《可再生能源发电技术》 课件全套 第1-8章 概论- 电能储存技术

新能源及其发电技术2第1章新能源发电技术概论1.1能源及其分类1.2能源计量单位与品质评价1.3能源形势与问题1.4可再生能源发电发展概况31.1能源及其分类

1、什么是“能源”？简单地讲，能源就是能量的来源，即能够提供能量的自然资源及其转化物。从物理学的观点看，能量可以简单地定义为做功的能力。通常所讲的能源主要是指比较集中而又比较容易转化的含能物质，如煤、石油、太阳、风、电力等。4

2、能源分类一次能源与二次能源 一次能源是指各种以原始形态存在于自然界而没有经过加工转换的能源，包括煤炭、石油、天然气以及水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能等。 二次能源是指直接或间接由一次能源转化加工而产生的其他形式的能源，如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、酒精、沼气等。

其中，电能因清洁安全、输送快速高效、分配便捷、控制精确等一系列优点，成为迄今为止人类文明史上最优质的能源，正在人类社会发展中发挥着越来越重要的作用。5

可再生能源与非再生能源 一次能源可以分为可再生能源和非再生能源。可再生能源：指在自然界中可以不断得到补充或能在较短周期内再产生、取之不尽、用之不竭的能源，如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。非再生能源：随着人类的利用而逐渐减少的能源，如煤炭、石油、天然气、核能等，它们经过亿万年形成而在短期内无法恢复再生，用掉一点便少一点。6

常规能源与新能源 常规能源：指开发利用时间长、技术成熟，已经大规模生产并得到广泛使用的能源，如煤炭、石油、天然气、水能和核能等，目前这五类能源几乎支撑着全世界的能源消费。。新能源：就是新近才被人类开发利用，目前利用尚少，并有待进一步实验研究的能源。新能源是相对于常规能源而言的，在不同的历史时期和科技水平下，新能源的含义便不相同。7

新能源 当今社会新能源主要指太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等。其中，核能利用技术十分复杂，核裂变发电技术已经广泛使用，而可控核聚变反应至今未能实现，所以，目前主流的观点是将核裂变能看成常规能源，而将核聚变能视为新能源。8

能源分类类

别可再生能源非再生能源一次能源常规能源水能煤炭、原油、天然气、核能（核裂变）新能源太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能核能（核聚变）二次能源焦炭、煤气、电力、氢、蒸汽、酒精、汽油、柴油、重油、液化气、电石等9

按照地球上能量的来源不同分类

来自地球以外天体的能源：人类所需能量绝大部分都直接或间接地来自太阳。各种植物通过光合作用将太阳能转化为化学能存储在植物体内。地球上的煤炭、石油、天然气等化石燃料，以及风能、水能、海浪能、海流能以及生物质能等，都直接或间接来自太阳。地球本身蕴藏的能源：主要指与地球内部的热能有关的能源和原子核能。地球与其他天体相互作用所产生的能源：主要指地球与月球以及太阳之间的引力作用所引起的海水规律性的涨落而形成的潮汐能。103、能源计量单位由于各种能源的热值是不同的，在统计能源的产量和消费量以及计算能耗指标时，为了便于比较和计算，通常将各种能源折合为“煤当量（标准煤）”或“油当量（标准油）”。标准煤的定义为：凡能产生7000kcal或29.3076MJ热量的任何数量的燃料折合为1kg标准煤。千克标准煤用符号kgce表示。1kg标准油的热当量值为41.87MJ。千克标准油用符号kgoe表示。1.2能源计量单位与品质评价113、能源计量单位也可以用吨标准煤（tce）或吨标准油（toe）及更大的单位计量能源。西方国家常用“桶”作为石油计量单位。每桶原油约为137kg，折合约0.2吨标准煤。1.2能源计量单位与品质评价123、能源的品质评价能流密度。单位体积或面积从能源中所能获得的功率，新能源如风能、太阳能的能流密度较小，大约为100W/m2，核能的能流密度很大，常规能源的能流密度也较大。开发费用与设备价格供能的连续性和存储的可能性运输费用与损耗对环境的影响储藏量能源品位。根据转换为电能的难易程度不同，能源有低品位和高品位之分。131.3能源形势与问题141、中国的能源结构

中国能源消费：2016年商品能源消费总量30.5亿吨标油，是世界第一大能源消费国中国能源结构呈现“富煤、贫油、少气”，液体燃料供需矛盾日益突出、环境污染日趋严重二氧化硫和二氧化碳的排量居世界第一位152、能源形势

化石燃料面临枯竭危险根据BP世界能源统计，全球化石燃料可用情况如下：42年122年60.4年1708亿吨

185.02万亿米38260亿吨

储量储采比《BP世界能源统计2009》1624%20%76%27%73%80%全球能源消耗量与人口发达国家发展中国家人口5.6109初始能源11.5x109吨标准煤/年电能13x1012kWh/年17

世界人均的能量消耗则不断上升，在过去一世纪中总能耗增长到25.8倍！

1kg标准煤的发热值=29308kJ

年份总人口人均能耗

(亿）[t标准煤/(人.年)]

190015.710.493

195025.011.026

200060.503.300

探明的化石燃料藏量有限，而工业与生活所需数值不断增长，这是世界能源所面临的主要问题。

18如果人类都按照美国人的方式生活…60亿人口需要4.3个地球

!19化石燃料占世界储量储采比石油1.2％11.1/42年天然气1.3%32.3/60.4年煤炭13.9%41/122年

我国的形势更为严峻:人均能源拥有量仅为世界平均值的一半，化石燃料的储采比低于世界平均值;但工业能耗又高于工业发达国家。《BP世界能源统计2009》20我国石油消费已取代日本成为全球第二大（仅次于美国）石油消费国及第一大石油进口国2017年全国石油进口4.2亿吨，对外依存度高达69%，已超“黄色警戒”

今后国内原油产量增幅有限，预期较长期将有60%的石油来自进口，能源安全将成为国家安全的重要组成之一我国石油供求矛盾突出21环境污染化石能源的大量开采和利用是造成人类生存环境恶化的主要原因之一；燃烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了地球温室效应和酸雨的产生；21世纪，人类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战，必须在有限资源和环境保护要求的双重制约下发展经济。这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源。

