太阳能光伏发电系统原理与应用技术第1章 概论
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太阳能光伏发电系统及其应用48页PPT
• 日辐射总量夏季大于冬季，其纬向梯度冬季 大于夏季。
• 春分日和秋分日赤道日辐射总量最大，向两 极递减，极点为零。
• 夏至日的日辐射总量从北回归线向南递减， 南极圈内为零；向北递增，北半球高纬最大 。
• 冬至日的日辐射总量从南回归线向北递减， 北极圈内为零；向南递增，南半球高纬最大 。
日照长度及其季节变化：一天之内的日照 长度越长，接收的太阳辐射越多。
1.核反应区：体积占1.6%，质量占50% 高温(800－1500万K)、高压
(3.3×1011atm)下的热核反应，氢核聚变成氦 核，释放巨大的能量。 2.辐射区：体积占一半，质量占49.9%
温度70万K，以辐射的形式向外传递能量。 3.对流区：体积占48.4%，质量仅占0.1%
温度70万K－6000K，以对流的形式将能量 传递到光球的底层，向外辐射。
的日珥、耀斑等的生、消、聚、散变化。
太阳黑子
地球
• 对太阳常数的影响： 太阳黑子活动强时，
太阳辐射强度增加，
太阳常数增大。
• 对近地面气候的影响： 统计分析为主，机理仍不清楚。例如：太
阳黑子低值年对应我国南涝北旱，高值年对 应南旱北涝。
大气圈顶太阳辐射时空分布的特点(W·m-2·d-1)
• 全年日辐射总量低纬大于高纬, 季节变化低 纬小于高纬。
二、太阳辐射能 (solar radiation)
1.太阳风 (solar wind)
太阳日冕以每天约5×107km的速度不断地 发射被电离的微粒子流，主要由电子和质子 组成，大约需3天到达地球。当吹到地球附 近时，与地磁场发生相互作用，产生大气电 离层的扰动和极光现象。
太阳风与地球磁场的相互作用
• 全年的总辐照量MJ/（m2.a）、 KW.h/（ m2.a）或全年日照小时数；
• 春分日和秋分日赤道日辐射总量最大，向两 极递减，极点为零。
• 夏至日的日辐射总量从北回归线向南递减， 南极圈内为零；向北递增，北半球高纬最大 。
• 冬至日的日辐射总量从南回归线向北递减， 北极圈内为零；向南递增，南半球高纬最大 。
日照长度及其季节变化：一天之内的日照 长度越长，接收的太阳辐射越多。
1.核反应区：体积占1.6%，质量占50% 高温(800－1500万K)、高压
(3.3×1011atm)下的热核反应，氢核聚变成氦 核，释放巨大的能量。 2.辐射区：体积占一半，质量占49.9%
温度70万K，以辐射的形式向外传递能量。 3.对流区：体积占48.4%，质量仅占0.1%
温度70万K－6000K，以对流的形式将能量 传递到光球的底层，向外辐射。
的日珥、耀斑等的生、消、聚、散变化。
太阳黑子
地球
• 对太阳常数的影响： 太阳黑子活动强时，
太阳辐射强度增加，
太阳常数增大。
• 对近地面气候的影响： 统计分析为主，机理仍不清楚。例如：太
阳黑子低值年对应我国南涝北旱，高值年对 应南旱北涝。
大气圈顶太阳辐射时空分布的特点(W·m-2·d-1)
• 全年日辐射总量低纬大于高纬, 季节变化低 纬小于高纬。
二、太阳辐射能 (solar radiation)
1.太阳风 (solar wind)
太阳日冕以每天约5×107km的速度不断地 发射被电离的微粒子流，主要由电子和质子 组成，大约需3天到达地球。当吹到地球附 近时，与地磁场发生相互作用，产生大气电 离层的扰动和极光现象。
太阳风与地球磁场的相互作用
• 全年的总辐照量MJ/（m2.a）、 KW.h/（ m2.a）或全年日照小时数；
太阳能光伏发电应用技术1绪论-58页精选文档
• 作为不受区域限制的太阳能，是个理想的补充能源，光伏发电在这些地区大 有用武之地，存在着巨大的潜在市场。
2020/1/25
13
1.2 太阳能发电的特点
1.2.1 太阳能发电的优点 • 太阳能取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类消耗的能量大
