互補運行發(fā)電系統(tǒng)

1、紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院 新能源工程系新能源工程系 風力發(fā)電基礎(chǔ)風力發(fā)電基礎(chǔ)第第6 6章章 互補運行發(fā)電系統(tǒng)互補運行發(fā)電系統(tǒng) 化學工業(yè)出版社化學工業(yè)出版社開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系2目錄目錄l6.1 互補運行發(fā)電系統(tǒng)概述互補運行發(fā)電系統(tǒng)概述l6.2 風光互補發(fā)電系統(tǒng)風光互補發(fā)電系統(tǒng)l6.3 風力風力- -柴油互補發(fā)電系統(tǒng)柴油互補發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系36.1 互補運行發(fā)電系統(tǒng)概述互補運行發(fā)電系統(tǒng)概述6.1.1主要

2、特點主要特點 l由兩種以上的能源組成的供電系統(tǒng)l至少有一種能源相對穩(wěn)定，才能保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性 l供電系統(tǒng)的可靠性更高l配置更加靈活 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系4二、互補系統(tǒng)的類型二、互補系統(tǒng)的類型6.1.2主要類型主要類型l風力風力-光伏互補發(fā)電系統(tǒng)光伏互補發(fā)電系統(tǒng)l風力風力-柴油互補發(fā)電系統(tǒng)柴油互補發(fā)電系統(tǒng)l光伏光伏-柴油互補發(fā)電系統(tǒng)柴油互補發(fā)電系統(tǒng)l風力風力-光伏光伏-柴油互補發(fā)電系統(tǒng)柴油互補發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新

3、能源工程系56.2 風光互補發(fā)電系統(tǒng)風光互補發(fā)電系統(tǒng) 所謂所謂風光互補風光互補，實質(zhì)上就是風能和太陽能，實質(zhì)上就是風能和太陽能在能量上的相互補充，共同給負載供電。在能量上的相互補充，共同給負載供電。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系66.2.16.2.1風光互補系統(tǒng)的組成風光互補系統(tǒng)的組成 風能資源不論白天還是夜晚都存在，而太不論白天還是夜晚都存在，而太陽能資源在白天才有，但由于陽能資源在白天才有，但由于太陽能相對較為連續(xù)穩(wěn)定，彌補了風能的間歇性特點，而太陽能也彌補了風能在白天的不連續(xù)性。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)

4、新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系7 在新能源中，太陽能與風能的開發(fā)與利用日趨受到在新能源中，太陽能與風能的開發(fā)與利用日趨受到各國的普遍重視，己經(jīng)成為新能源領(lǐng)域中開發(fā)利用水平各國的普遍重視，己經(jīng)成為新能源領(lǐng)域中開發(fā)利用水平最高，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛，最具商業(yè)化發(fā)展條件最高，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛，最具商業(yè)化發(fā)展條件的新型能源。我國幅員遼闊，地理位置南北方向自北緯的新型能源。我國幅員遼闊，地理位置南北方向自北緯4o至至52o多，東西方向白東經(jīng)多，東西方向白東經(jīng)73o至至135o多，太陽能資源多，太陽能資源十分豐富。十分豐富。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟

5、開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系8 據(jù)氣象局測算，按離地據(jù)氣象局測算，按離地10米高度估算全國米高度估算全國陸地風能資源總量約陸地風能資源總量約32.26千瓦，海上風能儲量千瓦，海上風能儲量約約7.5億千瓦。所以說我國是一個非常適合利用億千瓦。所以說我國是一個非常適合利用太陽能和風能的國家，高效的利用太陽能及風太陽能和風能的國家，高效的利用太陽能及風能資源將有效的緩解資源危機和環(huán)境污染等問能資源將有效的緩解資源危機和環(huán)境污染等問題。題。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系9

6、 自自丹麥學者學者1981年提出年提出太陽能和風能混合利用技太陽能和風能混合利用技術(shù)術(shù)以來，風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究從理論到實踐已走過以來，風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究從理論到實踐已走過了近了近30個年頭。然而起初的風光互補系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)形式只個年頭。然而起初的風光互補系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)形式只是將傳統(tǒng)的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和獨立風力發(fā)電系統(tǒng)進行是將傳統(tǒng)的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)和獨立風力發(fā)電系統(tǒng)進行一個簡單的組合。其中有一個簡單的組合。其中有兩套控制裝置兩套控制裝置分別對風力機和分別對風力機和光伏陣列進行檢測、保護以及對蓄電池充電進行控制。光伏陣列進行檢測、保護以及對蓄電池充電進行控制。這無疑增加了系統(tǒng)的投資。這無疑增加了系

7、統(tǒng)的投資。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系10以前的風光互補系統(tǒng)開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系11目前的風光互補系統(tǒng)開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系12開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系13 風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組風力發(fā)電機組、太陽能光伏陣列太陽能光伏陣列、控

8、制器控制器、蓄電池蓄電池、逆變器逆變器、交流直流負載交流直流負載等部分組成。該系統(tǒng)是集風能、等部分組成。該系統(tǒng)是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系14 整個風光互補發(fā)電系統(tǒng)按環(huán)節(jié)可劃分為整個風光互補發(fā)電系統(tǒng)按環(huán)節(jié)可劃分為能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)、能量存儲環(huán)節(jié)、能量消耗環(huán)節(jié)等等三部分。三部分。l能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)由風力發(fā)電機組和太陽能光伏陣列組成，負責將風能及

