屋顶太阳能发电厂设计 - 图文

Fujian College of Water Conservancy and Electric Power

课程名称: 太阳能光伏发电课程设计 设计题目: 屋顶太阳能发电厂设计 班 级: 新能源 1531 姓 名: 王超 学 号: 1244150129 小组成员：李政辉、俞铭辉、朱邦茂、王超、林浩鹏

指导教师(签名): 吴坤华

2017年6月

太阳能光伏发电课程设计

第一章 基本知识

一．发展历史 ...............................................1 二．太阳能发电原理 .......................................1 三．太阳能电池板结构说明 ..................................2 四．太阳能电池板材料选型 .................. .............. 3 五．系统选定及介绍 ......................................5 第二章 可行性讨论

一．系统实现的目标 ....................................... 13 二．根据目标进行选择材料 ...............................13

1.1 太阳电池组件（单晶硅太阳电池）............................13 1.2蓄电池（金属氢化物镍蓄电池）...................... ........14 1.3汇流箱 ............................. ....... ...14 1.3光伏控制器（太阳能控制器）........................ .........15 1.4交流逆变器（光伏逆变器） ................................ 16

三．优化系统结构 ............................................18 四．问题的提出与解决 ..................................19 第三章 总结

太阳能光伏发电课程设计

第一章 基本知识

一．发展历史

早在1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。

20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展，这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。

20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。

世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期，发展更加迅速，1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%～13%提高到13%～15%，生产规模从1～5兆瓦/年发展到5～25兆瓦/年，并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。

2006年的光伏行业调查表明，到2010年，光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。

二．太阳能光伏发电原理

光伏发电是利用半导体材料光伏效应直接将太阳能转换为电能的一种发电形式。光伏发电的基本原理如图2-1所示。半导体材料组成的PN结两侧因多数载流子（N区中的电子和P区中的空穴）向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电

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太阳能光伏发电课程设计

荷区W，建立自由电场Ei。它对两边多数载流子是势垒，阻挡其继续向对防扩散，但它对两边的少数载流子（N区中的空穴和P区中的电子）却其牵引作用，能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时，少数载流子极少，难以构成电流和输出电能。但是，当太阳能射到PN结时，以光子的形式与组成PN结的原子价电子碰撞，产生大量处于非平衡电子驱向N区，N区中的非平衡空穴驱向P区，从而使得N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴。这样在PN结附近就形成于内建电场方向相反的光生电场Eph。光生电场除一部分抵消内建电场外，还使P型层带正点，N型层带负电，在N区和P区之间的薄层产生光生电动势。当接通外部电路时，就会产生电流，输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串联的方式组合在一起构成光伏阵列，就会在太阳能作用下输出足够大的电能。

图1-1 光伏发电原理示意图

三．太阳能电池板结构说明

1.面板玻璃 其作用为保护发电主体(如电池片)，透光其选用是有要求的， （1）透光率必须高(一般91%以上);（2）超白钢化处理。

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图一 面板玻璃

2.EVA胶膜 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片)，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。

图二 EVA胶膜

3.电池片 主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池

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