太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述和應用

1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述和應用1、光伏發(fā)電簡介2、光伏發(fā)電原理3、光伏發(fā)電系統(tǒng)4、光伏發(fā)電技術優(yōu)勢5、光伏發(fā)電的應用6、應用舉例什么是光伏發(fā)電 光伏發(fā)電是利用太陽能電池組件將太陽能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置。在廣大的無電地區(qū)，該裝置可以方便地實現為用戶照明及生活供電，也可以與區(qū)域電網并網實現互補。目前從民用的角度來講，在國外技術研究趨于成熟且具產業(yè)化的是“光伏建筑一體化”技術（BIPV），而國內主要研究生產適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)，大型光伏并網技術正在啟動。 光伏發(fā)電原理 基礎是半導體PN結的光電效應。即當太陽或其他光照射半導體的PN結時，光照產生電子空穴對，在內建電場的作用下，p

2、型半導體中的光照產生的電子流向n型半導體，n型半導體中的空穴流向p型半導體，形成從n到p的光生電流，同時導致光生電場和光生電勢的出現。光伏發(fā)電的原理 工作過程：太陽電池(solar cell)是以半導體制成的，將太陽光照射在其上，太陽電池吸收太陽光后，能透過p型半導體及n型半導體使其產生電子(負)及空穴(正)，同時分離電子與空穴而形成電壓降，再經由導線傳輸至負載。光伏發(fā)電的原理1. 光能到電能轉換只有在P-N結界面活性層發(fā)生。并且一個光子只能激發(fā)出一個電子-空穴對。2. 具有足夠能量的光子進入P-N結區(qū)附近才能激發(fā)電子-空穴對。3. 溫度升高，P-N結界面活性層變薄，造成電池電壓降低、光能到電

3、能轉換能力降低。光伏發(fā)電系統(tǒng)形式主要有兩種： 1.獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)（離網系統(tǒng)） 2.并網光伏發(fā)電系統(tǒng) 在近幾年的光伏發(fā)電體系中，并網光伏發(fā)電系統(tǒng)是主要的發(fā)展方向，它既可以節(jié)省蓄電池的費用，通過研究理想的最大功率追蹤控制技術，也可以降低太陽電池發(fā)電的成本。 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)結構獨立系統(tǒng)主要組成部分1. 光伏陣列2. 光伏控制器3. 蓄電池組4. 逆變器5. 監(jiān)控系統(tǒng)6. 負載并網光伏發(fā)電系統(tǒng)結構并網系統(tǒng)主要組成部分1. 光伏陣列2. 并網逆變器3. 公共電網4. 監(jiān)控系統(tǒng)光伏陣列 單一組件的發(fā)電量是十分有限的，實際運用中，是單一組件通過電纜和匯線盒實現組件的串、并聯，組成整個的組件系統(tǒng)，稱為光伏

4、陣列。 電池組件陣列光伏控制器 光伏控制器是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中非常重要的部件。控制光伏陣列對蓄電池組進行充電，并控制蓄電池組對后負載的放電，實現蓄電池組的過充和過放保護，對蓄電池進行溫度補償，并監(jiān)控蓄電池組的電壓和啟動相關輔助控制。蓄電池組 蓄電池組是獨立光伏系統(tǒng)中的電能儲存單元，可以通過單節(jié)蓄電池的串、并聯組成整個的電池組，太陽能電池產生的直流電通過光伏控制器進入蓄電池儲存。電池的特性影響著系統(tǒng)的工作效率和特性。蓄電池技術十分成熟，其容量的選擇受負載功率和連續(xù)無日照時間而定 。逆變器 逆變器就是把直流電（例如12VDC）逆變成交流電（例如220VAC）的設備。一般分為獨立逆變器和并網逆變器

5、。監(jiān)控系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，設備的各個參數，記錄系統(tǒng)的發(fā)電量，環(huán)境等的數據，并對故障進行報警。光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 綜合考慮系統(tǒng)所在位置，當地的氣候條件，日照時數，連續(xù)陰雨天氣，負載的用電量等，通過專業(yè)的系統(tǒng)設計軟件，對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，使其達到最大的發(fā)電量。 光伏發(fā)電技術的優(yōu)勢1. 太陽能資源豐富且免費2. 沒有會磨損、毀壞或需替換的活動部件3. 保持系統(tǒng)運轉僅需很少的維護4. 系統(tǒng)為組件，可在任何地方快速安裝5. 無噪聲、無有害氣體排放和污染光伏發(fā)電在BIPV上的運用1. 定義： 使光伏發(fā)電與建筑相結合，讓光伏部件作為建筑物的一部分，或把光伏部件作為建材的一部分。而光伏部

6、件即是指由各種晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池組成的光伏列陣。2.目的 利用建筑物的迎光面，吸收太陽輻射能直接變成電能。在有電網的地方提供峰值電力，減少常規(guī)能源消耗、保護環(huán)境。在無電地區(qū)配合蓄電池充電，解決當地生活用能和生產用能。BIPV結構圖太陽能電池開關/保護/防雷電纜并網逆變器電度表（光伏電量）3.技術要求(1) 滿足并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術規(guī)范（標準）(2) 滿足建筑結構技術規(guī)范（標準）(3) 滿足建筑節(jié)能技術規(guī)范(4) 滿足特種建材的技術規(guī)范(5) 滿足獨立光伏電站技術規(guī)范(6) 滿足中國和國際光伏組件標準化技術要求 (7) 滿足建筑施工及電氣安裝的基本要求(8) 滿足BIPV項目報建

7、、安裝、運行、驗收、杄測及維護的規(guī)范4.光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑結合的類型（1）太陽能光伏發(fā)電與建筑屋面結合（2）太陽能光伏發(fā)電與建筑陽臺結合（3）太陽能光伏發(fā)電與建筑墻面結合（4）太陽能光伏發(fā)電與建筑屋檐結合（5）太陽能光伏發(fā)電與建筑窗檐結合（6）太陽能光伏發(fā)電與建筑門窗結合5.太陽能光伏與建筑一體化優(yōu)點：（1）可以有效利用圍護表面（屋頂和墻面），無需額外用地或加建其他設施，節(jié)省了土地資源。這對于人口密集、土地昂貴的城市尤為重要；（2）可原地發(fā)電、原地使用，可節(jié)約電站送電網的投資和減少輸電、分電損耗；（3）通常夏季由于空調、制冷等設備的使用，形成用電高峰，而這時也是光伏方陣發(fā)電最多的時期，BIPV

8、系統(tǒng)除保證自身建筑內用電外，還可以向電網供電，從而舒緩高峰電力需求，解決電網峰谷供需矛盾，具有極大的社會效益；（4）由于光伏陣列安裝在屋頂和墻面上，并直接吸收太陽能，避免了墻面溫度和屋頂溫度過高，因此可以改善室內溫度，并且降低空調負荷；（5）利用太陽能光伏發(fā)電減少了一般由于化石燃料發(fā)電所帶來的嚴重空氣污染，這對于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要；（6）在建筑圍護結構上安裝光伏陣列，可推動光伏組件的應用和批量生產，進一步降低其市場價格。BIPV 應用案例為了迎接2006年世界杯，改建的柏林火車站，光電屋頂做在兩個弧形部分，深色部分就是光電池。總面積3311平方米，總裝機容量325千瓦。柏林火車站內部效果，光伏發(fā)電與自然采光融合一體 美國Stillwell地鐵站光電屋面工程總面積76，000 平方英尺；其中光電板使用面積為50，000平方英尺。發(fā)電峰值功率為250KW。Stillwell地鐵站施工過程中導線布置圖 日 本德國奧