电气工程新技术专题.docx

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1、上海电力等就课程：电气工程新技术专题报告题目：太阳能发电技术及工程介绍综述报告专业年级：电气工程150304班学生姓名：陈磊孙权清连海生学号：152030171520300815203028指导教师：范宏2016年3月17日目录引言21太阳能发电的背景及开展概况3太阳能发电的现状错误!未定义书签。太阳能发电技术的难题错误!未定义书签。太阳能发电的前景错误!未定义书签。2太阳能发电技术的原理73太阳能光伏发电工程7光伏发电系统的分类错误!未定义书签。光伏发电系统的组成局部错误!未定义书签。太阳能电池阵列错误!未定义书签。蓄电池组错误!未定义书签。控制器9逆变器9阻塞二极管10光伏发电系统的装机容

2、量和总发电量错误!未定义书签。3. 4光伏方阵运行方式错误!未定义书签。光伏系统的选型12光伏系统的布置12光伏发电技术问题错误!未定义书签。太阳能电池技术133.7. 2光伏阵列的最大功率跟踪技术143.8. 3并网电流控制技术14聚光光伏技术15孤岛效应检测技术164我国太阳能光伏发电的开展现状及展望16我国光伏发电的现状16中国太阳能光伏产业的挑战19中国太阳能光伏产业的展望22参考文献29引言随着世界经济的不断开展，全球各国对能源的需求不断加大，国际石油价格的上升，化石能源的可采储量却日趋枯竭，导致能源问题成为世界各国需要面对的严峻挑战。同时，化石能源的不断消耗，对全球气候变暖的影响也

3、日益突出，使得低碳能源称为可持续开展的必然选择。利用开发新能源及可再生能源，构筑可持续开展的能源体系，已成为近年来世界各国关注的重点和研究方向。由于太阳能具有取之不尽、用之不竭的特点，所以世界各国纷纷将太阳能光伏发电产业作为破解人类日益凸显的能源和环境问题的战略产业来予以大力支持，推动全球太阳能光伏发电产业迅猛开展。近五年来，全球太阳能光伏发电产业的年增长率高达50%o据研究机构Solarbuzz发布的统计数据显示，2008年，尽管受到全球金融危机的影响，但全球世界太阳能光伏发电装机容量到达创纪录的5.95GW,比2007年增长110%。同期，全球太阳能光伏电池产量从2007年的3.44GW增

4、长到6.85GW,整体产能利用率到达67%02008年全球光伏市场总收入那么到达371亿美元。欧洲仍然全球光伏发电最重要的市场，占到新增装机容量的82%。西班牙市场实现了285%的惊人年增长率，以2.46GW的新增长装机超过德国，排名世界第一；德国以1.86GW的新增装机容量位居世界第二；美国上升到第三位。韩国意大利和日本那么分列第四到第六位。据世界能源组织（IEA）、欧洲联合研究中心、欧洲光伏工业协会预测，2020年世界光伏发电将占总电力的1%,到2040年光伏发电将占全球发电量的20%,按此推算未来数十年，全球光伏产业的增长率将高达25%30%关键词：太阳能；光伏发电；工程介绍1太阳能发电

5、的背景及开展概况随着世界经济的不断开展，全球各国对能源的需求不断加大，国际石油价格的上升，化石能源的可采储量却日趋枯竭，导致能源问题成为世界各国需要面对的严峻挑战。同时化石能源的不断消耗，对全球气候变暖的影响也日益突出，使得低碳能源称为可持续开展的必然选择。利用开发新能源及可再生能源，构筑可持续开展的能源体系，已成为近年来世界各国关注的重点和研究方向。1954年美国贝尔研究所的PEARSON等3位科学家在美国首次研制成功了实用的单晶硅太阳能电池，从此诞生了将太阳能转换为电能的实用光伏发电技术。20世纪70年代，兴旺国家以国家级方案积极研究开发太阳能发电,其中日本于1974年开始的国家“Suns

