光伏太阳能技术及.ppt

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1、绪论绪论n n随着经济的发展，随即而来的就是能源危机和环随着经济的发展，随即而来的就是能源危机和环境污染，利用可再生、无污的能源已成为现代社境污染，利用可再生、无污的能源已成为现代社会的一个趋势。充分了解中国太阳能光伏企业发会的一个趋势。充分了解中国太阳能光伏企业发展的现状，对比世界光伏企业的现状及优势，对展的现状，对比世界光伏企业的现状及优势，对中国太阳能光伏产业的不足加以调整，积极吸取中国太阳能光伏产业的不足加以调整，积极吸取国外太阳能光伏产业的先进科学技术发展本国太国外太阳能光伏产业的先进科学技术发展本国太阳能光伏产业。在引进国外先进科学技术发展本阳能光伏产业。在引进国外先进科学技术发展

2、本国太阳能光伏产业的同时加强本国太阳能光伏产国太阳能光伏产业的同时加强本国太阳能光伏产业企业的责任引导，努力使本国太阳能光伏产业业企业的责任引导，努力使本国太阳能光伏产业能更加安全健康平稳持久的发展。文章介绍了太能更加安全健康平稳持久的发展。文章介绍了太阳能光伏产业的特点，基本原理，发展形势，阳能光伏产业的特点，基本原理，发展形势，现现状及其应用，状及其应用，光伏太阳能与其相关企业的责任透光伏太阳能与其相关企业的责任透析还有中国太阳能光伏产业的所存在的问题的一析还有中国太阳能光伏产业的所存在的问题的一些解决方法。些解决方法。太阳能光伏技术n n太阳是能量的天然来源。地球上每一个活着的生太阳是能

3、量的天然来源。地球上每一个活着的生物之所以具有发挥作用的能力物之所以具有发挥作用的能力,甚至于是它的生存，甚至于是它的生存，都是由于直接或间接来自于太阳的能量。我们的都是由于直接或间接来自于太阳的能量。我们的地球处在离太阳差不多有一亿英里的地方。它所地球处在离太阳差不多有一亿英里的地方。它所截取的辐射能少到难以置信截取的辐射能少到难以置信 （大约千万分之三），（大约千万分之三），这么小的一点能量，这么小的一点能量，实际上比整个世界目前现有实际上比整个世界目前现有的发电能力还大十万倍。目前全世界尤其是工业的发电能力还大十万倍。目前全世界尤其是工业发达国家开始感到能量短缺，因此，人们开始求发达国家

4、开始感到能量短缺，因此，人们开始求助于太阳能，以解决能源危机。助于太阳能，以解决能源危机。太阳能光伏产业链及其特点 太阳能光伏产业链包括：硅料、硅片、电池片、电池组件、太阳能光伏产业链包括：硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统应用系统5 5个环节。个环节。光伏发电的优点光伏发电的优点 ：n n1.1.充分的清洁性。充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理）旧蓄电池的处理）n n2.2.绝对的安全性。绝对的安全性。（并网电压一般在（并网电压一般在220V220V以下）以下）n n3.3.相对的广泛性。相对的广泛性。n n4.4.确实的长寿命和

5、免维护性。确实的长寿命和免维护性。n n5.5.初步的实用性。初步的实用性。n n6.6.资源的充足性及潜在的经济性等。资源的充足性及潜在的经济性等。n n光伏发电的缺点：光伏发电的缺点：1.1.时间周期局限。时间周期局限。2.2.地理位置局限地理位置局限 n n3.3.气象条件局限。气象条件局限。4.4.容量传输局限。容量传输局限。5.5.光能转换效率偏光能转换效率偏低低太阳能光伏发电的基本原理太阳能光伏发电的基本原理n n太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。n n目前太阳能光伏发电系统大致可分为

6、三类：离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。太阳能电池构造与发电原理太阳能电池构造与发电原理太阳能电池基本原理n n太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用是运用P P型与型与N N型半导体接合而成的。半导体最基本的材型半导体接合而成的。半导体最基本的材料是料是“硅硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成的杂质，就可以做成P P型与型与N N型半导体，再利用型半导体，再利用P P型半导体型半导体有个空穴有个空穴(P(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视

7、为型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷多了一个正电荷)，与，与N N型半导体多了一个自由电子的电位型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被穴均会受到内建电位的影响，分别被N N型及型及P P型半导体吸型半导体吸引，而聚集在两端。引，而聚集在两端。n n此时外部如用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳此时外部如用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的

