可再生能源概论-1.ppt

1、太阳能光伏发电技术及其应用太阳能光伏发电技术及其应用n姚建曦 nTel:13683135717,办公电话：待定nEmail:n主楼B6122本课程目的（1）了解太阳能电池基本工作原理；）了解太阳能电池基本工作原理；（2）了解太阳能电池分类和结构；）了解太阳能电池分类和结构；（3）掌握太阳能光伏发电的运行方式及系统组成；）掌握太阳能光伏发电的运行方式及系统组成；3太阳能光伏发电简述太阳能光伏发电简述4根据欧盟的预测：根据欧盟的预测：n到到2030年年 太阳能发电将占总能耗太阳能发电将占总能耗10%以上以上 可再生能源在总能源结构中占可再生能源在总能源结构中占30%n到到2050年年 太阳能发电将

2、占总能耗太阳能发电将占总能耗20%可再生能源在总能源结构中占可再生能源在总能源结构中占50%以上以上52004年欧盟联合研究中心预测年欧盟联合研究中心预测6我国的太阳能资源我国的太阳能资源总体而言：总体而言：我国位于北半球中纬度地区，太阳资源总体较丰富，我国位于北半球中纬度地区，太阳资源总体较丰富，年平均太阳辐射总量约为年平均太阳辐射总量约为5.9kJ/m5.9kJ/m2 2a a，西藏河谷地区的太阳辐射，西藏河谷地区的太阳辐射总量高达总量高达7.5-7.9kJ/m7.5-7.9kJ/m2 2a a，最低的地区也达，最低的地区也达3.3-4.2kJ/m3.3-4.2kJ/m2 2a a（四川（

3、四川盆地西部）；盆地西部）；地域分布规律：地域分布规律：西部地区高于东部地区西部地区高于东部地区,北部地区高于南部地北部地区高于南部地区，高原地区高于平原地区。区，高原地区高于平原地区。7中国太阳能资源分布图中国太阳能资源分布图除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域除贵州高原部分地区外中国所有地域均为高太阳能资源区域目前开发利用量还不到可开目前开发利用量还不到可开发量的发量的1/1000我国的太阳能资源我国的太阳能资源8太阳能开发利用方式：太阳能开发利用方式：太阳能光热转换：太阳能光热转换：接受和聚集太阳能使之转换为热能，然后进行利用（太阳能热水系统、采暖、制冷、干燥、接受和聚集

4、太阳能使之转换为热能，然后进行利用（太阳能热水系统、采暖、制冷、干燥、蒸馏、温室、烹饪等）。蒸馏、温室、烹饪等）。太阳能光电转换：太阳能光电转换：光电直接转化；光电直接转化；光热电转换；光热电转换；利用光生伏打效应利用光生伏打效应太阳能光化学转换：利用太阳能分解水制氢。太阳能光化学转换：利用太阳能分解水制氢。尚处于研究试验阶段尚处于研究试验阶段光伏发电现状及发展光伏发电现状及发展9 1958年年首首颗颗以以太太阳阳电电池池作作为为信信号号系系统统电电源源的的人人造造卫卫星星美美国国先先锋锋I号号（Vanguard-I）卫卫星星发发射射上上天天，从从此此开开始始了了太太阳阳电电池池作作为为空空间

5、间电电源源应应用用的的新新纪纪元元。1997年年京京都都协协议议的的签签订订，更更是是将将光光伏伏发发电电的的应应用用推推向向另另一一个个高高峰峰。太太阳阳电电池池在在地地面面的的应应用用非非常常广广泛泛，主主要要集集中中在在照照明明、通通信信、交交通通等等领领域域。而而光光伏伏发发电电 与与 建建 筑筑 物物 的的 结结 合合（Building Integrated/Attached Photovoltaic）以及并网发电是当今光伏应用新的趋势。）以及并网发电是当今光伏应用新的趋势。10光伏发电现状及发展光伏发电现状及发展光伏发电历史光伏发电历史:18391839年，法国物理学家年，法国物理

6、学家A.E.A.E.贝克勒尔贝克勒尔(BecqurelBecqurel)用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势“光生伏打效应光生伏打效应（photovoltaic effectphotovoltaic effect）”18731873年英国科学家年英国科学家WiloughWilough B.Smith B.Smith 观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光通量。观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光通量。18801880年年Charles Charles F

