太阳能光伏发电技术讲座概要.doc

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1、太阳能光伏发电技术苏建徽合肥工业大学能源研究所2009年12月6日我国现有能源结构我国已探明的煤炭将在81年内采光石油将在15年左右枯竭天然气也将在30年用尽根据中国电力科学院预测，我国电力供应缺口在2010年和2020年分别为3700万千瓦和1亿千瓦发展可再生能源是未来能源发展的必由之路小水电和风电已经达到了商业化发电的水平，但它们的资源量毕竟有限，即使全部开发也可能满足不了未来的需要，太阳能光伏发电是最有潜力的电力来源。目前我国太阳能资源分布太阳能在三分之二的国土上，年辐射量超过60万焦耳／平方厘米，每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的能量，开发利用前景广阔太阳能也是

2、能源可持续发展的战略选择之一以煤为主的能源结构面临越来越大的环境压力燃煤产生的烟尘占全国烟尘排放量的70%燃煤产生的so2占全国so2排放量的90%；酸雨国土面积＞40%；每年煤炭开采形成的塌陷土地面积1.5-2万公顷，其中耕地占30%；另：我国每年co2排放量占全球的13%（非全煤生成），仅次于美国。据国家电力部统计，每生产一度电，大约需要350克左右的煤光伏发电对环境污染小，可大量减排CO2等气体计算指标一：光伏系统在当地每发电1kWh相当于减少大约0.814kg数量的CO2排放量计算指标二：按照最佳倾角和垂直安装两种并网光伏系统的情况进行统计分析，可计算出每安装1kW光伏系统总

3、共减少CO2排放量在约8.92吨到39.20吨之间案例：378kW光伏发电系统节能减排效果表光伏发电主要是以半导体材料为基础，利用光照产生电子-空穴对，在PN结上可以产生光电流和光电压的现象（光伏效应），从而实现太阳能光电转换的目的。太阳能电池的基本工作原理是光电效应。太阳能独立光伏发电系统光伏组件蓄电池充放电控制器逆变器AC(或DC负载太阳能独立光伏发电系统组成图农村电气化光伏应用(村落电站、户用电源、光伏水泵等）通信和工业应用(通信、铁路、气象、阴极保护、航标等）光伏产品和商品(太阳能路灯、草坪灯、交通信号灯、太阳能电车、广告牌、电子产品等）太阳能并网光伏发电系统光伏发电低压侧并

4、网概念直接接入低压配电网400V自发自用分为可逆流/不可逆流系统节省部分配电成本、全部变压器成本充分利用了原变压器容量，分摊了变压器损耗可实现快速的设计、施工、调试、并网光伏发电低压侧并网：是近期光伏发电系统接入电网的主要方式光伏发电低压侧并网结构图直接逆变系统的优点由于省去了笨重的工频变压器，重量轻、结构简单特高的效率（98%左右）直接逆变系统的缺点太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压，对人身安全不利直流侧MPPT电压需要大于350V。对于太阳电池组件乃至整个系统的绝缘有较高要求，容易出现漏电现象单相工频隔离系统的组成单相工频隔离系统的优点由于使用工频变压器进行电

5、压变换和电气隔离，系统结构简单、可靠性高抗冲击性能好、安全性能良好直流侧MPPT电压等级一般在220V-600V单相工频隔离系统的缺点系统效率相对较低体积较大，笨重高频隔离系统的组成高频隔离系统的优点同时具有电气隔离和重量轻的优点系统效率在93％左右高频隔离系统的缺点由于隔离DC/AC/DC的功率等级一般较小，所以这种拓朴结构集中在2KW以下高频DC/AC/DC的工作频率较高，一般为几十KHz,或更高，系统的EMC比较难设计系统的抗冲击性能差高频不隔离（Boost升压）系统的组成高频不隔离系统的优点和第(1种拓朴结构类似，由于省去了笨重的工频变压器，具有高效率、重量轻的优点同时加入了

6、Boost电路用于DC/DC直流输入电压的提升，太阳电池阵列的直流输入电压范围可以很宽高频不隔离系统的缺点同样，太阳电池板与电网没有电气隔离，太阳电池板两极有电网电压使用了高频DC/DC，EMC设计难度加大可靠性较低系统的组成优点同高频不隔离系统由于具有多个DC-DC电路，适合多个不同倾斜面阵列接入，即阵列1～n可以具有不同的MPPT电压，十分适合应用于光伏建筑缺点同高频不隔离系统系统的组成优点：注入电网的直流分量较小、电路简单缺点：功率器件利用率低10MW系统系统的组成1～50MW系统系统工作方式早晨弱光时由几台逆变器中随机一台开始工作。当第一台满功率时接入第二台逆变器，依次投入。

7、傍晚弱光时逐台退出。优点低空载损耗，充分利用了太阳能。逆变器轮流工作，延长寿命。缺点：光伏阵列全部并联，并联损耗较大，且只能用一种型号n[%]1MWp设备效率数据1009998979695949392919089020PDC%PN[%]100ηPCU%85929696.597,097,397.497.5三台逆变器一天中的运行状况图50～100MW系统优化直流母线电压、升压变压器配置和变比，避免重复升压，提高系统效率优先考虑当地用电负荷，避免过多电能的远距离