6000倍。只要在美国阳光丰富的西南部沙漠地区，建立一个面积为100哩×100 哩的巨型光伏电站，所发的电力可以满足全美国的用电需要。太阳能发电安全 可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。 • 太阳能随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了输电线路等损失。 • 太阳能不用燃料，运行成本很低。 • 太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下 使用。
• 太阳能发电不产生任何废弃物，没有污染，无噪声等公害，对环境无不良影响， 是理想的清洁能源。
我国必须作出巨大努力，来改变这种状态。
2020/1/25
9
1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
2020/1/25
10
1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
2019年全球一次能源消耗结构比例
世界
中国
煤炭 %
24.71
74.0
石油 %
38.47
15.2
天然气 %
23.72
2.7
核能 %
6.59
0.4
水电 %
6.51
7.7
2020/1/25
11
1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
• 太阳能是取之不尽的清洁无公害新能源。 • 安排装放1量K1W6 k太g阳、能SO光x排伏放发量电9系k统g和，微每粒年0可.6 以kg减。少CO2排放量600~2300 kg、NOx • 在我国太阳能每发1度电，扣除在生产太阳电池及设备的过程中所消耗的电力，
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1.2 太阳能发电的特点
1.2.1 太阳能发电的优点 • 太阳能取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类消耗的能量大
6000倍。只要在美国阳光丰富的西南部沙漠地区，建立一个面积为100哩×100 哩的巨型光伏电站，所发的电力可以满足全美国的用电需要。太阳能发电安全 可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。 • 太阳能随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了输电线路等损失。 • 太阳能不用燃料，运行成本很低。 • 太阳能发电没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下 使用。
• 太阳能发电不产生任何废弃物，没有污染，无噪声等公害，对环境无不良影响， 是理想的清洁能源。
我国必须作出巨大努力，来改变这种状态。
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1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
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1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
2019年全球一次能源消耗结构比例
世界
中国
煤炭 %
24.71
74.0
石油 %
38.47
15.2
天然气 %
23.72
2.7
核能 %
6.59
0.4
水电 %
6.51
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1.1.2 保护生态环境逐渐受到人们的重视
• 太阳能是取之不尽的清洁无公害新能源。 • 安排装放1量K1W6 k太g阳、能SO光x排伏放发量电9系k统g和，微每粒年0可.6 以kg减。少CO2排放量600~2300 kg、NOx • 在我国太阳能每发1度电，扣除在生产太阳电池及设备的过程中所消耗的电力，
光伏发电系统概论
光伏发电系统概论
光伏发电是一种利用太阳能转换为电能的技术，它的主要组成部分是光伏电池和光伏电池组成的电池组，以及光伏发电系统的控制器和逆变器等。
光伏电池是通过半导体材料将太阳能转化为电能的，光伏电池的工作原理是光生电效应，即光子被半导体材料吸收后，会使材料内的电子跃迁到导带中，产生电流。
光伏电池的种类有单晶硅、多晶硅、非晶硅和染料敏化太阳能电池等。
