光伏发电厂 太阳能资源

太阳能光伏发展非常迅速，在可预见的未来，太阳能将会成为日趋枯竭的传

统化石类能源的有效替代物。

4.1太阳能资源

一.太阳能资源分布

我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50X10,8kjo

太阳年辐射量的平均值为586kJ/cm2o

西藏和青藏高原的太阳年辐射总量最大。

平均海拔4000m以上，“日光城”拉萨年平均日照时间为3005.7h,相对日

照68%,太阳总辐射为816kJ/cm20

四川和贵州的太阳年辐射总量最小。

成都年平均日照时数1152.2h,相对日照26%。

我国太阳能资源分布特点：高值中心和低值中心都处于北纬22°〜35°。青

藏高原为高值中心，四川盆地为低值中心。太阳年辐射总量，西部地区高于东部

地区，且北部高于南部（新疆西藏例外）

二,太阳能资源计算

1.太阳光谱

太阳

电磁波

41000

I生畲光线

8~1回

可见光光谱线

2.太阳辐射到地球的能量

三种形式：吸收、反射、直射。

1)吸收

水蒸气，二氧化碳吸收红外线。臭氧吸收紫外

线。

2)反射

大气中的气体分子，尘埃等对太阳辐射的散射。

3)直射

大约70%的太阳能辐射能直接到达地球表面，

为直射辐射。

3.大气质量(AM)堆收纪面反酎1

太阳常数：日地平均距离(D=1.496X10'km)上，大气顶界垂直于太阳光线的

单位面积每秒接收的太阳辐射，1367w/m1

地球面积(截面积)1.274亿平方公里，因此整个地球接收到的功率为：

1367w/m2X127400000km2=174Pw(1.74X10,7w)

4.2太阳能光热利用

太阳能的利用主要有光热和光伏发电两种形式。

光热利用具有低成本、方便、利用效率较高等优点；但不利于能量的传输,

输出能量形式不具备通用性。

光伏发电以电能作为最终表现形式，传输方便，通用性好、可存储性好。太

阳能光伏发电在能源、环境和人类社会未来发展中占据总要地位。

太阳能光热发电是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳能，通过换热装

置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，达到发电目的。

优点：太阳能烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍

然能够带动汽轮机发电。

分类：槽式发电、塔式发电、碟式发电。

1.槽式发电系统

2.塔式发电系统

Receiver

q热器

Heliostat

定日镜

1953年，美国贝尔研究所首先应用这个原理试制成功硅太阳能电池，其光电

转换效率达6%o

1958年，美国的“先锋一号”人造卫星用太阳能电池作电源，成为世界上第

一个用太阳能供电的卫星。太阳能电池作为甩源可以使卫星安全工作达20年之

久，而化学电池只能连续工作几天。

二.太阳能电池的组成和分类

多晶硅：太阳能转换效率15%,制作成本比单晶硅便宜。

非晶硅（薄膜式太阳能电池）：优点是弱光条件下也能发电。缺点是转化效率很

低，国际先进水平为10%,且不稳定，随着时间廷长，转换效率衰减。

三.太阳能电池组件

单体太阳能组件不能直接作电源使用，必须将若干单体电池串、并联连接和

严密封装成组件。

太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

太阳能电池结构

1）钢化玻璃：保护发电主体，透光率要求高，并做超白钢化处理

2）EVA：用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片）

3）太阳电池片：晶体硅和薄膜太阳能电池片。

4）背板：密封、绝缘、防水。

5）接线盒：保护整个发电系统，起到电流中转站的作用。

四、太阳能光伏发电系统

分类：独立型光伏发电系统、并网型光伏发电系统、分布式光伏发电系统。

主要结构：太阳能电池板、控制器、逆变器。

1.独立光伏发电系统

特点：仅仅靠太阳能电池供电的光伏发电系统或主要依靠太阳能电池供电的

光伏发电系统。也称离网型光伏发电系统。

组成：太阳能电池组件、控制器、蓄电池。

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M电池

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根据用电负载分类：

1）无蓄电池的直流光伏发电系统

特点：用电负载是直流负载，对负载使用时间没有要求，负载主要在白天使

用。太阳能电池与用电负载直接连接，有阳光时就发电供负载工作，无阳光时就

停止工作。系统不需要使用控制器，也没有蓄电池储能装置。无蓄电池的直流光

伏发电系统的优点是省去了能量通过控制器及在蓄电池的存储和释放过程中造

成的损失，提高了太阳能利用效率。

2）有蓄电池的直流光伏发电系统

有蓄电池的直流光伏发电系统由太阳能电池、充放电控制器、蓄电池以及直

流负载等组成。有阳光进，太阳能电池将光能转换为电能供负载使用，并同时向

蓄电池存储电能。夜间或阴雨天时，则由蓄电池向负载供电。这种系统应用广泛，

小到太阳能草坪灯，庭院灯，大到远离电网的移动通信基站，微波中转站，边远

地区农村供电等。当系统容量和负载功率较大时，就需要配备太阳能电池方阵和

蓄电池组了。

3）交流及交、直流混合光伏发电系统

交流及交、直流混合光伏发电系统与直流光伏发电系统相比，多了一个交流

逆变器，用以把直流电转换成交流电，为交流负载提供电能。交、直流混合光伏

发电系统即能为直流负载供电，也能为交流负载供电。

4）市电互补型光伏发电系统

在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普通220V交流电补充电

能为辅。这样光伏发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以设计得小一些，

基本上是当天有阳光，当天就用太阳能发的电，遇到阴雨天时就用市电能量进行

补充。我国大部分地区多年都有2/3以上的晴好天气，这样形式即减小了太阳能

光伏发电系统的一次性投资，又有显著的节能减排效果，是太阳能光伏发电在现

阶段推广和普及过程中的一个过度性的好办法。

2.并网光伏发电

特点：由光伏电池方阵并网逆变器组成，不经过蓄电池储能。通过并网逆变

器直接将电能输入公共电网。

是太阳能光伏发电的发展方向。

投资人、建设周期长、占地面积人、发展有难度。

主要组成：太阳能组件、逆变器、交流配电柜。

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3.分布式光伏发电

在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电系统，以满足用户的需求,

支持现存配电网的经济运行、或者同时满足这两个方面的要求。

组成结构：光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网

逆变器、交