燃煤发电燃油发电LNG发电风力、太阳能发电246.32188.42128.860不同发电方式CO2排放量(g/kWh)2218%25%43%57%交通石油消耗增长过快23我国城市污染正从“烟囱型”向“尾气型”转化

机动车已成为城市大气的重要污染源█机动车

█其他

24两大影响

酸雨

温室效应25温室效应1002001750180018501900195019900煤→CO2石油→CO2天然气→CO2CO2(billiontons/year)Source；JapanCenterforClimateChangeActionsRapidGlobalWarming

Itisanimportantissue

toreducefossilfuelconsumption化石燃料排放的CO21750180018501900195019900280340300320CO2(ppm)inAir360工业革命

大气

CO2Temperaturevariation（℃）bythermometerfromtreerings，coral，・・・Averagetemp.in1961～1990过去1000年北半环平均气温变化工业革命

100012001400160018002000

Source；IPCC#3ReportYear0.00.5-0.5-1.026

加拿大冰山区域不断缩小

－K.Suzuki27气温上升、冰川熔化、海平面上升Arctic

1979-2003北极冰层变化28酸雨森林Forests土壤Soils鱼业Fish原料Materials生物Livingthings人类健康HumanHealth危害:

291.4可再生能源发电发展概况水能风能地热潮汐和波浪太阳能化石核能生物质能30利用可再生能源太阳能风能海洋能生物质能水能地热能31太阳能发电光伏碟式池式气式塔式槽式32风力发电3334潮汐能发电GeneratingSystemwithBulbTurbine35波浪发电、海洋流发电36Biomass汽化炉生物废料雨矿物灰烬光合作用生物质发电37水力发电三峡水电站HydroPowerStation,NewZealand38地热发电GeothermalEnergySystem,NewZealand39中国可再生能源发展目标2030年可再生能源发电装机风电:1.8亿kW生物质能发电:4000万kW光伏发电:1亿kW40中国可再生能源发展目标2050年可再生能源发电装机风电:4~5亿kW生物质能发电:5000万kW光伏发电:8亿kW新能源及其发电技术42第2章风力发电2.1风与风资源2.2风力机基本原理与结构2.3风力发电机2.4风力发电机组的运行与控制2.5风力发电现状与展望432.1

风与风资源风的产生风是空气流动的结果太阳辐射地球自转、公转地面形态差异，各处受热不均匀风的特性随机性随高度的增加而变化随季节、日夜变化大气压差是风产生的根本原因！大气环流：地球上的风带与三圈环流季风环流在一个大范围地区内，盛行风向或气压系统有明显的季节变化，这种在一年内随着季节的不同，有规律转变风向的风，称为季风。季风盛行地区的气候又称季风气候。局地环流海陆风山谷风44白天夜间白天夜间45风速沿高度的相对增加量因地而异，大致上可表示为(a)典型分布；(b)不同地形风速与高度的关系.1—大城市；2—城市及多树农村；3—平原、沿海一般取H0=10m,n为修正指数，其值为1/2~1/8。46风的测量风能单位时间内流过垂直于风速截面积S（m2）的风能，即风功率为风能密度风向风频某风向风频=某风向出现的次数/风向的总观测次数x100%(kg/m3)47风频风频玫瑰图风速风频分布曲线变化陡峭，最大频率出现在低风速区变化平缓，最大频率在较高风速区48风速与风级共17级，前13级如表飓风49风能资源分布我国是风力资源较丰富的国家之一，陆地潜在可开发利用风能约23亿kW中国风能密度分布图(W/m2)50中国每年3-20m/s风速累计时数分布1年=365天=8760小时51中国风能资源分布图52百万千瓦级风能资源区5、河西走廊3、张北1、吉林4、内蒙草原9、苏沪沿海8、山东半岛12、广东10、浙江2、河北北部6、新疆戈壁7、黑龙江11、福建53千万千瓦级风电基地规划甘肃酒泉地区1100万千瓦新疆哈密地区2000万千瓦内蒙古地区5000万千瓦河北沿海和北部地区1000万千瓦江苏沿海和近海地区1000万千瓦54中国风能分区及占全国面积百分比指标丰富区较丰富区可利用区贫乏区年有效风能密度(W/m2)>200200-150<150-50<50年风速

3m/s累计小时数(h)>50005000-4000<4000-2000<2000年风速

6m/s累计小时数(h)>22002200-1500<1500-350<350占全国面积的百分比（%）8185024风能最佳区：东南沿海、山东半岛、辽东半岛及海上岛屿，内蒙古、甘肃北部，黑龙江南部、吉林东部。此外，近海风能资源也非常丰富风能较佳区：西藏高原中北部，东南沿海，三北的南部区风能可利用区：两广沿海（包括福建50~1000km的沿海地带）、大小兴安岭山区，中部地区等风能贫乏区：云贵川、甘南、陕西、湘西、鄂西和福建、两广的山区等；塔里木盆地、雅鲁藏布江各地55中国风能资源分布特点风能最佳区：根据中国气象局2014年公布的最新评估结果，我国陆地70米高度风功率密度达到150瓦/平方米以上的风能资源技术可开发量为72亿千瓦，风功率密度达到200瓦/平方米以上的风能资源技术可开发量为50亿千瓦；80米高度风功率密度达到150瓦/平方米以上的风能资源技术可开发量为102亿千瓦，达到200瓦/平方米以上的风能资源技术可开发量为75亿千瓦。风能较佳区：西藏高原中北部，东南沿海，三北的南部区风能可利用区：两广沿海（包括福建50~1000km的沿海地带）、大小兴安岭山区，中部地区等风能贫乏区：云贵川、甘南、陕西、湘西、鄂西和福建、两广的山区等；塔里木盆地、雅鲁藏布江各地562.2

风力机基本原理与结构一、风力发电系统组成5758二、风力机类型－水平轴59

白城”55”型风车(1955)简易风力机(安徽滁县1959)60单叶片61双叶片62三叶片63顺风型优点：可以不需要偏航系统；风轮转子制造更加灵活，可减轻重量缺点：由于塔影效应，风功率波动大；疲劳负荷较上风向风机大64二、风力机类型－垂直轴优点：无需对风不需大型塔架发电机装在地面，维修方便内蒙古化德首台垂直轴风力机65垂直轴66三、风能转换基本原理阻力型风机：叶片速度<风速，效率低。在风力发电机中很少采用。6768前缘后缘FD:与相对风速平行FL:与相对风速垂直升力与阻力之比称为升阻比L/D节距角69无论采用何种风轮，都不可能将风能全部转化成机械能！

