太阳能光伏技术概论.docx

第一章：太阳能光伏发电照明系统的概述1.1太阳能光伏发电的迫切性和前景(1)化石燃料终究会枯竭中国能源生产和消费均居世界前列，我国一次能源生产总量为20.6亿吨标准煤，消费总量为22.5亿吨标准煤，分别占全球的13.7%和14.8%，是世界第二能源生产和消费大国。我国处于总能耗急剧增长之中(近年来，我国GDP每年以近10%的速度发展，能源消耗急剧增加)，由于我国石油短缺，我国石油对进口的依赖度将从40%增加为50%60%，我国2005年进口原油及其成品油约1.3亿吨，2010年进口石油2.5亿吨，对外依存度超过50%。煤现在、将来(直到2050年或更晚)仍是我国主要能源，煤用于发电的比例会越来越大，从目前的50%增加到?O%以上。单是发电设备(其中主要是燃煤的发电)，每年增长的装机容量是6080GGW 。我国能源资源总量比较丰富，但人均占有量较低，特别是石汕、天然气人均资源量仅为世界平均水平的7.7%和7.1%。(2)化石燃料对环境污染严重化石燃料对环境的严重污染，造成空气污染i饮用水污染园产生温室效应。这已经严重危害到人类生存。(3)利用太阳能光伏发电的优点1、不受地域限制 太阳能最大特点是分布极其广泛，在地球任何一个角落，均有太阳能的覆盖。太阳能开发不受资源分布地域的限制，可在用电处就近直接开发和利用，不需要开采和运输。2、无污染、绿色环保3、用之不竭 丰富的太阳辐射能是重要的能源。根据太阳产生的核能计算，太1引还要照耀地球6j0多亿年，从这个意义上讲太阳能是用之不竭的。4、太阳能电池使用寿命长晶体硅太阳能电池寿命可长达2035年。5、太阳能电池组件结构简单，体积小且重量轻，便于运输和安装、光伏发电系统建设周期短。6、系统组合容易若干个太阳能电池组件、蓄电池单体组，控制器便可合成为独立的太阳能光伏直流发电系统若使用逆变器便可成为光伏交流发电系统，光伏发电系统可大可小，极易组合、扩容。(4)太阳能产业利用的现状1、我国太阳能产业发展的现状中国光伏产业正以每年30%的速度增长，2005年中国太阳能电池生产总量达到139MW、较2004年猛增了179%，2006年达到400MW,从而超过美国成为全球第三大生产国。我国3年产量增长45倍，产能增加125倍，从而成为全球发展太阳能最快的国家。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。2、全球太阳能产业发展的现状目前全世界共有136个国家开始太阳能电池的研究，其中有95个国家正在大规模地进行太阳能电池的研制开发。全球有近4600家厂商向市场提供光电池和以光电池为电源的产品。目前，美国和日本在世界光伏市场上占有最大的市场份额。美国拥有世界上最大的光伏发电厂，其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。1.2我国太阳能照明产品的应用目前我国太阳能照明发展非常迅猛，太阳能照明不仅用于路灯、草坪灯、庭院灯，而且涌现了大量的多种照明产品。其中许多照明产品(如太阳能工艺灯、太阳能灯串、太阳能圣诞灯和各种太阳能彩灯等)深受国内外用户的欢迎。这些太阳能灯具更详细内容，将在本书第8章予以介绍。1.3我国太阳能资源(1)我国太阳能资源丰富在我国辽阔的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。(2)我国太阳能资源分布中国地处北半球欧亚大陆的东部，主要处于温带和亚热带，太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬2235这一带，具有比较丰富的太阳能资源。根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料昶明，中国各地的太阳辐射年总镦大致在3.351038.40103 MJ/m2之间，其平均值约为5.86 1033 MJ/m2。1.4太阳能光伏发电照明系统1.4.1光伏系统的工作原理白天，在光照条件下，太阳能电池组件产生一定的电动势，通过组件的中、并联形成太阳能电池方阵使得方阵电压达到系统输人电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电流通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到交流配电柜，由交流配电柜进行供电。1.4.2光伏系统的组成光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，电柜等设备组成。其各部分设备的作用如下。(1)太阳能电池方阵在有光照(无论是太阳光，还是其他发光体产生的光照)情况下，电池吸收光能，电池两端出现异种电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是。“光生伏打效应”。在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。(2)蓄电池组其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。(3)充放电控制器是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能防止蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。(4)逆变器是将直流电转换成交流电的设备。在太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负我是交流负载时，逆变器是必不可少的。(5)交流配电柜其在包站系统中的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统正常供电，同时还可计量线路电能1.4.3光伏发电系统的分类光伏发电系统分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统两种类型。其中，网光伏发电系统又分为逆流型，无逆流型，切换型，直、交流型，混合型和地域型等。(1)离网发电系统的组成及功能离网发电系统由发电部件、控制器、蓄电池组组成，如负载为交流负载，还需要配置独立逆变器。(2)并网光伏发电系统中国2010年以前太阳能电池多数是用于独立光伏发电系统，从2011年到2020年，光伏发电市场主流将会由独立发电系统转向并网发电系统。未来15年内，中国将投资2000多亿元