光伏發(fā)電廠 太陽能資源

太陽能光伏發(fā)展非常迅速，在可預(yù)見的未來，太陽能將會(huì)成為日趨枯竭的傳統(tǒng)化石類能源的有效替代物。4.1太陽能資源一.太陽能資源分布我國(guó)陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50×1018kJ。太陽年輻射量的平均值為586kJ/cm2。西藏和青藏高原的太陽年輻射總量最大。平均海拔4000m以上，“日光城”拉薩年平均日照時(shí)間為3005.7h，相對(duì)日照68%，太陽總輻射為816kJ/cm2。四川和貴州的太陽年輻射總量最小。成都年平均日照時(shí)數(shù)1152.2h，相對(duì)日照26%。我國(guó)太陽能資源分布特點(diǎn)：高值中心和低值中心都處于北緯22°～35°。青藏高原為高值中心，四川盆地為低值中心。太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，且北部高于南部（新疆西藏例外） 二.太陽能資源計(jì)算1.太陽光譜2.太陽輻射到地球的能量三種形式：吸收、反射、直射。1）吸收水蒸氣，二氧化碳吸收紅外線。臭氧吸收紫外線。2）反射大氣中的氣體分子，塵埃等對(duì)太陽輻射的散射。3）直射大約70%的太陽能輻射能直接到達(dá)地球表面，為直射輻射。3.大氣質(zhì)量（AM）太陽常數(shù)：日地平均距離（D=1.496×108km）上，大氣頂界垂直于太陽光線的單位面積每秒接收的太陽輻射，1367w/m2。地球面積（截面積）1.274億平方公里，因此整個(gè)地球接收到的功率為：1367w/m2×127400000km2=174Pw（1.74×1017w）4.2太陽能光熱利用太陽能的利用主要有光熱和光伏發(fā)電兩種形式。光熱利用具有低成本、方便、利用效率較高等優(yōu)點(diǎn)；但不利于能量的傳輸，輸出能量形式不具備通用性。光伏發(fā)電以電能作為最終表現(xiàn)形式，傳輸方便，通用性好、可存儲(chǔ)性好。太陽能光伏發(fā)電在能源、環(huán)境和人類社會(huì)未來發(fā)展中占據(jù)總要地位。太陽能光熱發(fā)電是利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝，達(dá)到發(fā)電目的。優(yōu)點(diǎn)：太陽能燒熱的水可以儲(chǔ)存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個(gè)小時(shí)仍然能夠帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。分類：槽式發(fā)電、塔式發(fā)電、碟式發(fā)電。1.槽式發(fā)電系統(tǒng)2.塔式發(fā)電系統(tǒng)3.碟式發(fā)電系統(tǒng)由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。4.3太陽能發(fā)電技術(shù)（光熱發(fā)電、光伏發(fā)電）太陽能發(fā)電主要為光伏發(fā)電（光電效應(yīng)）。關(guān)鍵元件為太陽能電池板。太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：無電場(chǎng)合提供電源；太陽能日用電子產(chǎn)品；并網(wǎng)發(fā)電。一、太陽能電池太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件。1953年，美國(guó)貝爾研究所首先應(yīng)用這個(gè)原理試制成功硅太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)6%。1958年，美國(guó)的“先鋒一號(hào)”人造衛(wèi)星用太陽能電池作電源，成為世界上第一個(gè)用太陽能供電的衛(wèi)星。太陽能電池作為電源可以使衛(wèi)星安全工作達(dá)20年之久，而化學(xué)電池只能連續(xù)工作幾天。二.太陽能電池的組成和分類1.硅太陽能電池單晶硅：轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)成熟。實(shí)驗(yàn)室里25%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)18-20%。多晶硅：太陽能轉(zhuǎn)換效率15%，制作成本比單晶硅便宜。非晶硅（薄膜式太陽能電池）：優(yōu)點(diǎn)是弱光條件下也能發(fā)電。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化效率很低，國(guó)際先進(jìn)水平為10%，且不穩(wěn)定，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換效率衰減。三.太陽能電池組件單體太陽能組件不能直接作電源使用，必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴(yán)密封裝成組件。太陽能電池組件的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。1）鋼化玻璃：保護(hù)發(fā)電主體，透光率要求高，并做超白鋼化處理。2）EVA：用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片）3）太陽電池片：晶體硅和薄膜太陽能電池片。4）背板：密封、絕緣、防水。5）接線盒：保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用。四、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分類：獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)：太陽能電池板、控制器、逆變器。1.獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)：僅僅靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)或主要依靠太陽能電池供電的光伏發(fā)電系統(tǒng)。也稱離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。組成：太陽能電池組件、控制器、蓄電池。根據(jù)用電負(fù)載分類：1）無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)：用電負(fù)載是直流負(fù)載，對(duì)負(fù)載使用時(shí)間沒有要求，負(fù)載主要在白天使用。太陽能電池與用電負(fù)載直接連接，有陽光時(shí)就發(fā)電供負(fù)載工作，無陽光時(shí)就停止工作。系統(tǒng)不需要使用控制器，也沒有蓄電池儲(chǔ)能裝置。無蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是省去了能量通過控制器及在蓄電池的存儲(chǔ)和釋放過程中造成的損失，提高了太陽能利用效率。2）有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、充放電控制器、蓄電池以及直流負(fù)載等組成。有陽光進(jìn)，太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能供負(fù)載使用，并同時(shí)向蓄電池存儲(chǔ)電能。夜間或陰雨天時(shí)，則由蓄電池向負(fù)載供電。這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，小到太陽能草坪燈、庭院燈，大到遠(yuǎn)離電網(wǎng)的移動(dòng)通信基站、微波中轉(zhuǎn)站，邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村供電等。當(dāng)系統(tǒng)容量和負(fù)載功率較大時(shí)，就需要配備太陽能電池方陣和蓄電池組了。3）交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)交流及交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)與直流光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，多了一個(gè)交流逆變器，用以把直流電轉(zhuǎn)換成交流電，為交流負(fù)載提供電能。交、直流混合光伏發(fā)電系統(tǒng)即能為直流負(fù)載供電，也能為交流負(fù)載供電。4）市電互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)在獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)中以太陽能光伏發(fā)電為主，以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔。這樣光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池和蓄電池的容量都可以設(shè)計(jì)得小一些，基本上是當(dāng)天有陽光，當(dāng)天就用太陽能發(fā)的電，遇到陰雨天時(shí)就用市電能量進(jìn)行補(bǔ)充。我國(guó)大部分地區(qū)多年都有2/3以上的晴好天氣，這樣形式即減小了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一次性投資，又有顯著的節(jié)能減排效果，是太陽能光伏發(fā)電在現(xiàn)階段推廣和普及過程中的一個(gè)過度性的好辦法。2.并網(wǎng)光伏發(fā)電特點(diǎn)：由光伏電池方陣并網(wǎng)逆變器組成，不經(jīng)過蓄電池儲(chǔ)能。通過并網(wǎng)逆變器直接將電能輸入公共電網(wǎng)。是太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展方向。投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大、發(fā)展有難度。主要組成：太陽能組件、逆變器、交流配電柜。3.分布式光伏發(fā)電在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電系統(tǒng)，以滿足用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。組成結(jié)構(gòu)：光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜。運(yùn)行模式：在有太陽輻射的條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