《太陽能光伏發(fā)電原理與應(yīng)用》論文

1、第一章 緒論能源是現(xiàn)代社會存在和發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，能源消費(fèi)也相應(yīng)的持續(xù)增長。隨著時(shí)間的推移，化石能源的稀缺性越來越突顯，且這種稀缺性也逐漸在能源商品的價(jià)格上反應(yīng)出來。在化石能源供應(yīng)日趨緊張的背景下，大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生能源已成為未來各國能源戰(zhàn)略中的重要組成部分。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實(shí)的長壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長期

2、的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。我們對太陽能的利用大致可以分為光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，其中，光電利用（光伏發(fā)電）是近些年來發(fā)展最快，也是最具經(jīng)濟(jì)潛力的能源開發(fā)領(lǐng)域。太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，包括硅系太陽電池（單晶硅、多晶硅、非晶硅電池）和非硅系太陽能電池等。在晶體硅太陽能電池的產(chǎn)業(yè)鏈上分布著晶硅制備、硅片生產(chǎn)、電池制造、組件封裝四個(gè)環(huán)節(jié)。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為獨(dú)立太陽能光伏

3、發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)：獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲能量，在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村，如家庭系統(tǒng)、村級太陽能光伏電站；在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽能水泵，在具備風(fēng)力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)等。并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補(bǔ)充。在各國政府的扶持下，世界太陽能電池產(chǎn)量快速增長，1995-200

4、5 年間，全球太陽能電池產(chǎn)量增長了 17 倍。我們預(yù)計(jì)，2010 年全球太陽能電池的年產(chǎn)量有望較 2005 年的年產(chǎn)量增長 6.3 倍，整個(gè)行業(yè)的銷售收入有望增長 3.5 倍。我國太陽能資源非常豐富，開發(fā)利用的潛力非常大。我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用空間也非常廣闊，可以應(yīng)用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結(jié)合、解決邊遠(yuǎn)地區(qū)用電困難問題等。我國政府對太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)也給予了充分的扶持，先后出臺了一系列法律、政策，有力的支持了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。早期最廣泛的太陽能應(yīng)用

5、即用于將水加熱，現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分。此外，可能還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應(yīng)無日照時(shí)使用，另外尚可能有強(qiáng)制循環(huán)用的水，以控制水位或控制電動部份或溫度的裝置以及接到負(fù)載的管路等。依循環(huán)方式太陽能熱水系統(tǒng)可分兩種：自然循環(huán)式和自然循環(huán)式。2.4.3 太陽能暖房太陽能暖房系統(tǒng)是由太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統(tǒng)，及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)所組成，其過程乃太陽輻射

6、熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)的工作流體將熱能儲存，再供熱至房間。至輔助熱源則可裝置在儲熱裝置內(nèi)、直接裝設(shè)在房間內(nèi)或裝設(shè)于儲存裝置及房間之間等不同設(shè)計(jì)。2.5 2.5 太陽能發(fā)電 即直接將太陽能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能存儲在電容器中，以備需要時(shí)使用。 2.5.1 2.5.1 太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括 1、太陽能控制器 對所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當(dāng)所發(fā)的

7、電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。2、太陽能蓄電池 組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。3、太陽能逆變器 負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。 2.5.2 2.5.2 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。 2.5.3 2.5.3 Si 太陽電池 硅太陽電池是最常用的衛(wèi)星電源，由于空間技術(shù)的發(fā)展，各種飛行

8、器對功率的需求越來越大。其中，以發(fā)展背表面場（BSF）、背表面反射器（BSR）、雙層減反射膜技術(shù)為第一代高效硅太陽電池，這種類型的電池典型效率最高可以做到15%左右，目前在軌的許多衛(wèi)星應(yīng)用的是這種類型的電池。 2.5.4 2.5.4 太陽能路燈 太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點(diǎn)，因此受到人們的廣泛關(guān)注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太