可再生能源概论-1ppt课件

太阳能光伏发电技术及其应用 姚建曦Tel办公电话 待定Email jianxiyao 主楼B612 本课程目的 1 了解太阳能电池基本工作原理 2 了解太阳能电池分类和结构 3 掌握太阳能光伏发电的运行方式及系统组成 太阳能光伏发电简述 根据欧盟的预测 到2030年太阳能发电将占总能耗10 以上可再生能源在总能源结构中占30 到2050年太阳能发电将占总能耗20 可再生能源在总能源结构中占50 以上 2004年欧盟联合研究中心预测 我国的太阳能资源 总体而言 我国位于北半球中纬度地区 太阳资源总体较丰富 年平均太阳辐射总量约为5 9kJ m2 a 西藏河谷地区的太阳辐射总量高达7 5 7 9kJ m2 a 最低的地区也达3 3 4 2kJ m2 a 四川盆地西部 地域分布规律 西部地区高于东部地区 北部地区高于南部地区 高原地区高于平原地区 中国太阳能资源分布图 除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域 目前开发利用量还不到可开发量的1 1000 我国的太阳能资源 太阳能开发利用方式 太阳能光 热转换 接受和聚集太阳能使之转换为热能 然后进行利用 太阳能热水系统 采暖 制冷 干燥 蒸馏 温室 烹饪等 太阳能光 电转换 光 电直接转化 光 热 电转换 利用光生伏打效应太阳能光 化学转换 利用太阳能分解水制氢 尚处于研究试验阶段 光伏发电现状及发展 1958年首颗以太阳电池作为信号系统电源的人造卫星美国先锋I号 Vanguard I 卫星发射上天 从此开始了太阳电池作为空间电源应用的新纪元 1997年京都协议的签订 更是将光伏发电的应用推向另一个高峰 太阳电池在地面的应用非常广泛 主要集中在照明 通信 交通等领域 而光伏发电与建筑物的结合 BuildingIntegrated AttachedPhotovoltaic 以及并网发电是当今光伏应用新的趋势 光伏发电现状及发展 光伏发电历史 1839年 法国物理学家A E 贝克勒尔 Becqurel 用两片金属浸入溶液构成伏打电池 光照时会产生额外的伏打电势 光生伏打效应 photovoltaiceffect 1873年英国科学家WiloughB Smith观察到了对光敏感的硒材料 并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光通量 1880年CharlesFritts开发出以硒为基础的光伏电池 以后人们即把能够产生光生伏打效应的器件称为 光伏器件 其中 半导体P N结器件在阳光下的光电转换效率最高 通常称这类光伏器件为 光伏电池 SolarCell W P N h W P N Ei Ei Eph 光伏发电现状及发展 光伏发电历史 20世纪50年代初 美国贝尔实验室在为远程通信系统寻找可靠电源时 发现经过杂质处理的硅对光敏感 可产生稳定的电压 1954年贝尔实验室第一次做出了光电转换效率为6 的实用单晶硅光伏电池 1961年到1971年研究重点放在提高抗辐射能力及降低成本方面 1972年到1976年研制出各种空间用单晶硅光伏电池 20世纪70年代中期 研制出超薄单晶硅光伏电池1976年 诺贝尔物理奖授予莫特教授 在非晶态固体中的电子过程 随后在单晶硅和多晶硅的基础上 又探索出非晶硅光伏电池 1 太阳电池在太空的应用 光伏技术应用 1 太阳电池在太空的应用 哈勃望远镜 两个长11 8米 宽2 3米 能提供2 4千瓦功率的太阳电池帆板 两个与地面通讯用的抛物面天线 镜筒的前部是光学部分 后部是一个环形舱 在这个舱里面 望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器 太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出 光伏技术应用 1 太阳电池在太空的应用 发现号 航天飞机宇航员修复太阳能帆板 2007年11月3日 2 太阳能灯 光伏技术应用 2 太阳能灯 太阳能路灯 完全工作在自然环境下 环境温度的变化会影响蓄电池的性能 温度每上升1 单节蓄电池的电压下降3 6mV 因此在设计电路时必须对蓄电池的充放电电压做温度补偿 光伏技术应用 2 太阳能灯 太阳能灯的其他形式 太阳能草坪灯 光源采用高亮度LED发光二极管 颜色多样 具有亮度高 安装简便 性能可靠 无需挖沟铺线 不消耗常规能源 使用寿命长等特点 主要应用于小区绿化带 工业区绿化带 景观亮化 旅游风景区 公园 庭院 广场绿地等场所的亮化装饰 太阳能电池组件 2W蓄电池 镍镉蓄电池光源 7粒LED灯体材料 铝合金使用时间 每天8小时以上连续阴雨天数 2 3天灯体高度 0 6米 3 太阳能车和游艇 光伏技术应用 3 太阳能车和游艇 太阳能电动车 日本国内2003年电动自行车销量达30万辆 美国的尤尼卡公司计划年销售电动自行车100万辆 太阳能电动车是通过太阳电池发电装置为直接驱动动力或以蓄电池储存电能再驱动的三轮和四轮电动车 1999年5月巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车 最高时速超过100km 2003年澳大利亚太阳能汽车比赛上 由荷兰制造的 NunaII 太阳能汽车取得了冠军 它以30小时54分钟的时间跑完了3010公里的路程 创造了太阳能汽车最高时速170公里的新世界纪录 法国汽车厂VENTURI所发表的Electic概念电动车款 这辆运用了太阳能与先进替代能源概念打造的新车 