阻力阻力风轮（传统的风车）升力升力风轮（现代风力机）风轮从风中吸收的功率攻角a（度）当攻角增加到某一临界值时，升力突然减小，而阻力急剧增加，此时叶片突然丧失支承力，这种现象称为失速。70贝茨理论（贝茨极限）理想风轮的气流模型风轮的最大理论效率（理论风能利用系数）无论采用何种风轮，都不可能将风能全部转化成机械能！ΩRR71叶尖速比lCp（风能利用系数）72不同型式风机的风能利用系数垂直轴达里厄风轮叶片面积与风轮扫风面积之比称为实度低实度(0.10)=高速，低转矩高实度(>0.80)=低速，高转矩RAa实度=3a/A实度74实度及其对利用系数的影响单叶双叶三叶四叶五叶1、实度小，曲线宽而平坦；2、实度大，则曲线尖而窄，对叶尖速比敏感；3、最佳实度为三叶风轮，其次为二叶风轮（最大Cp虽低，但峰值分布广，有可能捕获更大的风能）75叶片数的选择76四、风力机特性风速风功率风功率：风轮从风中吸收的功率77风轮直径增大一倍，功率增大4倍！7879风力机直径越做越大的原因P：功率D：风轮直径H：塔高80五、风力机功率控制定桨距失速型风力机(Stallcontrol)主动失速型定桨距风力机(activestallcontrol)变桨距风力机(Pitchcontrol)变速风力机组(Variablespeed)定桨距风力机的气动特性桨叶与轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化依靠桨叶的气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。叶尖扰流器——风轮制动叶尖扰流器结构定桨距失速型风力发电机组是通过风轮叶片失速来控制风力发电机组在大风时的功率输出，以及通过叶尖扰流器来实现极端情况下的安全停机问题。81失速正常运行气流紧贴82影响风力机输出功率的其他因素海拔高度温度标准状态下的空气密度：kg/m3温度变化10°C，空气密度就变化±4%。而桨叶的失速性能只与风速有关，因此，海拔高度和温度会影响风机输出功率。冬季和夏季应对桨叶的安装角各作一次调整同样的风机安装在不同地点，其桨叶角度不应该相同。83定桨距失速型风力机的优点：叶片固定，无复杂的变桨机构，结构简单，部件少，成本低缺点：因失速控制依赖于独特的翼型结构，叶片本身结构较复杂，工艺难度大随着功率增大，叶片加长，叶片的刚度减弱，失速动态特性不易控制在MW级风机上很少采用84主动失速型定桨距风力机

开机时将桨叶节距推进到可获最大功率位置，当风力发电机组超过额定功率后，减小节距角，相应的攻角增大，使失速效应加深，从而限制风能的捕获，将功率调整在额定值上。主动失速1）V=3m/s，叶片与风速垂直，切入风速2）V=8m/s3）V=12m/s4）V<=25m/s5)V>25m/s，叶片与风速平行，切出停机85变桨距风力机额定功率以下时，叶片节距在0°附近不作变化，等同于定桨距。功率根据叶片气动特性随风速而变化大于额定功率时，调整叶片使节距角b增大，从而减小攻角a,使功率限制在额定功率附近在额定点具有较高的风能利用系数对于定桨距风机，一般在低风速区有较高的风能利用系数，而在额定点附件，利用系数大幅下降，风速上升，功率上升趋缓或随风速上升而下降，使功率保持恒定。对于变桨距风机，无需担心额定点后的功率控制问题，故在额定点可具有较高风能利用系数。86不同桨距角时的功率曲线（40m直径，33rpm,500kW)878889主动失速与变桨距的区别：桨距调节方向不同：主动失速型风机使节距角减小，增大攻角，使风叶失速；变桨型风机使节距角增大，减小攻角，限制吸收的风功率。桨距调节频率不同：变桨型风机节距角可连续调节；主动失速型风机的节距角只有很少的几步，精度不高。90功率特性比较91变速风力机（风能利用系数）（叶尖速比）变速风力机可在很宽的风速范围保持较高的风能利用系数，实现最大功率跟踪（MPPT），而定速风力发电机组只能在某一风速下获得较高风能利用系数。922.3风力发电机风力发电机将机械能转换为电能；风力发电机不同于电网中的普通发电机/photos/photo.asp?PhotoID=2748993风力发电机分类按照发电机转子速度分TypeA:恒速发电机TypeB:有限变速发电机TypeC:部分容量功率变换器的变速发电机TypeD:全容量功率变换器的变速发电机94SpeedControlPowerControlStallPitchActiveStallFixedSpeedTypeATypeA0TypeA1TypeA2VariableSpeedTypeBTypeB0TypeB1TypeB2TypeCTypeC0TypeC1TypeC2TypeDTypeD0TypeD1TypeD2表中阴影部分在当今风机中不用。95风力发电机类型离网型发电机（独立运行）直流发电机交流发电机——永磁式发电机，硅整流自励交流发电机，电容自励异步发电机并网型发电机同步发电机异步发电机双馈异步发电机无刷双馈异步发电机低速交流发电机（直驱）96笼型异步发电机97异步发电机的机械特性98

转差率绝对值越大，则系统平衡阵风扰动的能力越好。一般在（2-5）%99笼型异步发电机的运行特点：（1）发电机励磁消耗无功功率，皆取自电网。应选用较高功率因数发电机，并在机端并联电容；（2）绝大部分时间处于轻载状态，要求在中低负载区效率较高，希望发电机的效率曲线平坦；（3）风速不稳，易受冲击机械应力，希望发电机有较软的机械特性曲线，Ｓmax绝对值要大；（4）并网瞬间与电动机起动相似，存在很大的冲击电流，应在接近同步转速时并网，并加装软起动限流装置；100异步发电机的并网方式直接并网：方法简单，但冲击电流较大，只适用于百千瓦级以下容量电机降压并网：在电机与电网之间串入电阻或电抗或自耦变压器，以降低并网时的冲击电流通过晶闸管软并网：将并网时的冲击电流限制在允许的限度内。

