太阳能发电与利用技术

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1、太阳能发电及利用技术太阳能发电及利用技术 专题讲座专题讲座 主要内容主要内容 一、太阳能光伏发电历史与现状一、太阳能光伏发电历史与现状 二、太阳能光伏发电系统的组成二、太阳能光伏发电系统的组成 三、太阳能光伏发电优缺点三、太阳能光伏发电优缺点 四、太阳能电池发电原理四、太阳能电池发电原理 五、太阳能电池发电分类五、太阳能电池发电分类 六、太阳能发电系统六、太阳能发电系统 七、空间电站七、空间电站未来能源基地未来能源基地 八八 、太阳能热动力发电、太阳能热动力发电 九、太阳能新产品九、太阳能新产品 太阳能的利用方式与太阳能的利用方式与技术环节技术环节 太阳能利用技术环节太阳能利用技术环节：太阳能

2、利用涉及的技：太阳能利用涉及的技 术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共 性的技术主要有四项，即性的技术主要有四项，即太阳能采集、太阳太阳能采集、太阳 能转换、太阳能贮存和太阳能传输能转换、太阳能贮存和太阳能传输， 太阳能利用方式：太阳能利用方式：将这些技术与其它相关技将这些技术与其它相关技 术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用- - -光热利用、光电利用、光化学利用、光光热利用、光电利用、光化学利用、光- 生物利用和光生物利用和光光利用等光利用等。 太阳能利用的重点方向太阳能利用的重点方向 uu 太阳能的利用主要有

3、太阳能的利用主要有两大重点方向：两大重点方向： 一是把太阳能转化为热能一是把太阳能转化为热能， 另一个就是将太阳能转化为电能另一个就是将太阳能转化为电能（即通常（即通常 所说的光伏发电），这是主要重点方向。所说的光伏发电），这是主要重点方向。 uu专家们预测，到专家们预测，到20502050年，可再生能源占总年，可再生能源占总 一次能源的比例约为一次能源的比例约为5454，其中太阳能在，其中太阳能在 一次能源中的比例约为一次能源中的比例约为1313-15-15；到；到 21002100年，可再生能源将占年，可再生能源将占8686，太阳能占，太阳能占 7070，其中太阳能发电占，其中太阳能发电占

4、6464。 一、太阳能光伏发电历史与现状一、太阳能光伏发电历史与现状 利用利用太阳光发电太阳光发电是人类梦寐以求的愿望。从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。已经走过了近半个世纪的历史。 9090年代以来，太阳能光伏发电的发展很快，年代以来，太阳能光伏发电的发展很快， 已广泛用于已广泛用于航天、通讯、交通航天、通讯、交通，以及偏远地，以及偏远地 区居民的区居民的供电供电等领域，近年来又开辟了太阳等领域，近年来又开辟了太阳

5、能能路灯、草坪灯路灯、草坪灯和和屋顶太阳能光伏发电屋顶太阳能光伏发电等新等新 的应用领域。的应用领域。 太阳能光伏发电的发展历史太阳能光伏发电的发展历史 中国太阳能利用现状中国太阳能利用现状 目前太阳能利用方式主要有目前太阳能利用方式主要有光热利用光热利用和和光电利用光电利用 两种：两种： 到到20032003年底，全国已安装光伏电池约年底，全国已安装光伏电池约55MWp55MWp ，主要为边远地区居民及交通、通讯等领域提，主要为边远地区居民及交通、通讯等领域提 供电力，现在已开始进行并网光伏发电系统的供电力，现在已开始进行并网光伏发电系统的 试验和示范工作。试验和示范工作。 全国已有太阳能电

6、池生产及组装厂全国已有太阳能电池生产及组装厂1010多家，制多家，制 造能力超过造能力超过100MWp100MWp。到。到20032003年底，全国太阳年底，全国太阳 热水器使用量为热水器使用量为52005200万平方米，约占全球使用万平方米，约占全球使用 量的量的40%40%，年生产量为，年生产量为12001200万平方米。万平方米。 中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程 国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成 1 1）通信和工业应用（大约占到）通信和工业应用（大约占到36%36%）：）： 微波中继站；微波中继站； 光缆通信系统；光缆通信系统； 无线寻呼

7、台站；无线寻呼台站； 卫星通信和卫星电视接收系统；卫星通信和卫星电视接收系统； 农村程控电话系统；农村程控电话系统； 部队通信系统；部队通信系统； 铁路和公路信号系统；铁路和公路信号系统； 灯塔和航标灯电源；灯塔和航标灯电源； 气象、地震台站；气象、地震台站； 水文观测系统；水文观测系统； 水闸阴极保护和石油管道阴极保护。水闸阴极保护和石油管道阴极保护。 国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成 2 2）农村和边远地区应用（大约占）农村和边远地区应用（大约占51%51%）：）： 独立光伏电站（村庄供电系统）；独立光伏电站（村庄供电系统）； 小型风光互补发电系统；小型风光互补发电系统； 太阳能户用系

