1、太阳能发电基本常识介绍太阳能发电基本常识介绍太阳能主要利用方式太阳能主要利用方式主要内容主要内容一、概述一、概述二、太阳能光伏发电二、太阳能光伏发电太阳能光伏发电工作原理太阳能光伏发电工作原理离网光伏系统离网光伏系统并网光伏系统并网光伏系统三、太阳能热力发电三、太阳能热力发电槽式热力发电装置槽式热力发电装置塔式热力发电装置塔式热力发电装置碟式热力发电装置碟式热力发电装置二、太阳能光伏发电二、太阳能光伏发电v太阳能电池组太阳能电池组v太阳能控制器太阳能控制器v蓄电池蓄电池v逆变器逆变器光伏发电系统组成：光伏发电系统组成：图1 光伏发电系统示意图太阳能发电系统太阳能发电系统太阳能发电太阳能发电太阳
2、能发电系统太阳能发电系统太阳能电池板太阳能电池板铅蓄电池铅蓄电池逆变器逆变器太阳能发电系统太阳能发电系统2.2.光伏系统中各设备在光伏系统中的作用：光伏系统中各设备在光伏系统中的作用：（1 1）太阳能电池方阵太阳能电池方阵:在有光照（无论是太阳光还是其他在有光照（无论是太阳光还是其他发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，产生光生电发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，产生光生电压，即将光能转换成电能，称为压，即将光能转换成电能，称为“光生伏特效应光生伏特效应”。一般。一般太阳能电池为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太太阳能电池为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳
3、能电池。阳能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池按照基体材料分类：按照基体材料分类：晶硅太阳电池晶硅太阳电池 包括：单晶硅和多晶硅太阳电池包括：单晶硅和多晶硅太阳电池 非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池 薄膜太阳电池薄膜太阳电池 化合物太阳电池化合物太阳电池 包括：砷化镓电池；硫化镉电池；包括：砷化镓电池；硫化镉电池；碲化镉电池；硒铟铜电池碲化镉电池；硒铟铜电池等等 有机半导体太阳电池有机半导体太阳电池 单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池多晶硅太阳电池多晶硅太阳电池 按照结构分类：按照结构分类：同质结太阳电池同质结太阳电池 异质结太阳电池异质结太阳电池
4、肖特基结太阳电池肖特基结太阳电池 复合结太阳电池复合结太阳电池 液结太阳电池等液结太阳电池等按照用途分类：按照用途分类：空间太阳电池空间太阳电池 在人造卫星、宇宙飞船等航天器上应用的在人造卫星、宇宙飞船等航天器上应用的太阳电池。由于使用环境特殊，要求太阳电池太阳电池。由于使用环境特殊，要求太阳电池具有效率高、重量轻、耐辐照等性能。具有效率高、重量轻、耐辐照等性能。地面太阳电池地面太阳电池 在地面上应用的太阳电池。在地面上应用的太阳电池。光敏传感器光敏传感器 光照射时，太阳电池两极之间就能产生电光照射时，太阳电池两极之间就能产生电压。连成回路，就有电流流过，光照强度不同，压。连成回路，就有电流流
5、过，光照强度不同，电流的大小也不一样，因此可以作为传感器使电流的大小也不一样，因此可以作为传感器使用。用。航天器上的光伏系统航天器上的光伏系统按照工作方式分类：按照工作方式分类：平板太阳电池聚光太阳电池平板太阳电池平板太阳电池聚聚光光太太阳阳电电池池2.1 太阳能光伏发电的工作原理太阳能光伏发电的工作原理p太阳电池(solar cell)是以半导体制成的，将太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半导体及n型半导体使其产生电子(负极)及电洞(正极)，同时分离电子与电洞而形成电压降，再经由导线传输至负载。图2 光电效应原理-光生伏打效应 硅原子的外层硅原子的外层 电子壳层中有电子壳层中
