光伏发电工程技术 教学课件 ppt 作者 詹新生 项目1 光伏发电系统的组成及分析

1,光伏发电工程技术 电子教案,詹新生,2,项目1 光伏发电系统的组成及分析,任务1.1光伏发电系统的组成及分析 任务1.2光伏发电系统案例分析-光伏发电站,3,1.1.1太阳能电池工作原理 1.半导体的基础知识 在自然界中，物体根据导电性能和电阻率的大小分为三类， 导体、半导体、绝缘体。 （1）共价键结构,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,4,（2）本征半导体 纯净的半导体称为本征半导体。本征半导体中电子和空穴总是成对地出现，称为电子一空穴对。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,5,（3）P型半导体 在本征半导体(锗或硅)中掺入三价元素硼形成P型半导体。P型半导体中，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,6,（4）N型半导体 在本征半导体(锗或硅)中掺入五价元素磷形成N型半导体。N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,7,5PN结 把P、N型两种半导体材料通过特殊的工艺放在一起形成PN结。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,8,6.太阳能电池工作原理（光生伏打效应） 晶体中大量电子能级分布组成密集的能级带，称为能带。其中“价带”能级最低，“导带”能级最高。处于导电状态的能级区域称为导带。导带与价带之间区域称为禁带。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,9,当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光能，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。这样才使得PN结两端产生电势差，即电压。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,10,7.太阳能电池等效电路 太阳能电池等效电路有理想形式和实际形式，如图1-8所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,11,8. 光伏发电的优缺点 （1）光伏发电的主要优点 太阳能取之不尽，用之不竭。 应用范围广。 太阳能处处可得到，不必远距离运输，避免长距离输电线路的损失。 不用燃料，运行成本很低。 无机械转动部分，操作、维护简单，运行稳定可靠。 太阳能发电过程中不易产生污染废弃物，是理想的清洁能源。 太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵，避免浪费。 太阳能电池生产资料丰富。硅材料储量丰富，地壳丰度在氧元素之后，列第二位，达到26之多。 能量回收期短。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,12,（3）光伏发电的主要缺点 能量密度低。 占地面积大。 地面应用时有间歇性，在晚上或阴雨天不能或很少发电。 成本高。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,13,按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区。 一类地区：全年日照时数为32003300小时，辐射量在670837×104kJ/cm2·a。相当于225285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区。 二类地区：全年日照时数为30003200小时，辐射量在586670×104kJ/cm2·a，相当于200225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,14,三类地区：全年日照时数为22003000小时，辐射量在502586×104kJ/cm2·a，相当于170200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。 四类地区：全年日照时数为14002200小时，辐射量在419502×104kJ/cm2·a。相当于140170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。 五类地区：全年日照时数约10001400小时，辐射量在335419×104kJ/cm2·a。相当于115140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,15,1.1.2光伏发电系统的组成 光伏发电系统通常由太阳能电池组件（太阳能电池板）、蓄电池组、控制器、逆变器、电缆等几部分构成，如图1-9所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,16,1太阳能电池组件 太阳能电池组件也叫太阳能电池板，是太阳能发电系统中的核心部分，是能量转换的器件，其作用是将光能转换成电能。 2蓄电池组 蓄电池的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。 3控制器 控制器的作用是使太阳能电池和蓄电池高效、安全、可靠的工作，以获得最高效率并延长蓄电池的使用寿命，能自动防止蓄电池过充电和过放电。 4逆变器 逆变器的作用是将直流电转换成交流电的设备。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,17,1.1.3光伏发电系统的分类及原理分析 光伏发电系统是利用太阳电池组件和其他辅助设备将太阳能转换成电能的系统。 一般我们将光伏发电系统分为独立系统、并网系统。 1独立光伏发电系统 独立光伏发电也叫离网光伏发电。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,18,2并网光伏发电系统 并网太阳能光伏发电系统是将光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换成符合公共电网要求的交流电之后直接接入公共电网。 （1）有逆流并网发电系统 有逆流并网发电系统如图1-11所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,19,（2）无逆流并网发电系统 无逆流并网发电系统如图1-12所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,20,（3）切换型并网光伏发电系统 切换型并网光伏发电系统如图1-13所示，它具有自动运行双向切换的功能。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,返 回,21,1.2.1光伏发电站简介 通过光伏阵列将太阳能辐射能转换为电能的发电站称为太阳能光伏电站。太阳能光伏电站按照运行方式可分为独立太阳能光伏电站和并网太阳能光伏电站。 未与公共电网相连接独立供电的太阳能光伏电站称为离网光伏电站。 与公共电网相连接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站称为并网光伏电站。 光伏发电站根据容量大小可分为小型光伏发电站（100kW以下）、中型光伏发电站（100kW1MW）、大型光伏发电站（110MW）和超大型光伏发电站（10MW以上）。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,22,1.2.2光伏电站的组成及原理分析 光伏发电站的组成如图1-14所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,23,1光伏阵列 将若干个组件按一定方式（串、并联）组装在组件支架上，形成太阳能电池方阵（solar array或PV array），也称光伏阵列。光伏阵列安装方式可分为固定式和跟踪式。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,24,2光伏阵列防雷汇流箱 在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏阵列与逆变器之间的连线，方便维护，提高可靠性，一般在光伏阵列与逆变器之间增加光伏阵列防雷汇流箱，如图1-18所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,25,4.直流防雷配电柜 直流防雷配电柜主要将直流汇流箱输出的直流电流进行汇流，再接到逆变器。主要包括直流输入断路器、防雷器、防反二极管、电压表等，如图1-19所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,26,5并网逆变器 并网逆变器的作用是将电能转化为与电网同频、同相的正弦波电流，馈入公共电网，如图1-20所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,27,4.交流配电柜 交流配电柜（如图1-21所示）的作用是将逆变器输出的交流电缆接入后，经过断路器接入电网，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,28,5计算机监控系统 计算机监控系统的主要作用是监控整个发电站的运行状况，包括光伏组件的运行状态、逆变器的工作状态、系统的工作是压、电流等数据，还可以根据需要将相关数据直接发送至互联网，以便远程监控发电站的运行情况。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.2 光伏发电系统案例分析-光伏发电站,29,1.2.3光伏发电站实例 总投资4.2亿元、装机容量20MWp的徐州协鑫地面光伏电站于2009年12月30日成功投运，如图1-22所示。,项目1 光伏发电系统的组成及分析 任务1.1光伏发电系统的组成及分析,返 回,