光伏发电系统的主要功能是将光伏电池发出的直流电转换为交
流电，以便供电使用。
逆变器是光伏发电系统中的一个重要组成部分，它可以将直流电转换为交流电，并保证输出的电压和频率符合电网的要求。
光伏发电系统还需要配备控制器，以确保系统的稳定性和安全性。
光伏发电系统的优点包括可再生、清洁、无噪音、无污染等特点，同时在运行过程中不会产生二氧化碳等温室气体，具有很高的环保性。
光伏发电系统的缺点是成本较高，且受天气等自然因素的影响比较大。
随着技术的不断进步和成本的逐步降低，光伏发电系统正在逐渐被广泛应用于家庭、商业和工业领域，成为了未来清洁能源的重要组成部分。
- 1 -。
太阳能光伏发电原理与实验
非晶硅太阳能电池
灵活 适应性强
光伏电池的效率
提高
不断进步
高水平
有效转化
总结
太阳能光伏发电原理是建立在光伏效应和P-N结 构基础上的。不同种类的光伏电池具有不同的材 料和工作原理，但它们都致力于将太阳能转化为 电能。随着技术的不断改进，光伏电池的效率得 到提高，为可再生能源的发展做出了重要贡献。
万用表
用于测量电池板 的输出电压和电
流
电线
用于连接太阳能 电池板与其他设
备
实验步骤
01 放置电池板
将太阳能电池板放置在充足的光照位置
02 连接电线
将电池板与万用表连接以测量输出
03 测量数据
记录电池板的输出电压和电流
实验数据分析
分析数据
计算电池板的输 出功率
改进方法
讨论改进实验的 方法
探讨误差
安全性
注意系统安全和稳定性 处理故障
设备维护
及时维护设备 保持系统运行稳定
总结
太阳能光伏发电系统设计是一个综合性的工程， 需要重视每个环节的设计和实施。仔细选择组件、 合理设计布局、严格安装调试、定期维护保养， 能够确保系统高效运行，为环境保护和可持续发 展做出贡献。
● 05
第五章 太阳能光伏发电的 环保与经济效益
系统设计
布局设计
考虑光照条件、 倾斜角度等因素
阴影处理
避免阴影对发电 效率的影响
连接方式
根据实际情况设 计连接方式
安装与调试
01 安装太阳能电池板
在光照充足条件下进行安装
02 连接逆变器
对系统进行调试和优化
03 系统调试
确保系统正常运行并实现电能输出
系统运行与维护
太阳能光伏发电系统原理与应用技术
太阳能光伏发电系统原理与应用技术一、引言在当今社会，能源问题日益成为人们关注的焦点。
传统的化石能源日益枯竭，同时也给地球环境带来了严重的污染。
寻找一种清洁、可再生的能源就成为了当务之急。
太阳能作为一种非常丰富的可再生能源，其应用前景广阔。
太阳能光伏发电系统作为太阳能利用的一种主要方式，在能源领域也备受关注。
本文将就太阳能光伏发电系统的原理与应用技术展开探讨。
二、太阳能光伏发电系统原理1. 太阳能光伏发电系统的基本构成太阳能光伏发电系统主要包括太阳能电池板、光伏逆变器、储能设备和配电系统等组成部分。
其中，太阳能电池板是太阳能光伏发电系统的核心部件，其作用是将太阳能转换为直流电能；光伏逆变器则是将直流电能转换为交流电能供电使用；而储能设备则可以将多余的电能储存起来，以应对没有太阳能供应的时候。
2. 太阳能电池板的工作原理太阳能电池板利用光能来产生电能，其主要工作原理是光生电效应。
当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子会被太阳能电池板的半导体材料吸收，并激发出电子和空穴对。
这些电子和空穴对在电场的作用下，分别向两端移动，形成电流，从而产生了电能。
三、太阳能光伏发电系统应用技术1. 多晶硅和单晶硅太阳能电池随着技术的不断发展，太阳能电池的制备工艺也得到了极大的改进。
目前市场上主要的太阳能电池为多晶硅和单晶硅太阳能电池。
多晶硅太阳能电池通过将多晶硅棒切割成薄片来实现，而单晶硅太阳能电池则是利用单晶硅棒来生产。
这两种太阳能电池在光伏发电系统中应用广泛，且具有较高的转换效率和稳定性。
2. 太阳能光伏发电系统的并网技术随着太阳能光伏发电技术的不断发展，其并网技术也愈加成熟。
并网技术是指太阳能光伏发电系统将发电效果集中于电网内，以供应城市和居民的用电需求。
通过并网技术，太阳能光伏发电系统可以将多余的电能输送到电网中，从而实现供需平衡和能源优化利用。
3. 太阳能光伏发电系统的智能化管理随着物联网和大数据技术的发展，太阳能光伏发电系统的智能化管理也成为了发展趋势。