6、有4 4个电子。个电子。受受到原子核的束缚比较小，如果得到足够的能到原子核的束缚比较小，如果得到足够的能量，量，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。目是相等的。在硅晶体中每个原子有在硅晶体中每个原子有4 4个相邻原子，并和个相邻原子，并和每一个相邻原子共有每一个相邻原子共有2 2个价电子，形成稳定个价电子，形成稳定的的8 8电子壳层。电子壳层。从硅的原子中分离出一个电子需要
7、从硅的原子中分离出一个电子需要1.12eV1.12eV的能量，该能量称为硅的禁带宽度。被分离的能量，该能量称为硅的禁带宽度。被分离出来的电子是自由的传导电子，它能自由移出来的电子是自由的传导电子，它能自由移动并传送电流。动并传送电流。硅原子的共价键结构硅原子的共价键结构如果在纯净的硅晶体中掺入少量的如果在纯净的硅晶体中掺入少量的5 5价杂质磷价杂质磷（或砷，锑等），由于磷原子具有（或砷，锑等），由于磷原子具有5 5个价电子，个价电子，所以所以1 1个磷原子同相邻的个磷原子同相邻的4 4个硅原子结成共价键个硅原子结成共价键时，还多余时，还多余1 1个价电子，这个价电子很容易挣脱个价电子，这个价电
8、子很容易挣脱磷原子核的吸引而变成自由电子。磷原子核的吸引而变成自由电子。所以一个掺入所以一个掺入5 5价杂质的价杂质的4 4价半导体，就成了价半导体，就成了电子导电类型的半导体，也称为电子导电类型的半导体，也称为n n型半导体。型半导体。在在n n型半导体中，除了由于掺入杂质而产生型半导体中，除了由于掺入杂质而产生大量的自由电子以外，还有由于热激发而产大量的自由电子以外，还有由于热激发而产生少量的电子生少量的电子-空穴对。然而空穴的数目相空穴对。然而空穴的数目相对于电子的数目是极少的。对于电子的数目是极少的。所以在所以在n n型半导体材料中，空穴数目很少型半导体材料中，空穴数目很少,称为少数载
9、流子称为少数载流子;而电子数目很多而电子数目很多,称为多数称为多数载流子。载流子。n型半导体型半导体同样如果在纯净的硅晶体中掺入同样如果在纯净的硅晶体中掺入3 3价杂质，如价杂质，如硼（或鋁、镓或铟等），这些硼（或鋁、镓或铟等），这些3 3价杂质原子的价杂质原子的最外层只有最外层只有3 3个价电子，当它与相邻的硅原子个价电子，当它与相邻的硅原子形成共价键时，还缺少形成共价键时，还缺少1 1个价电子，因而在一个价电子，因而在一个共价键上要出现一个空穴，因此掺入个共价键上要出现一个空穴，因此掺入3 3价杂价杂质的质的4 4价半导体，也称为价半导体，也称为p p型半导体。型半导体。对于对于p p型半
10、导体，空穴是多数载流子，而电型半导体，空穴是多数载流子，而电子为少数载流子。子为少数载流子。P型半导体型半导体 若将p型半导体和n型半导体两者紧 密结合，联成一体时，由导电类型相反的两块半导体之间的过渡区域，称为 p-n 结。在 p-n 结两边，由于在p型区内，空穴很多，电子很少；而在n型区内，则电子很多，空穴很少。由于交界面两边，电子和空穴的浓度不相等，因此会产生多数载流子的扩散运动。在靠近交界面附近的在靠近交界面附近的p p区中，空穴区中，空穴要由浓度大的要由浓度大的p p区向浓度小的区向浓度小的n n区区扩散，并与那里的电子复合，从扩散，并与那里的电子复合，从而使那里出现一批带正电荷的搀
11、而使那里出现一批带正电荷的搀入杂质的离子。入杂质的离子。同时在同时在p p型区内，由于跑掉了一型区内，由于跑掉了一批空穴而呈现带负电荷的搀入杂批空穴而呈现带负电荷的搀入杂质的离子。质的离子。同样在靠近交界面附近的同样在靠近交界面附近的n n区中，电区中，电子要由浓度大的子要由浓度大的n n区向浓度小的区向浓度小的p p区扩区扩散，而电子则由浓度大的散，而电子则由浓度大的n n区要向浓度区要向浓度小的小的p p区扩散，并与那里的空穴复合，区扩散，并与那里的空穴复合，从而使那里出现一批带负电荷的搀入从而使那里出现一批带负电荷的搀入杂质的离子。杂质的离子。同时在同时在n n型区内，由于跑掉了一批电型
