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1、太阳能发电简介,太阳能,太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存,都是由于直接或间接来自于太阳的能量。太阳能作为一种新能源,它与常规能源相比有四大优点:长久：它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计,在过去漫长的11亿年中,太阳消耗了它本身能量的2%,可以说是取之不尽,用之不竭。普遍：地球上,无论何处都有太阳能,可以就地开发利用,不存在运输问题,尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。无害：太阳能是一种洁净的能源,在开发和利用时,不会产生废渣、废水、废气,也没有噪音,更不会影响生态平衡。巨大：照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟
2、照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。,然而太阳能也存在以下缺点：分散：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1,000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。不稳定：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐射照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。效率和
3、成本：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。,太阳能发电,太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。,光伏发电的起源和历史,1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这
4、种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。,光伏发电的起源和历史,20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10
5、多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。,光伏发电的基本原理,光生伏打效应,半导体中有成对的空穴和电子在受到光照时，电子和空穴分别向两侧移动最终在半导体表层形成电势差,光伏发电系统,光伏发
6、电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。,光伏发电系统的应用,太阳能光伏电站（大型并网）一般陆地光伏电站农业大
7、棚光伏电站渔业池塘光伏电站光伏建筑（分布式并网或独立）太阳能路灯、交通灯、广告牌、电话亭、公交车站太阳能火车站、停车场、住宅、体育馆、会展馆光伏电力、电子产品太阳能电动车、拖车太阳能电子表、计算器,光伏发电系统设备,光伏电池组件，逆变器，直流配电柜，交流配电柜蓄电池组，充放电控制器，太阳跟踪控制系统,光伏电池,第一代光伏电池：晶硅光伏电池（单晶硅、多晶硅）；第二代光伏电池：薄膜光伏电池（非晶硅、铜铟镓硒、碲化镉）；第三代光伏电池：聚光光伏电池（砷化镓）。,晶硅光伏电池,薄膜光伏电池,聚光光伏电池,晶硅光伏电池,晶硅光伏电池是以高纯晶体硅为原料的光伏电池。,单晶硅光伏电池,多晶硅光伏电池,单晶硅
8、光伏电池内的硅原子结晶非常完整，是由单一的结晶构成电池的细胞元。由于完整的结晶，自由电子和空穴在内部的移动不会受到阻碍，不容易发生自由电子与空穴复合的情况，所以单晶硅电池效率高（16%19%）。由于完整的结晶，硅原子之间的化学键非常坚固，不容易因为紫外线破坏化学键而产生悬浮键，悬浮键会阻碍自由电子的移动，甚至捕捉自由电子，造成电流下降。所以单晶硅电池光电转换效率不易随时间衰退。2010年市场占有率达到42%。多晶硅光伏电池优先考虑成本，其次是效率。纯化过程中没有完全去除杂质，结晶时采取快速结晶，切割时没有切片。制造工艺不同导致结晶构造不同，多晶硅的结晶颗粒较小，化学键不牢，存在许多悬浮键。光电
