光伏发电简介概要课件

1、光伏发电简介 李倩目录光伏发电的概述发展历程发电原理发电系统分类发电系统设备优缺点问题电池前景展望概述光伏发电（ Photovoltaic power generation） 理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。 概述 光伏发电系统（PV System）是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏打效应。 光伏组件是由一个或多个太阳能电池片组成。光伏发电产品

2、主要用于三大方面：一是为无电场可提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电。发展历程早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。中国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池发展历程20世纪70年代后，全世界都把目光投向了可再生能源，这之中太阳能以其独有的优势而成为

3、人们重视的焦点。20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站，世界光伏组件在1990年2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，2006年的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。发电原理光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、

4、光能量转化为电能量的过程;其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。发电原理光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子，如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子，就成为带负电的N型半导体；若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子，形成带正电的P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到PN结后，空穴由N极区往P极区移动，电子由P极区向N极区移动，形成电流。发电原理多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成PN结。采用丝网印刷，将精配好的银浆印

5、在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。系统分类光伏发电系统（PV System）是将太阳能转换成电能的发电系统，利用的是光生伏打效应（简称光伏效应）。分为以下两种:独立光伏系统并网光伏系统独立光伏系统独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独

6、立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。 并网光伏系统并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。 系统设备光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，

7、充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用如下电池方阵 在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。蓄电池组 其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维

8、护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。控制器 是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。逆变器 是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百

9、瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。跟踪系统 一年春夏秋冬四季、太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备复杂，非专业人士不能够随便操作。优点 与常用的火力发电系统相比，

10、光伏发电的优点主要体现在：无枯竭危险安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净，无公害不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势，例如无电地区，以及地形复杂地区优点无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电能源质量高使用者从感情上容易接受建设周期短，获取能源花费的时间短缺点照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关发电成本高问题电池光伏组件的核心组成部分是太阳电池，一般说来，每个组件所用太阳电池的电特性要基本一致，否则将在电性能不好或被遮挡的电池（问题电池）上产生所谓热斑效应。为防止热斑产生应该在每一片电池上都并联一个旁路二极管，在当电池发生问题或被遮挡时

11、，其它电池产生的大于问题电池的电流将被旁路二极管旁路。而事实上，在每一片电池上都并联一个二极管是不现实的。一般在组件上是18片（36片或54片电池串联的组件）或24片（72片电池串联的组件）电池串联后并联一个二极管。问题电池可以想象，当这18片或24片电池中产生的电流不一致时，也就是有问题电池存在时，通过这串电池的电流将在问题电池上引起热斑。如果组件内太阳电池性能本来就不一致，必然导致组件发生热斑现象。我们可以通过组件的输出特性曲线和红外成像看到组件热斑现象的存在。问题电池的来源硅材料自身的缺陷电池制造的原因同一档次的电池片性能不一致组件制造的原因相应的已经采取了一系列的措施减小这些问题带来的影响应用领域用户太阳能电源通讯/通信领域石油、海洋、气象领域交通领域海水淡化设备供电卫星、航天器、空间太阳能电站等。前景展望在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资