简洁有趣太阳能发电技术PPT课件

图8（a） 有储能（带蓄电池）系统
图8（b） 无储能系统
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国内外光伏电站应用实例
国内最大的光伏电站？
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徐州光伏电站
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徐州光伏电站
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徐州光伏电站
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德国巴伐利亚太阳公园6.3MW太阳能发电站
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美 国 Tu c s o n 地 区 4 . 5 9 M W 太 阳 能 电 站
• 由于完整的结晶，硅原子之间的化学键非常坚固，不容易因为紫外线破坏化学键 而产生悬浮键，悬浮键会阻碍自由电子的移动，甚至捕捉自由电子，造成电流下 降。所以单晶硅电池光电转换效率不易随时间衰退。
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单晶硅电池的制造
• 硅在自然界含量丰富，如沙子、硅石、二氧化硅等，但沙子杂质较多，去除杂质 成本较高。
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多晶硅太阳能电池板
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太阳能电池类型
• 3.非晶硅电池 • 材料选用SiH4（四氢化硅），虽然该材料吸光效果和光导效果很好，但其结晶构造比多晶硅还差。 • 存在问题：悬浮键较多，自由电子与空穴复合的速率非常快；结晶构造不规则阻碍电子、空穴移动，使得
扩散范围变短。 • 解决方法：非晶硅电池做的很薄，减少自由电子和空穴复合 • 非晶硅电池最大优点成本低，缺点是效率低且随时间衰减。 • 广泛使用小功率市场，在发电市场不具竞争力。
• 其中植物吸收的占0.015%，转化为燃料的不到 0.002%。
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太阳能主要利用方式
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二、太阳能光伏发电
图1 光伏发电系统示意图
光伏发电系统组成：
• 太阳能电池组 • 太阳能控制器 • 蓄电池 • 逆变器
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2.1 太阳能电池
半导体硅的光电效应
图2 光电效应原理
图9 槽式太阳能热电系统原理图
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槽式太阳能热电厂
产能64兆瓦，可 为14000个家庭提供 足够的电能。
由西班牙阿希奥 纳集团负责建造，占 地面积250英亩，拥 有18.2万块凹面镜。
图10 “内华达太阳能一号”槽式太阳能热电厂，位于美国内华达州柏德市。
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槽式太阳能热电厂
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非晶硅太阳能电池板
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光伏电池等效电路
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主要内容
一、太阳能 二、太阳能光伏发电
✓ 太阳能电池 ✓ 离网光伏系统 ✓ 并网光伏系统
三、太阳能热力发电
✓ 槽式热力发电系统 ✓ 塔式热力发电系统 ✓ 碟式热力发电系统
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2.2 离网光伏系统
直流供电系统和交直流供电系统两种。
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直流供电系统
• 控制器作用：
图5 直流供电系统
✓控制蓄电池组的放电、充电过程，防止过冲和过放；
✓最优化能量管理（最佳工作点跟踪、温度补偿等）；
✓光伏系统工作状态显示；
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交直流供电系统
图6 交直流供电系统
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应用实例
主要内容
一、太阳能 二、太阳能光伏发电
✓ 太阳能电池 ✓ 离网光伏系统 ✓ 并网光伏系统
三、太阳能热力发电
✓ 槽式热力发电装置 ✓ 塔式热力发电装置 ✓ 碟式热力发电装置
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一、太阳能
• 对于人类来讲，太阳能取之不尽，用之不竭，无污 染。
• 每秒辐射到陆地表面的能量相当于全球1年内消耗 总能量的3.5万倍；
图14 碟式太阳能热电系统原理
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碟式太阳能热电装置
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碟式太阳能热电装置
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三种发电装置比较
表1 塔式、槽式、盘式发电装置比较
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感谢您的观看！
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太阳能路灯
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太阳能广告牌 太阳能交通灯
太阳能车站
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太阳能电话机
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太阳能拖车
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太阳能高尔夫球车
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太阳能快艇
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太阳能飞机
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主要内容
一、太阳能 二、太阳能光伏发电
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单晶硅电池 代表性生产厂家： 荷兰Shell Solar、西班牙Iso- foton，印度Microsol等厂家。