太阳能电池-工作原理、技术和系统应用的完整-太阳能电池课件-新南威尔士大学ppt课件
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
杂质半导体
n型半导体 Si Si Si Si
Si
P
Si
Si
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太阳能电池概论
21
图中掺入的五 价P原子在晶体中替 代Si的位置，构成与 Si相同的四电子结构， 多出的一个电子在 杂质离子的电场范 围内运动。
第一章 太阳能电池和太阳光
杂质半导体
硅原子
Si
磷原子
水力
2001
2010
2020
2030
2040
太阳能电池概论
预计2040年太阳能电池占25%
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第一章 太阳能电池和太阳光
1.2 太阳能电池工作原理及发展概况
11
1.2.1太阳能电池工作原理
太阳能 半导体材料
电能太阳能电池来自基本工作原理：光伏效应（Photovoltaic effect）
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太阳能电池概论
钱伯章 主编，《太阳能技术与应用/新能源技术丛书》，科学出版社，2010年； 赵雨等 主编，《太阳能电池技术及应用》，中国铁道出版社，2013年。
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
5
第一章 太阳能电池和太阳光
.
太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
6
主要内容
1.1 引言
1.2 太阳能电池工作原理及发展概况
纯净的单晶半导体 称为本征半导体。
15
本征半导体
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
本征半导体中
价电子（热激发） 自由电子-空穴对
复合 平衡
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太阳能电池概论
本征半导体 16
光伏发电概论第一章太阳能电池发展趋势及输出特性
Pm＝Im×Um＝FF×Isc×Uoc
3.7.1.2、开路电压、闭路电流、曲线因子、转换效率
Voc表示开路电压：太阳电池的正负极之间未被连接的状态是的电压，单位为V（伏特），太阳电池单元的电压一般为0.5~0.8V左右，用串联方式可以获得较高的电压。
Isc表示短路电流：太阳电池正负极之间用导线连接，正负极间短路状态是的电流，单位为A（安培），短路电流随光的强度变化而变化。
3.6.3、多晶硅的紧缺和价格高并非由于资源短缺，也并非由于技术难以突破，而是现存产能不足。
经济学的基本原理告诉我们，这样的供应危机肯定会消除，所需的只是时间而已，而且这一刻的到来往往比我们预想的要早。硅元素的丰富对太阳能电池这样注定要进入大规模市场的产品而言意义重大。目前较为成熟的几种化合物薄膜技中都要用到稀有金属（In、Te等），一旦大规模生产，这些金属的价格也会急上升。所以非晶硅太阳能电池技术的市场份额会迅速扩大，但不可能完全取代体硅太阳能电池，更有可能出现的情形是两类技术并存。
根据功率定义式P=UI，设定P为不同的常数，代人U和I，便可在光伏电池电压-电流特性曲线图上做出一系列的等功率曲线（参见图，图中右上角若干条等距的曲线）。然而必有惟一的一条功率曲线与光伏电池输出电压-电流特性曲线相切，该功率曲线便代表着光伏电池在当前光照强度下的最大输出功率，该切点称为最佳工作点M。从原点引出的交于M点的直线为最佳负载线，RL =Rm；M点对应的电流值为最佳输出电流Im，对应的电压值为最佳输出电压Um；由Im和Um得到的矩形几何面积也是该特性曲线所能包揽的最大面积，称为光伏电池的最佳输出功率或最大输出功率Pm，它也可由下式得出：
FF表示光伏电池的曲线因数，Pmax与开路电压*短路电流乘积（Voc*Isc）之比，是一个比值，所以没有单位的，是表征光伏电池性能优劣的一个重要参数。FF为1时视为最理想的太阳电池特性，但从图可以看出是FF都是小于或等于1的，实际上在0.5~0.8之间。一般FF<1。硅型光伏电池，FF一般在0. 75-0.8之间。