6、hine方案”尤为突出。20世纪80年代后期，太阳能电池的种类不断增多，应用范围不断扩大,20世纪90年代光伏发电迅速开展。1990年德国率先提出并实施“一千屋顶方案”，1997年美国宣布实施“百万太阳能屋顶方案”，1999年1月德国又开始实施“十万屋顶方案”，2000年安装光伏容量超过40MW。中国对太阳能光伏发电的研究和开发起步较晚，1980年以后,政府才对其加大支持力度，2002年政府启动了“光明工程”，重点开展太阳能光伏发电。2009年开始，又推出太阳能光电建筑应用示范工程和金太阳示范工程。根据中国有色金属工业协会硅业分会的统计，从2002年2010年，增加到500MW,o根据半导体设

7、备暨材料协会(SEMI)的统计,2011年中国国内新增光伏装机容量2.7GW,占到2011年全球新增光伏装机容量的10%左右。水利水电规划总院的数据显示,截至到2012年底，中国光伏发电容量已经到达了7982.68MW,超越美国占据第三,但是最重要的还是集中在西部地区。中国19个省（区）共核准了484个大型并网光伏发电工程，核准容量是11543.三;中国15个主要省（区）已累计建成233个大型并网光伏发电工程，总的建设容量为4193.6MW,2012年兴建98个。其中青海、宁夏甘肃3省（区）的建设容量和市场份额都占据了半壁江山。为了解决这种光伏发电集中的情况，从2012年12月开始了分布式光伏

8、发电示范工程的一个技术评审，到2013年5月，中国26个省（区）市共上报了140个示范区，每一个示范区工程不是一个独立工程，可能涵盖了假设干个市、县或者是镇,o为大型光伏电站。截至2013年上半年,中国光伏发电累计建设容量已经到达10.77GW,其中大型光伏电站5.49GW,分布式光伏发电系统5.28GWo2013年，世界太阳能发电总装机容量为1.42亿千瓦，占总装机容量的2.5%；总发电量约1600亿千瓦时，约占总发电量的0.7吼太阳能发电产业快速增长。从多晶硅产业看，2013年全球多晶硅产能约39.3万吨，产量到达22.7万吨，平均产能利用率为57.8%。从电池产业看，2013年全球太阳能

9、电池产能约7800万千瓦，产量约3950万千瓦，产能利用率约50.6%。在组件产业方面，2013年全球太阳能组件产能到达7600万千瓦以上，产量到达4300万千瓦。图1反映了2006年至2014年美国太阳能的消费量（单位：万亿英热）的变化，从图中可以看出人类对太阳能的利用在不断加大。2015年2月有中国国家电网董事长刘振亚主编的全球能源互联网指出：太阳能发电经济性稳步提升。随着光伏电池及组件价格大幅下降，世界光伏电站造价已降到1500美元/千瓦。在中国，一些骨干企业已掌握万吨级多晶硅及晶硅电池全套工艺，光伏设备本钱不断降低。在各国政策鼓励下，世界光伏发电已经从最初少数国家开发进入大规模开展阶段

10、，而光热发电尚处于技术研发和试验示范阶段。从各国政策走势和规划来看，太阳能发电将继续保持快速开展，远期开展规模将超过风电。目前太阳能电池可以分为：有机太阳能电池和无机太阳能电池。有机太阳能电池的原理和无机太阳能电池一样也是光伏效应。然而就其转化效率来说，无机太阳能电池可达20%以上，而有机太阳能电池一般在10%左右。可见有机太阳能电池效率低，主要是由于使用的材料存在太阳光吸收效率低、吸收光谱与太阳光谱不匹配、吸收谱带较窄和载流子迁移率低的原因。但是未来有机太阳能电池研发和进步空间很大，将成为太阳能电池研究的热点。想要充分利用太阳能资源，还面临另一个不得不解决的问题：太阳能并网。随着光伏发电在电

