太陽能光伏發(fā)電2020年3月9日太陽能光伏系統(tǒng)的原理光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。常見的光伏系統(tǒng)獨(dú)立型并網(wǎng)型常見的光伏系統(tǒng)一、光伏發(fā)電系統(tǒng)組成光伏系統(tǒng)的組成1、太陽能電池組2、控制器3、逆變器4、儲能蓄電池5、測量設(shè)備1、太陽能電池組太陽能電池原理太陽光線照射到太陽能電池的表面時，一部分被太陽能電池上表面反射掉，另一部分被太陽能電池吸收，吸收的太陽光子使得半導(dǎo)體中原子的價電子受到激發(fā)，在P-N結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生了正、負(fù)電荷的積累，因此產(chǎn)生了光生電勢，在兩極之間用導(dǎo)線連接負(fù)載，就能產(chǎn)生直流電。太陽能電池原理為了使太陽輻射光線能幾乎無衰減地到達(dá)界面層，光線入射的一面應(yīng)該相應(yīng)做得薄一些。太陽能電池伏安特性圖中曲線是在一定強(qiáng)度陽光照射下的伏安特性曲線。在太陽能電池正負(fù)極接上負(fù)載電阻R，當(dāng)R無窮大時，通過電流為0，電壓為Uoc，當(dāng)R為0時，通過電流為Isc，電壓為0。太陽能電池伏安特性當(dāng)R值變化時，通過電流與電壓的關(guān)系按曲線變化，如（2）圖：R較小時，通過電流為i3，電壓為u3；R較大時，通過電流為i1，電壓為u1。太陽電池的輸出功率為R上電流與電壓乘積，顯然要選擇R值以得到最大輸出功率，從圖中看，改變R值，電流為i2，電壓為u2時，輸出功率最大，在曲線上對應(yīng)的點(diǎn)M稱為該太陽電池的最佳工作點(diǎn)。

太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率是指：電池受光照時的最大輸出功率與照射到電池上的入射光的功率Pin的比值，用符號η表示。目前太陽能電池的理論光電轉(zhuǎn)換效率的上限值為33%左右，商品硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率一般為12%~15%，高效硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18%~20%。

1硅太陽能電池

2化合物太陽能電池按材料分類

3有機(jī)半導(dǎo)體太陽能電池

4薄膜太陽能電池

太陽能電池分類（單晶硅、多晶硅）單晶硅SingleCrystaline-Si單晶硅太陽能電池：采用單晶硅片制造的太陽能電池，此種技術(shù)最為成熟，性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換效率也比較高（15%~20%），缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本比較高。單晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池：多晶硅電池是由高純硅通過熔化后澆注成正方形的硅錠，然后使用切割機(jī)切成薄片再加工成電池的。此種電池的轉(zhuǎn)換效率（12%）要比單晶硅電池低，但其制造成本比較低，因此近年來發(fā)展很快也比較快。

多晶硅Polycrystaline-Si多晶硅太陽能電池薄膜太陽能電池：薄膜太陽能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層等所構(gòu)成的。由于半導(dǎo)體層很薄，可大大節(jié)省電池材料，降低生產(chǎn)成本，因而成了最具前景的新型太陽能電池。薄膜太陽能電池硅片（單晶硅）硅片（多晶硅）電池片（單晶硅）電池片（多晶硅）太陽能電池組件（單晶硅）太陽能電池組件（多晶硅）

由兩個或兩個以上的太陽能電池組件在機(jī)械和電氣上按一定方式組裝在一起，并且有固定的支撐結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的直流發(fā)電單元，叫太陽能電池方陣，又叫光伏陣列。簡單的說，多個單體太陽能電池互聯(lián)封裝后成為組件，多個太陽能電池組件互聯(lián)拼裝后成為方陣。

