1、太陽能光伏電站概述 及其設(shè)計概算編制 2009年9月9日,第一部分 太陽能發(fā)電技術(shù)概述,太陽能是可再生能源，它資源豐富、遍地都有，既可免費使用、又無需開采和運輸，還是清潔而無任何污染的能源。 太陽能由于可以轉(zhuǎn)換成多種其他形式的能量，其應用的范圍非常廣泛，主要有太陽能發(fā)電、太陽能熱利用、太陽能動力利用、太陽能光化利用、太陽能生物利用和太陽能光光利用等。 太陽能的利用主要有兩大重點方向： 一是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，另一個就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。,太陽能利用的優(yōu)點,普遍性：太陽光照射的面積散布在地球大部分角落，僅差入射角不同而造成的光能有異，但至少不會被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造成無謂的能源危機。 永久性

2、：太陽的能量極其龐大，科學家計算出至少有六百萬年的期限，對于人類而言，這樣的時間可謂是無限。,太陽能利用的優(yōu)點,無污染性：現(xiàn)今使用最多的礦物能源，其滋生的問題不外是廢物的處理，物體不滅，能源耗竭越多，產(chǎn)生污染也相對增加，太陽能則無危險性及污染性。 在人類與自然和平共處的原則下，使用太陽能最不傷和氣，運行期所需費用極少，而每年至少可生11017千瓦的電力。,太陽能利用的缺點,穩(wěn)定性差：受日夜季候的影響，太陽能不斷地生變化。 裝置成本過高：吸收太陽能的受光面積須達一定規(guī)模方有效果，因此相對成本提高。 有人針對太陽能的污染問題提出“目視污染”，意即龐大的太陽能收集器造成視覺上的污染。,太陽能發(fā)電的前

3、景,專家預測，到2050年，全世界消耗電量的四分之一將是太陽電，到21世紀末，可能會達到50以上。 到那時候，人類居住的房屋將發(fā)展成金字塔型。因為外壁用“非晶硅太陽能磚”砌成的這種形狀的住宅，可用最大面積采光發(fā)電，并用高效的貯電裝置貯存起來供人們使用。,太陽能發(fā)電的前景,人類將在宇宙空間建設(shè)大型的太陽能發(fā)電廠，衛(wèi)星上的電能將通過微波輸電設(shè)備，源源不斷地送回地球，且損耗率低于2，人們再也不用為地球上能源枯竭和污染問題而發(fā)愁了。產(chǎn)生工業(yè)三廢（廢水、廢氣、廢渣）的大批火力發(fā)電廠也將退出歷史舞臺，人類的家園將更加美好。,1.1 太陽能熱發(fā)電 將吸收的太陽輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)稱太陽能熱發(fā)電技術(shù)，

4、它包括兩大類型： 一是利用太陽熱能直接發(fā)電； 二是太陽熱能間接發(fā)電，就是利用光熱電轉(zhuǎn)換，即通常所說的太陽能熱發(fā)電。 根據(jù)太陽能熱動力發(fā)電系統(tǒng)中所采用的集熱器的型式不同，該系統(tǒng)可以分為分散型和集中型兩大類。,太陽能熱發(fā)電類型,分散型發(fā)電系統(tǒng)是將拋物面聚光器配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需的供熱溫度。 集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準太陽，把入射光反射到位于場地中心附近的高塔頂端的接受器上。,典型太陽能熱發(fā)電站熱力循環(huán)系統(tǒng)原理圖,塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理圖 1定日鏡； 2接收器； 3塔； 4熱鹽槽； 5冷鹽槽