7、rittsFritts 开发出以硒为基础的光伏电池。开发出以硒为基础的光伏电池。以后人们即把能够产生光生伏打效应的器件称为以后人们即把能够产生光生伏打效应的器件称为“光伏器件光伏器件”。其中，半导体。其中，半导体P PN N结器件在阳光下的光电转换效率最高，通常称这类光伏器件为结器件在阳光下的光电转换效率最高，通常称这类光伏器件为“光伏电池光伏电池”（Solar CellSolar Cell）WPN+hWPN+EiEiEph11光伏发电现状及发展光伏发电现状及发展光伏发电历史光伏发电历史:2020世纪世纪5050年代初，美国贝尔实验室年代初，美国贝尔实验室 在为远程通信系统寻找可靠电源时，发现

8、经过杂质处理的硅对光敏感，可产生稳定的在为远程通信系统寻找可靠电源时，发现经过杂质处理的硅对光敏感，可产生稳定的电压。电压。19541954年贝尔实验室第一次做出了光电转换效率为年贝尔实验室第一次做出了光电转换效率为6 6的实用单晶硅光伏电池。的实用单晶硅光伏电池。19611961年到年到19711971年年 研究重点放在提高抗辐射能力及降低成本方面。研究重点放在提高抗辐射能力及降低成本方面。19721972年到年到19761976年年 研制出各种空间用单晶硅光伏电池。研制出各种空间用单晶硅光伏电池。2020世纪世纪7070年代中期，研制出超薄单晶硅光伏电池年代中期，研制出超薄单晶硅光伏电池

9、19761976年，诺贝尔物理奖授予莫特教授在非晶态固体中的电子过程。年，诺贝尔物理奖授予莫特教授在非晶态固体中的电子过程。随后在单晶硅和多晶硅的基础上，又探索出非晶硅光伏电池随后在单晶硅和多晶硅的基础上，又探索出非晶硅光伏电池121.1.太阳电池在太空的应用太阳电池在太空的应用13光伏技术应用光伏技术应用1、太阳电池在太空的应用、太阳电池在太空的应用哈勃望远镜哈勃望远镜两两个个长长11.8米米，宽宽2.3米米，能能提提供供2.4千千瓦瓦功功率率的的太太阳阳电电池池帆帆板板，两两个个与与地地面面通通讯讯用用的的抛抛物物面面天天线线。镜镜筒筒的的前前部部是是光光学学部部分分，后后部部是是一一个个

10、环环形形舱舱，在在这这个个舱舱里里面面，望望远远镜镜主主镜镜的的焦焦平平面面上上安安放放着着一一组组科科学学仪仪器器；太太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。14光伏技术应用光伏技术应用1、太阳电池在太空的应用、太阳电池在太空的应用“发现号发现号”航天飞机宇航员修复太阳能帆板航天飞机宇航员修复太阳能帆板2007年年11月月3日日 152.2.太阳能灯太阳能灯16光伏技术应用光伏技术应用2、太阳能灯、太阳能灯太阳能路灯太阳能路灯 完完全全工工作作在在自自然然环环境境下下，环环境境温温度度的的变变化化会会影影响响蓄蓄电电池池的的性性能能。温温度度每每上上升升1，

11、单单节节蓄蓄电电池池的的电电压压下下降降36mV。因因此此在在设设计计电电路路时时必必须须对对蓄蓄电电池池的的充充放放电电电电压做温度补偿。压做温度补偿。17光伏技术应用光伏技术应用2、太阳能灯、太阳能灯太阳能灯的其他形式太阳能灯的其他形式太阳能草坪灯太阳能草坪灯光光源源采采用用高高亮亮度度LED发发光光二二极极管管，颜颜色色多多样样，具具有有亮亮度度高高、安安装装简简便便、性性能能可可靠靠、无无需需挖挖沟沟铺铺线线、不不消消耗耗常常 规规能能源源、使使用用寿寿命命长长等等特特点点。主主要要应应用用于于小小区区绿绿化化带带、工工业业区区绿绿化化带带、景景观观亮亮化化、旅旅游游风风景景区区、公公