步骤：1、检查相序一致2、启动风力机，接近同步速（99-100）%3、晶闸管导通角由0到180度逐渐增大，异步机经晶闸管平稳并入电网4、当转差为零时自动开关闭合，晶闸管被短接，5、在发电机端并入补偿电容，将功率因数提高到0.95以上。101异步发电机软并网102从定速到变速概念变速笼型异步风力发电系统SiemensWind,SWTserieswindturbineswith1.5MW,2.5MWand3.6MW兼具笼型异步电机维护性好（无刷）、成本低的优点，但需采用全功率变换器并网。牺牲了经济性，换取发电机组高的并网性能。103

双馈异步风力发电机适用于半变速风力发电系统104Vestas,GEWind,Siemens-GamesaGoldwind,UnitedPower,Envision105106双馈异步发电机的三种运行状态（1）亚同步速运行：n<n1,n+n2=n1（2）超同步速运行：n>n1,转子旋转磁场的转向与转子转向相反，n-n2=n1.转子绕组必须能自动改变相序。（3）同步运行：n=n1,f2=0.107双馈异步发电机的功率传递关系亚同步运行超同步运行Pm—输入机械功率；Pem—电磁功率(1-S)Pem108亚同步运行超同步运行109基本控制方法(1)转矩控制or110转矩控制环基本控制方法(1)转矩控制111电压控制环基本控制方法(2)电压控制112双馈异步风力发电机系统的特点（1）连续变速运行，风能转换率高；（2）部分功率变换(约三分之一），变流器成本相对较低；（3）电能质量较好（输出功率平滑，功率因数高）；（4）并网简单，无冲击电流；（5）降低桨距控制的动态响应要求；（6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况；（7）双向变流器结构和控制较复杂；（8）电刷与滑环间存在机械磨损。113

低速直驱永磁同步发电机1.5MW88极定子外径4.3m外转子结构114115半直驱概念是一个折中方案，采用一级增速齿轮箱，将风力机转速增高8~9倍，与多级增速齿轮箱相比，其可靠性和效率均较高。传动链116分数槽绕组外转子永磁同步发电机扁平型碟式结构117功率变换器及其控制采用双PWM功率变换器的直驱风力发电系统118永磁驱动同步发电机系统特点：永磁发电机具有最高的运行效率；永磁发电机的励磁不可调，导致其感应电动势随转速和负载变化。采用可控PWM整流或不控整流后接DC/DC变换，可维持直流母线电压基本恒定，同时可控制发电机电磁转矩以调节风轮转速；在电网侧采用PWM逆变器输出恒定频率和电压的三相交流电，对电网波动的适应性好；永磁发电机和全容量全控变流器成本高；永磁发电机存在定位转矩，给机组起动造成困难。119电励磁直驱同步风力发电机系统特点：通过调节转子励磁电流，可保持发电机的端电压恒定；定子绕组输出电压的频率随转速变化；可采用不控整流和PWM逆变，成本较低；转子可采用无刷旋转励磁；转子结构复杂，励磁消耗电功率；体积大、重量重，效率稍低。120直接驱动同步风力发电机系统去除齿轮箱，直接驱动的理由：•由齿轮箱引起的风电机组故障率高；•齿轮箱的运行维护工作量大，易漏油污染；•系统的噪声大，效率低，寿命短。直驱带来的问题：•发电机转速低、转矩大，体积重量明显增大；•全功率整流逆变，变流器成本高。121各种类型发电机的对比（1）笼型异步发电机成本低、可靠性高，在定速和变速全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要角色；（2）双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒频风力发电。将在未来数年内继续成为风电市场上的主流产品；（3）直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术有望大幅度减小低速发电机的体积和重量。122无刷双馈发电机123无刷双馈电机（Brushlessdoubly-fedmachine–BDFM）

定子侧具有两套极对数不同的独立绕组，极对数为P的定子绕组称为功率绕组，极对数为Pe的定子绕组称为控制绕组，转子采用自行闭合的环路结构，两套定子绕组在电路和磁路上完全解耦，取消了滑环和电刷，因而特别适用于风力发电。研究表明，变速恒频无刷双馈电机发电技术是当今世界风力发电的趋势。124无刷双馈异步发电机原理极对数p极对数pe125