3.7.1.2、开路电压、闭路电流、曲线因子、转换效率
Voc表示开路电压：太阳电池的正负极之间未被连接的状态是的电压，单位为V（伏特），太阳电池单元的电压一般为0.5~0.8V左右，用串联方式可以获得较高的电压。
Isc表示短路电流：太阳电池正负极之间用导线连接，正负极间短路状态是的电流，单位为A（安培），短路电流随光的强度变化而变化。
3.6.3、多晶硅的紧缺和价格高并非由于资源短缺，也并非由于技术难以突破，而是现存产能不足。
经济学的基本原理告诉我们，这样的供应危机肯定会消除，所需的只是时间而已，而且这一刻的到来往往比我们预想的要早。硅元素的丰富对太阳能电池这样注定要进入大规模市场的产品而言意义重大。目前较为成熟的几种化合物薄膜技中都要用到稀有金属（In、Te等），一旦大规模生产，这些金属的价格也会急上升。所以非晶硅太阳能电池技术的市场份额会迅速扩大，但不可能完全取代体硅太阳能电池，更有可能出现的情形是两类技术并存。
根据功率定义式P=UI，设定P为不同的常数，代人U和I，便可在光伏电池电压-电流特性曲线图上做出一系列的等功率曲线（参见图，图中右上角若干条等距的曲线）。然而必有惟一的一条功率曲线与光伏电池输出电压-电流特性曲线相切，该功率曲线便代表着光伏电池在当前光照强度下的最大输出功率，该切点称为最佳工作点M。从原点引出的交于M点的直线为最佳负载线，RL =Rm；M点对应的电流值为最佳输出电流Im，对应的电压值为最佳输出电压Um；由Im和Um得到的矩形几何面积也是该特性曲线所能包揽的最大面积，称为光伏电池的最佳输出功率或最大输出功率Pm，它也可由下式得出：
FF表示光伏电池的曲线因数，Pmax与开路电压*短路电流乘积（Voc*Isc）之比，是一个比值，所以没有单位的，是表征光伏电池性能优劣的一个重要参数。FF为1时视为最理想的太阳电池特性，但从图可以看出是FF都是小于或等于1的，实际上在0.5~0.8之间。一般FF<1。硅型光伏电池，FF一般在0. 75-0.8之间。
何道清《太阳能光伏发电系统原理与应用技术》第1章_绪论
综上所述，到本世纪末，除煤炭外, 其它的化石能 源就要开采殆尽！ “能源危机” 之说绝不是危言耸听！
4、与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严 重，减排任务相当艰巨！2009年12月18日在哥本哈根召开 的世界气候会议的主要议题是，工业化国家减少温室气体 的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美 等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见， 世界性的减排、低碳之路任重而道远！
.
1
教学内容和重点： •太阳及太阳能； •太阳能电池原理、特性、使用和维护； •蓄电池的原理、特性、使用和维护； •控制器的原理、结构、功能、操作调试方法； •逆变器的原理、结构、功能、操作调试方法； •光伏发电系统相关技术； •风光互补发电系统的组成、设计。
.
2
本课程的学习方法
一门理论性很强又是一门与实践结合紧密的课 程，因此在教学过程中要突出基本概念、基本 原理和光伏系统设计方法的讲解；尽量结合独 立光伏系统及并网光伏系统在国民经济各个领 域的典型应用来增强学生对理论的理解。对学 生有如下要求：
（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。
太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比 电池储存电能的成本低得多。举例来说，一个普通的保温瓶 和一台笔记本电脑的电池所存储的能量相当，但显然电池的 成本要高得多。能够将太阳热能储存，就意味着太阳能热电 厂可以克服传统电厂发电可能中断的弊端。
从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠地区相继建成 九个槽式太阳能热电站。其发电功率分别为14MW、6×30MW和 2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后，一直向加州电网 供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。
.
