光伏發(fā)電技術(shù)簡明教程 靜國梁第一章

第一章太陽能光伏發(fā)電入門一、認(rèn)識(shí)光伏二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成三、光伏發(fā)電系統(tǒng)類型 1.1認(rèn)識(shí)光伏

太陽能發(fā)電技術(shù)有兩大類，分別是光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電僅指的是光伏發(fā)電（PhotovoltaicPowerSystem），簡稱“光伏（PhotovoltaicPV）”。光伏發(fā)電的本質(zhì)就是利用半導(dǎo)體P-N結(jié)的光伏效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換過程實(shí)現(xiàn)電能的輸出。1.1.1半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

1.摻雜特性2.溫度特性3.光照特性材料導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體電阻率(Ω·cm)＜10-310-3-109＞109導(dǎo)電粒子自由電子自由電子、空穴1.1.2光伏效應(yīng)當(dāng)光照射到半導(dǎo)體器件時(shí)，在器件的兩側(cè)（P和N）產(chǎn)生電壓的現(xiàn)象，稱為光生伏打效應(yīng)，簡稱“光伏效應(yīng)”。利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電技術(shù)叫做光伏發(fā)電。1.1.3太陽能光伏發(fā)電

半導(dǎo)體在一定波長的光照射下，會(huì)發(fā)生電子-空穴對(duì)分離，電子、空穴均為導(dǎo)電粒子——在半導(dǎo)體中可以載運(yùn)電流的帶電粒子。其中，電子帶負(fù)電荷，空穴帶正電荷。但分離后的電子、空穴在晶體內(nèi)部的游動(dòng)沒有一定的方向性，是雜亂無章的，在游動(dòng)過程中又發(fā)生了電子-空穴對(duì)復(fù)合，失去了載運(yùn)電流的作用，此時(shí)的半導(dǎo)體不能作為太陽電池發(fā)電，是由于其內(nèi)部的電子和空穴兩種導(dǎo)電粒子復(fù)合所導(dǎo)致的。一、半導(dǎo)體硅的晶體結(jié)構(gòu)二、雜質(zhì)半導(dǎo)體三、P-N結(jié)1.1.4太陽電池發(fā)電原理一、光電轉(zhuǎn)換原理太陽電池進(jìn)行發(fā)電必須具備三個(gè)條件：①入射光子被吸收產(chǎn)生自由電子與空穴對(duì)；②自由電子與空穴對(duì)在復(fù)合前被分開；③分開的自由電子和空穴傳輸至負(fù)載。換。二、太陽電池的極性1.1.5太陽能光伏發(fā)電的特點(diǎn)一、光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)1．太陽資源最豐富2．能量轉(zhuǎn)化最直接3．最環(huán)保4．最安全二、光伏發(fā)電技術(shù)的缺陷1．太陽資源分散性2．太陽資源不穩(wěn)定性3．能源成本的性價(jià)比低1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是指圍繞光伏發(fā)電技術(shù)，以可釋放電子的半導(dǎo)體物質(zhì)為核心，包括上游的硅材料制備及太陽電池制造，中游的光伏組件封裝以及逆變器、控制系統(tǒng)和蓄電池等配套部件的生產(chǎn)以及下游光伏發(fā)電系統(tǒng)集成與應(yīng)用的一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)。1.2.1光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈

一、技術(shù)特點(diǎn)二、利潤分布1.硅材料的提純環(huán)節(jié)趨向于“寡頭壟斷”市場(chǎng)2.硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)趨向壟斷競爭（壟斷偏強(qiáng)）3.太陽電池片生產(chǎn)趨向壟斷競爭（競爭偏強(qiáng)）4.光伏組件封裝環(huán)節(jié)趨向完全競爭1.2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

