太阳能发电及利用技术.pptx
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1、会计学1太阳能发电及利用技术太阳能发电及利用技术主要内容主要内容一、太阳能光伏发电历史与现状二、太阳能光伏发电系统的组成 三、太阳能光伏发电优缺点四、太阳能电池发电原理五、太阳能电池发电分类六、太阳能发电系统七、空间电站未来能源基地八、太阳能热动力发电九、太阳能新产品第1页/共79页太阳能的利用方式与太阳能的利用方式与技技术环节术环节n n太阳能利用技术环节:太阳能利用涉及的技术问题很多,但根据太阳能的特点,具有共性的技术主要有四项,即太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输,n n太阳能利用方式:将这些技术与其它相关技术结合在一起,便能进行太阳能的实际利用-光热利用、光电利用、光化学利
2、用、光-生物利用和光光利用等。第2页/共79页太阳能利用的重点方向太阳能利用的重点方向u 太阳能的利用主要有两大重点方向:n一是把太阳能转化为热能,n另一个就是将太阳能转化为电能(即通常所说的光伏发电),这是主要重点方向。u专家们预测,到2050年,可再生能源占总一次能源的比例约为54,其中太阳能在一次能源中的比例约为13-15;到2100年,可再生能源将占86,太阳能占70,其中太阳能发电占64。第3页/共79页一、太阳能光伏发电历一、太阳能光伏发电历史与现状史与现状n n利用太阳光发电是人类梦寐以求的愿望。从二十世纪五十年代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑,世界光伏工业已经走
3、过了近半个世纪的历史。n n90年代以来,太阳能光伏发电的发展很快,已广泛用于航天、通讯、交通,以及偏远地区居民的供电等领域,近年来又开辟了太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳能光伏发电等新的应用领域。第4页/共79页太阳能光伏发电的发展历史太阳能光伏发电的发展历史太阳能光伏发电的发展历史太阳能光伏发电的发展历史第5页/共79页第6页/共79页中国太阳能利用现状中国太阳能利用现状目前太阳能利用方式主要有光热利用和光电利用两种:n n到2003年底,全国已安装光伏电池约55MWp,主要为边远地区居民及交通、通讯等领域提供电力,现在已开始进行并网光伏发电系统的试验和示范工作。n n全国已有太阳能电池生产及
4、组装厂10多家,制造能力超过100MWp。到2003年底,全国太阳热水器使用量为5200万平方米,约占全球使用量的40%,年生产量为1200万平方米。第7页/共79页中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程 第8页/共79页国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成1 1)通信和工业应用(大约占到)通信和工业应用(大约占到36%36%):):n n微波中继站;微波中继站;n n光缆通信系统;光缆通信系统;n n无线寻呼台站;无线寻呼台站;n n卫星通信和
5、卫星电视接收系统;卫星通信和卫星电视接收系统;n n农村程控电话系统;农村程控电话系统;n n部队通信系统;部队通信系统;n n铁路和公路信号系统;铁路和公路信号系统;n n灯塔和航标灯电源;灯塔和航标灯电源;n n气象、地震台站;气象、地震台站;n n水文观测系统;水文观测系统;n n水闸阴极保护和石油管道阴极保护。水闸阴极保护和石油管道阴极保护。第9页/共79页国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成2)农村和边远地区应用(大约占51%):n n独立光伏电站(村庄供电系统);独立光伏电站(村庄供电系统);n n小型风光互补发电系统;小型风光互补发电系统;n
6、n太阳能户用系统;太阳能户用系统;n n太阳能照明灯太阳能照明灯 ;n n太阳能水泵太阳能水泵 ;n n农村社团农村社团 (学校、医院、饭馆、旅学校、医院、饭馆、旅社、商店、卡拉社、商店、卡拉OKOK歌舞厅等歌舞厅等)第10页/共79页国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成3)光伏并网发电系统(4%)当前处于试验示范阶段,全国总装机容量大约仅有约2MWp。4)太阳能商品及其它(大约占到9%)太阳帽;太阳能充电器;太阳能手表、计算器;太阳能路灯;太阳能钟;太阳能庭院;汽车换气扇;太阳能电动汽车;太阳能游艇;太阳能玩具。第11页/共79页至至至至20032003年
7、底中国光伏产品的应用领域年底中国光伏产品的应用领域年底中国光伏产品的应用领域年底中国光伏产品的应用领域及份额及份额及份额及份额 第12页/共79页中国国内主要光伏项目的情况中国国内主要光伏项目的情况中国国内主要光伏项目的情况中国国内主要光伏项目的情况 项目名称项目名称项目名称项目名称出资方出资方出资方出资方支持力度支持力度支持力度支持力度主要内容主要内容主要内容主要内容执行期执行期执行期执行期执行地域执行地域执行地域执行地域“光明工程光明工程光明工程光明工程”先先先先导项目导项目导项目导项目国家发改委,地国家发改委,地国家发改委,地国家发改委,地方政府方政府方政府方政府40004000万人民币
