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1、太阳能光伏发电系统 1 1 光伏发电简介2 光伏发电原理3 光伏发电系统4 光伏发电技术优势5 光伏发电的应用6 应用举例 2 什么是光伏发电 光伏发电是利用太阳能电池组件将太阳能直接转变为电能的装置 在广大的无电地区 该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电 也可以与区域电网并网实现互补 目前从民用的角度来讲 在国外技术研究趋于成熟且具产业化的是 光伏建筑一体化 技术 BIPV 而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统 大型光伏并网技术正在启动 3 光伏发电原理 基础是半导体PN结的光电效应 即当太阳或其他光照射半导体的PN结时 光照产生电子空穴对 在内建电场的作用下
2、p型半导体中的光照产生的电子流向n型半导体 n型半导体中的空穴流向p型半导体 形成从n到p的光生电流 同时导致光生电场和光生电势的出现 4 光伏发电的原理 工作过程 太阳电池 solarcell 是以半导体制成的 将太阳光照射在其上 太阳电池吸收太阳光后 能透过p型半导体及n型半导体使其产生电子 负 及空穴 正 同时分离电子与空穴而形成电压降 再经由导线传输至负载 5 光伏发电的原理 1 光能到电能转换只有在P N结界面活性层发生 并且一个光子只能激发出一个电子 空穴对 2 具有足够能量的光子进入P N结区附近才能激发电子 空穴对 3 温度升高 P N结界面活性层变薄 造成电池电压降低 光能到
3、电能转换能力降低 6 光伏发电系统形式 主要有两种 1 独立光伏发电系统 离网系统 2 并网光伏发电系统在近几年的光伏发电体系中 并网光伏发电系统是主要的发展方向 它既可以节省蓄电池的费用 通过研究理想的最大功率追踪控制技术 也可以降低太阳电池发电的成本 7 独立光伏发电系统结构 8 独立系统主要组成部分 1 光伏阵列2 光伏控制器3 蓄电池组4 逆变器5 监控系统6 负载 9 并网光伏发电系统结构 10 并网系统主要组成部分 1 光伏阵列2 并网逆变器3 公共电网4 监控系统 11 光伏阵列 单一组件的发电量是十分有限的 实际运用中 是单一组件通过电缆和汇线盒实现组件的串 并联 组成整个的组
4、件系统 称为光伏阵列 12 电池 组件 阵列 13 光伏控制器 光伏控制器是独立光伏发电系统中非常重要的部件 控制光伏阵列对蓄电池组进行充电 并控制蓄电池组对后负载的放电 实现蓄电池组的过充和过放保护 对蓄电池进行温度补偿 并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控制 14 蓄电池组 蓄电池组是独立光伏系统中的电能储存单元 可以通过单节蓄电池的串 并联组成整个的电池组 太阳能电池产生的直流电通过光伏控制器进入蓄电池储存 电池的特性影响着系统的工作效率和特性 蓄电池技术十分成熟 其容量的选择受负载功率和连续无日照时间而定 15 逆变器 逆变器就是把直流电 例如12VDC 逆变成交流电 例如220VAC
5、 的设备 一般分为独立逆变器和并网逆变器 16 监控系统 监控系统是监控整个系统的运行状态 设备的各个参数 记录系统的发电量 环境等的数据 并对故障进行报警 17 光伏发电系统设计 综合考虑系统所在位置 当地的气候条件 日照时数 连续阴雨天气 负载的用电量等 通过专业的系统设计软件 对整个系统进行优化设计 使其达到最大的发电量 18 光伏发电技术的优势 1 太阳能资源丰富且免费2 没有会磨损 毁坏或需替换的活动部件3 保持系统运转仅需很少的维护4 系统为组件 可在任何地方快速安装5 无噪声 无有害气体排放和污染 19 光伏发电在BIPV上的运用 1 定义 使光伏发电与建筑相结合 让光伏部件作为
6、建筑物的一部分 或把光伏部件作为建材的一部分 而光伏部件即是指由各种晶体硅太阳能电池 薄膜太阳能电池组成的光伏列阵 20 2 目的利用建筑物的迎光面 吸收太阳辐射能直接变成电能 在有电网的地方提供峰值电力 减少常规能源消耗 保护环境 在无电地区配合蓄电池充电 解决当地生活用能和生产用能 21 BIPV结构图 太阳能电池 开关 保护 防雷 电缆 并网逆变器 电度表 光伏电量 22 3 技术要求 1 满足并网光伏发电系统的技术规范 标准 2 满足建筑结构技术规范 标准 3 满足建筑节能技术规范 4 满足特种建材的技术规范 5 满足独立光伏电站技术规范 6 满足中国和国际光伏组件标准化技术要求 7
7、满足建筑施工及电气安装的基本要求 8 满足BIPV项目报建 安装 运行 验收 杄测及维护的规范 23 4 光伏发电系统与建筑结合的类型 1 太阳能光伏发电与建筑屋面结合 2 太阳能光伏发电与建筑阳台结合 3 太阳能光伏发电与建筑墙面结合 4 太阳能光伏发电与建筑屋檐结合 5 太阳能光伏发电与建筑窗檐结合 6 太阳能光伏发电与建筑门窗结合 24 5 太阳能光伏与建筑一体化优点 1 可以有效利用围护表面 屋顶和墙面 无需额外用地或加建其他设施 节省了土地资源 这对于人口密集 土地昂贵的城市尤为重要 2 可原地发电 原地使用 可节约电站送电网的投资和减少输电 分电损耗 3 通常夏季由于空调 制冷等设
8、备的使用 形成用电高峰 而这时也是光伏方阵发电最多的时期 BIPV系统除保证自身建筑内用电外 还可以向电网供电 从而舒缓高峰电力需求 解决电网峰谷供需矛盾 具有极大的社会效益 4 由于光伏阵列安装在屋顶和墙面上 并直接吸收太阳能 避免了墙面温度和屋顶温度过高 因此可以改善室内温度 并且降低空调负荷 5 利用太阳能光伏发电减少了一般由于化石燃料发电所带来的严重空气污染 这对于环保要求更高的今天和未来极为重要 6 在建筑围护结构上安装光伏阵列 可推动光伏组件的应用和批量生产 进一步降低其市场价格 25 BIPV应用案例 为了迎接2006年世界杯 改建的柏林火车站 光电屋顶做在两个弧形部分 深色部分
9、就是光电池 总面积3311平方米 总装机容量325千瓦 26 柏林火车站内部效果 光伏发电与自然采光融合一体 27 28 美国Stillwell地铁站光电屋面工程总面积76 000平方英尺 其中光电板使用面积为50 000平方英尺 发电峰值功率为250KW 29 Stillwell地铁站施工过程中导线布置图 30 31 日本 32 德国奥迪物流中心上的非晶硅光电幕墙面积为400平方米 发电量为16 4KW 33 光伏屋顶和遮阳系统 34 35 36 37 38 39 40 北京自动化技术研究院屋顶 41 浙江义乌国际商贸城三期市场1 295MW 42 上海世博主题馆2 5MW 43 国家发改委300KW 44 南京南站10 17MW 45 青岛火车站103kW 46 威海市民文化中心270kW 47 江苏阜宁3MW 48 上海1 5MW 49 北京德青源1MW 50 别墅中的光伏屋顶 51 Thankyou 52