无刷双馈异步发电机原理励磁机定子绕组产生的旋转磁场励磁机转子绕组中感应电势频率相同取“-”，相反取+主发电机转子绕组磁场转速：主发电机转子磁场相对定子的转速主发电机定子电势频率可见，当nR变化时，只要改变fe1，就可实现主发电机定子绕组输出电流的频率为恒值50Hz.转子转速126无刷双馈异步发电机的功率传递关系低风速时能量传递关系高风速时能量传递关系n1>nR，ne1与nR旋转方向相反。P1=Pm+Pe1nR>n1，ne1与nR旋转方向相同。Pm=P1+Pe1控制绕组从电网吸收功率控制绕组向电网输出功率127无刷双馈电机转子独立同心式转子回路公共端环和独立同心式转子回路由无刷双馈电机的工作原理可知,定子极数不同的两个空间磁场是通过转子实现耦合,与转子电流产生的磁场相互作用而产生电磁转矩。转子磁场需要进行极数转换才能与定子磁场匹配。因此,转子结构应该具备“极数转换器”的功能128无刷双馈发电机的转子磁阻转子结构混合转子结构129六、变桨系统主要作用风轮开始旋转时，产生起动转矩；风轮停止时，保持“顺桨”位置（90o桨距角）；额定风速以上，调节功率/载荷不超设计的限定值；并网过程中变桨距控制可实现快速无冲击并网。变桨机构的实物照片130六、变桨系统变桨系统组成框图独立变桨技术旨在减小叶片载荷和转矩波动，目前仍在发展之中131七、风力机偏航系统用尾舵控制对风，用于小型风力机在风力机两侧装设舵轮，多用于中型风力机利用传动机构；多用于大型风力机132八、风轮制动高速轴制动盘133九、叶片的结构形式 (a)用玻璃纤维蒙皮的木制叶片结构；(b)用金属作蒙皮的管状梁叶片结构；(c)用玻璃纤维作蒙皮的管状梁叶片结构；(d)典型的帆翼结构134十、风轮防雷系统叶片防雷方法TypeAandB:有限感受器；CandD:防护整叶片135十一、塔架用料省，成本低，塔影小，但外观差。大型风机中已少见重量轻，成本低，但难以靠近。适用于小型风机对维护人员而言安全、舒适，美观；但用料多，成本高1362.4风力发电机组运行与控制一、控制目标二、基本控制内容三、定速定桨距风电机组的运行与控制四、定速变桨距风电机组的运行与控制五、变速变桨距风电机组的运行与控制137一、控制目标根据风速和风向变化，控制机组保持高的风能转换效率和发电质量，还要抑制机组的动态载荷，保证安全运行。基本控制策略：低风速区（区间I）：最大可能获取风功率；典型风力机组的功率曲线高风速区（区间III）：通过变桨距来限制风力机获得能量，使风力发电机在额定功率下发电；转换区间（区间II）：控制风力机转子速度在允许范围。138二、基本控制内容工作状态之间的转换运行暂停停机紧急停机风力发电机组的基本工作状态及其转换机械刹车松开允许机组并网机组自动调向液压系统保持工作压力叶尖阻尼板回收刹车松开液压系统保持工作压力自动调向叶尖阻尼板回收机组空转刹车松开叶尖阻尼板弹出液压系统保持工作压力调向系统停止工作刹车动作紧急电路开启计算机输出信号无效计算机运行并测量所有输入139风电机组的起动过程待机状态：风力机处于自由转动状态，但没有并网，机械刹车已松开，风轮处于迎风状态，机组的所有状态参数均在控制系统检测之中。一旦风速增大，转速升高，发电机即可并网。自起动及其条件：v>4m/s即可自起动到发电机的额定转速。起动条件：1、电网：连续10分钟内无过电压、低电压；电网电压0.1s内跌落值小于设定值；电网频率在设定范围内；三相平衡2、风况：连续10分钟风速在(3~25m/s)范围内3、机组：发电机温度、油温正常，压力正常，控制系统电源正常等。1404、风轮对风：连续10分钟平均风速>3m/s允许风轮对风5、制动解除：松开盘式制动器，准备起动自起动：早期定桨距风机要在发电机的协助下完成起动，现代变桨距风机具有良好的自起动能力。当风速达到起动风速时，桨叶从静止状态的90o，向0o方向转动，风轮开始转动。风力发电机组退出电网：1、风速高于25m/s，持续10min，正常停机2、风速>33m/s，持续2s，正常停机3、风速>50m/s，持续1s，安全停机，侧风90度141

风力机特性（风能利用系数）（叶尖速比）

由于风速测量的不可靠性，实际上并不是根据风速来调整转速。以电机转速为变量的功率方程：以风速为变量的功率方程风力机性能曲线三、变速变桨距风电机组的运行与控制142

风力机的转矩-转速特性安全运行区OAdcC五个速度运行区切入前—Oa段恒最佳功率系数区—ab段恒转速区—bc段，与定桨距相同恒功率区—cd段，需降低Cp

切出区实际功率并不是无限的，有两个限制：功率限制，所有电路和电力电子器件受功率限制转速限制，所有旋转部件的机械强度受转速限制功率极限143

变速风电机组的基本控制策略起动阶段，风速在切入风速以下，不涉及发电机转速控制额定风速以下区a)变速运行区，使转速跟随风速变化，保持Cp恒定b)恒速运行区。受机械限制，转速不能再高，恒功率运行区144三个区域Cp值变化情况CP恒定区转速恒定区功率恒定区145减小Cp的途径：降低风轮转速，改变叶尖速比改变桨距角146Cp恒定区的控制设发电机原工作点为A2，现风速变为v2，风力机工作点为A1。因PA1>PA2，过剩功率使转速增大。风力机和电机的工作点都向A3点变化，在A3点功率达成平衡。147

转速恒定区的控制转速控制方式功率恒定区的控制要靠降低发电机转速或改变桨距角使功率低于其极限转速恒定区n=nr功率恒定区P=Pr148

低于额定风速时的转速控制—最大功率点跟踪根据风机的风能捕获公式：可以看出：在某一风速下：因此可以捕获最大风能传统的最大功率点跟踪控制方法功率信号反馈法爬山寻优法149

最佳叶尖速比控制150功率信号反馈控制－PowerSignalFeedback(PSF)control在风速不可测的情况下，先测量出风力机的转速，再根据最大功率曲线计算出相应的最大输出功率，并作为风力机的输出功率给定值，对风力机的转速进行控制，以实现对最大功率点的捕获。151功率信号反馈控制－PowerSignalFeedback(PSF)control优点：通过对最大功率曲线表的查询，可以控制系统输出最大功率曲线适用于大功率系统方法较为简单，易于实现对风速的变化不敏感缺点：需获得最大功率曲线，对风机设计参数依赖性较强功率曲线的误差将会影响控制的准确性152爬山法寻优控制爬山法控制原理给风力机施加人为的转速扰动，这一扰动将引起输出功率的变化。若该变化量大于零，则在系统趋于稳态的时候，加上与前次同符号的扰动量，直到输出功率变化量开始小于零才改变下一次扰动量的符号。如此反复。153爬山法控制的关键点当转速指令发生阶跃变化时，速度环调节器工作，系统的瞬时输出功率为减小的，因此对功率进行采样时，采样时间要大于速度环的调节时间。转速指令可以采用定步长和变步长指令。由于采用定步长指令时，其跟踪速度较慢，且在最大功率点附近可能会引起系统振荡，因此采用变步长控制。由于转速指令为离散的，因此不可能完全达到最大功率点，因此定义一区间，当系统输出功率落入该区间，则认为已经达到最大功率点。区间的大小，与跟踪步长以及控制精度有关。爬山法寻优控制154优点：独立于风机的设计参数可以自主的追踪到最大功率点由于风机惯性的存在，因此较适用于小容量风机系统缺点：当风速变化较快时，不易采用此方法，可能引起系统震荡风速变化时，由于叶轮的惯性，一部分能量存储在风轮中，因此对系统输出功率的采样不能完全反映系统对风能的捕获情况爬山法寻优控制155并网导则和低电压穿越Operateawindfarm/windturbinelikeapowerstationSteadystateVoltagesupport/reactivepowercompensationFrequency/PowercontrolLow/highfrequencysupportPowerQuality,flicker,harmonicsTransient/dynamicstateFaultridethrough,tostayconnectedduringlowvoltageonthegridRamprateCommunication/powerdispatchReliablecommunicationWindforecastingParticipatepowermarketGridCode:Technicaldocumentcontainingtherulesgoverningtheoperation,maintenance,&developmentofthesystem2.5风电机组的故障穿越156低电压穿越（LowVoltageRide-Through）中国对风电机组LVRT的要求风电机组LVRT功能，是指当系统发生故障时，要求风电机组能够承受短时电压降低而不退出运行，使之能继续向系统输送功率以支撑系统频率和电压的稳定性。157低电压对风力发电机组的影响DFIGsystemDirect-drivenPMSGsystemOvervoltageorcurrentatrotorsideOverrotorspeedReactivepowershortageandfurtherdecreasinggridvoltagelevelSurpluspowerleadtoincreasingDCvoltageonconvertersRelativelygoodperformancethanDFIGsystem158转子crowbar旁路保护技术低电压穿越技术159直流环节crowbar旁路保护技术高压耗能型Buck电路型直流储能型高电压穿越HighVoltageRide-ThroughHighvoltageatpointofcommoncoupling(PCC)occursduetothesurplusofreactivepowerCountries