8、原理。电池发电的原理。太阳能电池的基本特性n n光电转换效率光电转换效率n n%评估太阳电池好坏的重要因素。评估太阳电池好坏的重要因素。n n目前：实验室目前：实验室 24%24%，产业化：，产业化：15%15%。n n单体电池电压单体电池电压n nV V：0.4V0.6V0.4V0.6V由材料物理特性决定。由材料物理特性决定。n n填充因子填充因子FF%FF%n n评估太阳电池负载能力的重要因素。评估太阳电池负载能力的重要因素。FF=(ImVm)/(IscVoc)FF=(ImVm)/(IscVoc)n n其中：其中：IscIsc短路电流，短路电流，VocVoc开路电压，开路电压，ImIm最佳

9、工作电流，最佳工作电流，VmVm最最佳工作电压；佳工作电压；n n标准光强与环境温度地面标准光强与环境温度地面n nAM1.5AM1.5光强，光强，1000W/m21000W/m2 ，t=25t=25；n n温度对电池性质的影响温度对电池性质的影响n n例如：在标准状况下例如：在标准状况下,AM1.5,AM1.5光强，光强，t=25t=25某电池板输出功率测得为某电池板输出功率测得为100Wp,100Wp,如果电池温度升高至如果电池温度升高至4545时，则电池板输出功率就不到时，则电池板输出功率就不到100Wp100Wp。世界太阳能光伏产业的总体形势 n n在国际上，光伏发电产业得到了许多国家

10、的持续政策扶持，光伏发电的成本也随着太阳能电池技术进步、硅原料和组件供需形势逐步缓解而快速下降，使光伏发电成为增长速度最快、初步实现规模化发展的可再生能源发电技术。n n1.光伏发电成本大幅下降。2.全球光伏发电装机年均增长迅速。3发展中一定程度上会受到受金融危机的影响国内光伏产业链发展现状 n n近几年来，我国光伏产业经历了爆发式增长，已基本形成近几年来，我国光伏产业经历了爆发式增长，已基本形成了涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、封装、平衡了涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、封装、平衡部件、系统集成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整部件、系统集成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整

11、产业链。产业链各个环节的专用设备和专用材料的国产化产业链。产业链各个环节的专用设备和专用材料的国产化加快，许多设备完全实现了国产化并有部分出口。止到加快，许多设备完全实现了国产化并有部分出口。止到20072007年底，全国太阳能电池和组件的生产能力分别达到年底，全国太阳能电池和组件的生产能力分别达到2.9GWp2.9GWp和和3.8GWp3.8GWp，当年产量分别比，当年产量分别比20062006年增长年增长148148和和138138，达到，达到1.1GWp1.1GWp和和1.7GWp1.7GWp，均占世界总产量，均占世界总产量的的2727以上，使我国成为全球第一大太阳能电池和组件生以上，使

12、我国成为全球第一大太阳能电池和组件生产国。产国。20072007年我国光伏产业的销售收入也增加到年我国光伏产业的销售收入也增加到10001000亿亿元，从业人员达到元，从业人员达到8 8万人以上。万人以上。n n特别是多年持续严重制约我国光伏产业发展的高纯多特别是多年持续严重制约我国光伏产业发展的高纯多晶硅制造技术，在这两年内实现了重大技术突破。晶硅制造技术，在这两年内实现了重大技术突破。国内光伏产业中所存在的一些问题国内光伏产业中所存在的一些问题n n20072007年，我国已有年，我国已有500500多家光伏企业和研发单位。多家光伏企业和研发单位。但产业链各个生产环节差别较大，行业主要集中

13、但产业链各个生产环节差别较大，行业主要集中在产业链中下游。在产业链中下游。n n 1 1、国内多晶硅原材料生产技术落后，且产量供、国内多晶硅原材料生产技术落后，且产量供应不足，多依赖国外进口应不足，多依赖国外进口 n n2 2、硅棒、硅锭制造技术成熟，但对原材料依存度、硅棒、硅锭制造技术成熟，但对原材料依存度高高 n n3 3、太阳能电池生产增长强劲，产品主要出口、太阳能电池生产增长强劲，产品主要出口 n n4 4、组件制造进入门槛低，产品附加值低，竞争力、组件制造进入门槛低，产品附加值低，竞争力弱弱 n n5 5、光伏产品生产量大，但应用水平低、光伏产品生产量大，但应用水平低 光伏太阳能技术

