光伏知识及并网设计案例.ppt

光伏系统知识 一、太阳能的作用与重要性 太阳是一个巨大的炽热的气体球,其内部不断进行着热核反应,因而释放巨大的能量。 太阳的直径约为139万公里,比地球的直径109.3倍。 太阳的体积约1.4122×107km3,比地球的体积大130万倍。 太阳与地球的平均距离约1.5亿公里。 太阳每秒钟释放出的能量是3.865×1026J，相当于每秒钟燃烧1.32×1016标准煤所发出的能量。 太阳发出的能量大约只有1/22亿到达地球，大约为173× 104亿KW。其中被大气吸收大约19%；被大气和尘粒反射回宇宙空间大约30%；穿过大气到达地球表面的太阳辐射能约占51%(81× 104亿KW) 。 到达陆地表面大约只有17 ×104亿KW，只占到达地球范围内太阳辐射能的10%。17 × 104亿KW的能量相当于全球一年内消耗总能量的3.5万倍。 被植物吸收的仅占0.015% ，被人类作为燃料和食物的仅占0.002%。 人类利用化石能源（煤、食油、天然气等）创造了社会发展的文明时代,但同时也造成资源极大浪费和生态环境破坏； 化石燃料在2020～2030年之间达到峰值.全球化石能源最终可开采储量折合起来可供人类使用100年,2030年以后化石能源供应面临危机； 未来的能源结构将发生根本性变革，可再生洁净能源是本世纪必须解决的的重大课题，太阳能是首选。 太阳能利用的形式 太阳能： 是能源之源：所有能源都直接或间接来自太阳能； 最重要的可再生能源之一：取之不尽，用之不竭； 洁净能源：不产生任何污染，地球环境得到保护； 世界经济要保持可持续发展，人类必须和大自然和 谐友好相处； 改善生态环境, 建立洁净、可再生、多样化能源体 系,高效、积极利用太阳能是人类文明和社会进步 的标志； 太阳能与常规能源可利用情况对比 二、光伏发电产业发展概况 早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。 太阳能光伏发电产业和市场在严峻的能源替代形势和人类生态环境（地球变暖）压力下，在持续的技术进步和逐步完善的法规政策的强力推动下呈快速发展。 20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。 20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。 世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年发展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。 太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系 统和计算器辅助电源等。 与常规发电技术相比，光伏发电没有中间转换过程，发电形式极为简洁，发电过程不消耗资源，不排放温室气体、废气和废水，环境友好；没有机械旋转部件，不存在机械磨损，无噪声，发电不用冷却水；发电设备既能在无水的荒漠地带安装，也可安装在城市的屋顶和墙面，不单独