9、转换效率下降（15%17%），且效率会随着时间衰减。2010年市场占有率达到45%。,晶硅光伏电池,单晶硅光伏电池制作过程,多晶硅光伏电池制作过程,薄膜光伏电池,非晶薄膜伏电池,铜铟镓硒薄膜电池,碲化镉薄膜电池,采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上，制得沉积约1m厚的薄膜。产品效率为8%10%，2010年市场占有率达到5%。,以铜、铟、镓、硒四元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。产品效率为14%15%，2010年市场占有率达到0.5%。,在玻璃或是其它柔性衬底上依次沉积多层碲化镉薄膜而构成的光伏器件。是薄膜太阳电池中发展
10、较快的一种光伏器件。转换效率达到12%，2010年市场占有率为4.7%。,聚光光伏电池,聚光太阳电池是用反射镜或透射镜将太阳光聚焦到几十倍，几百倍甚至上千倍，然后投射到太阳电池上，使其产生较高光端转换效率。,透射式,反射式,聚光光伏电池,具有代表性的是砷化镓（GaAs）太阳电池。聚光倍数达到5001000倍。目前转换效率达到35%40%。结构复杂需要安装双轴跟踪系统。2010年市场占有率为1%，未来前景广阔。,聚光倍数100倍以下，主要是用硅基材料电池。聚光倍数100倍以上，主要是砷化镓（GaAs）电池。,5.5mm5.5mm10mm10mm,各种光伏电池比较,太阳能电池组的性能,组件性能标准
11、测试环境：AM1.5，1000W/m2，25AM 1.5就是光线通过大气的实际距离为大气垂直厚度的1.5倍,I 电流；Isc 短路电流；Im 最佳工作电流；V 电压；Voc 开路电压；Vm 最佳工作电压；Pm 最大功率；,光照强度对电池组件的影响,光照强度越强，组件能输出的光电流就越大，输出功率也越大。一般来说，光电流随光强的增长呈线性关系。,温度对电池组件的影响,温度越高组件的输出功率越低，温度每升高1度，输出功率减少0.2%0.45%。项目中要充分考虑电站场址环境温度与组建工作温度的匹配。,阴影对电池组件的影响,一块组件是由多个电池片串联而成。当组件中的一个电池被阴影遮盖时，其短路电流会降
12、低，当短路电流低于串联电路中的工作电流时，会增加功率损耗，引起过热。甚至造成组件焊接点熔化，等问题。,电池组件性能的匹配,两个性能相同的组件串联到一起时，电流保持不变，电压将加倍。然而，两个性能不同的组件串联到一起时，电压仍然叠加，电流将被限制到略高于组件中电流较小的电池板产生的电流值。,两个性能相同的组件并联到一起时，电压保持不变，电流将加倍。然而，两个性能不同的组件并联到一起时，电流将增加，电压只是两者的平均值。,光伏电池技术参数,全球十大光伏电池组件厂商,江苏无锡尚德电力控股有限公司美国第一太阳能公司河北保定英利绿色能源控股有限公司江苏常州天和光能有限公司加拿大太阳能公司（阿斯特阳光电力
13、公司）日本夏普公司江西上饶晶科能源控股有限公司美国太阳电力公司江苏启东韩华新能源有限公司日本京瓷公司,其它国内光伏电池组件厂商,浙江杭州正泰太阳能科技有限公司江苏常州亿晶光电科技有限公司重庆大全新能源有限公司上海超日太阳能科技股份有限公司河北保定天威保变电气股份有限公司上海晶龙光电科技有限公司上海太阳能科技有限公司广东东莞华源光电科技有限公司山东潍坊孚日集团股份有限公司,光伏并网逆变器,将直流电能逆变为交流电能的电力电子设备,逆变器输出侧接入电网，要求逆变器输出电流波形符合电网要求并且可以反“孤岛效应”,光伏电能输入逆变器，要求逆变器跟踪光伏电池最大功率点（）,逆变器,并网,光伏,光伏逆变器的
14、作用,光伏并网逆变器具有逆变、并网、光伏MPPT、监测控制、网络通信等功能,其工作特性决定电站性能，是光伏并网发电系统核心部件,具有很高经济价值,逆变原理,用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等宽度按正弦规律变化,MPPT原理,MPPTMaximum Power Point Tracking（最大功率点跟踪）技术是充分利用光伏电池组件能量必备的技术，通过不断对PV的电压（电压控制）或电流（电流控制）进行小幅度的扰动，实时计算其输出功率的变化，从而逐渐实现最大功率点的跟踪