图4 单晶硅太阳电池
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单晶硅太阳能电池板
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太阳能电池类型
• 2.多晶硅电池 • 多晶硅优先考虑成本，其次是效率。 • 降低成本方法： （1）纯化过程没有完全去除杂质； （2）快速结晶； （3）避免切片造成的浪费。 • 制造工艺不同导致结晶构造不同，多晶硅的结晶颗粒较小，化学键不牢，存在许多悬浮键。 • 光电转换效率下降，且效率会随着时间衰减。
塔式太阳能热电厂
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塔式太阳能热电厂
2009年4月，西班牙在安达卢西亚（Andalucian）沙漠中建成当时全 球最大太阳能电站。
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3.3 碟（盘）式太阳能热电面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，通过 加热接收器内的传热工质，驱动电机发电。
• 太阳能电池发电，蓄电池贮能，独立为负载供电，不联接公网。 • 广泛应用于太阳能建筑、微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路等。也
可用于无电山区、村庄、海岛。
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太阳能供电系统的特点
• 不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便； • 一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为5年需更换）； • 免维护，无污染。 • 系统可分为：
可逆流系统：光伏系统电力剩余时送入电网，电 力不足时由电网供电。
不可逆流系统：光伏系统的发电量始终小于或等 于负荷用电量，电力不足由电网供电，即光伏系统 与电网形成并联向负载供电。
图7（a） 可逆流系统
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图7（b） 不可逆流系统
• 根据是否有储能装置，分为有储能系统和无储能系统。有储能系统主动性强，在 电网掉电、停电情况下可正常供电。
✓ 太阳能电池 ✓ 离网光伏系统 ✓ 并网光伏系统
三、太阳能热力发电
✓ 槽式热力发电系统 ✓ 塔式热力发电系统 ✓ 碟式热力发电系统
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2.3 并网光伏系统
• 集中式大型并网光伏系统（大型并网光伏电站） • 分散式小型并网光伏系统（住宅并网光伏系统）
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• 并网光伏电站投资巨大、建设期长，需要复杂的控制和配电设备，占用大片土地，目前其发电成本远高于 目前市场电价。
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太阳能电池类型
• 单晶硅硅电池 • 多晶硅硅电池 • 非晶硅硅电池
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太阳能电池类型
• 1.单晶硅电池
• 所谓单晶，指的是太阳能电池内的硅原子结晶非常完整，由单一的结晶构成电池 的细胞元。
• 由于完整的结晶，自由电子和空穴在内部的移动不会受到阻碍，不容易发生自由 电子与空穴复合的情况，所以单晶硅电池效率高。
图11 加利福尼亚州KramerJunctionSEGSIII太阳能热发电项目
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3.2 塔式太阳能热电系统
图12 塔式太阳能热电系统原理
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塔式太阳能热发
电系统的基本型式是 利用一组独立跟踪太 阳的定日镜，将阳光 聚焦到一个固定在塔 顶部的接收器上，用 以产生高温，进而产 生水蒸气或高温气体 ，推动汽轮发电机发 电。
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三、太阳能热力发电
• 太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并 通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方 面。
目前主要热力 发电装置： ✓槽式 ✓塔式 ✓碟（盘）式
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3.1 槽式太阳能热电系统
• 抛物柱面槽式反射器将阳光聚焦到管状的接收器上，将管内的传热工质加热，产 生高温水蒸气，推动汽轮发电机发电。
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住宅并网光伏系统示意图
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“零”能耗建筑
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深圳园博会屋顶太阳能电源
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主要内容
一、太阳能 二、太阳能光伏发电
✓ 太阳能电池 ✓ 离网光伏系统 ✓ 并网光伏系统
三、太阳能热力发电
✓ 槽式热力发电系统 ✓ 塔式热力发电系统 ✓ 碟式热力发电系统
• 原料通常选择杂质含量较低（10%以下）的石英。 • 第一步是去除杂质，石英经多道程序后得SiHCl3（三氯氢硅），经气相沉积
（时间成本大）得到纯硅，对纯硅加以熔化，再冷却使得硅原子慢慢结晶。冷凝 过程中加入硼可以得到P型半导体。冷凝完成后用钻石锯切片（此过程浪费材 料），完成后在P型半导体表面覆盖磷并加热使磷扩散到P型半导体中，原来的P 型半导体上层形成N型半导体，形成PN结。 • 制造过程花费成本高，所以单晶硅价格昂贵。
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光子穿透至PN结附 近，能量被电子吸收。 若光子能量大于电子的 逸出功，电子摆脱束缚 成为自由电子，同时产 生一个带正电的空穴。
PN结具有由N指向 P的电场，电子向N运 动，空穴向P运动。表 面电极为负，背电极为 正。当与外负载连接时 形成电流。
图3 晶体硅太阳电池原理示意 (•代表电子；o代表空穴；光子能量hv)
• 住宅并网光伏系统，特别是与建筑结合的住宅屋顶并网光伏系统，投资小，有诸多优越性，在发达国家备 受青睐，发展迅速。
• 住宅并网光伏系统的主要特点，是所发的电能可直接分配到负载上，多余或不足的电力通过联接电网来调 节。根据系统是否允许向电网馈电，可分为可逆流与不可逆流并网光伏发电系统
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