12、区内，由于跑掉了一批电子而呈现带正电荷的搀入杂质的离子。子而呈现带正电荷的搀入杂质的离子。于是，扩散的结果是在交界面的两于是，扩散的结果是在交界面的两边形成一边带正电荷而另一边带负边形成一边带正电荷而另一边带负电荷的一层很薄的区域，称为电荷的一层很薄的区域，称为空间空间电荷区电荷区。这就是。这就是 p-n p-n 结。在结。在 p-n p-n 结内，由于两边分别积聚了负电荷结内，由于两边分别积聚了负电荷和正电荷，会产生一个由正电荷指和正电荷，会产生一个由正电荷指向负电荷的电场，因此在向负电荷的电场，因此在 p-n p-n 结结内，存在一个由内，存在一个由n n区指向区指向p p区的电场区的电场
13、，称为，称为内建电场内建电场（或称（或称势垒电场势垒电场)。太阳电池在光照下，能量大于半太阳电池在光照下，能量大于半导体禁带宽度的光子，使得半导导体禁带宽度的光子，使得半导体中原子的价电子受到激发，在体中原子的价电子受到激发，在p p区、空间电荷区和区、空间电荷区和n n区都会产生光区都会产生光生电子生电子-空穴对，也称空穴对，也称光生载流子光生载流子。这样形成的电子。这样形成的电子-空穴对由于热空穴对由于热运动，向各个方向迁移。运动，向各个方向迁移。光生电子光生电子-空穴对在空间电荷空穴对在空间电荷区中产生后，立即被内建电场区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进分离，光生电子被推进n
14、 n区，光区，光生空穴被推进生空穴被推进p p区。在空间电荷区。在空间电荷区边界处总的载流子浓度近似区边界处总的载流子浓度近似为为0 0。在在n n区，光生电子区，光生电子-空穴产生后，空穴产生后，光生空穴便向光生空穴便向 p-n p-n 结边界扩散结边界扩散，一旦到达，一旦到达 p-n p-n 结边界，便立结边界，便立即受到内建电场的作用，在电场即受到内建电场的作用，在电场力作用下作漂移运动，越过空间力作用下作漂移运动，越过空间电荷区进入电荷区进入p p区，而光生电子（区，而光生电子（多数载流子）则被留在多数载流子）则被留在n n区。区。p p区中的光生电子也会向区中的光生电子也会向 p-n
15、 p-n 结边界扩散，并在到达结边界扩散，并在到达 p-n p-n 结边界后，同样由于受到内建电结边界后，同样由于受到内建电场的作用而在电场力作用下作漂场的作用而在电场力作用下作漂移运动，进入移运动，进入n n区，而光生空穴区，而光生空穴（多数载流子）则被留在（多数载流子）则被留在p p区。区。因此在因此在 p-n p-n 结两侧形成了正、负结两侧形成了正、负电荷的积累，形成与内建电场方向电荷的积累，形成与内建电场方向相反的光生电场。这个电场除了一相反的光生电场。这个电场除了一部分抵消内建电场以外，还使部分抵消内建电场以外，还使p p型型层带正电，层带正电，n n型层带负电，因此产型层带负电，
16、因此产生了光生电动势。生了光生电动势。这就是这就是“光生光生伏打效应伏打效应”（简称（简称光伏光伏）。）。如果使太阳电池开路，即负载电阻，如果使太阳电池开路，即负载电阻，R RL L=，则被则被 p-n p-n 结分开的全部过剩载流子就会积累结分开的全部过剩载流子就会积累在在 p-n p-n 结附近，于是产生了等于开路电压结附近，于是产生了等于开路电压V VOCOC的最大光生电动势。的最大光生电动势。如果把太阳电池短路，即如果把太阳电池短路，即R RL L=0=0，则所有可以，则所有可以到达到达 p-n p-n 结的过剩载流子都可以穿过结，并结的过剩载流子都可以穿过结，并因外电路闭合而产生了最
17、大可能的电流，即短因外电路闭合而产生了最大可能的电流，即短路电流路电流I ISCSC。如果把太阳电池接上负载如果把太阳电池接上负载R RL L，则，则被结分开的过剩载流子中就有一被结分开的过剩载流子中就有一部分把能量消耗于降低部分把能量消耗于降低 p-n p-n 结结势垒，即用于建立工作电压势垒，即用于建立工作电压V Vm m，而剩余部分的光生载流子则用来而剩余部分的光生载流子则用来产生光生电流产生光生电流I Im m。太阳电池的极性太阳电池的极性太阳电池一般制成太阳电池一般制成p p+/n n型结构或型结构或n n+/p/p型结构，型结构，其中第一个符号，即其中第一个符号，即p p+和和n