9、太陽能轉(zhuǎn)化為電能;l能量存儲環(huán)節(jié)能量存儲環(huán)節(jié)為蓄電池，它將風機和太陽能產(chǎn)生的電能儲存在其中，起到穩(wěn)定供電的作用;l能量消耗環(huán)節(jié)能量消耗環(huán)節(jié)指系統(tǒng)的負載，其中包括直流負載和交流負載。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系15l風力發(fā)電部分風力發(fā)電部分 風力發(fā)電部分是利用風力機將風能轉(zhuǎn)換為機械能，通過風力發(fā)電機將械能轉(zhuǎn)換為電能，再通過控制器對蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對負載供電。 風力發(fā)電機是風光互補發(fā)電系統(tǒng)中風能的吸收和轉(zhuǎn)化設(shè)備。從能量轉(zhuǎn)換角度看，風力發(fā)電機由兩大部分組成。其一是風力機，它的功能是將風能轉(zhuǎn)換為機械能，其二是發(fā)電機，

10、它的功能是將機械能轉(zhuǎn)換成為電能。300W300W風力發(fā)電機輸出功率曲線風力發(fā)電機輸出功率曲線 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系16l光伏發(fā)電部分光伏發(fā)電部分 光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負載進行供電。 風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，由光伏陣列負責將太陽光輻射轉(zhuǎn)換成電能。光伏陣列由一系列的太陽能電池經(jīng)過串、并聯(lián)后組成。太陽能電池是光伏發(fā)電的最基本單元，其基本種類有單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)

11、低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系17l風光互補系統(tǒng)的控制系統(tǒng)風光互補系統(tǒng)的控制系統(tǒng) 控制部分根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化，控制部分根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)：不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)：一方面一方面把把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負載。調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負載。另一方面另一方面把多把多余的電能送往蓄電池組存儲。發(fā)電量不能滿足負載需要余的電能送往蓄電池組存儲。發(fā)電量不能滿足負載需要時，控制器把蓄電池的電能送往負載，保證了整個系統(tǒng)時，控制器把蓄電池的電能送往負載，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性

12、和穩(wěn)定性。工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系18風光互補控制器風光互補控制器開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系19風光互補控制器風光互補控制器開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系20 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制部分應(yīng)起到如下幾個作用：風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制部分應(yīng)起到如下幾個作用： 保證風電、光電向蓄電池充電及向負載供電的同時保保證風電、光電向蓄電池充電及向負

13、載供電的同時保證各種必要參數(shù)的計量、檢測和顯示。證各種必要參數(shù)的計量、檢測和顯示。 當蓄電池過充電或過放電時，可以報警或自動切斷線當蓄電池過充電或過放電時，可以報警或自動切斷線路，保護蓄電池。路，保護蓄電池。 按需要給出高精度的恒電壓或恒電流。按需要給出高精度的恒電壓或恒電流。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系21 當蓄電池有故障時，可以自動切換，接通備用蓄電池，當蓄電池有故障時，可以自動切換，接通備用蓄電池，以保證負載正常用電。以保證負載正常用電。 當負載發(fā)生短路時，可以自動斷開當負載發(fā)生短路時，可以自動斷開;阻塞二極

14、管的作用阻塞二極管的作用是避免太陽電池方陣不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時蓄電池通是避免太陽電池方陣不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時蓄電池通過太陽電池放電。它串接在太陽電池方陣電路中起單向過太陽電池放電。它串接在太陽電池方陣電路中起單向?qū)ǖ淖饔?。要求它能承受足夠大的電流，而且正向電?dǎo)通的作用。要求它能承受足夠大的電流，而且正向電壓降要小，反向飽和電流要小，因此，選用合適的整流壓降要小，反向飽和電流要小，因此，選用合適的整流二極管即可二極管即可 。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系22l蓄電池部分蓄電池部分 蓄電池是獨立運行風光互補系統(tǒng)的儲

15、能裝置。由多塊蓄電池組成，在風力和日照充足時可存儲供給負載后多余的電能；在風力和日照不佳時輸出電能給負載。因此，蓄電池在系統(tǒng)中起到能量調(diào)節(jié)和平衡負載兩大作用。固定式鉛酸蓄電池因其具有性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定、容量較大、價格較低，是目前我國風光互補系統(tǒng)中主要選用的儲能裝置。 蓄電池的性能指標有蓄電池的性能指標有: :v容量v放電電流 v放電中止電壓 v放電率 v功率與比功率 v自放電率 蓄電池工作狀態(tài)示意圖蓄電池工作狀態(tài)示意圖 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系23l逆變系統(tǒng)逆變系統(tǒng) 逆變系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，逆變器是指整流器的

16、逆向變換器，它是通過半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能的一種電力電子變換器。其變換效率較高，但變換輸出波形較差，含有相當多諧波成分的波形，因而需要進行交流低通濾波器的濾波。l直流負載直流負載 直流負載主要是指以直流電為動力的裝置或設(shè)備。如直流電機、高強度LED發(fā)光管等。l交流負載交流負載 交流負載主要是指以交流電為動力的裝置獲設(shè)備。如日常家用電器，交流電機等。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系246.2.2 風光互補系統(tǒng)的特點風光互補系統(tǒng)的特點優(yōu)點： 1.利用太陽能風能的互補特性，可以產(chǎn)生比較穩(wěn)

