文档介绍：光伏应用技术
光伏应用技术
第1章光伏发电概述
第2章太阳能电池原理与特性
第3章太阳能电池的种类及其特点
第4章太阳能发电系统的结构
第5章光伏系统的控制
第6章光伏发电系统设计
第7章太阳能光伏发电系统的应用
人类当前使用的能源主要来自煤炭、石油等多年储藏在地下的石化能源,按照目前的开发速度,几十年或许几百年后,地球所存储的这些能源就将枯竭。节约能源和开发可再生能源已经成为当务之急。
在可再生能源中,水能已经得到了广泛的利用,且水能资源终究是有限的;太阳能和风能则是取之不尽,用之不竭的清洁能源。
太阳能的应用主要有两种形式:一是把太阳能转换为热能,二是把太阳能转换为电能。后者称为太阳能光伏发电技术,简称PV技术。
前言
第1章光伏发电概述
太阳能电池和太阳能发电
太阳能发电发展历程
太阳能发电的过去、现在和未来
国内外光伏发电的现状与趋势
第1章光伏发电概述
太阳能电池和太阳能发电
一、太阳能与环保
1、3E 的概念
经济、资源、环保是困扰现代社会发展的三大问题,简称 3E(Economy Environment Energy)。随着工业化的推进和人口的增长,资源的消耗量越来越多,从而可以预见若干年后会出现资源危机。
据2001年相关数据,各种资源可开采的年数为:
石油 39 年;天然气 57 年;煤炭 223 年;铀 67 年。
除了资源枯竭问题,在石化燃料的使用过程中,环境问题不容忽视,如气候变暖、酸雨等问题。
1997年第三届控制排放物的京都国际环保会议成员国研究 2002-2012 年10年间排放量需逐年减少6%(与1990年相比)。若要做到这些,除了改善现有常规发电设备的排放条件以外,重要的是开发新能源,如太阳能发电和风能发电。
一、太阳能与环保
2、太阳能的特点
太阳能的热能和光能利用是两个重要的应用领域。太阳能具有如下优点:
①储量巨大;
②不会枯竭;
③清洁能源;
④不受地域限制。
到达地球的太阳能,,其中30%向宇宙反射,其余的70%到达地球。太阳的寿命可达几十亿年。太阳能不会产生CO2等有害物质,是一种清洁能源。
太阳能的缺点是能量密度低、容易受气象条件的影响,不具备蓄电功能等。此外,虽然太阳能本身对环境无污染,但也应该看到,太阳能电池、电力电子变换装置的制造和使用过程中仍会产生环境污染,应考虑综合效益。
二、太阳能转换电能的基本原理
太阳能电池,完成将太阳能转换为电能的任务。太阳能电池主要由半导体硅制成,在半导体上有光线照射时,吸收光能激发出电子和空穴,在半导体中产生电压(流),称为“光生伏特效应”或简称“光伏效应”(Photovoltaic effect) 。
以硅晶体做成的半导体,掺有磷杂质的硅晶体中自由电子是多数载流子,称为N型半导体;掺有硼杂质的硅晶体中空穴是多数载流子,称为 P 型半导体。若将P型半导体与 N 型半导体结合,形成 PN 结。
太阳能电池利用了 PN 结的光伏效应。当有光照射太阳能电池时,则激发电子自由运动流向 N 型半导体,正电荷集结于 P 型半导体,从而产生电位势。若外接负荷,则有电流流动。
太阳光
N型半导体
P型半导体
正极
负极
电流
负荷
太阳能发电发展历程
太阳能发电的过去、现在和未来
一、20世纪70年代:开发初期
太阳能电池发电技术开发初期的20世纪70年代,太阳能电池的价格昂贵(1500美元/瓦),只能用于人造卫星、差转电台、海岛灯塔等场所。
二、20世纪80年代-20世纪90年代:小容量太阳能电池的广泛应用
太阳能电池主要应用在手表、计数器、照明(路灯、庭院灯)、交通标志和防灾电源上。虽然太阳能电池的价格不断降低,但仍然比较贵,还不能应用于民用电器。
三、太阳能发电的高速发展和大容量应用阶段
随着世界各国制订光伏发展计划、大量研究经费的投入、财政补贴、免税等优惠政策鼓励下,20多年来,太阳能光伏发电技术得到了迅猛发展。太阳能电池价格已降低至5-6美元/瓦,大容量的应用成为可能。
比较典型的太阳能发电系统如西藏双湖25KW光伏电站、丽江光伏电站。
将太阳能电池板作为屋顶或贴于朝南的墙面上,使建筑与太阳能发电一体化,为大楼的照明、空调、电梯供电,并与市电并网。
四、太阳能发电系统的未来:建在太空的超级太阳能发电站
在太空建立巨大的太阳能发电站,把产生的电力变换成微波后传输到地面。
国内外光伏发电的现状与趋势
国际上在光伏领域具有领先地位的国家主要有日本、德国、美国、澳大利亚等。
世界十大太阳能电池生产厂2004年排名与产量
注:括号内为2003年排名