(简洁、有趣)太阳能发电技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,太阳能发电技术,硕研,10-6,班,王超,主要内容,一、太阳能,二、太阳能光伏发电,太阳能电池,离网光伏系统,并网光伏系统,三、太阳能热力发电,槽式热力发电装置,塔式热力发电装置,碟式热力发电装置,一、太阳能,对于人类来讲，太阳能取之不尽，用之不竭，无污染。,每秒辐射到,陆地表面,的能量相当于全球,1,年内消耗总能量的,3.5,万倍；,其中植物吸收的占,0.015%,，转化为燃料的不到,0.002%,。,太阳能主要利用方式,二、太阳能光伏发电,太阳能电池组,太阳能控制器,蓄电池,逆变器,光伏发电系统组成：,图,1,光伏发电系统示意图,半导体硅的光电效应,光子穿透至,PN,结附近，能量被电子吸收。若光子能量,大于电子的逸出功,，电子摆脱束缚成为,自由电子,，同时产生一个带正电的,空穴,。,PN,结具有由,N,指向,P,的,电场,，电子向,N,运动，空穴向,P,运动。表面电极为负，背电极为正。当,与外负载连接时形成电流,。,图,2,光电效应原理,2.1,太阳能电池,图,3,晶体硅太阳电池原理示意,(,代表电子；,o,代表空穴；光子能量,hv),太阳能电池类型,单晶硅硅电池,多晶硅硅电池,非晶硅硅电池,太阳能电池类型,1.,单晶硅电池,所谓单晶，指的是太阳能电池内的,硅原子结晶非常完整,，由单一的结晶构成电池的细胞元。,由于完整的结晶，自由电子和空穴在内部的移动不会受到阻碍，不容易发生自由电子与空穴复合的情况，所以单晶硅电池,效率高,。,由于完整的结晶，硅原子之间的化学键非常坚固，不容易因为,紫外线,破坏化学键而产生,悬浮键,，悬浮键会阻碍自由电子的移动，甚至捕捉自由电子，造成电流下降。所以单晶硅电池,光电转换效率不易随时间衰退,。,单晶硅电池的制造,硅在自然界含量丰富，如沙子、硅石、二氧化硅等，但沙子杂质较多，去除杂质成本较高。,原料通常选择杂质含量较低（,10%,以下）的,石英,。,第一步是去除杂质，石英经多道程序后得,SiHCl3,（,三氯氢硅,），经气相沉积（时间成本大）得到纯硅，对,纯硅,加以,熔化,，再冷却使得硅原子慢慢结晶。冷凝过程中加入,硼,可以得到,P,型半导体。冷凝完成后用钻石锯切片（此过程浪费材料），完成后在,P,型半导体表面覆盖,磷,并加热使磷扩散到,P,型半导体中，原来的,P,型半导体上层形成,N,型半导体，形成,PN,结,。,制造过程花费成本高，所以单晶硅,价格昂贵,。,单晶硅电池,图,4,单晶硅太阳电池,代表性生产厂家：,荷兰,Shell Solar,、西班牙,Iso-foton,，印度,Microsol,等厂家。,单晶硅太阳能电池板,太阳能电池类型,2.,多晶硅电池,多晶硅优先考虑成本，其次是效率。,降低成本方法,：,（,1,）纯化过程没有完全去除杂质；,（,2,）快速结晶；,（,3,）避免切片造成的浪费。,制造工艺不同导致结晶构造不同，多晶硅的结晶,颗粒较小,，化学键不牢，存在许多,悬浮键,。,光电转换,效率下降,，且效率会随着时间,衰减,。,多晶硅太阳能电池板,太阳能电池类型,3.,非晶硅电池,材料选用,SiH4,（四氢化硅），虽然该材料,吸光效果和光导效果很好,，但其结晶构造比多晶硅还差。,存在问题：,悬浮键,较多，自由电子与空穴复合的速率非常快；,结晶构造不规则,阻碍电子、空穴移动，使得扩散范围变短。,解决方法：非晶硅电池做的很,薄,，减少自由电子和空穴复合,非晶硅电池最大优点成本低，缺点是效率低且随时间衰减。,广泛使用,小功率,市场，在发电市场不具竞争力。,非晶硅太阳能电池板,光伏电池等效电路,主要内容,二、太阳能光伏发电,太阳能电池,离网光伏系统,并网光伏系统,三、太阳能热力发电,槽式热力发电系统,塔式热力发电系统,碟式热力发电系统,一、太阳能,2.2,离网光伏系统,太阳能电池发电，蓄电池贮能，,独立,为负载供电，,不联接公网,。,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、村庄、海岛。,太阳能供电系统的特点,不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；,一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为,5,年需更换）；,免维护，无污染。,系统可分为：,直流,供电系统和,交直流,供电系统两种。,直流供电系统,控制器作用：,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）；,光伏系统工作状态显示；,光伏系统信息存储等。,图,5,直流供电系统,交直流供电系统,图,6,交直流供电系统,应用实例,太阳能路灯,太阳能广告牌,太阳能交通灯,太阳能车站,太阳能电话机,太阳能拖车,太阳能高尔夫球车,太阳能快艇,太阳能飞机,主要内容,二、太阳能光伏发电,太阳能电池,离网光伏系统,并网光伏系统,三、太阳能热力发电,槽式热力发电系统,塔式热力发电系统,碟式热力发电系统,一、太阳能,2.3,并网光伏系统,集中式大型并网光伏系统（大型并网光伏电站）,分散式小型并网光伏系统（住宅并网光伏系统）,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,成本远高于目前市场电价,。,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，,在发达国家备受青睐,，发展迅速。,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电网来调节。根据系统是否允许向电网馈电，可分为,可逆流,与,不可逆流,并网光伏发电系统,可逆流系统：光伏系统电力,剩余,时送入电网，电力,不足,时由电网供电。,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,与电网形成并联,向负载供电。,图,7,（,a,）,可逆流系统,图,7,（,b,）,不可逆流系统,根据是否有储能装置，分为,有储能,系统和,无储能,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。,图,8,（,b,）,无储能系统,图,8,（,a,）,有储能（带蓄电池）系统,国内外光伏电站应用实例,国内最大的光伏电站？,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,6.3MW,太阳能发电站,美国,Tucson,地区,4.59MW,太阳能电站,住宅并网光伏系统,示意图,“零”能耗建筑,深圳园博会屋顶太阳能电源,主要内容,一、太阳能,二、太阳能光伏发电,太阳能电池,离网光伏系统,并网光伏系统,三、太阳能热力发电,槽式热力发电系统,塔式热力发电系统,碟式热力发电系统,三、太阳能,热力,发电,太阳能热发电是利用,集热器,将太阳辐射能转换成,热能,并通过,热力循环,过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。,目前主要热力发电装置：,槽式,塔式,碟（盘）式,3.1,槽式太阳能热电系统,抛物柱面,槽式反射器,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，推动汽轮发电机发电。,图,9,槽式太阳能热电系统原理图,槽式太阳能热电厂,产能,64,兆瓦，可为,14000,个家庭提供足够的电能。,由西班牙阿希奥纳集团负责建造，占地面积,250,英亩，拥有,18.2,万块凹面镜。,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,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,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,碟式系统由许多镜子组成的,抛物面反射镜,组成，接收器在抛物面的,焦点,上，通过加热接收器内的传热工质，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,三种发电装置比较,表,1,塔式、槽式、盘式发电装置比较,谢谢,