17、定的總輸出，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在風、光資源豐富在風、光資源豐富并且互補性較好的地區(qū)，合理匹配設(shè)計的風光互補發(fā)電并且互補性較好的地區(qū)，合理匹配設(shè)計的風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以滿足用戶較大的用電需求，并能達到一年四季系統(tǒng)可以滿足用戶較大的用電需求，并能達到一年四季均衡供電。這是采用單一風力或太陽能發(fā)電無法達到的。均衡供電。這是采用單一風力或太陽能發(fā)電無法達到的。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系25 2. 在保證同樣供電的情況下，風光互補發(fā)電系統(tǒng)所需的蓄電池容量遠遠小于單一風力或太陽能發(fā)電系統(tǒng)，且通過系統(tǒng)匹配的優(yōu)化設(shè)計，

18、太陽能電池板容量降低，避免了因昂貴太陽能電池帶來的系統(tǒng)的高成本。同時，風電同時，風電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的，所以和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的，所以風光互補發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系26 3.充分利用了自然資源，大大增加了對蓄電池的有效充電時間，改善了蓄電池的工作條件，通通過選擇合理的蓄電池充放電控制策略，更能延過選擇合理的蓄電池充放電控制策略，更能延長了蓄電池的使用壽命，減少系統(tǒng)的維護。長

19、了蓄電池的使用壽命，減少系統(tǒng)的維護。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系27缺點： 1.系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜，對系統(tǒng)的控制和管理要求較高； 2.由于風光互補發(fā)電系統(tǒng)存在著兩種類型的發(fā)電單元，與單一發(fā)電方式相比，增加了維護工作的難度和工作量。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系286.2.36.2.3光伏電池發(fā)電原理及其特性光伏電池發(fā)電原理及其特性l光伏電池發(fā)電原理光伏電池發(fā)電原理光傳導(dǎo)現(xiàn)象：光傳導(dǎo)現(xiàn)象：當光照射到半導(dǎo)體上時，不純物中的電子被當光照射到半導(dǎo)體

20、上時，不純物中的電子被激勵，由于帶間激勵，價電子帶的電子被傳導(dǎo)帶激勵激勵，由于帶間激勵，價電子帶的電子被傳導(dǎo)帶激勵而產(chǎn)生自由載流子，從而導(dǎo)致電氣傳導(dǎo)度增加的現(xiàn)象。而產(chǎn)生自由載流子，從而導(dǎo)致電氣傳導(dǎo)度增加的現(xiàn)象。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系29光電效應(yīng)光電效應(yīng)：光電效應(yīng)是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)光電效應(yīng)是物理學中一個重要而神奇的現(xiàn)象，在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)象，在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電出來而形成電流，即光生電 。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源

21、，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系30單晶硅太陽電池的構(gòu)造單晶硅電池的構(gòu)造開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系31單晶硅太陽電池收到光照射產(chǎn)生載流子的情況單晶硅太陽電池收到光照射產(chǎn)生載流子的情況Ln電子的擴散距離；Lp 正孔的擴散距離d結(jié)合深度W遷移區(qū)開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系32PNPN結(jié)結(jié) 采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P P型半型半導(dǎo)體與導(dǎo)體與N N型半導(dǎo)體制

22、作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體（通常是硅或鍺）基片上或鍺）基片上, ,在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱稱PN結(jié)。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系33P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（P P指指positivepositive，帶正電的）：，帶正電的）：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴。組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴。 N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體（N N指指negativenegative，帶負電

23、的）：，帶負電的）：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負電的自由電組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負電的自由電子。子。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系34載流子分極的情況開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系35由圖可知，光照射而產(chǎn)生的電子由圖可知，光照射而產(chǎn)生的電子- -空穴對由于遷移區(qū)內(nèi)空穴對由于遷移區(qū)內(nèi)部電場的作用而左右漂移，在兩端的電極聚集而產(chǎn)生光部電場的作用而左右漂移，在兩端的

24、電極聚集而產(chǎn)生光電壓電壓V Vphph, ,當太陽電池與負載連接時，當太陽電池與負載連接時，P P型硅的正孔，型硅的正孔，N N型型硅的電子流向負載便形成光電流硅的電子流向負載便形成光電流I Iphph。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系36太陽能電池的發(fā)電原理及構(gòu)造開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系37 一般太陽能的構(gòu)造如上圖所示?，F(xiàn)多使用一般太陽能的構(gòu)造如上圖所示?，F(xiàn)多使用P型半導(dǎo)體與型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體組合而成的型半導(dǎo)體組合而成的PN結(jié)型太陽