18、n+表示太阳电池正面表示太阳电池正面光照半导体材料的导电类型；第二个符号，即光照半导体材料的导电类型；第二个符号，即n n和和 p p表示太阳电池背面衬底半导体材料的导电表示太阳电池背面衬底半导体材料的导电类型。类型。下图为在下图为在p p型半导体材料上扩散磷元素，形成型半导体材料上扩散磷元素，形成n n+/p/p型结构的太阳电池。上表面为负极；下表型结构的太阳电池。上表面为负极；下表面为正极。面为正极。2.2.太阳电池等效电路太阳电池等效电路(1)(1)理想太阳电池等效电路：理想太阳电池等效电路：v相当于一个电流为相当于一个电流为I Iphph的恒流电的恒流电源与一只正向二极管并联。源与一只
19、正向二极管并联。v流过二极管的正向电流称为暗流过二极管的正向电流称为暗电流电流I ID D.v流过负载的电流为流过负载的电流为I Iv负载两端的电压为负载两端的电压为V V I Iph ph I ID D V V R R I I RsRs I Iph ph I ID D R Rsh sh I Ish sh V V R R I I实际的太阳电池等效电路实际的太阳电池等效电路v 暗电流暗电流I ID D是注入电流和复合电流之和，是注入电流和复合电流之和，可以简化为单指数形式：可以简化为单指数形式：I ID D=I=Iooooexp(qVexp(qVj j/A/A0 0kT)-1kT)-1其中：其中
20、：vI Ioooo为太阳电池在无光照时的饱和电为太阳电池在无光照时的饱和电 流；流；v A A0 0为结构因子，它反映了为结构因子，它反映了p-np-n结的结的 结结构完整性对性能的影响；构完整性对性能的影响；v K K是玻尔兹曼恒量是玻尔兹曼恒量v(2)(2)实际太阳电池等效电路：实际太阳电池等效电路：v由于漏电流等产生的旁路电阻由于漏电流等产生的旁路电阻R Rshshv由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电由于体电阻和电极的欧姆电阻产生的串联电阻阻R Rs sv在在R Rshsh两端的电压为：两端的电压为：V Vj j=(V+IR=(V+IRS S)v因此流过旁路电阻因此流过旁路电阻R R
21、shsh的电流为：的电流为：I IShSh=(V+IR=(V+IRS S)/R)/Rshshv流过负载的电流：流过负载的电流：I=II=Iph ph I ID D I IShShv因此得出因此得出:v 这就是光照情况下太阳电池的电这就是光照情况下太阳电池的电流与电压的关系。画成图形，即为流与电压的关系。画成图形，即为(I-V)I-V)特性曲线。特性曲线。shskTAIRVqphshDphRIRVeIIIIIIs)1(0/)(00v在理想情况下：在理想情况下：R Rshsh ，R Rs s00 由此得到：由此得到：vI=II=Iph ph I ID D =I =Iph ph I Iooooexp
22、(qV/Aexp(qV/A0 0kT)-1kT)-1v在负载短路时，即在负载短路时，即V Vj j=0(=0(忽略串联电阻忽略串联电阻)，便，便得到短路电流，其值恰好与光电流相等得到短路电流，其值恰好与光电流相等 I Iscsc=I=Iphphv因此得出：因此得出：I=Iph ID =Isc Iooexp(qV/A0kT)-1v 在负载在负载R时时,输出电流输出电流0,便得到便得到开开路电压路电压Voc其值由下式确定：其值由下式确定：)1/ln(000IIqkTAVphoc3.3.伏安伏安(I-V)(I-V)特性曲线特性曲线v 受光照的太阳电池，在一定的温受光照的太阳电池，在一定的温度和辐照度