8、万人民币万人民币万人民币建立村落电站和户用系统,帮建立村落电站和户用系统,帮建立村落电站和户用系统,帮建立村落电站和户用系统,帮助建立销售网络和加强助建立销售网络和加强助建立销售网络和加强助建立销售网络和加强机构能力建设机构能力建设机构能力建设机构能力建设20002000西藏,内蒙古,甘肃西藏,内蒙古,甘肃西藏,内蒙古,甘肃西藏,内蒙古,甘肃“送电到乡送电到乡送电到乡送电到乡”工工工工程程程程原国家计委,地原国家计委,地原国家计委,地原国家计委,地方政府方政府方政府方政府2626亿人民币亿人民币亿人民币亿人民币建立集中电站建立集中电站建立集中电站建立集中电站2002200220032003新疆
9、,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕西,内蒙古,四西,内蒙古,四西,内蒙古,四西,内蒙古,四川,青海川,青海川,青海川,青海内蒙古新能源通内蒙古新能源通内蒙古新能源通内蒙古新能源通电计划电计划电计划电计划内蒙古自治区政内蒙古自治区政内蒙古自治区政内蒙古自治区政府府府府2.252.25亿人民币亿人民币亿人民币亿人民币补贴农村户用系统补贴农村户用系统补贴农村户用系统补贴农村户用系统20012001内蒙古内蒙古内蒙古内蒙古世行、全球环境世行、全球环境世行、全球环境世行、全球环境基金基金基金基金REDPREDP项项项项目目目目全球环境基金全球环境基金全球环境基金
10、全球环境基金25502550万美元万美元万美元万美元补贴农村户用系统销售,帮助补贴农村户用系统销售,帮助补贴农村户用系统销售,帮助补贴农村户用系统销售,帮助机构能力建设和技术进机构能力建设和技术进机构能力建设和技术进机构能力建设和技术进步步步步2002200220072007新疆,西藏,甘肃,内新疆,西藏,甘肃,内新疆,西藏,甘肃,内新疆,西藏,甘肃,内蒙古,四川,青蒙古,四川,青蒙古,四川,青蒙古,四川,青海海海海丝绸之路照明计丝绸之路照明计丝绸之路照明计丝绸之路照明计划划划划荷兰政府荷兰政府荷兰政府荷兰政府 13791379万欧元万欧元万欧元万欧元补贴农村户用系统补贴农村户用系统补贴农村户
11、用系统补贴农村户用系统2002200220062006新疆新疆新疆新疆德援德援德援德援KFWKFW项目项目项目项目*德国政府德国政府德国政府德国政府 26002600万欧元万欧元万欧元万欧元建立村落电站建立村落电站建立村落电站建立村落电站2003200320052005新疆,云南,青海,甘新疆,云南,青海,甘新疆,云南,青海,甘新疆,云南,青海,甘肃肃肃肃德援德援德援德援GTZGTZ项目项目项目项目*德国政府德国政府德国政府德国政府约约约约460460万欧元万欧元万欧元万欧元技术支持及培训技术支持及培训技术支持及培训技术支持及培训20032003青海,云南,西藏,甘青海,云南,西藏,甘青海,云
12、南,西藏,甘青海,云南,西藏,甘肃肃肃肃加拿大太阳能项加拿大太阳能项加拿大太阳能项加拿大太阳能项目目目目加拿大政府加拿大政府加拿大政府加拿大政府343343万加元万加元万加元万加元建立示范电站及管理培训建立示范电站及管理培训建立示范电站及管理培训建立示范电站及管理培训2003200320052005内蒙古内蒙古内蒙古内蒙古日本援助日本援助日本援助日本援助NEDONEDO项目项目项目项目日本政府日本政府日本政府日本政府38533853万人民币万人民币万人民币万人民币建立示范电站;实验室建设建立示范电站;实验室建设建立示范电站;实验室建设建立示范电站;实验室建设1998199820022002新疆
13、,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕新疆,西藏,甘肃,陕西,宁夏,内蒙西,宁夏,内蒙西,宁夏,内蒙西,宁夏,内蒙古,四川,青海,古,四川,青海,古,四川,青海,古,四川,青海,云南,广东,浙云南,广东,浙云南,广东,浙云南,广东,浙江,河北江,河北江,河北江,河北第13页/共79页世界光伏电池年产量增世界光伏电池年产量增长图长图第14页/共79页二、太阳能光伏发电系统的组成二、太阳能光伏发电系统的组成二、太阳能光伏发电系统的组成二、太阳能光伏发电系统的组成 n n一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成:(一)太阳能电池板:n 太阳能电池板是太
14、阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。n 其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。n 一般根据用户需要,将若干太阳电池板按一定方式连接,组成太阳能电池方阵,再配上适当的支架及接线盒组成。第15页/共79页(二)太阳能控制器:(二)太阳能控制器:n n太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。n n在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。补偿的功能。
