《光伏发电技术》课件-第一章 光伏发电系统

第一章光伏发电系统

第一章光伏发电系统

§1.1光伏发电系统的工作原理

§1.2光伏发电系统的组成

§1.3光伏发电系统的分类

§1.4光伏发电系统应用

第一章光伏发电系统

随着现代工业的发展，在常规一次性能源匮乏、经济高速发展以及全球环境日益恶化的压力下，太阳能资源优势已得到全世界的高度重视，光伏行业正在迅速成长。面对全球范围内的能源危机和环境压力，人们渴望用可再生能源来代替常规能源。研究和实践表明，太阳能是资源最丰富的可再生能源，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际公认的理想替代能源。在长期能源战略中，太阳能光伏发电将成为人类社会未来能源的基石、世界能源舞台的主角。太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式。利用太阳能电池方阵、充—放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电子设备，蓄电池或其他蓄能和辅助发电设备将太阳能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统。

第一章光伏发电系统光伏发电系统具有以下特点：1）能量来源于太阳能，取之不尽，用之不竭。2）没有空气污染，不排放废水、废气、废渣。3）没有转动部件，不产生噪声，无需或极少需要维护。4）没有燃烧过程，不需要燃料。5）运行可靠性、稳定性好。6）作为关键部件的太阳能电池使用寿命长，晶体硅太阳能电池寿命可达25年以上。7）根据需要很容易扩大发电规模。

第一章光伏发电系统

光伏发电是根据半导体界面的光生伏特效应原理，利用太阳能电池将光能直接转变为电能。光伏发电系统主要由太阳能电池、控制器和逆变器三大部分组成，白天在太阳光的照射下，太阳能电池产生一定的电动势，使得太阳能电池方阵电压达到系统输入电压的要求，再配合控制器和逆变器等部件将太阳能电池所产生的直流电能转换成交流电能。§1.1光伏发电系统的工作原理

第一章光伏发电系统§1.2光伏发电系统的组成

图1-1直流负载的太阳能光伏系统第一章光伏发电系统§1.2光伏发电系统的组成

1、太阳能电池方阵

图1-2太阳能电池方阵电路图

图1-3太阳能电池方阵实际构成图

第一章光伏发电系统

2、汇流箱

图1-4汇流箱电路图

第一章光伏发电系统

3、蓄电池

4、控制器

5、逆变器

其作用是将太阳能电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上，或者负载需求大于太阳能电池组件所发的电量时，将储存的电能释放，以满足负载的能量需求。它是独立光伏发电系统的储能部件。控制器能对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳能电池组件和蓄电池对负载输出电能。它是整个系统的核心控制部分。随着光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制、逆变部分集成的趋势。

逆变器是将直流电转换成交流电的设备。在带有交流负载的太阳能光伏发电系统中，通过逆变器将太阳能电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。

第一章光伏发电系统§1.3光伏发电系统的分类

按供电特点划分，一般将光伏发电系统分为独立系统（或称离网系统），并网系统和混合系统。§1.3.1独立光伏发电系统

独立光伏发电系统是利用太阳能电池组件方阵直接将太阳辐射能转为电能，且不需与常规电力系统相连而独立运行的光伏系统。独立光伏发电系统按照供电类型可分为直流系统、交流系统和交直流混合系统几种，其主要区别是系统中是否有逆变器。

图1-5独立光伏发电系统组成框图

第一章光伏发电系统§1.3.2并网光伏发电系统除独立光伏发电系统外，并网光伏发电系统也是太阳能发电的一种重要形式。独立光伏发电系统因不需要与公共电网相连接，所以必须增加储能元件，且常规储能元件（如蓄电池等）寿命太短，在很大程度上增加了系统的成本。而并网光伏发电系统不经过蓄电池储能，直接通过并网逆变器接入电网。并网光伏发电系统因为不需要专门的储能元件，所以建设和维护成本较低。并网光伏发电系统是现在和未来太阳能发电的主流。

