太阳能光伏发电课程设计1.docVIP

1 太阳能发电概述 1.1 太阳能光伏发电背景 能源短缺是当今社会中的热点问题，它直接制约着经济和社会的发展，可再生能源的利用也就成了当今世界关注的焦点之一。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能。广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。近年来太阳能的利用得到了世界各国的广泛关注，美国、日本、德国相继提出了“阳光计划”、“节能计划”等大力发展太阳能光伏发电技术。自“六五”以来我国政府也一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。 中国1958年开始研制太阳能电池，1959年第一块有实用价值的太阳能电池诞生。中国于1971年3月首次应用太阳能电池作为科学实验卫星的电源，开始了太阳能电池的空间应用。中国于1973年首次在灯浮标上进行应用太阳能电池供电试验，开始了太阳能电池的地面应用。 经过40多年的努力，中国的光伏发电技术已具有一定的水平和基础。到2002年地，已建成10个初具规模的光伏电池专业生产厂，光伏电池组件的年生产能力约为10MW,其中单晶硅电池为8WM，非单晶硅电池为2WM。 中国光伏电池的主要产品是单晶硅电池、多晶硅电池和非晶硅电池。商品单晶硅电池组件的转换效率为11%～14%，功率为35～70Wp。商品多晶硅光伏电池组件的转换效率为10%～13%，功率为35～70Wp。商品非晶硅光伏电池组件的转换效率为4%～6%，功率为11～12Wp，为单节p-I-n电池。 2002年中国光伏电池组件的产量约为9MW，其中单晶硅和多晶硅光伏电池组件约为8MW，非晶硅光伏电池组件约为1MW。在单硅和多晶硅光伏电池组件中，包括用进口光伏电池封装的组件，未包括出口的草坪灯等消费品用的光伏电池。在非晶硅光伏电池组件中，未包括出口的电子计算器等消费品用的光伏电池。 2002年中国单晶硅和多晶硅光伏电池组件的售价为33～40元/Wp，非晶硅光伏电池组件的售价为24～26元/Wp。 从总体上讲，与国外发达国家相比，中国的光伏发电技术及其产业还有很大差距，存在的主要问题是： (1）规模小。目前中国商品晶体硅光伏电池生产厂的规模化在3～10MW之间，比国外的50～100MW的生产规模小得多。 (2）技术水平低。目前中国商品晶体硅光伏电池组件的光电转换效率多在10%～14%之间；组件的封装水平低，工程应用不时发现有的组件经过几年的使用有发黄、起跑、焊线脱落、效率下降等现象出现；组件的实际使用寿命，也不如国外产品。非晶硅光伏电池厂只能生产单节电池，转换效率低，稳定性差，目前尚不能生产双节和三节电池。 (3）平衡设备薄弱落后。光伏发电用的控制器、逆变器等关键平衡设备，至今尚缺少具有一定规模并拥有较先进生产和检测设备的专业工厂生产，仅在几个研究所和小厂少量生产，技术性能不够高，可靠性较低，品种规格少，价格也高，更谈不上研究开发更先进的产品。 (4）用材料的国产化程度不高。银浆、低铁钢化玻璃、PVF、TPT等关键封装材料尚未真正实现国产化。国家曾把专用材料的国产化列入“八五”攻关计划进行攻关，虽然取得了一定成果，但性能仍然不如国外产品，各生产厂为保证产品质量，目前许多专用材料仍然从国外进口。 (5）成本、价格高。目前晶体硅光伏电池组件的生产成本约为25～30元/Wp，平均售价约为33～45/Wp，成本和售价均高于国外产品，在国际市场上缺乏竞争力，“入世”实行进口光伏电池零关税后受进口产品的冲击很大。 6）产品与系统的标准、规范不健全，检测认证体系尚待完善与建立。 而且面对当前的能源短缺，故需要建立一套完整的家用太阳能发电系统，来满足一个家庭日常的基本的电能需要。 1.2 太阳能光伏发电数据 负载数据表 1-1 设计负载电器 名称 规格型号 耗电功率 数 量 每日工作 时间 日耗电量 电脑 液晶显示 100W 2 5 1000wh 打印机 250W 1 1 250wh 传真机 150W 1 1 150wh 电冰箱 150 100W 1 8 800wh 洗衣机 300w 1 0.5 150wh 微波炉 1000w 1 1 1000wh 电视接收机/VCD 25W 1 6 150Wh 收音机 3W 1 5 15Wh 水泵 400W 1 1 400Wh 照明 节能灯 11W 8 6 528Wh 彩色电视 95W 1 6 570Wh 总计 3224W 19 40.5 5013Wh 蓄电池(铅酸) 额定电压12V 电量200AH 由上图计算得日耗电量为L=5013wh 1.3 太阳能发电原理及结构 光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板（组