光伏陣列

固定式（安裝費(fèi)用少，結(jié)實可靠）

太陽能電池的安裝

跟蹤式（跟蹤太陽，獲得日照更多）2、控制器控制器：能夠智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點(diǎn)。普通的太陽能控制器對太陽能板發(fā)電功率的利用提高了10%-30%。能夠起到防止蓄電池過渡充電、過渡放電，防止夜間蓄電池向太陽能板反向放電作用，同時還能起到過載以及短路保護(hù)作用。其主要應(yīng)用于獨(dú)立型光伏系統(tǒng)。控制器3、逆變器逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設(shè)備。逆變器按運(yùn)行方式分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，為獨(dú)立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，將發(fā)出的電能饋入電網(wǎng)。逆變器4、儲能蓄電池當(dāng)前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的儲能裝置是蓄電池組。蓄電池組由多只蓄電池串聯(lián)或并聯(lián)組成，其作用是儲存太陽能電池方陣發(fā)出的太陽能，并可隨時向負(fù)載供電。儲能蓄電池5、測量設(shè)備測量設(shè)備對小型光伏發(fā)電系統(tǒng)，只要求進(jìn)行簡單的測量，如蓄電池電壓和充放電電流，測量所用的電壓表和電流表一般就裝在控制器上。對于太陽能工業(yè)電源系統(tǒng)和中、大型光伏電站，往往要求對更多的參數(shù)進(jìn)行測量，如太陽輻射、環(huán)境氣溫、充放電電量等，有時甚至要求具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)打印和遙控功能，這就要求對光伏發(fā)電系統(tǒng)配備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。二、光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用分布式并網(wǎng)系統(tǒng)（小容量，一般≤6MW）集中式并網(wǎng)系統(tǒng)（大容量，一般>20MW）并網(wǎng)系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用離網(wǎng)系統(tǒng)（獨(dú)立系統(tǒng)）1、獨(dú)立系統(tǒng)將入射的太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，且不與公共電網(wǎng)連接的發(fā)電系統(tǒng)。獨(dú)立光伏系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式各異，系統(tǒng)規(guī)?？缍群艽?，小到0.3～2W的太陽能庭院燈，大到kW級的太陽能光伏電站。其應(yīng)用形式也多種多樣，在家用、交通、通信、空間應(yīng)用等諸多領(lǐng)域都能得到廣泛的應(yīng)用。盡管光伏系統(tǒng)規(guī)模大小不一，但其組成結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。獨(dú)立系統(tǒng)戶用領(lǐng)域交通領(lǐng)域通訊/通信領(lǐng)域小型電源:用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，負(fù)載如照明、電視、收錄機(jī)等；

光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、公路/鐵路無線電話亭等太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。用途介紹石油、海洋、氣象領(lǐng)域家庭燈具電源光伏電站小區(qū)石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象/水文觀測設(shè)備等庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等10KW-5MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等小區(qū)照明、泛光燈、樓道燈、庭院燈太陽能建筑將光伏發(fā)電與建筑材料相結(jié)合使建筑實現(xiàn)電力自給，是一大發(fā)展方向用途介紹◆發(fā)電單元:

組件：用玻璃及特殊材料封裝好一組太陽電池；光伏方陣：光伏組件串并聯(lián)形成；◆儲能裝置：存儲電能的裝置；◆控制器：對蓄電池進(jìn)行充放電控制◆逆變器：將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷脑O(shè)備；◆負(fù)載：以直流或交流電為動力的設(shè)備；系統(tǒng)構(gòu)成太陽能飛機(jī)以太陽輻射作為推進(jìn)能源的飛機(jī)。由于太陽輻射的能量密度小，為了獲得足夠的能量，飛機(jī)上應(yīng)有較大的攝取陽光的表面積，以便鋪設(shè)太陽電池，因此太陽能飛機(jī)的機(jī)翼面積較大。太陽能飛機(jī)應(yīng)用光伏水泵通信電源獨(dú)立系統(tǒng)離網(wǎng)用戶系統(tǒng)離網(wǎng)用戶系統(tǒng)：是由太陽電池板、蓄電池、控制器、以及逆變器組成。結(jié)構(gòu)比較簡單技術(shù)比較成熟已經(jīng)在我國西部偏遠(yuǎn)地區(qū)普遍應(yīng)用。

獨(dú)立系統(tǒng)2、并網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)分布式并網(wǎng)系統(tǒng)：將戶用光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)相連，在有日光時，光伏方陣發(fā)出的電力除供給家用電器使用外，如有多余可以輸入電網(wǎng)；在晚上或陰雨天，光伏方陣發(fā)出的電力不足時，則由電網(wǎng)向家庭電器供應(yīng)一部分或者全部電力。分布式并網(wǎng)系統(tǒng)分布式并網(wǎng)型