8、统；太阳能户用系统； 太阳能照明灯太阳能照明灯 ； 太阳能水泵太阳能水泵 ； 农村社团农村社团 ( (学校、医院、饭馆、旅社、商店、卡学校、医院、饭馆、旅社、商店、卡 拉拉OKOK歌舞厅等歌舞厅等) ) 国内光伏市场的组成国内光伏市场的组成 3 3）光伏并网发电系统（）光伏并网发电系统（4%4%） 当前处于试验示范阶段，全国总装机容当前处于试验示范阶段，全国总装机容 量大约仅有约量大约仅有约2MWp2MWp。 4 4）太阳能商品及其它（大约占到）太阳能商品及其它（大约占到9%9%） 太阳帽；太阳能充电器；太阳能手表、太阳帽；太阳能充电器；太阳能手表、 计算器；太阳能路灯；太阳能钟；太阳能庭计算

9、器；太阳能路灯；太阳能钟；太阳能庭 院；汽车换气扇；太阳能电动汽车；太阳能院；汽车换气扇；太阳能电动汽车；太阳能 游艇；太阳能玩具。游艇；太阳能玩具。 至至20032003年底中国光伏产品的应用领域年底中国光伏产品的应用领域 及份额及份额 中国国内主要光伏项目的情况中国国内主要光伏项目的情况 项项项项目名称目名称出出资资资资方方支持力度支持力度主要内容主要内容执执执执行期行期执执执执行地域行地域 “ “光明工程光明工程” ”先先导导导导 项项项项目目 国家国家发发发发改委，地改委，地 方政府方政府 40004000万人民万人民币币币币 建立村落建立村落电电电电站和站和户户户户用系用系统统统统，

10、 帮助建立帮助建立销销销销售网售网络络络络和加和加 强强机构能力建机构能力建设设设设 20002000西藏，内蒙古，甘西藏，内蒙古，甘肃肃肃肃 “ “送送电电电电到到乡乡乡乡” ”工程工程 原国家原国家计计计计委，地委，地 方政府方政府 2626亿亿亿亿人民人民币币币币建立集中建立集中电电电电站站2002200220032003 新疆，西藏，甘新疆，西藏，甘肃肃肃肃， 陕陕陕陕西，内蒙古，西，内蒙古， 四川，青海四川，青海 内蒙古新能源通内蒙古新能源通 电计电计电计电计 划划 内蒙古自治区政内蒙古自治区政 府府 2.252.25亿亿亿亿人民人民币币币币补贴农补贴农补贴农补贴农 村村户户户户用系

11、用系统统统统20012001内蒙古内蒙古 世行、全球世行、全球环环环环境境 基金基金REDPREDP 项项项项目目 全球全球环环环环境基金境基金25502550万美元万美元 补贴农补贴农补贴农补贴农 村村户户户户用系用系统销统销统销统销 售，帮售，帮 助机构能力建助机构能力建设设设设和技和技术术术术 进进进进步步 2002200220072007 新疆，西藏，甘新疆，西藏，甘肃肃肃肃，内，内 蒙古，四川，青蒙古，四川，青 海海 丝绸丝绸丝绸丝绸 之路照明之路照明计计计计 划划 荷荷兰兰兰兰政府政府 13791379万欧元万欧元补贴农补贴农补贴农补贴农 村村户户户户用系用系统统统统2002200

12、220062006新疆新疆 德援德援KFWKFW项项项项目目* *德国政府德国政府 26002600万欧元万欧元建立村落建立村落电电电电站站2003200320052005 新疆，云南，青海，甘新疆，云南，青海，甘 肃肃肃肃 德援德援GTZGTZ项项项项目目*德国政府德国政府约约约约460460万欧元万欧元技技术术术术支持及培支持及培训训训训20032003 青海，云南，西藏，甘青海，云南，西藏，甘 肃肃肃肃 加拿大太阳能加拿大太阳能项项项项 目目 加拿大政府加拿大政府343343万加元万加元建立示范建立示范电电电电站及管理培站及管理培训训训训2003200320052005内蒙古内蒙古 日本

13、援助日本援助NEDONEDO 项项项项目目 日本政府日本政府38533853万人民万人民币币币币建立示范建立示范电电电电站；站；实验实验实验实验 室建室建设设设设1998199820022002 新疆，西藏，甘新疆，西藏，甘肃肃肃肃， 陕陕陕陕西，宁夏，内西，宁夏，内 蒙古，四川，青蒙古，四川，青 海，云南，广海，云南，广东东东东 ，浙江，河北，浙江，河北 世界光伏电池年产量增长图世界光伏电池年产量增长图 二、太阳能光伏发电系统的组成二、太阳能光伏发电系统的组成 一套基本的太阳能一套基本的太阳能发电系统发电系统是由是由太阳电池板太阳电池板、 充电控制器充电控制器、逆变器逆变器和和蓄电池蓄电池构

14、成构成 ： （一）太阳能电池板：（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，也是太阳能发电系统中价值最高价值最高的部分。的部分。 其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送 往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。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。的支架及接线盒组成。 （二）太阳能控制器： 太

15、阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，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。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。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；器的可选项； （三）蓄电池：（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。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。、镍镉电池或锂电池。 （四）逆变器： 在很多场合，都需要提供在很多场合，都需要提供220VAC220VAC、 110VAC110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输的交流电源。由于太阳能的直接输 出一般都是出一般都是12VDC12VDC、24VDC24VDC、48VDC48VDC。为。为 能向能向220VAC220VAC的电器提供电能，需要将太阳的电器提供电能，需要将太阳 能发电系统所发出的能发电系