《光伏發(fā)電基礎(chǔ)》課件

光伏發(fā)電基礎(chǔ)本課件將為您介紹光伏發(fā)電的基本原理、技術(shù)和應(yīng)用。光伏發(fā)電的工作原理1光照太陽(yáng)能光子照射到光伏電池2光電效應(yīng)光子激發(fā)硅原子中的電子3電流產(chǎn)生電子流動(dòng)形成電流4直流電光伏電池輸出直流電光伏發(fā)電利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏電池通常由硅材料制成。當(dāng)陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池時(shí)，太陽(yáng)能光子會(huì)激發(fā)硅原子中的電子，電子從硅原子中脫離，形成自由電子。自由電子在PN結(jié)的電場(chǎng)作用下移動(dòng)，形成電流。最終，光伏電池輸出直流電。光電池的基本結(jié)構(gòu)光電池的基本結(jié)構(gòu)由P型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體和PN結(jié)組成。P型半導(dǎo)體中摻雜了三價(jià)元素，N型半導(dǎo)體中摻雜了五價(jià)元素。PN結(jié)是P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸形成的界面。光電池的工作原理是利用光照產(chǎn)生的光電子在PN結(jié)處形成電流。當(dāng)光照射到光電池表面時(shí)，光電子從N型半導(dǎo)體向P型半導(dǎo)體遷移，形成電流。電流的大小取決于光照強(qiáng)度和光電池的效率。太陽(yáng)能電池的分類晶體硅電池晶體硅電池是目前應(yīng)用最廣泛的類型，占市場(chǎng)份額的90%以上。分為單晶硅電池和多晶硅電池兩種。薄膜電池薄膜電池采用薄層半導(dǎo)體材料，例如非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒等。薄膜電池具有成本低、重量輕、可柔性化等優(yōu)勢(shì)，但效率略低于晶體硅電池。單晶硅電池11.高效率單晶硅電池效率最高，通常在18%到20%之間。22.壽命長(zhǎng)單晶硅電池壽命長(zhǎng)，可以穩(wěn)定運(yùn)行25年以上。33.溫度系數(shù)低單晶硅電池溫度系數(shù)較低，在高溫下效率下降較小。44.價(jià)格較高單晶硅電池生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致價(jià)格也相對(duì)較高。多晶硅電池多晶結(jié)構(gòu)多晶硅電池使用多個(gè)硅晶體，晶體方向隨機(jī)排列。轉(zhuǎn)換效率多晶硅電池效率稍低于單晶硅電池，但成本更低。生產(chǎn)工藝多晶硅電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，產(chǎn)量較高。薄膜電池薄膜電池概述薄膜電池以其低成本、靈活性和可大面積生產(chǎn)而聞名。非晶硅薄膜電池非晶硅薄膜電池在材料制備方面優(yōu)勢(shì)明顯，成本較低，可應(yīng)用于各種應(yīng)用場(chǎng)景。碲化鎘薄膜電池碲化鎘薄膜電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，可應(yīng)用于大型光伏發(fā)電系統(tǒng)。銅銦鎵硒薄膜電池銅銦鎵硒薄膜電池具有高效率和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，成為薄膜電池技術(shù)發(fā)展方向之一。光伏電池的性能參數(shù)開路電壓（Voc）光伏電池在無電流輸出的情況下，兩端電壓最大值。短路電流（Isc）光伏電池兩端短路時(shí)，通過電池的電流最大值。填充因子（FF）光伏電池最大功率點(diǎn)輸出功率與開路電壓和短路電流乘積的比值。效率（η）光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率。開路電壓開路電壓是指光伏電池在無負(fù)載情況下，即電路開路時(shí)，電池兩端產(chǎn)生的最大電壓。開路電壓是光伏電池的一個(gè)重要性能指標(biāo)，它反映了光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的能力。0.5-0.7電壓典型硅基太陽(yáng)能電池的開路電壓0.2-0.4電壓薄膜太陽(yáng)能電池的開路電壓短路電流短路電流是指在光伏電池兩端短路時(shí)，流過電池的最大電流值。短路電流與光照強(qiáng)度、電池面積和電池材料有關(guān)。短路電流越高，表示光伏電池的功率越高。短路電流符號(hào)單位測(cè)量方法短路電流Isc安培（A）用萬用表測(cè)量電池兩端的電流值，在電池兩端短路時(shí)測(cè)量填充因子填充因子是光伏電池的性能參數(shù)之一，它反映了光伏電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率。填充因子越大，表示電池的性能越好，效率越高。標(biāo)準(zhǔn)電池高效電池填充因子通常用百分比表示，一般在70%到85%之間。填充因子越高，說明電池對(duì)光能的利用率越高。效率太陽(yáng)能電池效率是指將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率。效率越高，單位面積的光伏發(fā)電量就越大。20%典型效率目前市面上常見的單晶硅和多晶硅電池的效率大約在15%~20%之間。40%高效電池一些先進(jìn)的太陽(yáng)能電池技術(shù)，如PERC電池和HIT電池，可以達(dá)到20%~40%的效率。15%薄膜電池薄膜電池的效率通常比晶體硅電池低，一般在10%~15%之間。光電池的影響因素光照強(qiáng)度會(huì)直接影響光伏電池的輸出功率。溫度變化會(huì)影響電池的效率，高溫會(huì)導(dǎo)致效率下降。陰影遮擋會(huì)導(dǎo)致電池局部電流下降，降低整體發(fā)電效率。