11
太阳能：太阳能的利用主要有两种：
4、与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严 重，减排任务相当艰巨！2009年12月18日在哥本哈根召开 的世界气候会议的主要议题是，工业化国家减少温室气体 的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美 等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见， 世界性的减排、低碳之路任重而道远！
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教学内容和重点： •太阳及太阳能； •太阳能电池原理、特性、使用和维护； •蓄电池的原理、特性、使用和维护； •控制器的原理、结构、功能、操作调试方法； •逆变器的原理、结构、功能、操作调试方法； •光伏发电系统相关技术； •风光互补发电系统的组成、设计。
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2
本课程的学习方法
一门理论性很强又是一门与实践结合紧密的课 程，因此在教学过程中要突出基本概念、基本 原理和光伏系统设计方法的讲解；尽量结合独 立光伏系统及并网光伏系统在国民经济各个领 域的典型应用来增强学生对理论的理解。对学 生有如下要求：
（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。
太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比 电池储存电能的成本低得多。举例来说，一个普通的保温瓶 和一台笔记本电脑的电池所存储的能量相当，但显然电池的 成本要高得多。能够将太阳热能储存，就意味着太阳能热电 厂可以克服传统电厂发电可能中断的弊端。
从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠地区相继建成 九个槽式太阳能热电站。其发电功率分别为14MW、6×30MW和 2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后，一直向加州电网 供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。
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太阳能：太阳能的利用主要有两种：
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1.3 光伏发电系统的组成与应用
3.我国光伏发电产业的发展历程 2002年启动西部省区无电通电计划（风能、光能利用） 2003年“光明工程”，筹资100亿推进光伏技术应用； 单晶硅市场份额占世界25%； 光伏产业年增幅30%； 光伏产能：139MW(2005)→400MW(2006)→ 1180MW(2007)→5635MW（2010）占全球的40％以上。 太阳能电池价格：40元/W(2000)→33元/W(2003)→ 27元/W(2004)→12元/W(目前)； 太阳能电价：3~5元/kWh →1元/ kWh (2011.8）
1.3 光伏发电系统的组成与应用
1.3.1 太阳能光伏发电系统的组成
1.独立太阳能光伏系统的构成
图1-3 独立太阳能光伏系统构成
1.3 光伏发电系统的组成与应用
独立光伏发电系统目前面临以下三个问题： （1）能量密度和整体利用效率较低，前期投资较大； （2）独立发电系统的储能装置-铅酸蓄电池初始成本高 （占25%左右），运行成本也大； （3）供电稳定性、可靠性差 。
1.1.2 自然生态环境日趋恶化
能源消耗增加自然生态破坏、人造气体增加环境恶 化（吸收7～13m辐射能，阻碍地球能量的正常逃逸 ）。 温室效应
图1-1 当地球和太阳都被视为黑体时，地球吸收和向外辐射的光谱能譜分布 （图中两条曲线的峰值已被归一化处理，并且水平轴坐标尺度是对数尺度）
1.1 太阳能光伏发电的重要意义
1.2 太阳能光伏发电原理及特点
1.2.2 太阳能光伏发电的特点
