太阳能发电—光伏和光热课件PPT推荐.pptx

1、,二、光伏发电,利用太阳光发电是人类梦寐以求的愿望。从二十世纪 五十年代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成 建筑，世界光伏工业已经走过了近半个世纪的历史。90年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，已广 泛用于航天、通讯、交通，以及偏远地区居民的供电等 领域，近年来又开辟了太阳能路灯、草坪灯和屋顶太阳 能光伏发电等新的应用领域。,1、太阳能光伏发电的发展历史,2、太阳能光伏发电系统的组成,一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控 制器、逆变器和蓄电池构成：（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是 太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为

2、电能，或送往蓄电池 中存储起来，或推动负载工作。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。,（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对 蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的 功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。（三）蓄电池：其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储 存起来，到需要的时候再释放出来。一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。,（四）逆变器在很多场合，都需要提供220V、110V的交流电源。由

3、于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所 发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆 变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能。,3、太阳能光伏发电优缺点,1）太阳能光伏发电的主要优点：,结构简单体积小且轻。易安装，易运输，建设周期短。容易启动,维护简单,随时使用,保证供应。清洁，安全，无噪声。可靠件高，寿命长。太阳能无处不有，应用范围广。降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。,（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）。,2）太阳能光伏

4、发电的主要缺点：,（1）（2）,能量分散，占地面积大。间歇性大。除了昼夜这种周期变化外，太阳,能光伏发电还常常受云层变化的影响。小功率光伏 发电系统可用蓄电池补充，大功率光伏电站的控制 运行比常规火电厂、水电站、核电厂要复杂。（3）地域性强。,4、太阳能电池发电原理,当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被 硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子 发生了越迁，成为自由电子在结两侧集聚形 成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用 下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的 过程。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓

5、，硒铟铜等。,太阳能电池发电原理图,5、光伏太阳能电池的分类,光伏电池,其他化合物 电池,单晶硅电池,多晶硅电池,非晶硅电池,晶体硅电池,薄膜电池,铜铟镓硒,硫化隔,硒铟铜,碲化隔,砷化镓,6、太阳能光伏发电现状,1）日本新型太阳能电池雨天夜间也能发电日本冈山大学的研究人员最近开发出一种利用氧化铁化合物制 成的新型太阳能电池。该太阳能电池的吸光率是以往硅酮制太阳能 电池的多倍。据冈山大学研究生院教授池田直介绍，除可见光外，这种太阳 能电池还能够吸收以往太阳能电池无法利用的红外线发电。因为能 够产生热量的物体都会发出红外线，因此各种发热设施都可能成为 新型太阳能电池的发电来源，而且在雨天和夜间也

6、能发电。制造这 种新型太阳能电池的氧化铁化合物呈粉末状，可以薄薄地涂抹在作 为媒介的金属上，因此新型电池形状更加多样，而不仅是平板状。池田直说，争取年让这种新型电池达到实用水平，并把成本降至每千瓦日元（约美元）。,2）GreenSun公司研发出彩色太阳能电池,彩色太阳能电池板是耶路撒冷绿光太阳能公司研发出的一种太阳能电 池板，它能够吸收太阳光光谱中不同颜色太阳光的光能，因此其在工作的 时候可以不用正对太阳。并且能够达到最高20%的转换率，是目前市场上 供应的普通太阳能电池板转换效率的两倍。它不需要太阳光的直接照射就 能发电，只要整个环境是明亮的，它被安装在哪个位置都成，甚至是在多 云的天气里，

7、也能照常工作。英国经济学家杂志表示，绿光公司研制的彩色太阳能电池板转换 效率高，原因在于其电池板边缘材料的不同。该杂志表示：“传统的太阳 能电池板首先由原材料制成薄片形状，然后再在上面覆盖上玻璃平板；而 绿光公司生产的彩色太阳能电池板，只在玻璃平板的边缘部分才覆盖有细 条形状的硅材质。这种做法能够使照射到玻璃表面的太阳光扩散到电池板 的边缘部分，硅材料也能够将这部分光能转换成电能。”报道还称，绿光公司是通过在玻璃平板上覆盖一层染料和某种纳米金 属混合物来达到这一目的的，不过该公司不愿透露这种金属的属性。,彩色太阳能电池板,3）36.9%-夏普创造太阳能电池效率新纪录日本夏普公司11月4日宣布，

8、已成功研发出 光电转化率高达36.9%的太阳能电池，刷新了公 司2009年创下的35.8%的世界纪录。新成果可应 用于人造卫星等，预计2014年后投入实际使用。刷新纪录的是夏普“化合物太阳能电池”。该电 池的特点是不使用硅，而是以铟、镓等多种元素 为材料，具有三层叠加的光吸收层。研究人员减小了电池各层结合处的电阻，成功提升了转换率。,三、光热发电,1、太阳能光热发电系统的组成典型太阳能热发电系统由以下4部分组成：聚光集热子 系统、蓄热子系统、辅助能源子系统和汽轮发电子系统。（1）聚光集热子系统聚光集热子系统包括聚光器、接收器和跟踪装置。聚光器：聚光器用于收集阳光并将其聚集到一个有限尺寸面上，以