5、6蒸汽發(fā)生器； 7汽輪發(fā)電機組； 8凝汽器,塔式太陽能熱動力 發(fā)電的示意圖,亞洲首座兆瓦級 太陽能塔式熱發(fā)電項目 該項目位于北京市延慶縣，將建成100面定日鏡，收集的太陽光反射聚集到100m高的太陽能吸熱塔的吸熱器里，熱能通過將水加熱產(chǎn)生蒸汽作為動力用于發(fā)電。該項目完成后，年發(fā)電量將達到200多萬度，可滿足1000余戶家庭一年的用電需求。,目前，國際上最大的商業(yè)化太陽能熱塔式發(fā)電站是西班牙PS10，裝機容量為11MWe，在建的最大太陽能熱塔式發(fā)電站是西班牙PS20，裝機容量為20MWe。2007、2008兩年，世界上太陽能熱發(fā)電的在建裝機容量是07年之前20年的8倍，太陽能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進入快

6、速發(fā)展時期。太陽能熱發(fā)電單位千萬投資為2,500-2,900美元，太陽能熱發(fā)電年效率可達15% -20%，發(fā)電成本15美分/kWh。隨著技術(shù)和規(guī)模的發(fā)展，有望在2020年發(fā)電成本降至4美分/kWh左右。,太陽能光發(fā)電是指不通過熱過程直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能發(fā)電方式，可分為光伏發(fā)電、光感應發(fā)電、光化學發(fā)電、光生物發(fā)電，其中光伏發(fā)電是太陽能光發(fā)電的主流，通常所說的太陽能光發(fā)電就指光伏發(fā)電。 光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏打效應原理，利用太陽能電池（光伏電池）將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。,2.2 光伏發(fā)電,2.2.1 太陽能光伏發(fā)電優(yōu)缺點,優(yōu)點： (1)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕。 (2)易安裝，易運輸，

7、建設(shè)周期短。 (3)容易啟動，維護簡單，隨時使用，保證供應。 (4)清潔，安全，無噪聲。 (5)可靠性高，壽命長。 (6)故障率低。 (7)降價速度快，能量償還時間有可能縮短。,缺點： (1)能量分散，占地面積大。 (2)間歇性大。除了晝夜這種周期變化外，太陽能光伏發(fā)電還常常受云層變化的影響。小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)可用蓄電池補充，大功率光伏電站的控制運行比常規(guī)火電廠、水電站、核電廠要復雜。 (3)地域性強。,2.2.2 光伏發(fā)電發(fā)展概況,（1）國際光伏發(fā)電情況及特征,（a）市場迅猛增長,2000年2008年，年裝機容量平均增長45%，累計裝機容量平均增長34%； 2008年，新增裝機容量5950M

8、W，較上年增長110%； 累計裝機容量14730MW； 全球光伏業(yè)產(chǎn)值371億美元。,全球及歐洲光伏系統(tǒng)累計裝機量及增速 （數(shù)據(jù)來源：歐洲光伏協(xié)會）,全球歷年光伏發(fā)電系統(tǒng)年裝機量,（b）歐美日是光伏系統(tǒng)的主要市場,歐洲：2008年 新增裝機容量4870MW，占全球新增 82%； 較上年增長219%； 累計裝機容量9003MW； 占全球累計61.2%，較上年增長100%。 個例：2008年 西班牙 新增裝機容量2460 MW，較上年增長285%，占當年全球 新增 41%； 德國 新增裝機容量1860 MW，較上年增長40%； 美國 新增裝機容量 360 MW，較上年增長64%； 韓國 新增裝機容

9、量 280 MW，較上年增長537%； 意大利第五，日本第六。,2008年全球光伏系統(tǒng)新增裝機量分布,2007年全球并網(wǎng)發(fā)電占全部光伏系統(tǒng)裝機量的90%； 德國、日本并網(wǎng)站99%；建筑光伏一體化占主要位置。,（c）并網(wǎng)發(fā)電占主導地位,2007年光伏電池市場（按應用領(lǐng)域）分布,（d）光伏發(fā)電成本下降，但仍很高，發(fā)展靠政策扶植,2007年不同能源發(fā)電成本比較,（2）我國光伏發(fā)電情況及特點,（a）規(guī)模小，發(fā)展相對緩慢,20002008年，平均增長29%，低于世界平均水平（34%） 2008年 新裝機容量45MW，占全球0.8% 截至2008年累計裝機容量145MW,2007 年我國光伏系統(tǒng)安裝量及市