1.优点： （7）光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长（30 年以上） （8）太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于 运输和安装。 太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、 清洁性和灵活性三大优点。
1.2 太阳能光伏发电原理及特点
第1章 太阳能光伏发电系统概论
第1章 太阳能光伏发电系统概论
国务院常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育 和发展战略性新兴产业的决定》，七个产业被纳入战略性 新兴产业规划。(2010.9.8) • 节能环保产业：为节约资源、保护环境提供技术、装备和 服务保障的产业； • 高端装备制造产业：包括我国高速铁路等技术等； • 生物产业：包括生物医药和生物农业等； • 新材料产业：包括以纳米材料为代表的新材料的应用等 • 新能源汽车：包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源 动力汽车和太阳能汽车等； • 新能源产业：太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能 和核聚变能等的发现和应用； • 新一代信息技术产业：互联网、云计算为技术基础的一些 新兴平台。
1.2.2 太阳能光伏发电的特点
2.缺点 （1）能量密度低（<1kW/m2 ）； （2）占地面积大。 （3）转换效率低，晶体硅光伏电池为13%～17%，非晶 硅光伏电池只有6～8%； （4）间歇性工作； （5）受气候环境因素影响大； （6）地域依赖性强； （7）系统成本高，太阳能电池组件2美元/W； （8）晶体硅电池的制造过程高污染、高能耗。
4.太阳能光伏发电的应用 （1）消费性电子产品，如非晶硅太阳能电池供电的计算 器、太阳能钟表、太阳能照明灯具、太阳能收音机、电视 机等，这类产品约占世界光伏产品销售量的14%。 （2）远离电网居民供电系统，包括家庭分散供电和独立 太阳能光伏电站的集中供电，占世界光伏产品销量的 35%。 （3）离网工业供电系统，占世界光伏产品销量的33%。 （4）并网太阳能光伏发电系统，占世界光伏产品销售量 的18％
图1-4 户用光伏发电系统
1.3 光伏发电系统的组成与应用
1.3.1 太阳能光伏发电系统的组成
2.并网太阳能光伏发电系统
图1-5 并网型太阳能光伏发电系统工作原理
1.3 光伏发电系统的组成与应用
1.3.1 太阳能光伏发电系统的组成
2.并网太阳能光伏发电系统
图1-5 并网型太阳能光伏发电系统
1.3 光伏发电系统的组成与应用
1.3 光伏发电系统的组成与应用
2.国际太阳能光伏发电技术的发展历程 光伏效应（1839年 ）硅太阳能电池（1954年） 光伏 发电技术及其应用。 能源危机是世界性问题； 阳光计划，全球开发太阳能； 光伏厂商4600余家； 美国“国家光伏计划”，太阳能路灯每盏年节电800 kWh ； 日本计划普及太阳能住宅发电系统，建筑-光伏(BIPV) 一体化； 欧洲“尤里卡”计划，推出“10万套工程计划”； 全球太阳能产业年增幅15%。
1.3 光伏发电系统的组成与应用
5.太阳能光伏发电技术的发展趋势 最新研究动态 （1）最新式太阳能采集装置—氦气球 美国科利与葛菲尔研制，直径10ft氦气球相当于25m2太阳 能电池板的采光能力； （2）有机薄膜太阳能电池, 光电转换效率20%； （3）南非廉价太阳能电池板（50%），增加5m厚特殊 感光合金，减小电池板厚度； （4）小珠（1mm）太阳能电池，转换效率8%~10%，但 价格便宜14美分/kWh; （5）荷兰新型太阳能电池输出效率提高9%。 研究方向：提高效率，降低成本（与火电持平），推广 应用。
1.3 光伏发电系统的组成与应用
太阳能利用
1.3 光伏发电系统的组成与应用
太阳能利用
BIPV一体
1.3 光伏发电系统的组成与应用
5.太阳能光伏发电技术的发展趋势 开发新能源和可再生清洁能源，是21世纪世界经济发展 中最具有决定性影响的五项技术领域之一。 太阳能光伏发电远期将大规模应用，近期可解决特殊应 用领域的需要。
1.3 光伏发电系统的组成与应用