23、以及不同的外电路负载度和辐照度以及不同的外电路负载下，流入负载的电流下，流入负载的电流I I和电池端电压和电池端电压V V的关系曲线。的关系曲线。v下图为某个太阳电池组件的下图为某个太阳电池组件的(I-V)(I-V)特性曲线示意图。特性曲线示意图。4.4.开路电压开路电压 在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电在一定的温度和辐照度条件下，光伏发电器在空载器在空载(开路开路)情况下的端电压，通常用情况下的端电压，通常用V Vococ来来表示。表示。v 太阳电池的开路电压与电池面积大小无关，太阳电池的开路电压与电池面积大小无关，通常单晶硅太阳电池的开路电压约为通常单晶硅太阳电池的开路电压约为450-
24、450-600600mVmV，最高可达，最高可达690690mVmV 。v 太阳电池的开路电压与入射光谱辐照度的太阳电池的开路电压与入射光谱辐照度的对数成正比。对数成正比。5.短路电流短路电流v 在一定的温度和辐照条件下，光伏发电器在一定的温度和辐照条件下，光伏发电器在端电压为零时的输出电流，通常用在端电压为零时的输出电流，通常用I Iscsc来表来表示。示。v I Iscsc与太阳电池的面积大小有关，面积越大，与太阳电池的面积大小有关，面积越大，I Iscsc越大。一般越大。一般1cm1cm2 2的太阳电池的太阳电池I Iscsc值约为值约为16-16-30mA30mA。v I Iscsc与
25、入射光的辐照度成正比与入射光的辐照度成正比。v6.最大功率点最大功率点 在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点。功率的点，又称最佳工作点。v7.最佳工作电压最佳工作电压 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电压。通常用对应的电压。通常用V Vm m表示表示v8.最佳工作电流最佳工作电流 太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所太阳电池伏安特性曲线上最大功率点所对应的电流。通常用对应的电流。通常用I Im m表示表示v9.转换效率转换效率 受光照太阳电池的最大功率与入射受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池
26、上的全部辐射功率的百到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。分比。=V=Vm m I Im m/A/At t P Pinin 其中其中V Vm m和和I Im m分别为最大输出功率点分别为最大输出功率点的电压和电流，的电压和电流，A At t为太阳电池的总面为太阳电池的总面积，积，P Pinin为单位面积太阳入射光的功率。为单位面积太阳入射光的功率。太阳能发电系统太阳能发电系统(2)(2)蓄电池：蓄电池：a.a.作用是储存太阳能电池方阵受光照作用是储存太阳能电池方阵受光照时发出的电能。时发出的电能。b.b.随时可向负载供电。随时可向负载供电。目前我国主要与太阳能发电系统配套使用的蓄电目前我国主要
27、与太阳能发电系统配套使用的蓄电池是铅蓄电池。池是铅蓄电池。太阳能发电系统太阳能发电系统(3)(3)充放电控制器：作用是能自动防止蓄电池过充电充放电控制器：作用是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备，配合蓄电池使用。由于蓄电池和过放电的设备，配合蓄电池使用。由于蓄电池循环充放电次数及放电深度会决定蓄电池的使用循环充放电次数及放电深度会决定蓄电池的使用寿命，因此用控制器控制蓄电池过充电和过放电寿命，因此用控制器控制蓄电池过充电和过放电。太阳能发电控制器太阳能发电控制器恒温控制器恒温控制器恒压供水控制器恒压供水控制器直流供电系统直流供电系统v 控制器作用：控制器作用：控制蓄电池组的放电、充电过程，防