9、提高单位面积上的太阳辐照度，从而提高被加 热工质的工作温度。最常用的聚光方式有两种，即平面反射镜和曲面反射镜。,接收器：通过接收经过聚焦的阳光，将太阳辐射能转 变为热能，并传递给工质的部件。在这里，工质被太阳辐 射能加热，变成过热蒸汽，再经管道送往汽轮机。跟踪装置：为了使一天中所有时到的太阳辐射都能通 过反射镜面反射到固定不动的接收器上，反射镜必须设置 跟踪机构。太阳聚光器的跟踪方式有两种，即单轴跟踪和双轴跟 踪。从实现跟踪的方式上讲，有程序控制方式和传感器控 制方式两种。,（2）蓄热子系统,蓄热系统在集热器和汽轮发电机组之间提供一个缓冲 环节（蓄热和放热作用），保证机组稳定运行。因为太阳能热

10、发电系统在早晚和白天云逛间歇的时间 内，都必须依靠储存的太阳能来维持正常运行。至于夜间 和阴雨天，一般考虑采用常规燃料作辅助能源。目前、可采用的蓄热方式有3种：显热蓄热、潜热蓄热 和化学储能。对不同的蓄热方式，应选用相应不同的蓄热 材料。,（3）辅助能源子系统,太阳能热发电系统除要配置蓄热于系统外，还需配置 辅助能源于系以维持电站能够一直持续运行。太阳能系统要求的蓄热子系统容量太大，以致投资巨 大。所以，在太阳能热发电系统中采用常规燃料作辅助能源，是个极为可取的方案。,（4）汽轮发电子系统太阳能热发电系统用的动力发电装置，可选用 的有以下几种：现代汽轮机；燃气轮机；低沸点工质汽轮机；斯特林发动

11、机。,1）塔式太阳能热发电系统构成（也称集中型太阳能热发电系统）整个系统出4部分构成：聚光装置集热装置 蓄热装置汽轮发电装置,2、太阳能热发电系统,塔式太阳能热动力 发电的示意图,塔式太阳能发电系统原理,槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统（SEGS）简称槽式太阳能热发电系统，也称 分散型太阳能热发电系统。整个系统由4部分组成；聚光集热装置：辅助能源装置：蓄热装置：汽轮发电装置：,2）槽式太阳能热发电系统构成,它是在地面挖一个球形大坑，坑壁贴上许 多小反射镜，使大坑成一个巨大的凹面半 球镜，它将太阳能聚焦到接受器，以获得 高温蒸气。试验证实太阳坑发电的方案是可行的。,3）太阳坑发电技术,太阳坑发电

12、示意图,它是在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中 心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透 平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气 通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。,4）太阳能烟囱发电,太阳能烟囱发电原理,3、太阳能光热发电现状,1）西班牙建成年发电1.1亿千瓦时的夜间太阳能发 电站今年7月初，西班牙南部塞维利亚建造的太阳能光热 电站成功实现了24小时不间断供电。这个太阳能电站拥有 2650面定日镜和185公顷（1.85平方公里）的占地面积，在200多个足球场大的土地上，将两千多面巨大的镜子按同心圆状依次排开。据称在夜间或没有阳光的情况下，这个 发电站储存在熔盐罐里的热量也能持续发电15小时，因此

13、每年至少可供电270天。,在此太阳能电站中，日光反射装置聚焦所获得的能量可 以将熔盐池加热到900多摄氏度的高温，从而产生蒸汽为发 电涡轮机提供动力。不过，与其他所有太阳能电站不同的是，存储于这些熔盐池中的热量持续释放的时间可以超过15个小 时，从而在整个夜间或没有阳光的情况下也可以保证电站正 常发电。西班牙南部充足的光照意味着吉马太阳能电站可以在大 多数夜间都能够通宵运转，保证每年最少有270天都能够全 天候发电，这比其他可再生能源的效率要高出三倍以上。吉马太阳能电站项目是由托雷索尔能源公司负责兴建，历经两年时间完成建设任务。该电站预计年发电量为1.1亿 千瓦时，足以为安达鲁西亚地区2.5万

14、个家庭供电。,定日镜安装有光线跟踪系统，能像向日葵一样跟随太阳移动，将95%的 太阳辐射汇聚到位于中心的巨型集热装置上。,西班牙南部塞维利亚建造的太阳能光热电站,2）麻省理工学院研究团队的光热发电思路,一个革命性突破是，麻省理工学院的研究团队将传统的聚焦蓄能装 置由高高的塔顶移到了地面，而将原本安装在地面的反光镜组转移到了 环形的山坡上。仅此一项，就大大地减少了建造、安装和长期维护成本。他们的装置是将一个地面安装的聚焦蓄能罐安装在地下，其暴露在 地面上的聚焦蓄能装置将环形山坡上反光镜组反射过来的光能转换成热 能，通过一个狭窄的通道传导到下面的储能罐中，融解固态盐使其液化。在液态盐和固态盐之间有一个浮动的格栅将它们分隔开来，有效地起到 了保温隔热的效果。如果实践证明它的可行性，它将带来革命性的变革，它将帮助小的城镇或社区供电，提供绿色、清洁、环保的新型能源。,这一新型发明大大地降低了成本，使之能够与 传统的矿物燃料相竞争。在最佳的情况下，麻省理 工学院的开发团队估计他们的“未来的聚焦太阳能 发电”系统的发阳电能成塔