15、。,孤岛效应,孤岛效应是指分布式并网逆变器构成的局部电网从主电网脱离出来，并且在此局部电网中分布式并网逆变器持续给负载供电的一种电气现象。孤岛有以下危害：孤岛情况下电网无法控制电压和频率，可能造成电网、分布式发电设备和用电设备发生输入电压幅值和频率失控；孤岛效应对人身安全造成威胁，干扰电网的维护工作；孤岛发生时，当电网恢复正常有可能造成非同相合闸，导致线路再次跳闸，对光伏并网逆变器和其他用电设备造成损坏；孤岛效应时，若负载容量与光伏并网器容量不匹配，会造成对逆变器的损坏。,反孤岛效应,通过研究孤岛现象发生过程中电气参数的变化，判断是否发生孤岛现象，并且采取相应的处理措施。孤岛监测分被动与主动两
16、种。被动检测方法通过检测电网参数确定是否发生孤岛效应。被动检测在逆变器与负载功率匹配并且是纯阻性负载时会失去效果，此时，从电网流向负载的功率为零，电压、电流或谐波在孤岛时基本无变化。主动检测方法通过主动引入小幅度扰动的方式（比如对无功有功，频率等）形成正反馈，利用累计效应来推断是不是发生孤岛，主动方法对逆变器的输出性能有一定影响。,光伏并网逆变器拓扑结构,光伏并网逆变器产品类型,容量一般在1kW到50kW之间。主要用于规模相对较小的光伏发电系统。,容量一般在100kW到1000kW之间，主流产品在500kW左右，主要用于大型光伏电站。,电站型逆变器,组串型逆变器,光伏逆变器技术参数,全球十大光
17、伏逆变器厂商,SMA Solar Technology（德国艾思玛公司）Power-One（美国）KACO（德国KACO新能源有限公司）Fronius（奥地利福尼斯公司）RefuSOL（德国瑞福公司）Emerson（美国艾默生公司）Siemens（德国西门子公司）ABB（瑞士阿西亚-布朗勃法瑞公司）Studer（瑞士特能创新技术有限公司）Eaton（美国伊顿公司）,其它国内光伏逆变器厂商,新疆特变电工股份有限公司南京冠亚电源设备有限公司浙江埃菲生能源科技有限公司广东易事特电源股份有限公司安徽阳光电源股份有限公司江苏宝丰新能源科技有限公司江苏兆伏爱索新能源股份有限公司浙江昱能光伏科技集成有限公司
18、浙江永升新能源科技有限公司深圳市晶福源电子技术有限公司,中国太阳能资源分布,太阳能资源丰富。年辐射量在933-2,330千瓦时/平方米，均值1,620千瓦时/平方米。中国陆地表面接受的年太阳辐射能量约为1.47108亿千瓦时，相当于4.9万亿吨标准煤。高值中心和低值中心都在北纬22-35一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。西部地区年辐射总量高于东部地区。除西藏和新疆，南部低于北部；在北纬30-40地区，太阳能随着纬度的增加而增长。,太阳能资源地区分类,注：1kWh=3.6MJ,各省太阳能资源理论储量,中国光伏发展潜力,荒漠太阳能光伏发电潜力,电网发展,各省建筑光伏潜力,国内光伏电站项
19、目,国内光伏发电行业趋势,大型化：光伏电站装机容量越来越大，很多50MW100MW级项目分多期开发，每期10MW30MW。集中化：光伏电站越来越集中，近年来大型光伏电站项目集中在青海、宁夏、甘肃、内蒙、西藏等省。多样化：光伏发电与建筑、渔业和农业相结合，进行优势互补，目前此类项目发展势头迅猛，是未来的一个重要方向。,光伏电站项目前期,项目选址光资源情况：电价1元/度情况下太阳年辐射大于5000 MJ/m2(1kWh=3.6MJ)且模拟首年可利用小时大于1150小时(系统效率78%)土地资源情况：土地性质应为可用于工业项目的土地或未规划用地电网输出情况：项目要求电力输送条件好，用来接入电力系统的
20、变电站距离较近电力消纳情况：选取项目应尽量考虑并网难度小，无限电或限电比例小的地区区域经济发展情况：项目选址的土地购买价格原则上不应超过30000元/亩，租用价格不应超过1000元/亩签订开发协议在选址的同时与地方政府协商签署开发协议,光伏电站项目前期,获取资料或者测光签署协议后，通过地方政府获取气象、土地及电网接入等信息资料开展预可研开展项目初步论证并进行经济技术可行性分析；除太阳能一、二类 地区外，当地分、子公司需自行或委托第三方编写项目建议书。获得县级政府前期工作许可向县级地方政府报送关于开展XX前期工作的请示，获得县级政府关于同意开展XX前期工作的批复项目立项报送关于申请XX立项的请示