光照強(qiáng)度1光照強(qiáng)度對(duì)光伏發(fā)電的影響光照強(qiáng)度是影響光伏發(fā)電效率的關(guān)鍵因素之一。2光照強(qiáng)度與電流的關(guān)系光照強(qiáng)度越高，光伏電池產(chǎn)生的電流也越大。3光照強(qiáng)度與功率的關(guān)系光伏電池的功率與光照強(qiáng)度成正比。4光照強(qiáng)度測(cè)量光照強(qiáng)度通常使用照度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，單位為勒克斯。電池溫度電池溫度會(huì)影響光伏電池的性能，溫度過高會(huì)降低電池的效率。溫度過低會(huì)導(dǎo)致電池輸出功率下降，影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體效率。電池溫度的變化與環(huán)境溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、電池自身發(fā)熱有關(guān)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝過程中，需要考慮電池溫度的影響，并采取相應(yīng)的措施。陰影遮擋陰影遮擋的影響陰影會(huì)降低光伏電池的效率，影響發(fā)電量。陰影對(duì)光伏電池的影響陰影遮擋的區(qū)域無法接受光照，無法產(chǎn)生電流。陰影遮擋的影響陰影遮擋會(huì)導(dǎo)致電池板局部溫度升高，影響電池壽命。陰影遮擋的解決方法選擇合適的安裝位置，避免陰影遮擋，提高發(fā)電效率。光伏電池的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)進(jìn)步光伏電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，轉(zhuǎn)換效率不斷提高，成本逐漸降低，使得光伏發(fā)電更加經(jīng)濟(jì)可行。政策支持各國(guó)政府積極推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，出臺(tái)一系列扶持政策，例如補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等，促進(jìn)光伏市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。應(yīng)用拓展光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，從傳統(tǒng)的集中式電站發(fā)展到分布式光伏，覆蓋住宅、工商業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。未來展望光伏發(fā)電將成為未來能源體系的重要組成部分，為全球可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成太陽(yáng)能電池組光伏發(fā)電系統(tǒng)的心臟，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電。光伏逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并與電網(wǎng)同步。光伏電池支架支撐太陽(yáng)能電池板，調(diào)整角度以獲得最佳光照。其他輔助設(shè)備包括連接線、電纜、熔斷器、監(jiān)控系統(tǒng)等。太陽(yáng)能電池組功能將太陽(yáng)能電池串聯(lián)或并聯(lián)連接成一個(gè)整體，以提高電壓或電流，并提供更大的輸出功率。結(jié)構(gòu)由多個(gè)太陽(yáng)能電池板組成，每個(gè)電池板由多個(gè)太陽(yáng)能電池組成，并使用接線盒連接。應(yīng)用廣泛應(yīng)用于各種光伏系統(tǒng)，包括住宅屋頂、商業(yè)建筑、大型光伏電站等。優(yōu)勢(shì)提高發(fā)電效率，降低成本，簡(jiǎn)化安裝和維護(hù)。光伏逆變器直流電轉(zhuǎn)換為交流電光伏逆變器是光伏系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備之一，負(fù)責(zé)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為可供電網(wǎng)使用的交流電。最大功率點(diǎn)跟蹤逆變器通過最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能電池板的輸出功率，并自動(dòng)調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，以獲得最大輸出功率。種類多樣光伏逆變器可分為單相逆變器、三相逆變器、集中式逆變器和組串式逆變器等，不同的類型適用于不同的光伏系統(tǒng)。光伏電池支架支架功能光伏支架用于固定太陽(yáng)能電池板，確保其穩(wěn)定、安全、高效地工作。支架需要承受電池板的重量、風(fēng)力以及其他環(huán)境因素，確保其長(zhǎng)期可靠。支架種類光伏支架根據(jù)安裝方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為多種類型，例如固定式、跟蹤式。固定式支架適用于固定角度安裝，跟蹤式支架可以隨著太陽(yáng)軌跡調(diào)整角度，提高發(fā)電效率。光伏電站的分類集中式光伏電站規(guī)模較大，通常位于荒漠、戈壁等地，占地面積廣闊。分布式光伏電站規(guī)模較小，通常建設(shè)在居民住宅、商業(yè)建筑等屋頂，并網(wǎng)發(fā)電。分布式光伏電站小型化規(guī)模相對(duì)較小，通常安裝在建筑物屋頂、停車場(chǎng)等區(qū)域。獨(dú)立運(yùn)行可以獨(dú)立于公共電網(wǎng)運(yùn)行，滿足自身用電需求。自發(fā)自用用戶可以自行使用發(fā)電量，減少對(duì)電網(wǎng)的依賴。節(jié)能環(huán)保減少碳排放，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。