《分布式能源》 课件 3.1太阳能发电

可再生能源及其发电技术

问题引入：同学们知道哪些能源是可再生能源吗？可再生能源可再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能、核能（聚变）等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽，用之不竭的能源，不需要人力参与便会自动再生。我国太阳能辐照地区分类太阳能资源丰富地区占全国总面积2/3以上。我国太阳能辐照概况一、二、三类地区，年日照时数大于2200h，太阳年辐射总量高于5016MJ/m2，是中国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区，虽然太阳能资源条件较差，但是也有一定的利用价值，其中有的地方是有可能开发利用的。从全国来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家，具有发展太阳能利用事业得天独厚的优越条件，太阳能利用事业在我国是有着广阔的发展前景的。我国太阳能利用同学们知道哪些太阳能利用技术呢？太阳能发电：大家知道哪些太阳能发电技术？太阳能发电：其实，利用太阳能进行发电的手段很多。太阳能发电热发电光发电蒸汽热动力发电热电直接转换光化学发电和生物转换光感应发电光伏发电太阳能热发电1、蒸汽热动力发电太阳能热发电系统，由集热部分、热传输部分、蓄热与热交换部分和汽轮发电部分组成。太阳能热发电（1）集热部分定日镜（聚光系统）的作用是提高功率密度。集热器的作用是将聚焦后的太阳能辐射吸收，并转换为热能提供给工质。（2）热能传输部分把集热器收集起来的热能传输给蓄热部分。（3）蓄热与热交换部分蓄热装置保证发电系统的热源稳定。热能通过热交换装置，转化为高温高压蒸汽。（4）汽轮发电部分太阳能热发电定日镜专用锅炉蓄热器太阳能热发电高压热蒸汽在推动汽轮机转动的同时，还通过专用的管道将一部分热能储存在蓄热器内。阴天、雨雪天及夜间没有太阳光，便由蓄热器来提供热能，从而保证太阳能热电站能够连续发电。世界上第一座太阳能热电站是法国的奥德约太阳能热电站，虽然它的发电能力当初只有64千瓦，但却开创了太阳能热电的先河。2013年8月，在八达岭长城脚下，我国首座自主知识产权光热发电站，也是亚洲首座塔式太阳能热电站将并网发电。太阳能热发电大家想想这种发电形式的缺点在哪儿？那就是占用地方大。一组定日镜占地100平方米，100组定日镜即使严丝合缝地凑在一起，也至少要占总计1万平方米土地。太阳能热发电2、热电直接转换多是依靠特殊的物理现象或化学反应。这类发电方式的优点是发电装置本体没有活动部件，但一般发电量都很小，有的方法尚处于原理性试验阶段。相对成熟一些的，主要是半导体温差发电。太阳能光发电1、光化学转换（1）光化学电池浸泡在溶液中的半导体电极受到光照后，电极上有电流输出的现象。（2）光生物发电光生物发电，通常是指叶绿素电池发电，叶绿素在光照作用下能产生电流，这是最普遍的生物现象之一。太阳能光发电2、光感应发电是利用某些有机高分子团吸收太阳的光能后变成光极化偶极子的现象。太阳能光发电3、光伏发电是利用某些物质的光电效应（光生伏打效应），将太阳光辐射能直接转变成电能的发电方式。光伏电池，是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的器件，也叫太阳能电池，都是由很多单体光伏电池构成的。太阳能光发电光伏电池原理：带正电的空穴向P型半导体区移动，带负电的电子向N型半导体区移动电子从N区负电极流出负电，空穴从P区正电极流出正电太阳能光发电光伏发电系统组成一般由太阳能电池方阵、储能蓄电池、保护和控制系统、逆变器等设备组成。将多个光伏单体电池经串并联，并封装在一起，组成一个光伏电池组件。把多个电池组件再串、并联起来并装在支架上，组成光伏电池阵列。光伏发电输出功率不稳定性、不连续，需要配备储能装置，以保证对用户的可靠供电。阳光充足时，剩余的能量给蓄电池充电。日照缺乏的情况下，由蓄电池向用户补充供电。太阳能光发电在小型或独立运行的光伏发电系统中，保护和控制功能主要是蓄电池的保护，防止过充电和过放电。

对于大中型或并网运行的光伏发电系统，保护和控制系统担负着平衡、管理系统能量，保护蓄电池及整个系统正常工作和显示系统工作状态等重要作用。太阳能光发电光伏电池和蓄电池输出的都是直流电。逆变器是将直流电变换成交流电的电力电子设备，是光伏电池普及应用的关键技术之一。光伏发电的特点优点（1）运输、安装容易（2）运行、维护简单（3）安全，可靠，寿命长（4）清洁，环境污染少光伏发电的特点不足主要是由太阳能资源本身的弱点造成的。（1）能量分散（能量密度低）。（2）能量不稳定。（3）能量不连续。光伏发电概况根据国家能源局数据：2014-2019年，中国光伏发电累计装机容量逐年增长，新增装机容量呈现先增长后下降的趋势。光伏发电概况根据国家能源局数据：2019年，全国光伏发电累计装机容量达到20430万千瓦，同比增长17.3%，其中集中式光伏14167万千瓦，同比增长14.5%。截止2020年6月底，光伏发电累计装机达到2.16亿千瓦，其中集中式光伏1.49亿千瓦。。分布式光伏发电概况根据国家能源局数据：在2010-2015年间，我国集中式光伏电站一直处于投资风口，大批电站项目集中上马，而分布式光伏项目几乎无人问津。2014-2019年，中国分布式光伏发电累计装机容量逐年增长，其中2016年起呈快速增长趋势;新增装机容量呈现先增长后下降的走势。分布式光伏发电概况2019年，全国分布式光伏发电累计装机容量达到6435万千瓦，同比增长23.75%;2020年1-6月，全国新增分布式光伏发电装机443.5万千瓦。截止6月底，分布式光伏发电累计装机达到6707