12、园园、庭庭院院、广场绿地等场所的亮化装饰。广场绿地等场所的亮化装饰。太阳能电池组件：太阳能电池组件：2W蓄电池：镍镉蓄电池蓄电池：镍镉蓄电池光源：光源：7粒粒LED灯体材料：铝合金灯体材料：铝合金使用时间：每天使用时间：每天8小时以上小时以上连续阴雨天数：连续阴雨天数：23天天灯体高度：灯体高度：0.6米米 183.3.太阳能车和游艇太阳能车和游艇19光伏技术应用光伏技术应用3、太阳能车和游艇、太阳能车和游艇太阳能电动车太阳能电动车日日本本国国内内2003年年电电动动自自行行车车销销量量达达30万万辆辆，美美国国的的尤尤尼尼卡卡公公司司计计划划年年销售电动自行车销售电动自行车100万辆。万辆。

13、太太阳阳能能电电动动车车是是通通过过太太阳阳电电池池发发电电装装置置为为直直接接驱驱动动动动力力或或以以蓄蓄电电池池储储存电能再驱动的三轮和四轮电动车存电能再驱动的三轮和四轮电动车。1999年年5月月巴巴西西圣圣保保罗罗大大学学的的科科研研人人员员设设计计出出一一款款新新型型太太阳阳能能汽汽车车。最最高高时时速超过速超过100km。2003年年澳澳大大利利亚亚太太阳阳能能汽汽车车比比赛赛上上，由由荷荷兰兰制制造造的的“Nuna II”太太阳阳能能汽汽车车取取得得了了冠冠军军，它它以以30小小时时54分分钟钟的的时时间间跑跑完完了了3010公公里里的的路路程程，创创造造了了太太阳阳能能汽汽车车最

14、最高时速高时速170公里的新世界纪录。公里的新世界纪录。20法法 国国 汽汽 车车 厂厂 VENTURI所所 发发 表表 的的Electic概概念念电电动动车车款款，这这辆辆运运用用了了太太阳阳能能与与先先进进替替代代能能源源概概念念打打造造的的新新车车，不不久久前前VENTURI已已经经表表示示将将在在不不久久之之后后正正式式量量产产，而而且且也也宣宣布布相相当当于于约约2.4万万欧欧元元(折折合合人人民民币币25.5万万元元)的的接接单单预预售售价价，这这辆辆电电动动车车每每充充满满一一次次电电力力可可以以行行驶驶约约50公公里里的的续续航航力力，而而且且安安 全全 极极 速速 被被 电电

15、 子子 限限 速速 器器 锁锁 定定 于于50km/h左右左右 光伏技术应用光伏技术应用3、太阳能车和游艇、太阳能车和游艇太阳能电动车太阳能电动车21光伏技术应用光伏技术应用3、太阳能车和游艇、太阳能车和游艇太阳能电动车太阳能电动车中中山山大大学学太太阳阳能能系系统统研研究究所所的的一一辆辆太太阳阳能能电电动动车车，外外观观上上，跟跟公公园园的的电电瓶瓶车车一一个个样样，可可以以搭搭乘乘6名名乘乘客客，但但是是国国产产的的时时速速最最高高却却只只有有48公公里里，持持续续行行驶驶时间也就时间也就1个小时。个小时。22光伏技术应用光伏技术应用3、太阳能车和游艇、太阳能车和游艇太阳能游艇太阳能游艇

16、 第第一一艘艘中中国国制制造造的的太太阳阳能能游游艇艇于于2008年年6-7月月在在珠珠海海诞诞生生。制制造造商商声声称称，这这是是全全球球第第一一款款投投入入市市场场的的太太阳阳能能游游艇艇，此此前前国国外外太太阳阳能能游游艇艇只只是是作作为为科科研研实实验验用用途途。尽尽管管在在速速度度方方面面太太阳阳能能游游艇艇可可能能会会不不尽尽如如人人意意，不不过过制制造造商商相相信信，游游艇艇绿绿色色环环保保的的特特色色将将使使其其在在今今年年2月月迈迈阿阿密密举举行行的的国国际际游游艇艇展展上上大大放放光光彩彩。制制造造商商同同时时透透露露，这这款款游游艇艇届届时时将将交交付付美美国国的的一一位位销销售售商商，希望能敲开美国市场的希望能敲开美国市场的“大门大门”。23光伏技术应用光伏技术应用3、太阳能车和游艇、太阳能车和游艇太阳能游艇太阳能游艇 游游艇艇的的关关键键部部分分太太阳阳风风帆帆，目目的的是是获获得得直直接接的的和和间间接接的的太太阳阳光光，并并且且可可以以作作为为风风帆帆，它它通通过过计计算算机机控控制制，在在两两个个轴轴上上都都能能旋旋转转，改改变变角角度度以以增增加加太太