《分布式能源》 課件 3.1太陽能發(fā)電

可再生能源及其發(fā)電技術(shù)

問題引入：同學(xué)們知道哪些能源是可再生能源嗎？可再生能源可再生能源包括太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能、地?zé)崮?、核能（聚變）等。它們在自然界可以循環(huán)再生。是取之不盡，用之不竭的能源，不需要人力參與便會自動再生。我國太陽能輻照地區(qū)分類太陽能資源豐富地區(qū)占全國總面積2/3以上。我國太陽能輻照概況一、二、三類地區(qū)，年日照時數(shù)大于2200h，太陽年輻射總量高于5016MJ/m2，是中國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積較大，約占全國總面積的2/3以上，具有利用太陽能的良好條件。四、五類地區(qū)，雖然太陽能資源條件較差，但是也有一定的利用價值，其中有的地方是有可能開發(fā)利用的。從全國來看，中國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，具有發(fā)展太陽能利用事業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)越條件，太陽能利用事業(yè)在我國是有著廣闊的發(fā)展前景的。我國太陽能利用同學(xué)們知道哪些太陽能利用技術(shù)呢？太陽能發(fā)電：大家知道哪些太陽能發(fā)電技術(shù)？太陽能發(fā)電：其實(shí)，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的手段很多。太陽能發(fā)電熱發(fā)電光發(fā)電蒸汽熱動力發(fā)電熱電直接轉(zhuǎn)換光化學(xué)發(fā)電和生物轉(zhuǎn)換光感應(yīng)發(fā)電光伏發(fā)電太陽能熱發(fā)電1、蒸汽熱動力發(fā)電太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，由集熱部分、熱傳輸部分、蓄熱與熱交換部分和汽輪發(fā)電部分組成。太陽能熱發(fā)電（1）集熱部分定日鏡（聚光系統(tǒng)）的作用是提高功率密度。集熱器的作用是將聚焦后的太陽能輻射吸收，并轉(zhuǎn)換為熱能提供給工質(zhì)。（2）熱能傳輸部分把集熱器收集起來的熱能傳輸給蓄熱部分。（3）蓄熱與熱交換部分蓄熱裝置保證發(fā)電系統(tǒng)的熱源穩(wěn)定。熱能通過熱交換裝置，轉(zhuǎn)化為高溫高壓蒸汽。（4）汽輪發(fā)電部分太陽能熱發(fā)電定日鏡專用鍋爐蓄熱器太陽能熱發(fā)電高壓熱蒸汽在推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動的同時，還通過專用的管道將一部分熱能儲存在蓄熱器內(nèi)。陰天、雨雪天及夜間沒有太陽光，便由蓄熱器來提供熱能，從而保證太陽能熱電站能夠連續(xù)發(fā)電。世界上第一座太陽能熱電站是法國的奧德約太陽能熱電站，雖然它的發(fā)電能力當(dāng)初只有64千瓦，但卻開創(chuàng)了太陽能熱電的先河。2013年8月，在八達(dá)嶺長城腳下，我國首座自主知識產(chǎn)權(quán)光熱發(fā)電站，也是亞洲首座塔式太陽能熱電站將并網(wǎng)發(fā)電。太陽能熱發(fā)電大家想想這種發(fā)電形式的缺點(diǎn)在哪兒？那就是占用地方大。一組定日鏡占地100平方米，100組定日鏡即使嚴(yán)絲合縫地湊在一起，也至少要占總計1萬平方米土地。太陽能熱發(fā)電2、熱電直接轉(zhuǎn)換多是依靠特殊的物理現(xiàn)象或化學(xué)反應(yīng)。這類發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)電裝置本體沒有活動部件，但一般發(fā)電量都很小，有的方法尚處于原理性試驗(yàn)階段。相對成熟一些的，主要是半導(dǎo)體溫差發(fā)電。太陽能光發(fā)電1、光化學(xué)轉(zhuǎn)換（1）光化學(xué)電池浸泡在溶液中的半導(dǎo)體電極受到光照后，電極上有電流輸出的現(xiàn)象。（2）光生物發(fā)電光生物發(fā)電，通常是指葉綠素電池發(fā)電，葉綠素在光照作用下能產(chǎn)生電流，這是最普遍的生物現(xiàn)象之一。太陽能光發(fā)電2、光感應(yīng)發(fā)電是利用某些有機(jī)高分子團(tuán)吸收太陽的光能后變成光極化偶極子的現(xiàn)象。太陽能光發(fā)電3、光伏發(fā)電是利用某些物質(zhì)的光電效應(yīng)（光生伏打效應(yīng)），將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。光伏電池，是利用光伏效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件，也叫太陽能電池，都是由很多單體光伏電池構(gòu)成的。太陽能光發(fā)電光伏電池原理：帶正電的空穴向P型半導(dǎo)體區(qū)移動，帶負(fù)電的電子向N型半導(dǎo)體區(qū)移動電子從N區(qū)負(fù)電極流出負(fù)電，空穴從P區(qū)正電極流出正電太陽能光發(fā)電光伏發(fā)電系統(tǒng)組成一般由太陽能電池方陣、儲能蓄電池、保護(hù)和控制系統(tǒng)、逆變器等設(shè)備組成。將多個光伏單體電池經(jīng)串并聯(lián)，并封裝在一起，組成一個光伏電池組件。把多個電池組件再串、并聯(lián)起來并裝在支架上，組成光伏電池陣列。光伏發(fā)電輸出功率不穩(wěn)定性、不連續(xù)，需要配備儲能裝置，以保證對用戶的可靠供電。陽光充足時，剩余的能量給蓄電池充電。日照缺乏的情況下，由蓄電池向用戶補(bǔ)充供電。太陽能光發(fā)電在小型或獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，保護(hù)和控制功能主要是蓄電池的保護(hù)，防止過充電和過放電。