3.我国光伏发电产业的发展历程 1959年研制成功第一个太阳能电池。1971年3月首次应用 于我国第二颗人造卫星。1973年开始在地面应用太阳能电 池，1979年开始生产单晶硅太阳能电池。20世纪80年代中、 后期，引进国外太阳能电池生产线或关键设备，初步形成 生产能力达到4.5MW的太阳能光伏产业。20世纪90年代 中、后期，光伏发电产业进入稳步发展时期，2010年，我 国太阳能电池产量达5635MW，占全球的40％以上。
1.3.1 太阳能光伏发电系统的组成
2.并网太阳能光伏发电系统
图1-5 并网型太阳能光伏发电系统
1.3 光伏发电系统的组成与应用
1.3.2太阳能光伏发电技术的应用与发展历程
1. 太阳能光伏发展的历程 光伏效应（贝克雷尔，1839）→Se光伏效应（）→单晶硅太阳电池（贝 尔实验室，光电转换6%，1954）→能源危机，光伏计划 （1974）→成本降低，实际应用。 中国1975年起步，发展迅速，《国务院关于加快培育和 发展战略性新兴产业的决定》将新能源产业：太阳能、地 热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等的发展和应 用纳入七个战略性新兴产业规划中（2010.9.8）。
太阳能光伏发电系统原理与应用技术
教学内容和重点： 太阳及太阳能； 太阳能电池原理、特性、制作方法、使用和维护； 蓄电池的原理、特性、安装、使用和维护； 控制器的原理、结构、功能、操作调试方法； 逆变器的原理、结构、功能、操作调试方法； 光伏发电系统的组成、设计、安装调试及运行维护； 风光互补发电系统的组成、设计、安装调试及运行维 护； 实验/实训。 考核方法（参考）： 课程成绩=作业(15%)+实验(15%)+期末考试(70%)。
第1章 太阳能光伏发电系统概论
太阳能光伏发电系统：
太阳太阳能太阳能电池蓄电池控制器 逆变器光伏发电系统 + 风光互补发电系统
1.1 太阳能光伏发电的重要意义
1.1.1世界能源危机日益加剧
能源需求量日益增加，化石能源的储量有限能源危机
中国及世界主要常规能源储量预测
1.1 太阳能光伏发电的重要意义
1.2 太阳能光伏发电原理及特点
1.2.2 太阳能光伏发电的特点
优点： 分布广—阳光普照大地； 无污染—最洁净能源； 易接受—建设周期短，简单方便； 能源巨大—地表年接受太阳能=130万吨标煤能； 长久—永不枯竭，太阳能可维持100亿年，超过地球寿 命。 缺点： 分散性—能量密度低； 不稳定性—随季节、天气、昼夜变化，并网麻烦； 地域依赖性强 ； 效率低、成本高—光电转换效率~15%；1~2元/kWh 。
根据投资成本变化和技术进步情况等因素适时调整光伏发电上网电价。
其它发电行业上网参考电价：火电0.4元/kWh；水电0.1612~0.39元/ kWh ；风电按四类风能资源区分类，相应的上网电价分别为0.51元/ kWh、0.54元/ kWh、0.58元/ kWh和0.61元/ kWh。
1.3 光伏发电系统的组成与应用
图1-2 太阳能电池的发电原理和结构 1-栅线电极；2-减反射膜；3-扩散区；4-基区；5-底电极
1.2 太阳能光伏发电原理及特点
1.2.2 太阳能光伏发电的特点
1.优点： （1）太阳能资源取之不尽，用之不竭； （2）太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输 送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。 （3）光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光能到电 能的转换，没有中间过程和机械运动，不存在机械磨损。 （4）光伏发电本身不使用燃料，绿色、环保； （5）光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的 荒漠戈壁上；光伏-建筑一体化发电系统，不需要单独占 地，节省土地资源；
太阳能光伏发电系统 原理与应用技术
太阳能光伏发电系统原理与应用技术
使用教材： 何道清等.太阳能光伏发电系统原理与应用技术. 2012. 参考书籍： 1.杨金焕.太阳能光伏发电应用技术.北京：电子工业出版 社，2009. 2.周志敏、纪爱华.太阳能光伏发电系统设计与应用实例. 北京： 电子工业出版社， 2010. 3.谢建、马永刚.太阳能光伏发电工程实用技术.北京：化 学工业出版社 2010. 4.沈辉、曾祖勤.太阳能光伏发电技术.北京：化学工业出 版社，2004. 5.王长贵、王斯成.太阳能光伏发电实用技术. 北京：化学 工业出版社，2010. 6.太阳能光伏发电技术相关网站