第一章光伏发电系统

图1-6并网光伏发电系统结构框图

第一章光伏发电系统有逆流型并网发电系统1、以所产生的电能能否返送到电力系统分类2、以用电类型分类无逆流型并网发电系统并网光伏发电系统分类直、交流型并网系统切换型并网发电系统地域型并网系统电力系统交流负载太阳电池方阵功率调节器（逆变器、并网保护装置）电流

图1-7有逆流型并网光伏发电系统示意图

图1-8无逆流型并网光伏发电系统示意图

第一章光伏发电系统

第一章光伏发电系统

图1-9直、交流型并网发电系统示意图

直流系统

交流系统

第一章光伏发电系统

图1-10切换型并网光伏发电系统示意图

第一章光伏发电系统

图1-10地域型并网光伏发电系统示意图

第一章光伏发电系统§1.3.3混合发电系统

当太阳能光伏发电所提供的电力不足（如遇到连续阴雨天气、冬季日照时间过短等），需要使用其他能源来补充时，可以将风力发电、燃料电池发电等其他发电系统与光伏发电系统并用，这样的系统叫做混合发电系统。使用混合发电系统的目的就是为了综合利用各种发电技术的优点，避免各自的缺点，混合发电系统与单一能源的独立系统相比所提供的电源对天气的依赖性较小。

第一章光伏发电系统（1）太阳能光伏、燃料电池混合发电系统

（2）光、柴混合发电系统为综合利用能源，提高能源的综合利用率，节约电费，减少环境污染，有时将燃料电池与太阳能光伏发电系统混合在一起用，构成太阳能光伏、燃料电池并网发电系统。利用太阳能光伏和柴油机共同发电的系统称为光、柴混合发电系统。这种系统一般用于对用电要求非常高的场合。当太阳能光伏发电系统由于日照不足或阴雨天气无法满足用电负载要求时，混合系统即自动启用柴油机发电来满足系统供电。这种发电系统的特点是供电稳定，大大提高了系统的稳定性和可靠性。除此之外，还大大节省了柴油机的耗油量，大大降低同等系统成本。

第一章光伏发电系统（3）风、光互补性发电系统

当利用光伏发电提供的电力不足时，可以利用风力发电；当风力发电不足时，可以利用光伏发电，这样的系统称为风、光互补型发电系统。如图1-12所示风、光互补型太阳能光伏发电系统原理图。

图1-12风、光互补型太阳能光伏发电系统原理图

第一章光伏发电系统

图1-13风、光互补光伏发电系统应用实例图

第一章光伏发电系统分布式光伏发电特指在用户场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。它具有以下特点：一是输出功率相对较小。。二是污染小，环保效益突出。一、分布式光伏发电§1.4光伏发电系统应用

第一章光伏发电系统分布式光伏发电系统通常在建筑物之上建设,从与建筑结合的形式上,可以分为附加式(BAPV)光伏电站和集成式(BIPV)光伏电站两种类型。BAPV（BuildingAttachedBIPV组件可以划分为两种形式：一种是光伏屋顶结构，另一种是光伏幕墙结构。

图1-14义乌国际商贸城三期市场BAPV

图1-15上海世博会BIPV

第一章光伏发电系统二、集中式光伏电站

集中式光伏电站通常是指充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源构建大型光伏电站，接入高压输电系统供给远距离负荷。它具有以下特点：1、由于选址更加灵活，光伏出力稳定性有所增加，并且充分利用太阳辐射与用电负荷的正调峰特性，起到削峰的作用。

2、运行方式较为灵活，相对于分布式光伏可以更方便地进行无功和电压控制，参加电网频率调节也更容易实现。3、建设周期短，环境适应能力强，不需要水源、燃煤运输等原料保障，运行成本低，便于集中管理，受到空间的限制小，可以很容易地实现扩容。

第一章光伏发电系统西班牙Olmedilla光伏电站

第一章光伏发电系统西班牙Almeria光伏电站

第一章光伏发电系统徐州协鑫光伏电站

第一章光伏发电系统大唐甘肃武威光伏电站

第一章光伏发电系统三、其他内容

1.在卫星上的太阳能应用