11、力系统中装机容量所占比例越来越大，它对电力系统规划、仿真、调度、控制的影响也引起人们极大关注：大规模光伏发电并网会对电网产生一系列的不良影响：光伏发电的间歇性出力直接造成电网的电压波动,无旋转惯量的电流源并网接入使得电网的稳定裕度减小。对于接入配电网的大型光伏电站，所造成的潮流变化使得馈线电压调节困难，保护整定更加复杂。电网从自身平安运行的角度出发，要求并网光伏电站具备一定的电源特性,而目前运行的示范工程均未到达这些要求,其差异情况如表所示。要真正实现大规模并网，电网和光伏电站都需要相互增强适应性，可概括成下表。电网需求光伏电站现状有功功率可调，具备调频特性最大功率点跟踪，出力随机波动性大一定

12、的无功输出，具备调压特性无功补偿装置建设滞后或不具备无功补偿装置孤岛保护多台逆变器之间的孤岛检测相互影响，无统一策略低电压穿越一般不具备此功能，与孤岛保护存在矛盾光伏电站作为整体进行调节变换器之间相互影响高效变换，有较好的电能质量注入变换效率不够高，谐波超标等电能质量问题严重德国全球变化咨询委员会的研究说明，要实现全球能源的可持续开展，那么要求可再生能源替代比例将要从2020年的20%升高到2050年的50%o日本太阳光发电协会的资料显示，到达地球的太阳光能大约是1KW/M2,如果100%转化成为可以消费的能源，Ih的太阳光能就可以满足世界1年的能源需求。中国幅员辽阔，大局部地区太阳光资源丰富

13、，储量巨大，理论上中国陆地上每年接受的太阳光能折合成标准煤的话，相当于X104亿t,中国1/4的土地属于沙漠、沙漠化及潜在的沙漠化土地，如果利用其中的1%安装太阳能光伏发电装置，发电量就会满足全国的用电需求。在化石燃料日趋紧张的今天,太阳能资源开发利用的潜力还是非常大的。根据欧洲JRC的预测,到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上,太阳能发电占到60%以上。2011年以来，受国际金融危机和贸易保护主义影响，中国太阳能光伏发电产业处在严重低迷期，但从各国的节能减排目标和联合国的可再生能源特别报告中看出，到2050年实现高比例的可再生能源替代是一个世界性的趋势，这将会促进中国太阳能光伏发

14、电产业的开展。2012-09-22日国务院发布了太阳能发电开展“十二五”规划，提出到2015年中国太阳能发电装机容量到达21GW以上；2012-10-26日，国家电网公司发布关于做好分布式光伏发电并网效劳工作的意见，大幅度降低光伏发电入网门槛；2013年国务院出台关于促进光伏产业健康开展的假设干意见，提出2013年至2015年，年均新增光伏发电装机容量1000万KW左右，到2015年总装机容量到达3500万KW以上，并且要着力推进产业结构调整和技术进步。国家能源局明确指出，到2020年装机目标是1亿KW,今后几年都是超过10个GW的国内装机容量。到2030年整个能源需求到达50亿t标准煤，20

15、50年到达52亿t,可再生能源在2050年的整个能源需求里占到40%,在电力需求里可再生能源到达60%的比例，光伏发电可能装机要到达10亿Kk国家政策的大力支持,将会推动中国太阳能光伏发电产业的快速健康开展。由于中国生产的99%的光伏产品用来出口，而且不掌握核心技术，使产品本钱较高,一旦兴旺国家采取“双反”政策，中国的光伏产业就会受到冲击，这就促使人们在技术创新、设备升级、提高转化效率的根底上，扩大中国的消费市场，例如扩大光伏发电在城市轨道交通、农业、并网发电领域的应用，都将具有广阔的前景。2太阳能发电技术的原理太阳能电池是利用半导体材料的光伏效应,将太阳能转换成电能的装置。光伏效应：假设光线

16、照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起，致使发作电子一空穴对。界面层临近的电子和空穴在复合之前，将经由空间电荷的电场结果被相互分别。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。经由界面层的电荷分别，将在P区和N区之间发作一个向外的可测试的电压。对晶体硅太阳能电池来说，这个电压的典型数值为0.50.6V。如果此时连上导线，就有电流流过。如果经由光照在界面层发作的电子一空穴对越多，那么电流就会越大。我们可以结合图2-1来具体说明一下太阳能发电的原理。图2T太阳能发电原理图太阳光照射在光伏电池上，当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（负极）及空穴（正极），同时别离电