28、止过冲和过放；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）；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；光伏系统工作状态显示；光伏系统信息存储等。光伏系统信息存储等。图5 直流供电系统交直流供电系统交直流供电系统 图6 交直流供电系统太阳能发电系统太阳能发电系统(4)(4)逆变器：作用是将直流电转换成交流电。在光伏逆变器：作用是将直流电转换成交流电。在光伏发电系统中太阳能电池板和蓄电池提供的是直流发电系统中太阳能电池板和蓄电池提供的是直流电，而负载不同时（有直流负载或交流负载）当电，而负载不同时（有直流负载或交流负载）当负载
29、是交流负载时，逆变器即可实现将光伏电池负载是交流负载时，逆变器即可实现将光伏电池或蓄电池提供的直流电转换成交流电供交流负载或蓄电池提供的直流电转换成交流电供交流负载使用。使用。可控逆变器可控逆变器充电你逆变器充电你逆变器太阳能发电系统太阳能发电系统(5)(5)交流配电柜：在电站系统的主要作用是对备用逆交流配电柜：在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电。变器的切换功能，保证系统的正常供电。太阳能发电工作原理太阳能发电工作原理光源光源每单片太阳能电池板每单片太阳能电池板产生电动势产生电动势电池方阵（达到系统电池方阵（达到系统要求的电压要求）要求的电压要求）蓄电池蓄电池充放
30、电控制器充放电控制器光能转换为电能储存直流转为交流逆变器逆变器变电柜变电柜交流交流负载负载直流直流负载负载太阳能发电系统分类太阳能发电系统分类(是否并网是否并网)v独立独立(离网离网)系统系统n带有蓄电池n系统相对复杂v并网系统并网系统n发电直接上网n系统相对简单2.2 离网光伏系统离网光伏系统v太阳能电池发电，蓄电池贮能，太阳能电池发电，蓄电池贮能，独立独立为负载供电，为负载供电，不联接公网不联接公网。v广泛应用于太阳能建筑、微波通讯、基站、电台、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、村野外活动、高速公路等。也可用于无电山区、村庄、海岛。庄、海岛
31、。太阳能供电系统的特点太阳能供电系统的特点 v不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；v一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为一般为5 5年需更换）；年需更换）；v免维护，无污染。免维护，无污染。v系统可分为：系统可分为：直流直流供电系统和供电系统和交直流交直流供电系统两种。供电系统两种。应用实例应用实例太阳能广告牌太阳能交通灯太阳能车站太阳能路灯太阳能路灯太阳能电话机太阳能电话机主要内容主要内容二、太阳能光伏发电二、太阳能光伏发电太阳能光伏发电工作原理太阳能光伏发电工作原理离网光伏系统离网光伏系统
32、并网光伏系统并网光伏系统三、太阳能热力发电三、太阳能热力发电槽式热力发电系统槽式热力发电系统塔式热力发电系统塔式热力发电系统碟式热力发电系统碟式热力发电系统一、概述一、概述2.3 并网光伏系统并网光伏系统v集中式大型并网光伏系统（大型并网光伏电站）集中式大型并网光伏系统（大型并网光伏电站）v分散式小型并网光伏系统（住宅并网光伏系统）分散式小型并网光伏系统（住宅并网光伏系统）并网光伏系统特点并网光伏系统特点v并网光伏电站投资巨大、建设期长，需要复杂的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，目前其发电控制和配电设备，占用大片土地，目前其发电成成本远高于目前市场电价本
33、远高于目前市场电价。v住宅并网光伏系统，特别是与建筑结合的住宅屋住宅并网光伏系统，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，顶并网光伏系统，投资小，有诸多优越性，在发在发达国家备受青睐达国家备受青睐，发展迅速。，发展迅速。v住宅并网光伏系统的主要特点，是所发的电能可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，可电网来调节。根据系统是否允许向电网馈电，可分为分为可逆流可逆流与与不可逆流不可逆流并网光伏发电系统并网光伏发电系统u可逆流系统：光伏系统电力可逆流