不久前VENTURI已经表示将在不久之后正式量产 而且也宣布相当于约2 4万欧元 折合人民币25 5万元 的接单预售价 这辆电动车每充满一次电力可以行驶约50公里的续航力 而且安全极速被电子限速器锁定于50km h左右 光伏技术应用 3 太阳能车和游艇 太阳能电动车 光伏技术应用 3 太阳能车和游艇 太阳能电动车 中山大学太阳能系统研究所的一辆太阳能电动车 外观上 跟公园的电瓶车一个样 可以搭乘6名乘客 但是国产的时速最高却只有48公里 持续行驶时间也就1个小时 光伏技术应用 3 太阳能车和游艇 太阳能游艇 第一艘中国制造的太阳能游艇于2008年6 7月在珠海诞生 制造商声称 这是全球第一款投入市场的太阳能游艇 此前国外太阳能游艇只是作为科研实验用途 尽管在速度方面太阳能游艇可能会不尽如人意 不过制造商相信 游艇绿色环保的特色将使其在今年2月迈阿密举行的国际游艇展上大放光彩 制造商同时透露 这款游艇届时将交付美国的一位销售商 希望能敲开美国市场的 大门 光伏技术应用 3 太阳能车和游艇 太阳能游艇 游艇的关键部分太阳风帆 目的是获得直接的和间接的太阳光 并且可以作为风帆 它通过计算机控制 在两个轴上都能旋转 改变角度以增加太阳电池获得的能量 通过电池组件获得的能量储存在铅酸蓄电池中 光伏建筑一体化是国际发展主流方向 光伏建筑一体化定义 太阳电池成为建筑本身的一部分 如屋顶瓦 幕墙 门窗 遮阳篷等德国两位建筑师撰写 太阳能设计 光伏用于老建筑 城市和乡村场所 德国Schueco实践案例光伏建筑一体化发展案例 太阳电池是最具美感的建筑材料之一 德国 遮阳挡雨 14 2kW 德国 光伏幕墙9kW 光热幕墙100kW 德国 光伏幕墙9 2kW 德国 光伏幕墙10kW 英国 光伏幕墙73kW 德国 光伏走廊10kW 荷兰 装饰性光伏屋顶 意大利 外强装饰 21kW 世界光伏产业及应用特点 1 世界光伏电池产量快速增长 最近 年的平均增长速度超过 0 2 德日美依然是世界三个最大最主要的光伏应用市场 3 光伏建筑一体化及并网光伏发电前景广阔 4 晶体硅太阳电池继续保持领先地位 5 欧洲太阳电池组件零售价格在经历几年的持续上涨后 出现了平稳期 6 太阳能光伏发电在未来的能源供应中被寄予厚望 1 2 3 4 光伏发电系统安装现状 按地区 目前PV系统安装最多的国家主要在日本 德国 美国等欧美发达国家 其中 日本安装05年年度安装总容量首次低于德国 但是总保有量处于世界首位 光伏发电现状及发展 晶体硅太阳电池继续保持领先地位 占据了90 以上的份额 其中多晶硅太阳电池的份额为52 3 单晶硅为38 3 带硅 片硅电池2 9 预计今后十年内晶体硅仍将占主导地位 1995 2005年各类太阳电池的产量百分比 美国 1973年 制定了政府级的阳光发电计划1988年 开始实施PVUSA计划 建立集中型光伏并网发电系统1997年 宣布百万太阳能屋顶计划太阳光伏发电预计到2020年将占美国届时发电装机增量的15 左右 累计安装量达36GW 保持美国在光伏发电技术开发 制造水平的领先地位 日本 1974年开始执行 阳光计划 投资5亿美元1993年 新阳光计划 每年投资570多亿日元1997年7万光伏屋顶计划计划到2010年安装7600MWp太阳能电池欧盟 尤里卡计划德国的 百万屋顶计划 计划到2010年达到规模为3GWp的光伏发电 光伏发电技术的现状与发展 我国 1958年 开始研究光伏电池 1971年首次应用于东方红二号卫星上1973年开始将光伏电池用于地面中国的光伏产业在80年代以前尚处于雏形 光伏电池的年产量一直徘徊在10kW以下 除了作为卫星电源 在地面仅用于小功率电源系统1981年 1990年期间 中国光伏产业得到巩固 在许多领域建立了示范工程 微波中继站 部队通信系统 水闸和石油管道的阴极保护系统 农村载波电话系统 小型户用系统和村庄供电系统等 到2005年底 全国光伏发电的总容量约为7万千瓦 主要为偏远地区居民供电 除利用光伏发电为偏远地区和特殊领域 通讯 导航和交通 供电外 已开始建设屋顶并网光伏发电示范项目 光伏电池及组装厂已有十多家 年制造能力达10万千瓦以上 摘自 可再生能源中长期发展规划 国内光伏产业特点 1 近几年来太阳电池产量迅速增长 2 除硅原料外 已形成比较完整的产业链 3 硅原料短缺 90 以上依赖进口 目前基本解决 4 我国光伏市场发展缓慢 主要为边远地区的应用 5 企业竞争日益加剧 进入规模 成本 质量 技术竞争时期 世界光伏发电现状与预测 累计光伏系统安装量 GWp 成本过高严重影响了我国光伏发电的应用 目前我国太阳电池的水平 尽管在光伏发电技术上我国并不逊色 但该技术和产品在本国的实际利用却让人汗颜 2004年我国生产的太阳电池 组件中 85 以上都出口到了国外 我国自己应用的少得可怜 原因所在 成本高 晶硅电池芯片15元 W 完全商业化运作的并网光伏发电上网电价约为3 4元 千瓦时政策不到位 德国太阳电池发电鼓励政策 太阳电池发电并入电网企业 居民 安装太阳电池发电系统国家补贴一半太阳能发电输入电网价 0 5欧元 kWh民用电网电价 0 27欧元 kWh太阳电池发电系统从业利润 8 我国的 可再生能源法 年 月 日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过2006年1月1日起执行国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域通过制定可再生能源开发