對于大中型或并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，保護(hù)和控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著平衡、管理系統(tǒng)能量，保護(hù)蓄電池及整個系統(tǒng)正常工作和顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)等重要作用。太陽能光發(fā)電光伏電池和蓄電池輸出的都是直流電。逆變器是將直流電變換成交流電的電力電子設(shè)備，是光伏電池普及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏發(fā)電的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）運(yùn)輸、安裝容易（2）運(yùn)行、維護(hù)簡單（3）安全，可靠，壽命長（4）清潔，環(huán)境污染少光伏發(fā)電的特點(diǎn)不足主要是由太陽能資源本身的弱點(diǎn)造成的。（1）能量分散（能量密度低）。（2）能量不穩(wěn)定。（3）能量不連續(xù)。光伏發(fā)電概況根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)：2014-2019年，中國光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量逐年增長，新增裝機(jī)容量呈現(xiàn)先增長后下降的趨勢。光伏發(fā)電概況根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)：2019年，全國光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá)到20430萬千瓦，同比增長17.3%，其中集中式光伏14167萬千瓦，同比增長14.5%。截止2020年6月底，光伏發(fā)電累計裝機(jī)達(dá)到2.16億千瓦，其中集中式光伏1.49億千瓦。。分布式光伏發(fā)電概況根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)：在2010-2015年間，我國集中式光伏電站一直處于投資風(fēng)口，大批電站項(xiàng)目集中上馬，而分布式光伏項(xiàng)目幾乎無人問津。2014-2019年，中國分布式光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量逐年增長，其中2016年起呈快速增長趨勢;新增裝機(jī)容量呈現(xiàn)先增長后下降的走勢。分布式光伏發(fā)電概況2019年，全國分布式光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量達(dá)到6435萬千瓦，同比增長23.75%;2020年1-6月，全國新增分布式光伏發(fā)電裝機(jī)443.5萬千瓦。截止6月底，分布式光伏發(fā)電累計裝機(jī)達(dá)到6707