25、電結(jié)型太陽電池。池。 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體PN結(jié)型太陽能電池結(jié)型太陽能電池 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 電極電極 反射防止膜反射防止膜開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系38發(fā)電原理：發(fā)電原理：當太陽的光能被太陽電池吸收，產(chǎn)生當太陽的光能被太陽電池吸收，產(chǎn)生正離子（正離子（+ +）（正孔）和負離子（）（正孔）和負離子（- -）（電子）。）（電子）。正離子向正離子向P P型半導(dǎo)體集結(jié)，負離子向型半導(dǎo)體集結(jié)，負離子向N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體集結(jié)，當在太陽電池的表面和背后的電極之間集結(jié)，當在太陽電池的表面和背后的電極之間接上負載時，便有電流

26、通過。接上負載時，便有電流通過。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系39l光伏電池光伏電池太陽能電池太陽能電池硅半導(dǎo)體硅半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體有機半導(dǎo)體有機半導(dǎo)體結(jié)晶系結(jié)晶系非晶硅系非晶硅系單晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池多晶硅薄膜太陽能電池多晶硅薄膜太陽能電池非晶硅太陽電池非晶硅太陽電池-族化合物（族化合物（GaAs)太陽能電池太陽能電池-族化合物（族化合物（CdS/CdTe)太陽能電池太陽能電池三元（三元（-族）化合物（族）化合物（CnInSe2)色素增感太陽電池色素增感太陽電池

27、有機薄膜太陽電池有機薄膜太陽電池開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系40單晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池外觀：外觀：單晶硅太陽電池的硅原子的排列比較規(guī)則；轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率：在硅太陽電池中，單晶硅轉(zhuǎn)換效率最高，轉(zhuǎn)換效率的理論值為24%26%，實際產(chǎn)品在15% 18%以上。特點：特點：材料豐富制造技術(shù)成熟結(jié)晶缺陷少，轉(zhuǎn)換效率高可靠性較高，特性比較穩(wěn)定開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系41開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院

28、紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系42多晶硅太陽電池多晶硅太陽電池外觀：外觀：它是由單晶硅顆粒聚集而成；它是由單晶硅顆粒聚集而成；轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率：轉(zhuǎn)換效率的理論值為：轉(zhuǎn)換效率的理論值為20%20%，實際產(chǎn)品在，實際產(chǎn)品在12% 12% 14%14%。特點：特點：1.1.與單晶硅相比，轉(zhuǎn)換效率略低；與單晶硅相比，轉(zhuǎn)換效率略低； 2. 2.原材料較豐富，制造比較容易；原材料較豐富，制造比較容易； 3. 3.使用量較大，已超過單晶硅，占主導(dǎo)地位。使用量較大，已超過單晶硅，占主導(dǎo)地位。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系4

29、3開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系44非晶硅太陽電池非晶硅太陽電池外觀：外觀：單晶硅太陽電池的硅原子排列呈現(xiàn)無規(guī)則狀態(tài)。單晶硅太陽電池的硅原子排列呈現(xiàn)無規(guī)則狀態(tài)。轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率：轉(zhuǎn)換效率的理論值為：轉(zhuǎn)換效率的理論值為18%18%，實際產(chǎn)品在，實際產(chǎn)品在9%9%左左右。右。制作過程：制作過程：在玻璃板上使用蒸鍍非晶硅的方法，在薄膜在玻璃板上使用蒸鍍非晶硅的方法，在薄膜狀態(tài)（厚度為數(shù)微米）下制作而成。狀態(tài)（厚度為數(shù)微米）下制作而成。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源

30、工程系新能源工程系45特點：特點：1.1.制作所需材料少，大量生產(chǎn)成本低；制作所需材料少，大量生產(chǎn)成本低； 2. 2.制造工藝簡單，大面積化容易；制造工藝簡單，大面積化容易； 3. 3.可以制造出各種曲面形狀；可以制造出各種曲面形狀； 4. 4.可以做成薄膜電池，應(yīng)用前景廣闊?？梢宰龀杀∧る姵?，應(yīng)用前景廣闊。應(yīng)用：應(yīng)用：計算器、鐘表計算器、鐘表開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系46開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系47化合物太陽電池化合物太陽電池構(gòu)

31、成：構(gòu)成：化合物太陽能電池是由兩種以上的半導(dǎo)體元素構(gòu)化合物太陽能電池是由兩種以上的半導(dǎo)體元素構(gòu)成；成；分類分類：-族化合物（族化合物（GaAs)太陽能電池太陽能電池-族化合物（族化合物（CdS/CdTe)太陽能電池太陽能電池三元（三元（-族）化合物（族）化合物（CuInSe2:CIS)太陽能電池太陽能電池開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系48-族化合物（族化合物（GaAs)GaAs)太陽能電池太陽能電池分類分類：單結(jié)合電池單元、多結(jié)合電池單元、聚光型電池單：單結(jié)合電池單元、多結(jié)合電池單元、聚光型電池單元、薄膜型電池單元。

32、元、薄膜型電池單元。特點特點：1.1.轉(zhuǎn)換效率高，單結(jié)合轉(zhuǎn)換效率高，單結(jié)合26%26%28%,28%,兩結(jié)兩結(jié) 合、三結(jié)合合、三結(jié)合的可望達到的可望達到35% 35% 42%42%。 2. 2.耐輻射性、溫度特性較好。耐輻射性、溫度特性較好。應(yīng)用應(yīng)用：適用于聚光發(fā)電，已經(jīng)宇宙發(fā)電中得到應(yīng)用。：適用于聚光發(fā)電，已經(jīng)宇宙發(fā)電中得到應(yīng)用。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系49-族化合物（族化合物（CdS/CdTe)CdS/CdTe)太陽能電池太陽能電池發(fā)展發(fā)展：1. 19861. 1986年首次用于計算器；年首次用于計算器；