分布式并網(wǎng)型戶用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，污染小、環(huán)保效益突出。不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。分布式安裝，就近就地分散發(fā)供電，進(jìn)入和退出電網(wǎng)靈活。有利于改善電力系統(tǒng)的負(fù)荷平衡，并可降低線路損耗。可起調(diào)峰作用，緩解局地的用電緊張狀況。分布式光伏發(fā)電在白天出力最高，正好在這個時段人們對電力的需求最大，能夠在一定程度上緩解局部地區(qū)的用電緊張狀況。分布式并網(wǎng)型優(yōu)點(diǎn)保定史莊街22KW戶用分布式項目1：項目名稱:22kW戶用分布式項目2：項目地點(diǎn)：保定市史莊街社區(qū)3：安裝容量：22KW4：項目類型：BAPV5：接入類型：并網(wǎng)6：意義：保定市第一個并網(wǎng)的戶用分布式系統(tǒng)項目。公司車棚50KW分布式項目1：項目名稱:公司車棚50kW分布式項目2：項目地點(diǎn)：英利集團(tuán)公司內(nèi)部停車場3：安裝容量：50KW4：項目類型：BAPV、BIPV5：接入類型：并網(wǎng)集中式并網(wǎng)系統(tǒng)：這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于具有相當(dāng)規(guī)模的發(fā)電站，所發(fā)出來的電全部輸入電網(wǎng)，由于是集中的經(jīng)營管理，可以采用先進(jìn)的技術(shù)，統(tǒng)一調(diào)度，相對成本低，所以近年來得到大力發(fā)展。集中式并網(wǎng)系統(tǒng)集中式并網(wǎng)型利用清潔干凈、可再生的自然能源太陽能發(fā)電，污染小、環(huán)保效益突出。不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源，使用中無溫室氣體和污染物排放，生態(tài)環(huán)境和諧，符合經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。有效利用荒山、工業(yè)閑置屋頂、光伏農(nóng)業(yè)結(jié)合，提高土地的利用率。可將荒山荒地、工廠廠房屋頂充分利用起來，也可實行光伏農(nóng)業(yè)相結(jié)合的方式，提高土地的立體利用率?？善鹫{(diào)峰作用，緩解局地電網(wǎng)的用電緊張狀況。大型光伏發(fā)電在白天出力最高，這個時段人們對電力的需求最大，能夠在很大的程度上緩解局部地區(qū)的用電緊張狀況。集中式并網(wǎng)型優(yōu)點(diǎn)1：項目名稱：定州國香養(yǎng)殖場10MW并網(wǎng)項目2：項目地點(diǎn)：定州國香養(yǎng)殖場3：安裝容量：10MW4：項目類型：屋頂、地面電站5：接入類型：并網(wǎng)定州國香養(yǎng)殖場10MW并網(wǎng)項目1：項目名稱:保定高開區(qū)小學(xué)2：項目地點(diǎn)：保定3：安裝容量：54.92kw4：項目類型：屋面電站5：接入類型：并網(wǎng)保定高開區(qū)小學(xué)并網(wǎng)項目1：項目名稱:英利產(chǎn)業(yè)園10MW金太陽并網(wǎng)工程2：項目地點(diǎn)：英利三期、四期廠房屋頂、車棚頂3：安裝容量：10MW4：接入類型：并網(wǎng)英利產(chǎn)業(yè)園10MW金太陽并網(wǎng)工程光伏與建筑一體化：主要是指將太陽能發(fā)電產(chǎn)品集成到建筑物上。其優(yōu)點(diǎn)很多：節(jié)省土地、能夠做到分散就地供電，同時還能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)的負(fù)荷。光伏與建筑一體化其他應(yīng)用型空間太陽能電站——未來能源基地太陽能的散射面很寬，特別是經(jīng)過地球大氣層時，大部分能量被大氣層反射、散射或吸收掉了。在宇宙空間，由于太陽光線不會被大氣減弱，也不會被大氣阻攔，可以直接受到太陽光的照射，因此建造太陽能電站是一個非常理想的方法。和地面相比，用同樣面積的太陽能電池帆板，在同步軌道可多獲6到11倍的太陽能。如果把空間太陽能電站建設(shè)在圓形日心軌道上，那就不再怕地球擋住陽光，并可獲更多的太陽能。在宇宙空間的太陽能電站，聚集大量陽光，利用光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生直流電，并通過相應(yīng)的裝置將直流電變換成微波，以微波波束的形式傳輸?shù)教沼脩艋蛘邆鬏數(shù)降厍蛏?空間太陽能電站它是由永遠(yuǎn)朝向太陽的太陽電池列陣，能把直流電轉(zhuǎn)換成微波能的微波轉(zhuǎn)換站，發(fā)射微波束能的列陣天線三部分組成，通過天線以微波形式向地面輸電。在地面上則要建一個面積達(dá)幾十平方公里的巨型接受系統(tǒng)。太空太陽電站是十分巨大的，據(jù)計算一座8×1010W的太空太陽電站其太陽電池的列陣面積即達(dá)64km2，要裝配幾百億個電池片，把微波發(fā)往地球的天線列陣面積需2.6km2?？臻g太陽能電站傳輸空間發(fā)電有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是可以充分利用太陽能，同時又不會污染環(huán)境，二是不用架設(shè)輸電線路，可直接向空中的飛船和飛機(jī)提供電力，也可向邊遠(yuǎn)的山區(qū)、沙漠和孤島送電。科學(xué)家預(yù)測，一旦建成空間電站，