HVRTrequirementDenmarkPCC

Voltage1.2~1.3p.u.,keepconnectedatleast0.1sGermanyE.ONPCC

Voltage1.2p.u.，keepconnectedatleast0.1sUSAWECCPCC

Voltage>1.2p.u.，keepconnectedatleast1sPCC

Voltage1.175~1.2p.u.，keepconnectedatleast1sPCC

Voltage1.15~1.175p.u.，keepconnectedatleast2sPCC

Voltage1.1~1.15p.u.，keepconnectedatleast3sAustraliaPCC

Voltage1.1~1.3p.u.，keepconnectedatleast0.9sPCC

Voltage1.3p.u.，keepconnectedatleast0.06sHighVoltageRide-ThroughChinarequirementissuedin2017byNationalEnergyAdministrationPCCvoltageWTcouldcut-offWTshouldstayin中国对风电机组HVRT测试规程要求162InfluenceofHighVoltagePMSGsystemVoltagesurgeduetosurplusofreactivepowerChargingcurrentgoesintoDC-linkcapacitorOvervoltageinDC-linkDFIGsystemTransientDCcurrentinstatorandrotorwindingsduetothestatordirectlyconnectedwithgrid(Fluxconservationtheory)NegativesequencecurrentinimbalancefaultsituationsInhighrotorspeedoperation,theinducedvoltageandcurrentinrotorsidewillbehighduetothetransientDCcurrent高电压穿越技术SimilarwithLVRT,DVR,SVC,STATCOMcouldbeusedForDFIGsystem,crowbartechnologyisacommonwayforHVRTprotection.Powerconsuming,powerstorageinDC-linkImprovementsofwindturbine’scontrolstrategy斩波电路1642.5海上风电AdvantagesBetterwindresource;Nolandoccupation;Shortdistancetotheloadcenter.DisadvantagesHighrequirementontechnics;Highcost;Challengesonoperationandmaintenance;Specialconstructionandmaintenancefacilities;Extrememarineclimate.165TwoMainConstraintsHighcostcomparedwiththeon-shorewindfarms;Morecomplicatedinstallationtechnologies.Proportionalofoff-shorewindfarmCostAnalysis:TypicalEurope0.14europerkWhChinaoffshore0.85YuanperkWhChinaIntertidal0.75YuanperkWhKeytechnologies:Adoptionofextremelylarge-scalewindturbines;Whynotadoptsfurtherlarge-scalewindturbines?LackoflargemanufacturingequipmentandmarineengineeringequipmentInsufficientconstructiontechnologyLackofeconomicperformanceFromdesignview,thegeneratorwithlargecapacity,thebladelengthandsizeofgearbox&generatorwillbeincreased.However,thesizelimitationoflanddoesnotexistformarinetransportation.Itdoeshelptoadoptlargergenerator.Thelargegeneratormaycapturemorewindenergyfromtheair,duetobetterusageofhigh-altitudewindenergy.海上风电技术Keytechnologies:Adoptionofextremelylarge-scalewindturbines;Differentwindloadandwaterloadconsiderations;Foundationdesign;Windfarmintegrations.SinglecolumnJacketFloatFloatSinglecolumnJacketThreecolumnsGravityTripod基础选型与设计1692.4风力发电现状与展望2001-2016年全球累计风电装机容量（MW）从1996年起全球累计风电装机连续增速超过20%，平均增速达到28.35%。2009年全球风电装机总量增长31％，2010年降为25％，2016年累计同比增长12.5%，其中中国占全球风电累计装机容量的34.7%。1702.6风力发电现状与展望2001-2016年全球累计风电装机容量（MW）按照2016年底的风电累计装机容量计算，全球前五大风电市场依次为中国、美国、德国、印度和西班牙，在2001年至2016年间，上述5个国家风电累计装机容量年均复合增长率如表所示。1712.6风力发电现状与展望2001-2016年全球年度新增风电装机容量（MW）从1996年起全球累计风电装机增速超过20%，平均增速达28.35%。2016年全球累计风电装机增加12.5%，其中34.5%的全球累计装机增加量在中国。172Globalwindpowercapacity(MW)from2001to2016Accordingtothecapacityintheyearof2016,thefivebiggestwindpowermarketisChina,USA,German,IndiaandSpain.From2001to2016,theincreasingspeedoftheaccumulatedcapacityisshownasthetable.173174

风力发电所占世界总发电量的份额1752014年十大风机制造商在全球市场所占比例在全球风电装备制造业中，欧洲一直占据着主导地位，它是世界各国风电制造企业的重要技术供应商，我国大部分风电制造企业的原始技术均来自欧洲。总体而言全球风机市场仍然由老牌制造商主导，Vestas（丹麦）多年来一直保持世界风机制造商老大的地位，而GE（美国）、Gamesa（西班牙）、Enercon（德国）、Suzlon（印度）和Siemens（德国）等公司的实力亦不容小觑，占据了全球大部分的市场份额。另外，一个不可忽略的事实是，中国的风机制造商在异军突起。176