21、至太阳能事业部，经审核同意后获得关于对XX立项的批复,光伏电站项目前期,获取省级前期工作许可根据各地政策，由县级政府向省级投资主管部门报送关于XX开展前期工作的请示，获得省级投资主管部门关于同意XX开展前期工作的批复成立项目公司报送关于成立XX项目公司的请示，人力资源部审核通过宝公司党政联席会同意后下发关于成立XX项目公司的通知项目投资决策项目公司组织编写可行性研究报告。可研编制费用不超过50万元的，项目公司可独立委托科研单位；对于超过50万元的，需通过公司招标程序确定科研单位。项目可研报告完成后，项目公司提交关于上报XX项目可行性研究报告的请示，公司专家评审委员会对可行性研究报告进行评审，出
22、具正式评审意见并提出项目投资决策的建议，由公司太阳能事业部适时提交公司决策机构决策，并由公司太阳能事业部办理批复文件。,光伏电站项目前期,开展核准报批项目公司完成用地选址、压矿、地质灾害、电力接入、地震、环保、安全、水土保持、文物、军事等批复，获取各部门批复文件通过核准向省和国家有关部门报送关于核准的请示，获得政府关于同意核准的批复。通过政府核准后，项目正式进入工程建设阶段。,光伏电站项目施工准备,发布公告招标光伏组件发布公告招标逆变器发布公告招标设计院联系设计院做地勘，联系当地测绘院做测绘发布公告招标土建施工单位发布公告招标施工监理单位发布公告招标系统集成单位发布公告招标电气安装单位发布公告
23、招标支架、箱变、计算机监控、高低压配电柜、电线电缆、水处理设备等,光伏电站项目施工准备,做好消防工程委托，要求施工单位必须包审核通过联系当地政府做好现场四通一平工作（通路、通电、通水、通通讯、平整场地），费用争取由政府出资联系当地供电部门（地市级）就项目电站外送高压线路施工、对侧变电站间隔的设计施工、土地补偿等进行委托那设计单位设计的输电线路走径图到当地规划部门进行审核，其它国土、农林牧、水利、道路等是否需要审核，根据实际情况确定施工期间需要跨越公路、铁路、河道、居民区等重要设施时要向相应主管部门提交申请和施工详图、安全措施等，批准后方可施工,光伏电站项目建设,项目建设主要分五个部分：电池板区
24、施工房屋、设备基础等施工支架、电池板安装及接地网、电缆汇线的施工电气一次、二次设备安装调试外送高压侧线路和对侧变电站的施工,光伏电站项目建设,光伏电站项目验收,联系当地省、市、自治区电力工程院进行电站的电能质量测试，形成发电质量合格报告;向当地消防支队提交消防工程验收申请；需要提供：业主单位、设计单位、监理单位、施工单位的各种资质；电站的全套图纸；与消防设备有关的各项设备检验报告；装饰材料、涂料、防火门窗的检验报告；定点消防检测公司的检测报告;向当地电监局质检站（如西北电监局宁夏质检站）申请进行电站质量监督验收；需要提交资料：施工单位资质材料、施工方案、设计院资质、设计院图纸、施工验收资料、工
25、程变更手续、供货单位设备材料等的检验报告；设备安装的试验合格报告等；,光伏电站项目验收,向当地电监局（如西北电监局）在本省、市、自治区的委托点申请进行电站安全性评价验收;需要提交资料：施工单位资质材料；施工方案；设计院资质；设计院图纸；施工验收资料；工程变更手续；供货单位设备材料等的检验报告；设备安装的试验合格报告等；到所属片区电监局（如西北电监局、华北电监局）办理电力许可证；需要提交资料：项目核准文件；电站质量监督验收文件；调度中心验收文件；项目环评报告；环保验收申请表(有验收报告最好)；财务分析报告；验资报告；现金流量表、资产负债表、利润表；营业执照；负责安全、生产、财务领导的任命、分工、简历、证件等资料;,光伏电站项目验收,向当地省、市、自治区的电网交易中心申请投入商业运营申请；需要提交资料：电能质量测试报告；安全性评价报告；电力许可证；质量监督验收报告；发改委电价批复文件；项目核准文件；中调同意并网文件；项目竣工验收文件（由甲方、设计院、监理单位、施工单位签字盖章的验收文件）；向当地水土保持管理单位申请进行水土保持验收；向当地环境保护部门申请进行环评验收。,精品课件！,精品课件！,