33、2. 1988 2. 1988年開發(fā)出戶外用的太陽電池組件。年開發(fā)出戶外用的太陽電池組件。轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率： CdS/CdTe CdS/CdTe半導(dǎo)體太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為半導(dǎo)體太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為33.62%33.62%44.44%44.44%。應(yīng)用應(yīng)用：可以作為低成本、高轉(zhuǎn)換效率的薄膜太陽電池應(yīng)：可以作為低成本、高轉(zhuǎn)換效率的薄膜太陽電池應(yīng)用。用。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系50CISCIS（銅銦硒薄膜電池）太陽電池（銅銦硒薄膜電池）太陽電池轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率： CIS CIS太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為太陽電池的轉(zhuǎn)換效率為

34、: :小面積小面積18.8%18.8%，大，大面積達到面積達到12 12 14%14%；轉(zhuǎn)換效率會隨著面積的增加而急?。晦D(zhuǎn)換效率會隨著面積的增加而急劇下降。下降。特點特點：1.1.光吸收系數(shù)大，可以作為薄膜太陽電池材料；光吸收系數(shù)大，可以作為薄膜太陽電池材料； 2. 2.可以在較低溫度下形成薄膜，可作為可以在較低溫度下形成薄膜，可作為 低成本的低成本的襯底；襯底； 3. 3.長時間使用，性能較為穩(wěn)定；長時間使用，性能較為穩(wěn)定； 4. 4.資源少，費用較高，主要用于宇宙發(fā)電領(lǐng)域。資源少，費用較高，主要用于宇宙發(fā)電領(lǐng)域。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技

35、術(shù)學院新能源工程系新能源工程系51有機太陽電池有機太陽電池光合作用：光合作用：植物利用太陽能量將植物利用太陽能量將COCO2 2和和H H2 2OO合成糖等有機合成糖等有機物。物。有機太陽電池：有機太陽電池：源于植物、細菌的光合作用的模源于植物、細菌的光合作用的模型進行研究的。光合作用過程中，葉綠素等色素型進行研究的。光合作用過程中，葉綠素等色素吸收太陽光能，產(chǎn)生電子、正孔，導(dǎo)致電荷向同吸收太陽光能，產(chǎn)生電子、正孔，導(dǎo)致電荷向同一方向移動而產(chǎn)生電能。一方向移動而產(chǎn)生電能。何謂有機太陽電池?開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程

36、系52色素增感太陽電池色素增感太陽電池定義定義：在光激勵狀態(tài)下伴隨化學反應(yīng)而產(chǎn)生光電流的光：在光激勵狀態(tài)下伴隨化學反應(yīng)而產(chǎn)生光電流的光化學電池。化學電池。構(gòu)造構(gòu)造：透明導(dǎo)電性玻璃、微結(jié)晶膜、無機酸化物、增感：透明導(dǎo)電性玻璃、微結(jié)晶膜、無機酸化物、增感色素、電解質(zhì)溶液。色素、電解質(zhì)溶液。 特點特點：制造成本低、所需材料豐富、耗能少、品種多、：制造成本低、所需材料豐富、耗能少、品種多、對環(huán)境影響小。對環(huán)境影響小。應(yīng)用應(yīng)用：用于建材和鐘表行業(yè)。：用于建材和鐘表行業(yè)。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系53有機薄膜電池有機薄膜電池

37、構(gòu)成構(gòu)成：色素、高分子材料：色素、高分子材料構(gòu)造構(gòu)造：透明導(dǎo)電性玻璃、微結(jié)晶膜、無機酸化物、增感：透明導(dǎo)電性玻璃、微結(jié)晶膜、無機酸化物、增感色素、電解質(zhì)溶液色素、電解質(zhì)溶液 特點特點：制造成本低、方法簡單、耗能少、成本低、對環(huán)：制造成本低、方法簡單、耗能少、成本低、對環(huán)境影響小。境影響小。隨著人們認識的提高、地球升溫的加速，有機太陽電池的研究越來越受到重視！開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系54薄膜太陽電池薄膜太陽電池形成形成：它是由一種半導(dǎo)體層厚度在幾微米到幾十微米以下它是由一種半導(dǎo)體層厚度在幾微米到幾十微米以下的太陽

38、電池，是在成本較低的玻璃襯底上堆積結(jié)晶硅系的太陽電池，是在成本較低的玻璃襯底上堆積結(jié)晶硅系等材料的薄膜而形成的元件。等材料的薄膜而形成的元件。特點特點：節(jié)約原材料、效率高、特性穩(wěn)定、成本低。：節(jié)約原材料、效率高、特性穩(wěn)定、成本低。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系55透明太陽能電池透明太陽能電池形成形成：它是一種讓可視光穿過，而吸收紫外光，將其轉(zhuǎn)化：它是一種讓可視光穿過，而吸收紫外光，將其轉(zhuǎn)化成電能的裝置。成電能的裝置。特點特點：轉(zhuǎn)換效率低（紫外光占太陽光能量的：轉(zhuǎn)換效率低（紫外光占太陽光能量的8%8%），節(jié)能，），節(jié)能