10、場份額,（b）獨立光伏系統(tǒng)占光伏市場主導地位,世界光伏電池（組件）產(chǎn)量快速增長,19882007年 光伏電池平均增長量率30% ， 2008年 全球光伏電池產(chǎn)量達：6850MW，較2007年增長 67%,中國是世界光伏電池的最大供貨商,晶硅電池占主導地位，薄膜電池所占比例呈上長升趨勢,晶硅光伏電池一直占主導地位，現(xiàn)仍占80%以上； 薄膜電池近幾年發(fā)展很快，2004年2008年產(chǎn)量年均增長率達83%，2008年產(chǎn)量890MW，較2007年增長96%，市場份額上升到3%。,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況,世界,產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U大,2007年 光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值 909億元， 從業(yè)人數(shù) 8.28萬人； 2008年 光伏產(chǎn)

11、業(yè)產(chǎn)值 2000億元， 從業(yè)人數(shù) 20萬人；,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況,我國已成為世界光伏電池生產(chǎn)大國 2007年中國（大陸）電池生產(chǎn)企業(yè)50余家，生產(chǎn)能力2900MW，產(chǎn)量1088MW,比上年增長148.1%，占全球產(chǎn)量的26.3%，正式成為世界第一大家；2008年電池產(chǎn)量約2000MW，較2007年增長83%，占世界產(chǎn)量29%； 2007年我國電池組件生產(chǎn)能力3800MW，產(chǎn)量1717MW，2008年產(chǎn)量約2500MW，較2007年增長46%，占世界總產(chǎn)量的40% 在全球電池年產(chǎn)量超過20MW的35家企業(yè)中，中國企業(yè)14家（包括臺灣4家），占35家產(chǎn)量的36%。,我國,晶硅電池占主導地位 2007

12、年占電池總產(chǎn)量的97%，2008年占95%； 薄膜電池正在發(fā)展。 多晶硅供應及電池銷售對國際市場依存度很高 2008年我國電池制造業(yè)需多晶硅16150噸，當年自產(chǎn)4800噸，其余70%進口； 2008年我國組件產(chǎn)量與電池產(chǎn)量差500MW，從國外進口； 2008年我國光伏電池97%出口。 我國光伏產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“集聚”發(fā)展 環(huán)渤海，以單晶硅為主； 長三角，以光伏電池和組件為主； 珠三角，以光電類小產(chǎn)品為主； 中西部，以多晶硅生產(chǎn)為主。,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況,2.2.3 太陽能電池發(fā)電原理,當太陽光照射到太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在結(jié)兩

13、側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。 這個過程的的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。,光伏發(fā)電原理圖,太陽能電池發(fā)電原理圖,2.2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成,一套基本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成 ：,光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)概要圖,（1）太陽能電池板（電池組件） 太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。 其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。 一般根據(jù)用戶需要，將若干太陽電池板按一定方式連接，組成太陽能電池方陣，再配上適當?shù)闹Ъ?/p>

14、及接線盒組成。,目前商業(yè)化的太陽能光伏電池分類,能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。,各種材料太陽能電池特點,硅系列太陽能電池中，單晶硅和多晶硅電池繼續(xù)占據(jù)光伏市場的主導地位，單晶硅和多晶硅的比例已超過90%，而這一發(fā)展趨勢還在繼續(xù)增長。,（2）逆變器,太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為了能夠滿足并網(wǎng)輸電要求，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電。逆變器就是一種將低壓直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷碾娮釉O(shè)備，因為我們通常是將220伏交流電整流變成直流電來使用，而逆變器的作用與此相反，因此而得名。,500kW并網(wǎng)逆變器,40kW并網(wǎng)逆變器,一些光伏電站圖片,美國加利福尼亞塔式熱發(fā)電站,第二部分 光