我国风电装机发展情况1772013年中国新增风电装机单机功率分布1782009-2015年中国海上风电新增和累计装机容量1792015年全国“弃风”电量及分布2015年，风电弃风限电形势加剧，全年弃风电量339亿千瓦时，同比增加213亿千瓦时，平均弃风率15%，同比增加7个百分点。弃风，是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象。弃风最大的原因还是电网建设速度跟不上清洁能源发展的速度。180影响因素：60%依赖于规模化发展，40%依赖于技术进步。预测：到2020年，风电成本会降低到3欧分以下，届时风电成本可以达到常规能源发电成本水平。

风电成本持续下降丹麦风电成本变化趋势(欧分/千瓦时)181

陆上风电装机总成本分布图海上风机的成本分布为，浅海（50米以内）的海上风机的成本分布是：机组60%，基础及安装20%，电缆15%，其它占5%；深海按漂浮式计算，机组占50%，安装占35-40，电缆占20，其它5%左右。目前国内执行的海上风电电价制定到2016年，16年以前投运的近海风电项目上网电价为0.85元/度(含税),潮间带风电项目为0.75元/度。海上风电由于后期运维成本高昂，对初期设备选型要求严格，特别利好国内高端风电设备制造企业。182

全国陆上风力发电标杆上网电价表183NationalPolicyWithdrawal184NationalPolicyWithdrawal185全球风电技术发展趋势Technologytrend失速调节主动失速定速变速控制齿轮箱变距调节变速调节无齿轮箱新能源及其发电技术187第3章太阳能发电技术3.1太阳能发电概述3.2太阳能热发电技术3.3太阳能电池发电原理与基本特性3.4

太阳能光伏发电的控制1883.1

太阳能发电概述地球得到的太阳能辐射53×106GW122×106GW178

×106GW太阳投入辐射立即反射到太空82被吸收后转换成热能40用于蒸发水分.1光合作用.01人类应用(70%)189WorldPotentialMapThehighestpotentialisinthesouthernemisphere

190中国太阳能资源分布全年太阳能总辐射（KJ/cm2.年）1912/3以上地区照射量大于4.2×109J/m2192太阳能特点：永恒、巨大、广泛、分散、随机、间歇、区域、清洁。193太阳能主要利用方式目前主要应用太阳能光伏发电太阳能热力发电转化为电能（光－电）

转化为热能

（光－热）

转为化学能（光－化）

太阳能空调、制冷、干燥太阳能建筑一体化

太阳能集热器太阳能灶、太阳房、温室太阳能海水淡化自然光合作用(效率低，1％)人工光合作用(基因转换、催化)制氢(光催化、热分解)能源植物(switchgrass)水蒸汽(槽、碟、塔式)气体(烟囱，Stirling)低沸点工质(太阳池)其它：光－光；热－机194太阳能发电的优点和缺点太阳能储量巨大，取之不尽，用之不绝。不产生任何废物，无污染，是一种清洁能源。随处可得，可就近安装供电，避免长距离输电。不用燃料，运行成本相对较低。无旋转运动部件，不易损坏，维护简单。优点：缺点:能量密度较低，大型太阳能电站占用面积较大。具有间歇性和随机性，输出功率受气象条件影响起伏波动大。太阳能发电成本较高。最近几年投资成本在快速下降。195发展简史Adamsfindsolidstatephotovoltaiceffect18761883FirstSeleniumphotocell1893Becklerdiscoveredphotovoltaiceffect1930SchottkyphotovoltaiceffecttheoryOrrfoundphotovoltaiceffectonsilicon19411954Belllabmademonocrystallinesiliconsolarcell1960Firstgridconnectedsiliconsolarcells19847MWsolarpowerstationinUSA1990Germany2000photovoltaicroofsplan2006RenewableenergylawissuedinChinaChinaSolarcellsranksfirst20072015Chinainstalledandgeneratingcapacityranksfirst2018Firstdesignstandardfortowersolarthermalpowerstation1963.2太阳能热发电技术

利用太阳集热器收集太阳能

加热工质

产生过热蒸汽

驱动热动力装置

带动发电机典型太阳能热发电站热力循环系统原理图无阳光时用吸收太阳能辅助能源锅炉197夏季，白天太阳能不但可以供给机组满载运行，而且还有多余能量畜于储热槽中，留待晚间与辅助能源共同供给机组运行，至深夜停机。冬季，太阳能只能供给机组80%能量，其余由辅助能源供给。198塔式太阳能热发电系统1—定日镜；2—接收器；3—塔；4—蓄热器；5—泵；6—凝汽器7—汽轮发电机组199塔式太阳能热发电系统聚光集热子系统：聚光器：平面反射镜、曲面反射镜接收器：将太阳辐射能转变为热能跟踪装置1—入射太阳光；2—接收器；3—塔；4—定日镜中心接收塔200定日镜结构示意图接收器定日镜塔式聚光器201聚光器在太阳能热发电系统，最常用的是：平面反射镜：用于塔式热发电，可将工质加热到500~2000°C，构成高温塔式太阳能热发电系统。曲面反射镜：一维抛物面反射镜—槽型抛物面反射镜，集热温度可达400°C，构成槽式热发电系统。二维抛物面反射镜—盘式抛物面反射镜，焦点温度可达800~1000°C，构成盘式太阳能热发电系统。202Heliostat(定日镜)203聚光器的主要性能要求1）光学性能—镜面反射率越高越好。现多采用玻璃背面镜，即将银或铝蒸镀在玻璃反射镜的背面，再喷涂上多层漆保护层，或封夹在两层玻璃之间。另外要定期对镜面进行清洗。2）光学性能—镜面平整度，机械强度和稳定性，能抗大风的吹刮。3）化学稳定性——耐腐蚀接收器——将太阳辐射能转变为热能，并传递给工质的部件。聚光方式不同，接收器结构差别很大。关键技术：接收器表面涂覆选择性吸收膜，使对太阳辐射的吸收率高，反射率低。/越高大，集热温度越高。204跟踪装置单轴跟踪：用于槽型抛物面反射镜双轴跟踪：用于盘式抛物面反射镜和塔式聚光的平面反射镜。跟踪方式程序控制方式——存在累积误差传感控制方式——多云时难测出入射太阳辐射方向混合控制方式——以程序控制为主，用传感器瞬时测量作反馈，对程序进行累积误差修正，能保证任何气候条件下稳定而可靠的跟踪。205太阳能热发电系统组成按集热器类型不同可分：塔式系统、槽式系统、碟（盘）式系统蓄热子系统——在集热器与汽轮发电机之间提供缓冲，保证机组稳定运行。辅助能源子系统——常规燃料锅炉汽轮发电子系统：现代汽轮机，燃气轮机，低沸点工质汽轮机，斯特林发动机206太阳能热发电原理示意图温度可达500~2000°C207发电功率100MW需要镜场面积约2.43km22082007年6月1日，国内首座70千瓦太阳能热发电系统，在南京通过鉴定验收。该太阳能热发电系统建在江宁将军大道东侧，系统由定日镜场、塔式高温接收器、太阳能燃气轮机等组成，32面定日镜分成7排，每时每刻跟踪太阳，将阳光传递给铁塔上的集热器，将空气加热到1000摄氏度，高温加压空气推动发电机转动，实行光电转换。地处江宁的南京塔式太阳能热发电系统20910MWsolarthermalpowerstationinDunhuangChina100MWsolarthermalpowerstationinDunhuangChinawithtowerheight260m,morethan10thousandmirrors210槽式太阳能热发电系统槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统（SEGS）简称槽式太阳能热发电系统，也称分散式太阳能热发电系统。可达400°C211美国南加州SEGS,13-80MW，加热有机油到390接收器聚光器槽式聚光器槽式太阳能聚光器212槽式太阳能聚光器Atbothendsoftheheatcollectingtube,theglassshouldbeperfectlymatchedwiththemetal,soastoensurethatthevacuuminterlayerbetweentheglasstubeandthemetaltubewillnotleakandwillnotbedamagedduetothermalexpansionduringtheservicelifeofmorethan20years213Simpletrackingdeviceswithconcentratedsingleaxis槽式太阳能聚光器214线性菲涅尔聚光系统结构简单，维护