39、，可以提高能源綜合利用率可以提高能源綜合利用率制造方法制造方法：對由氧化鋅半導(dǎo)體（：對由氧化鋅半導(dǎo)體（N N型）和銅鋁氧化物半導(dǎo)型）和銅鋁氧化物半導(dǎo)體（體（P P型）組成的部分，通過對氣體的霧狀、電路板的型）組成的部分，通過對氣體的霧狀、電路板的溫度進行控制，在低于溫度進行控制，在低于500500的溫度下，在玻璃板上將的溫度下，在玻璃板上將這些氧化物半導(dǎo)體制成透明半導(dǎo)體。這些氧化物半導(dǎo)體制成透明半導(dǎo)體。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系56混合型太陽電池混合型太陽電池形成形成：它是由薄膜非晶硅與單晶硅集成。：它是由薄膜非

40、晶硅與單晶硅集成。特點特點：1.1.結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高；結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率高； 2. 2.溫度上升對其特性的影響小，實際發(fā)電量較多；溫度上升對其特性的影響小，實際發(fā)電量較多； 3. 3.其形成溫度低（在其形成溫度低（在200200以下），比較節(jié)省能源。以下），比較節(jié)省能源。 4. 4.由于采用表面、背面對稱的結(jié)構(gòu)，可以減少應(yīng)熱由于采用表面、背面對稱的結(jié)構(gòu)，可以減少應(yīng)熱膨脹引起的不均勻，因此可以采用薄型襯底，節(jié)省能源；膨脹引起的不均勻，因此可以采用薄型襯底，節(jié)省能源； 5. 5.由于可以利用表面的入射光進行發(fā)電，因此可兩由于可以利用表面的入射光進行發(fā)電，因此可兩面發(fā)電。面發(fā)電。開發(fā)新型能源，主

41、導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系57球狀太陽電池球狀太陽電池形成形成：它是由直徑約為：它是由直徑約為1.5mm1.5mm的球形，類似圓形的藥丸，的球形，類似圓形的藥丸，使用單晶硅材料制成，可以吸收任何方向的光線，表面使用單晶硅材料制成，可以吸收任何方向的光線，表面可以利用直接照射的光發(fā)電，背面可以利用反射的光發(fā)可以利用直接照射的光發(fā)電，背面可以利用反射的光發(fā)電。電。轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率：以達到：以達到19%19%以上。以上。特點特點：1.1.采用采用無重力無重力方法制造，制造能耗少，；方法制造，制造能耗少，； 2. 2.使用原材料少，可以

42、做成各種形狀使用原材料少，可以做成各種形狀應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域：住宅太陽能發(fā)電、移動電子設(shè)備、手機、交通：住宅太陽能發(fā)電、移動電子設(shè)備、手機、交通等領(lǐng)域。等領(lǐng)域。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系58層積型太陽電池層積型太陽電池形成形成：它是由兩個或兩個以上的太陽電池層積而成。它是由兩個或兩個以上的太陽電池層積而成。特點特點：可以利用較寬波長范圍的光，轉(zhuǎn)換效率較高。：可以利用較寬波長范圍的光，轉(zhuǎn)換效率較高。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系59l光伏

43、陣列分類光伏陣列分類 單體太陽能電池不能直接作為電源使用。在實際應(yīng)用時，是按照電性能的要求，將幾片或幾十片單體太陽電池串聯(lián)、并聯(lián)連接起來，經(jīng)過封裝，組成一個可以單獨作為電源使用的最小單元，即太陽能電池組件。太陽能電池方陣，則是由若干個太陽能電池組件串聯(lián)、并聯(lián)連接而排列成的陣列。平板式光伏陣列平板式光伏陣列 曲面式光伏陣列曲面式光伏陣列 聚光式光伏陣列聚光式光伏陣列 定向安裝式光伏陣列定向安裝式光伏陣列 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系60l太陽電池的基本參數(shù)太陽電池的基本參數(shù)開路電壓Voc：短路電流Isc：最大功率Pm

44、：最大工作電壓Vm：最大工作電流Im：轉(zhuǎn)換效率 ：如：16.5%填充（曲線）因子FF：如：72開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系61太陽電池的輸出曲線太陽電池的輸出曲線 Pm為最大輸出功率： Pm=ImVm評價太陽電池輸出特性的另一重要參數(shù)是填充因子FF,定義為最大輸出功率與(ISCVoc)之比：FF=PmVocIsc=VmImVocIsc電流電壓IscImVm Voc0IVMA1/Rm開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系62太陽電池的轉(zhuǎn)換效率太陽電

45、池的轉(zhuǎn)換效率用表示，即太陽電池最大輸出功率與照射到電池上的入射光的功率之比。太陽電池的面積為0.5m2,太陽光的輻照強度為1kW/m2,如果太陽電池的發(fā)電出力為70W，那么該電池組件的轉(zhuǎn)化效率是多少？一天按照8個小時計算，一天可發(fā)多少電？開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系63 是將太陽光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿墓夥l(fā)電裝是將太陽光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿墓夥l(fā)電裝置。具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的能單獨提供直流電輸出的置。具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的能單獨提供直流電輸出的最小可分割的太陽電池組合裝置。最小可分割的太陽電池組合裝置。開發(fā)新型能源

