光伏发电技术.ppt

光伏发电技术及应用 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4kw h 以上 西藏地区高达4kw h 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P N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 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27 2 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