毕业论文 - 太阳能光伏发电系统研究 下载本文

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瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中高达15%以上。[2]

我国拥有丰富的新能源与可再生能源可供开发利用,近十年来的高长使我国迫切需要加大对新能源和可再生能源的开发利用,以解决能源题,保障能源供应安全。近年来,由于各级政府和社会各界的高度重视可再生能源的开发和利用方面取得了较快发展,并于2005年2月28日通过了《再生能源法》,该法已于2006年1月1日起实施,这对于我国可再生能具有十分重要的意义。[3]

1.2太阳能光伏发电研究现状与发展趋势

当今世界各国特别是发达国家对于太阳能光伏发电十分重视,针对其制定规划,增加投入,大力发展。20世纪80年代以来,即使是在世界经济从总体上处于衰退和低谷的时期,太阳能光伏发电产业也一直以10%-15%的递增速度在发展。[4]90年代后期,发展更为迅速,成为全球增长速度最快的高新技术产业之一。

国外太阳能光伏发电现状与发展趋势:

到2004年,世界太阳能光伏发电装机总容量达到964.9MW,到2005年底,达到4961.69MW。己经商业化、实用化的太阳能光伏电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、聚光电池、带状硅电池以及薄膜电池等几类。在国际市场上目前太阳能光伏电池的价格大约为3.15美元/W,并网系统价格为6美元/w,发电成本为0.25美元/(kw·h)。光伏电池的发电转化效率也不断提高,晶体硅光电池转化率达到15%,单晶硅光电池转化率是23.3%,砷化镓光电池转化率是25%,在实验室中特制的砷化嫁光电池转化率己达35%-36%。太阳能

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光伏电池/组件使用寿命大大增长,可使用30多年。目前,太阳能光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国,其太阳能光伏发电量约占世界光伏发电量的80%。今后太阳能光伏发电系统主要围绕高效率、低成本、长寿命、美观实用等方向发展。专家们预测到2050年,太阳能光伏发电在发电总量中将占13%-15%,到2100年将约占64%。

我国太阳能光伏发电现状与发展趋势:

20世纪90年代以来是我国太阳能光伏发电快速发展的时期,在这一时期我国光伏组件生产能力逐年增强,成本不断降低,市场不断扩大,装机容量逐年增加,2004年累计容量达35MW,约占世界份额的3%。10多年来,我国太阳能光伏产业长期平均维持了全球市场1%左右的份额。到2020年前,我国太阳能光伏发电产业将会得到不断的完善和发展,成本将不断下降,太阳能光伏发电市场发生巨大的变化:2005-2010年,我国的太阳能电池主要用于独立光伏发电系统,发电成本到2010年将约为1.20元/(kW·h);2010-2020年,太阳能光伏发电将会由独立光伏发电系统转向并网发电系统,发电成本到2020年将约为0.60元/(kw·h)。到2020年,我国太阳能光伏产业的技术水平有望达到世界先进行列。[5] 2光伏发电系统介绍

太阳能是一种能量巨大的可再生能源,据估算,太阳能传送到地球上每40秒钟就有相当于210亿桶石油的能量传送到地球,相当于全球一天的能源。在目前的几种新能源技术中,太阳能以其突出的优势被定位为的未来能源,有无尽的潜力。

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目前太阳能利用的方式有:太阳能光伏发电,太阳能热利用,太阳能动力利用,太阳能光化利用,太阳能生物利用和太阳能光-光利用。其中太阳能光伏发电以其优异的特性近年来在全世界范围得到了快速发展,被认为是当前具有发展前景的新能源技术,各发达国家均投入巨资竞相研究开发,并产业化进程,大力开拓太阳能光伏发电的市场应用。

太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳光能转化为电能的一种发太阳能电池单元是光电转化的最小单位,将太阳能电池单元进行串并联可以做成太阳能电池组件,其功率一般为几瓦到几百瓦,这种太阳能电池组件可以单独作为电源使用的最小单元,可以将太阳能电池组件进行进一步的串并联,构成太阳能电池方阵,以满足负载所需要的功率输出。[6]

太阳能光伏发电之所以发展如此迅速,是因为其具有以下优点 (l)取之不尽,用之不竭。地球表面所接受的太阳能约为1.07×1014GWh/年,是全球能量年需求的35000倍,可以说是一种无限的资源。

(2)无污染。光伏发电本身不消耗工质,不向外界排放废物,无转动部件,不产生噪声,是一种理想的清洁能源。

(3)资源分布广泛。不同于水电受水力资源限制,火电受到煤炭资源及运输成本等影响,光伏发电几乎不受地域的限制,理论上讲在任何可以得到太阳能的地方都可以利用太阳能进行发电。

(4)建设周期短,建造灵活方便,运行维护费用低。光伏发电系

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统可以按照需要将光伏组件灵活地串并联,达到所需功率,所以其建设周期短,扩容方便;安装于房顶,沙漠,还可与建筑相结合,从而节约占地面积,节省安装成本;太阳能光伏发电所消耗的太阳能无需付费,一年中往往只需在遇到连续阴雨天最长的季节前后去检查太阳能电池组件表面是否被污染,接线是否可靠以及蓄电池电压是否正常等,因而太阳能光伏发电的运行费用很低。

(5)光伏建筑集成。光伏产品与建筑材料集成是目前国际上研究及发展的前沿,这种产品不仅美观大方,还节省发电站使用的土地面积和费用。

(6)分布式。光伏发电系统的分布式特点将提高整个能源系统的安全性和可靠性,特别是从抗御自然灾害和战备的角度看,更具有明显的意义。

太阳能光伏发电系统按是否与电网连接可分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。太阳能光伏发电系统结构如图1.1所示,该系统中的能量能进行双向传输。在有太阳能辐射时,由太阳能电池阵列向负载提供能量;当无太阳能辐射或太阳能电池阵列提供的能量不够时,由蓄电池向系统负载提供能量。该系统可为交流负载提供能量,也可为直流负载提供能量,当太阳能电池阵列能量过剩时,可以将过剩能量存储起来或把过剩能量送入电网。该系统功能全面,但是系统过于复杂,成本高,仅在大型的太阳能光伏发电系统中才使用这种结构,并具有上述全面的功能;而一般使用的中小型系统仅具有该系统的部分功能。[7]

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