46、，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系64 根據(jù)用戶對功率和電根據(jù)用戶對功率和電壓的不同要求制成的太壓的不同要求制成的太陽電池組件可單個使用，陽電池組件可單個使用，也可以由數(shù)個太陽電池也可以由數(shù)個太陽電池組件經(jīng)過串聯(lián)（以滿足組件經(jīng)過串聯(lián)（以滿足電壓要求）和并聯(lián)（以電壓要求）和并聯(lián)（以滿足電流要求）形成供滿足電流要求）形成供電方陣提供更大的電功電方陣提供更大的電功率。率。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系650.6V/8A0.6V60/8A=36V/8APV電池板（

47、電池板（PV組件）組件）開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系66 匯匯 流流 箱箱PV電站子陣列電站子陣列PV組串組串1（20）720V/8APV組串(n個)720V / 8An開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系67匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱匯流箱低壓開關(guān)柜低壓開關(guān)柜 - 配電箱配電箱逆變器逆變器至至35KV/110KV電網(wǎng)電網(wǎng)220V / 50Hz升壓變壓器720V720V / 8An 720V / 8Anm開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)

48、濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系68PVPV組件正面圖組件正面圖柵線，負極柵線，負極開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系69PVPV組件背面圖組件背面圖底電極，正極底電極，正極開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系70開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系71 單晶硅太陽電池單晶硅太陽電池 以單晶硅為基體材料的太陽電池以單晶硅為基體材

49、料的太陽電池 多晶硅太陽電池多晶硅太陽電池 以多晶硅為基體材料的太陽電池以多晶硅為基體材料的太陽電池 非晶硅太陽電池非晶硅太陽電池 化合物太陽電池化合物太陽電池 有機太陽能電池有機太陽能電池太陽能電池類型l太陽能電池生產(chǎn)過程簡介太陽能電池生產(chǎn)過程簡介開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系72硅片硅片3太陽電池太陽電池4太陽電池組件太陽電池組件5硅棒硅棒2單晶體硅太陽能電池片的生產(chǎn)過程單晶體硅太陽能電池片的生產(chǎn)過程高純硅材料高純硅材料1開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工

50、程系新能源工程系73多晶體硅太陽能電池片的生產(chǎn)過程多晶體硅太陽能電池片的生產(chǎn)過程高純硅料高純硅料硅碇硅碇硅塊硅塊硅片硅片電池片電池片電池組件電池組件開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系74 硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)硅太陽能電池的結(jié)構(gòu) 主柵線主柵線+柵線柵線 玻璃蓋片玻璃蓋片 粘結(jié)劑粘結(jié)劑 減反射膜減反射膜 擴散區(qū)擴散區(qū) 基體基體 底電極底電極 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系75標準測試條件標準測試條件 環(huán)境溫度：環(huán)境溫度：252 輻照強度：輻照強度：1

51、000W/ 大氣質(zhì)量：大氣質(zhì)量：AM1.5 所謂太陽電池的峰瓦（所謂太陽電池的峰瓦（Wp) 就是指太陽就是指太陽電池在標準測試條件下的額定最大輸出電池在標準測試條件下的額定最大輸出功率。功率。 例如：例如：我們平常所說的某電池片的標稱功率是我們平常所說的某電池片的標稱功率是2.52開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系766.2.4蓄電池充電控制原理蓄電池充電控制原理 蓄電池最佳充電曲線蓄電池最佳充電曲線 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系77l恒流充

52、電恒流充電 恒流充電就是以固定不變的電流對蓄電池進行充電，在充電過程中隨著蓄電池端電壓的變化要進行電流調(diào)整使之不變。這種方法適合于對多個蓄電池串聯(lián)組成的蓄電池組進行充電。 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系78l恒壓充電恒壓充電 恒壓充電就是以一恒定電壓對蓄電池進行充電。在充電初期由于鉛酸蓄電池電壓較低，充電電流較大，但隨著蓄電池電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。在充電末期只有很小的電流通過，這樣充電過程中就不必調(diào)整電流。相對恒流充電來說，該種方法的充電電流自動減少，所以充電過程中析氣量小，充電時間短，能耗低 。開發(fā)新型能源

53、，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系79l分階段充電分階段充電 這種方法是為了克服恒流與恒壓充電的缺點而結(jié)合的一種充電策略。它首先對蓄電池采用恒流充電方式充電，蓄電池充電到達一定容量后，然后采用恒壓充電方式充電。采用這種充電方式，在充電初期，蓄電池不會出現(xiàn)很大的電流，在充電后期也不會出現(xiàn)蓄電池電壓過高，使其產(chǎn)生析氣。在兩階段充電完畢后，蓄電池容量己經(jīng)達到額定容量時，再繼續(xù)以很小的電流向蓄電池充電以彌補蓄電池由于自放電損失的電量，這種以小電流充電的方式也稱為浮充。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職