34、系统：光伏系统电力剩余剩余时送入电网，电时送入电网，电力力不足不足时由电网供电。时由电网供电。u不可逆流系统：光伏系统的发电量始终小于或等不可逆流系统：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与电网形成并联向负载供电。向负载供电。图7（a）可逆流系统图7（b）不可逆流系统v根据是否有储能装置，分为根据是否有储能装置，分为有储能有储能系统和系统和无储能无储能系统。有储能系统主动性强，在电网掉电、停电系统。有储能系统主动性强，在电网掉电、停电情况下可正常供电。情况下可正常供电。图8（b）无储能系统图8（a）有
35、储能（带蓄电池）系统徐州光伏电站徐州光伏电站徐州光伏电站徐州光伏电站徐州光伏电站徐州光伏电站德国巴伐利亚太阳公园德国巴伐利亚太阳公园6.3MW太阳能发电站太阳能发电站 美国美国Tucson地区地区4.59MW太阳能电站太阳能电站 住宅并网光伏系统住宅并网光伏系统示意图示意图“零零”能耗建筑能耗建筑深圳园博会屋顶太阳能电源深圳园博会屋顶太阳能电源主要内容主要内容一、太阳能一、太阳能二、太阳能光伏发电二、太阳能光伏发电太阳能电池太阳能电池离网光伏系统离网光伏系统并网光伏系统并网光伏系统三、太阳能热力发电三、太阳能热力发电槽式热力发电系统槽式热力发电系统塔式热力发电系统塔式热力发电系统碟式热力发电系
36、统碟式热力发电系统三、太阳能三、太阳能热力热力发电发电v 太阳能热发电是利用太阳能热发电是利用集热器集热器将太阳辐射能转换成将太阳辐射能转换成热能热能并通并通过过热力循环热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。目前主要热力目前主要热力发电装置：发电装置：槽式槽式塔式塔式碟（盘）式碟（盘）式3.1 槽式太阳能热电系统槽式太阳能热电系统v抛物柱面抛物柱面槽式反射器槽式反射器将阳光聚焦到管状的接收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，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。推动汽轮发电机发电。图9 槽
37、式太阳能热电系统原理图槽式太阳能热电厂槽式太阳能热电厂 产能产能64兆瓦，可为兆瓦，可为14000个家庭提供足个家庭提供足够的电能。够的电能。由西班牙阿希奥由西班牙阿希奥纳集团负责建造，占纳集团负责建造，占地面积地面积250英亩，拥英亩，拥有有18.2万块凹面镜。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。槽式太阳能热电厂槽式太阳能热电厂图11 加利福尼亚州KramerJunctionSEGSIII太阳能热发电项目 3.2 塔式太阳能热电系统塔式太阳能热电系统 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
38、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。图12 塔式太阳能热电系统原理塔式太阳能热电厂塔式太阳能热电厂塔式太阳能热电厂塔式太阳能热电厂 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。3.3 碟（盘）式太阳能热电系统碟（盘）式太阳能热电系统v碟式系统由许多镜子组成的碟式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜抛物面反射镜组成，组成，接收器在抛物面的接收器在抛物面的焦点焦点上，通过加热接收器内的上，通过加热接收器内的传热工质，驱动电机发电。传热工质，驱动电机发电。图14 碟式太阳能热电系统原理碟式太阳能热电装置碟式太阳能热电装置碟式太阳能热电装置碟式太阳能热电装置作业作业v1.1.阐述太阳能发电原理。阐述太阳能发电原理。v2.2.绘制太阳能发电原理图。绘制太阳能发电原理图。