集中式光伏電站規(guī)模龐大集中式光伏電站通常占地面積廣闊，規(guī)模較大，發(fā)電量也相對(duì)較高。集中并網(wǎng)集中式光伏電站的電力輸出集中到一個(gè)點(diǎn)，通過高壓線路連接到電網(wǎng)。光伏電站的建設(shè)與運(yùn)維1前期調(diào)研選址，評(píng)估，環(huán)評(píng)2設(shè)備選型電池板，逆變器，支架3工程建設(shè)土建，安裝，調(diào)試4運(yùn)行維護(hù)巡檢，清潔，故障處理光伏電站的建設(shè)需要經(jīng)過多個(gè)階段，從前期調(diào)研到設(shè)備選型，再到工程建設(shè)和最后的運(yùn)行維護(hù)。每一個(gè)階段都需要專業(yè)的技術(shù)人員和經(jīng)驗(yàn)豐富的團(tuán)隊(duì)才能順利完成。光伏電站的運(yùn)行維護(hù)尤為重要，定期巡檢，清潔電池板，及時(shí)處理故障，可以保證電站安全穩(wěn)定地運(yùn)行，提高發(fā)電效率。前期調(diào)研場(chǎng)地評(píng)估評(píng)估場(chǎng)地是否適合光伏發(fā)電建設(shè)，包括光照條件、環(huán)境影響、土地性質(zhì)、電網(wǎng)接入等因素。資源評(píng)估評(píng)估場(chǎng)地的太陽(yáng)輻射資源，包括年日照時(shí)數(shù)、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等，以確定光伏發(fā)電的潛力。技術(shù)可行性分析評(píng)估光伏發(fā)電技術(shù)在該地區(qū)的適用性，包括光伏組件的選擇、系統(tǒng)配置、電網(wǎng)接入等。經(jīng)濟(jì)可行性分析評(píng)估光伏發(fā)電項(xiàng)目的投資回報(bào)率，包括發(fā)電量、電價(jià)、投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本等。設(shè)備選型光伏電池光伏電池是光伏電站的核心，決定著光伏電站的發(fā)電效率。選擇高效率、高可靠性的光伏電池，可以提升發(fā)電量，降低成本。光伏逆變器光伏逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，連接到電網(wǎng)或獨(dú)立使用。選擇高功率、高效率、高可靠性的逆變器，可以保證電能轉(zhuǎn)換的高效性和穩(wěn)定性。光伏支架光伏支架支撐著光伏電池板，選擇合適的支架類型和安裝方式，可以確保光伏電池板的穩(wěn)定性，并提高發(fā)電效率。其他設(shè)備其他設(shè)備包括連接線、電纜、保護(hù)裝置、監(jiān)控系統(tǒng)等，選擇優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，可以確保整個(gè)光伏電站的安全性和可靠性。工程建設(shè)11.場(chǎng)地準(zhǔn)備包括土地平整、基礎(chǔ)施工等。場(chǎng)地準(zhǔn)備是確保光伏電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。22.支架安裝根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，安裝光伏電池支架，保證電池板的最佳角度和朝向。33.電池板安裝將光伏電池板安裝在支架上，并連接電纜，將光伏電池板與逆變器連接起來。44.逆變器安裝將光伏逆變器安裝在合適的位置，并連接到電網(wǎng)。運(yùn)行維護(hù)定期巡檢定期檢查光伏組件、逆變器等設(shè)備，確保其正常運(yùn)行。清潔維護(hù)定期清理光伏組件表面的灰塵和污垢，提高發(fā)電效率。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏電站的發(fā)電量、電壓、電流等數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。故障處理及時(shí)處理設(shè)備故障，確保光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。光伏發(fā)電的應(yīng)用前景1住宅屋頂光伏發(fā)電可為住宅提供清潔能源，降低電費(fèi)支出，并減少碳排放。2工商業(yè)建筑光伏發(fā)電可為商業(yè)建筑提供清潔能源，降低運(yùn)營(yíng)成本，并提升企業(yè)形象。3農(nóng)村光伏光伏發(fā)電可促進(jìn)農(nóng)村能源轉(zhuǎn)型，推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并改善農(nóng)村生活水平。住宅屋頂利用住宅屋頂空間安裝光伏系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，節(jié)約電費(fèi)成本。家庭光伏系統(tǒng)通常采用小型化設(shè)計(jì)，與建筑物協(xié)調(diào)一致，不影響建筑外觀美觀。屋頂光伏系統(tǒng)投資回收期相對(duì)較短，適合家庭用戶進(jìn)行清潔能源的投資。工商業(yè)建筑節(jié)能減排光伏發(fā)電可為工商業(yè)建筑提供清潔能源，降低能耗成本，減少碳排放，推動(dòng)綠色發(fā)展。提高效益光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為工商業(yè)建筑提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，減少對(duì)電網(wǎng)的依賴，提高能源利用效率。提升形象采用光伏發(fā)電技術(shù)可以提升企業(yè)形象，體現(xiàn)企業(yè)對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重視。農(nóng)村光伏改善能源結(jié)構(gòu)農(nóng)村地區(qū)通常能源供應(yīng)不足，光