54、業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系80lBuck型DC/DC變換器電路圖 開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系81v蓄電池充電注意事項蓄電池充電注意事項有充電設(shè)備無允電設(shè)備勿接反電極v蓄電池虧電情況的判斷蓄電池虧電情況的判斷在太陽能資源較差的地方，由于太陽能電池方陣不能保證設(shè)備供電的要求而使蓄電池充電不足。在每年冬季或連續(xù)幾天無日照的情況下，照常使用用電設(shè)備而造成蓄電池虧電。啟用電器的耗能匹配超過太陽能電池方陣的有效輸出能量：幾塊太陽能電池串聯(lián)使用時，其中一塊電池由于過載而導(dǎo)致整個電池組虧電。長時間使用一塊太陽能電池中的幾

55、個單格而導(dǎo)致整塊電池虧電。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系82紫瑯風電紫瑯風電500W風光互補控制器：風光互補控制器：太陽能板+電壓表電流表FU11A控制器接電池接風機接太陽能板接三相卸荷J1 電池取樣J2控制輸出MDS 40-12電氣總圖1264U2MOC30531264U1MOC3053開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系83234243321411U1:ALM324567411U1:BLM32412J1電池取樣R120D11N4007Q1TI

56、P122R210kQ2TIP122R34.7kVI1VO3GND2U27812VI1VO3GND2U37818C11uFC247uFC30.1ufR4100kR5100kC41uFRV150kR6100kR747kR810kC51uFRV250kR1050kR11100kQ32N5551Q42N5551R910kU4pcr606jRL1G2R-1E-DC12RL2G2R-1E-DC12RL3G2R-1E-DC12D51N4007R121kD6FR207R1310kD7FR2071234J2控制輸出500W風光互補系統(tǒng)控制器主電路圖風光互補系統(tǒng)控制器主電路圖D2c305tD3c205tD45v1

57、234J3CONN-H4R143kR153kR163k開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系846.2.5 6.2.5 風光互補系統(tǒng)的設(shè)計步驟風光互補系統(tǒng)的設(shè)計步驟l匯集及測量當?shù)仫L能資源、太陽能資源、其他天氣及地理匯集及測量當?shù)仫L能資源、太陽能資源、其他天氣及地理環(huán)境數(shù)據(jù)。環(huán)境數(shù)據(jù)。 包括每月的風速、風向數(shù)據(jù)、年風頻數(shù)據(jù)、每年最長的持續(xù)無風包括每月的風速、風向數(shù)據(jù)、年風頻數(shù)據(jù)、每年最長的持續(xù)無風時數(shù)、每年最大的風速及發(fā)生的月份等；全年太陽日照時數(shù)、在水平時數(shù)、每年最大的風速及發(fā)生的月份等；全年太陽日照時數(shù)、在水平面上全年每

58、平方米面積上接收的太陽輻射能、在具有一定傾斜角度的面上全年每平方米面積上接收的太陽輻射能、在具有一定傾斜角度的太陽能電池組件表面上每天太陽輻射峰值時數(shù)及太陽輻射能等；當?shù)靥柲茈姵亟M件表面上每天太陽輻射峰值時數(shù)及太陽輻射能等；當?shù)乇镜乩砩系木暥?、?jīng)度、海拔高度、最長連續(xù)陰雨天數(shù)、年最高氣溫本地理上的緯度、經(jīng)度、海拔高度、最長連續(xù)陰雨天數(shù)、年最高氣溫及發(fā)生的月份、年最低氣溫及發(fā)生的月份等。及發(fā)生的月份、年最低氣溫及發(fā)生的月份等。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系85l當?shù)刎摵蔂顩r當?shù)刎摵蔂顩r：包括負荷性質(zhì)、負荷的工作電壓、

59、負荷的額定功率，全天耗電量等。l確定風力發(fā)電及太陽光發(fā)電分擔的向負荷供電的份額份額。l根據(jù)確定的負荷份額計算風力發(fā)電及太陽光發(fā)電裝置的容量容量。l選擇風力發(fā)電機及太陽光電池陣列的型號型號，確走及優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系86l確定系統(tǒng)內(nèi)其他部件確定系統(tǒng)內(nèi)其他部件(蓄電池、整流器、逆變器及控制器、輔助后備電源等）。l編制整個系統(tǒng)的投資預(yù)算及計算電度(kwh)發(fā)電成本發(fā)電成本。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系87互補發(fā)電系統(tǒng)舉

60、例互補發(fā)電系統(tǒng)舉例例：風力發(fā)電機選用例：風力發(fā)電機選用50W-200W系列產(chǎn)品，太陽電系列產(chǎn)品，太陽電池選用池選用3W120W非晶硅系列，其電池轉(zhuǎn)換效非晶硅系列，其電池轉(zhuǎn)換效率取率取12%，壽命，壽命20年。蓄電池選用鉛酸蓄電池，年。蓄電池選用鉛酸蓄電池，壽命壽命3-5年，放電率年，放電率30%。開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟紫瑯職業(yè)技術(shù)學院紫瑯職業(yè)技術(shù)學院新能源工程系新能源工程系881.根據(jù)資料對當?shù)仫L力機與太陽電池的年發(fā)電量及二者互補的根據(jù)資料對當?shù)仫L力機與太陽電池的年發(fā)電量及二者互補的發(fā)電量進行測算，如下表所示發(fā)電量進行測算，如下表所示:5開發(fā)新型能源，主導(dǎo)低碳經(jīng)濟