《太陽能光伏發(fā)電原理與應用》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)濟社會的不斷發(fā)展，能源消費也相應的持續(xù)增長。隨著時間的推移，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格上反應出來。在化石能源供應日趨緊張的背景下，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、確實的長壽命和免維護性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)點，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換和光電轉換兩種方式，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)濟潛力的能源開發(fā)領域。太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵部分，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、控制器和逆變器構成。光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為獨立太陽能光伏

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。我們預計，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)的應用空間也非常廣闊，可以應用于并網(wǎng)發(fā)電、與建材結合、解決邊遠地區(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）以供應無日照時使用，另外尚可能有強制循環(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)暖房風扇系統(tǒng)所組成，其過程乃太陽輻射

6、熱傳導，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)、直接裝設在房間內(nèi)或裝設于儲存裝置及房間之間等不同設計。2.5 2.5 太陽能發(fā)電 即直接將太陽能轉變成電能，并將電能存儲在電容器中，以備需要時使用。 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)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當所發(fā)的

7、電不能滿足負載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負載。2、太陽能蓄電池 組的任務是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。3、太陽能逆變器 負責把直流電轉換為交流電，供交流負荷使用。 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，因此受到人們的廣泛關注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太