合的太阳能建筑逐步进入商品化时期。据可再生能源中长期规划，到2020年全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量达100万千瓦，太阳能光伏发电的应用前景将会非常广阔。,精品课件！,精品课件！,谢谢！,