15、n n其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;制器的可选项;(三)蓄电池:(三)蓄电池:n n其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。能储存起来,到需要的时候再释放出来。n n一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。池、镍镉电池或锂电池。第16页/共79页(四)逆变器(四)逆变器:n在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、
16、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。n在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能。第17页/共79页三、太阳能光伏发电优三、太阳能光伏发电优缺点缺点1、太阳能光伏发电的主要优点:(1)结构简单体积小且轻。(2)易安装,易运输,建设周期短。(3)容易启动,维护简单,随时使用,保证供应。(4)清洁,安全,无噪声。(5)可靠件高,寿命长。(6)太阳能无处不有,应用范围广。(7)降价速度快,能量偿还时间有可能缩短。第18页/共79页2 2、太阳能光伏
17、发电的主要、太阳能光伏发电的主要、太阳能光伏发电的主要、太阳能光伏发电的主要缺点缺点(1)能量分散,占地面积大。(2)间歇性大。除了昼夜这种周期变化外,太阳能光伏发电还常常受云层变化的影响。小功率光伏发电系统可用蓄电池补充,大功率光伏电站的控制运行比常规火电厂、水电站、核电厂要复杂。(3)地域性强。第19页/共79页四、太阳能电池发电原四、太阳能电池发电原理理n n当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。n n这个过程的的实
18、质是:光子能量转换成电能的过程。n n能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。第20页/共79页光伏效应光伏效应n n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“光生伏打效应”,简称“光伏效应”。n n太阳电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应,就是当物体受到光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。n n即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压,叫做光生电压,使PN结短路,就会产生电流。第21页/共79页太阳光发电方式
19、太阳光发电方式n n太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。n n它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。n n时下,人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电,亦称太阳能电池发电。n n以晶体硅材料制备的太阳能电池主要包括:单晶硅太阳电池,铸造多晶硅太阳能电池,非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。第22页/共79页晶体硅材料制备的太阳能电池比较晶体硅材料制备的太阳能电池比较晶体硅材料制备的太阳能电池比较晶体硅材料制备的太阳能电池比较n n单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高;是成本较高;n n非晶硅太阳电池
20、则具有生产效率高,成本低廉,非晶硅太阳电池则具有生产效率高,成本低廉,但是转换效率较低,而且效率衰减得比较快;但是转换效率较低,而且效率衰减得比较快;n n铸造多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率,铸造多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换的效率,而且性能价格比最高;而且性能价格比最高;n n薄膜晶体硅太阳能电池则现在还只能处在研发阶薄膜晶体硅太阳能电池则现在还只能处在研发阶段。段。硅系列太阳能电池中,单晶硅和多晶硅电池继续占据硅系列太阳能电池中,单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位,单晶硅和多晶硅的比例已光伏市场的主导地位,单晶硅和多晶硅的比例已超过超过80%80%,而这一发展趋势还在继
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