一、直流負(fù)載型的光伏發(fā)電系統(tǒng)1.簡易性直流光伏發(fā)電系統(tǒng)2.固定電壓的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)3.多種直流電壓輸出的光伏發(fā)電系統(tǒng)二、交流負(fù)載型的光伏發(fā)電系統(tǒng)1.交流負(fù)載用戶光伏發(fā)電系統(tǒng)2.并網(wǎng)型交流負(fù)載光伏發(fā)電系統(tǒng)三、混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)1.2.3光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域1.通信領(lǐng)域的應(yīng)用2.公路、鐵路、航運(yùn)等交通領(lǐng)域的應(yīng)用3.石油、海洋、氣象領(lǐng)域的應(yīng)用4.農(nóng)村和邊遠(yuǎn)無電地區(qū)應(yīng)用5.光伏照明方面的應(yīng)用6.大型光伏發(fā)電系統(tǒng)（電站）的應(yīng)用7.光伏發(fā)電與建筑相融合的發(fā)電系統(tǒng)8.太陽能電子商品及玩具的應(yīng)用9.其他領(lǐng)域的應(yīng)用1.3光伏發(fā)電系統(tǒng)類型

太陽電池在太陽輻射下產(chǎn)生直流電，但以直流電形式供電的系統(tǒng)具有很大的局限性。因此，除特殊用戶外，光伏發(fā)電系統(tǒng)都需要配置逆變器，將太陽電池所產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為與電力系統(tǒng)功能的相同電壓和頻率的交流電，以滿足各種交流用電裝置、設(shè)備供電及并網(wǎng)發(fā)電的要求。因此，在實(shí)際運(yùn)用中光伏發(fā)電系統(tǒng)因應(yīng)用對(duì)象的不同而不同。1.3.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類一、離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)二、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)三、互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3.2離網(wǎng)型光伏發(fā)電

一、戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)二、獨(dú)立光伏電站三、市電補(bǔ)充型光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3.3并網(wǎng)型光伏發(fā)電

一、分類二、地面式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)三、建筑式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)1.3.4互補(bǔ)型光伏發(fā)電

光伏發(fā)電系統(tǒng)類型分類具體應(yīng)用實(shí)例離網(wǎng)型無蓄電池的直流型直流光伏水泵；充電器；太陽能風(fēng)扇帽；有蓄電池的直流型手電筒；手機(jī)充電器；草坪燈、庭院燈、交通標(biāo)志燈、殺蟲燈；直流戶用系統(tǒng)；高速公路監(jiān)控；無電地區(qū)微波中繼站、移動(dòng)通訊基站；農(nóng)村小型發(fā)電站；石油管道等交流及交、直流和混合型交流太陽能戶用系統(tǒng)；無電地區(qū)小型發(fā)電站；微波中繼站；移動(dòng)通訊基站；氣象、水文、環(huán)境監(jiān)測(cè)站等市電補(bǔ)充型城市太陽能路燈改造；電網(wǎng)覆蓋地區(qū)一般住宅光伏電站并網(wǎng)型可逆流并網(wǎng)型一般住宅；建筑物；光伏建筑一體化無逆流并網(wǎng)型一般住宅；建筑物；光伏建筑一體化切換型并網(wǎng)型一般住宅；重要及應(yīng)急負(fù)載；建筑物；光伏建筑一體化有儲(chǔ)能裝置的并網(wǎng)型一般住宅；重要及應(yīng)急負(fù)載；光伏建筑一體化；自然災(zāi)害避難所；高層建筑應(yīng)急照明混合型光伏/柴油機(jī)互補(bǔ)型居民小區(qū)；氣象、水文、環(huán)境監(jiān)測(cè)站；微波中繼站；無電地區(qū)小型發(fā)電站等光伏/風(fēng)力機(jī)互補(bǔ)型高速公路的路燈、監(jiān)控或道路標(biāo)志；海上導(dǎo)航系統(tǒng)；經(jīng)常移動(dòng)的野外作業(yè)的工站；無電地區(qū)小型發(fā)電站等本章小結(jié)

本章由人類賴以生存與發(fā)展的能源面臨短缺與環(huán)保的挑戰(zhàn)引入，討論了以太陽能為開發(fā)對(duì)象的光伏發(fā)電技術(shù)是什么；光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)、分類、應(yīng)用領(lǐng)域以及對(duì)現(xiàn)