成本低；使用固定的集热管，避免高温高压管路密封与连接难题；使用廉价的平面镜代替昂贵的抛物式反射镜；反射镜近地安装，风阻小，基础结构也大为减少；单轴跟踪装置

。Seenasatechnicalextensionoftroughsolarsystem215与其他太阳能光热发电方式相比，菲涅尔式聚光率比较低，年发电效率也较低。线性菲涅尔聚光系统216盘（碟）式太阳能热发电系统以单个旋转抛物面反射镜为基础，构成一个完整的聚光、集热、发电单元单个功率较小，5-50kW可以分散独立发电，也可由多个单元组成较大的发电系统。接收与转换器抛物面碟式聚光器汇聚光线温度可达800~1000°C217多碟式斯特林太阳能热发电系统单碟式聚光器多碟式聚光器218斯特拉循环斯特林循环斯特林循环是目前碟式太阳能热发电技术中研究和应用最多的一种，它是利用高温高压的氢气或氦气作为工质，通过2个等容过程和2个等温过程组成可逆循环，其理论最高热电转换效率可达40%。219太阳能热发电系统性能和技术特点比较220太阳池

太阳池中发生的过程是透射辐射、双扩散和分层对流换热。循环热效率较低，约15％。太阳池是有一定浓度梯度的盐水池，兼具集热和蓄热的功能，可用于发电、供热等，特别适合具有盐资源的地区；国际上最早由以色列Tabor提出，目前最大太阳池发电厂建于美国加州，已并网；我国青海、新疆等应用较广。221太阳能热气流发电

尽管热气流发电热力学效率很低，只要能获得有竞争力的发电成本，仍有开发价值。

我国西部地区多山：天山、阿尔泰山，祁连山，东西走向，南坡是建造斜坡热气流发电的理想场所。坡顶烟囱222西班牙50kW试验电站223澳大利亚建造了一座高1000米的热气流发电装置该装置的主体部分是一个高达1000米的管道塔，底部塔身宽130米。塔身周围是方圆7公里的温室组成，温室中装有保温材料。温室中的保温材料是夜间为空气保温而安装的。地面空气因为受到太阳光的照射变热后，被吸入塔中管道中。热空气沿着管道上升，带动管道内安装的涡轮发电机，电能就产生了。2243.3太阳能电池发电原理与基本特性太阳能电池技术光伏单元(PVCell)光伏组件(PVModule)光伏方阵(PVArray)225单晶硅MonocrystallineSiliconcells（单晶硅）Efficiency:12–15%Shape:round/quadraticColour:black/dark-blue/blueishPeakpowerapp.:120Wp/m2Priceapp.4-5€/Wp226多晶硅PolycrystallineSiliconcells（多晶硅）Efficiency:10–12%Shape:quadraticColour:blueish,shimmerPeakpower,app.:100W/m2Priceapp.3-4€/Wp227薄膜电池ThinfilmPVmodules薄膜电池AmorphousSi（非晶硅）,cadmiumtelluride（碲化镉CdTe),copperindiumdiselenide（铜铟硒）andmanynewothers!Efficiencyupto11%(IPVJulich)CanbedepositedonanysurfaceColourdependsonmaterialsCanbeclearfilmsmountedonwindowsorrooftilesThinfilmcells228各种电池市场份额（2006年）薄膜电池约7.6%229聚光光伏技术（CPV）硅基电池

热性能较差，最大聚光倍数100倍，聚光条件下效率仅提高1％；需采用半导体级晶体硅材料，材料成本高。砷化镓电池

光子跃迁过程不伴随发热，热性能好于硅材料，聚光倍数100～200倍。多结电池

使用锗、砷化镓、镓铟磷等3种具有不同禁带宽度的半导体材料制成三个PN结，分别对应不同的太阳光谱，可对太阳光进行从蓝光、可见光到红外光的全谱线吸收。聚光倍数可达1000～2000倍，在聚光后，其转换效率可以在30％的基础上再增加8％～10％。230聚光光伏技术（CPV）成本与技术

聚光光伏系统的光伏电池、聚光系统、跟踪系统的成本占比大体相当。高倍聚光光伏的太阳能跟踪系统的要求非常高，一方面是为了保证太阳能的准确聚焦，另一方面是避免对周边组件材料造成损害。太阳能跟踪系统的精确度的提高会使得成本急剧提高，另外还需要考虑周边环境的不良影响，例如刮风引起的小幅倾斜。

聚光光伏系统适合于大规模的光伏电站，而晶体硅合薄膜电池除了适合于大型光伏电站外，还适用于较小型的家用、商用和建筑一体化等发电系统。231近2