14、的应用光伏太阳能技术的应用n n上世纪上世纪6060年代，科学家们就已经将太阳电池应用年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术于空间技术通信卫星供电，上世纪末，在人通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯庭院灯,太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油统、光伏水泵（饮水或灌溉

15、）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。在世纪化系统、城镇中路标、高速公路路标等。在世纪之交前后期间，欧美等先进国家光伏发电并入城之交前后期间，欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。产业化趋势。太阳能光伏技术现实当中的应用实例n n太阳能并网发电系统太阳能并网发电系统 。n n太阳能并网发电系统将太阳能转化太阳能并网发电系统将太阳

16、能转化为电能产生电流，再通过连接器和为电能产生电流，再通过连接器和并网逆变器，把电能送上电网，由并网逆变器，把电能送上电网，由于不需要蓄电池，其成本更低，系于不需要蓄电池，其成本更低，系统运行寿命更长，并且运行过程中统运行寿命更长，并且运行过程中可进行远程监控，无需人员看守，可进行远程监控，无需人员看守，节省人力。并网发电已经成为现在节省人力。并网发电已经成为现在大规模应用太阳能的有效途径之一，大规模应用太阳能的有效途径之一，在降低污染、节约能源、保护环境在降低污染、节约能源、保护环境等方面亦将带来不可估计的社会效等方面亦将带来不可估计的社会效益益 KYD-LED型太阳能高空障碍灯 n nKY

17、D-LEDKYD-LED型太阳能型太阳能高空障碍灯，适用于高空障碍灯，适用于大厦、塔吊、电力铁大厦、塔吊、电力铁塔、广播电视及微波塔、广播电视及微波通讯塔、高大烟囱、通讯塔、高大烟囱、勘探井位、船舶导航勘探井位、船舶导航及飞机跑道等，缺乏及飞机跑道等，缺乏电源及要求防爆的场电源及要求防爆的场所作为标志闪光灯所作为标志闪光灯 插电式混合动跑车 n n加利福尼亚菲斯克汽加利福尼亚菲斯克汽车公司加利福尼亚菲车公司加利福尼亚菲斯克汽车公司全新设斯克汽车公司全新设计的插电式混合动跑计的插电式混合动跑车车 太阳能车库 n n与其他混合动力汽车类似，与其他混合动力汽车类似，Fisker KarmaFiske

18、r Karma有一个备用的汽有一个备用的汽油发电机，但是仅用来为电池油发电机，但是仅用来为电池充电，而没有直接接入动力系充电，而没有直接接入动力系统。太阳能顶棚在一周连续晴统。太阳能顶棚在一周连续晴天的情况下产生的电量可以供天的情况下产生的电量可以供汽车形式汽车形式6.486.48公里，也许没公里，也许没有想象中的多。该车同时可以有想象中的多。该车同时可以使用在车库或屋顶的太阳能电使用在车库或屋顶的太阳能电池板充电。这一概念也被丰田池板充电。这一概念也被丰田所使用。丰田的德国分公司与所使用。丰田的德国分公司与太阳公司太阳公司SolarWorldSolarWorld合作，图合作，图为最近为普锐斯

19、推出了太阳能为最近为普锐斯推出了太阳能车库。车库。太阳能光伏产业与企业责任透析太阳能光伏产业与企业责任透析 n n中国国内太阳能光伏企业面临的全新发展机遇。n n1.相关生产设备不断进步发展，为企业发展提供优势条件n n2.国家相关政策的支持。我国推动光伏产业发展和市场应用的障碍和挑战 n n 虽然我国光伏产业近年来实现了长足进步，但也虽然我国光伏产业近年来实现了长足进步，但也存在不容忽视的技术、环境和市场风险；近期推存在不容忽视的技术、环境和市场风险；近期推动国内光伏市场应用也面临成本高、上网难、缺动国内光伏市场应用也面临成本高、上网难、缺乏经验等障碍。乏经验等障碍。n n(一一)国内光伏技

20、术仍存在总体水平不高、内在竞国内光伏技术仍存在总体水平不高、内在竞争力不强和短期环境风险争力不强和短期环境风险 n n(二二)产业和市场发展不平衡，不利于产业持续稳产业和市场发展不平衡，不利于产业持续稳定发展和节能减排定发展和节能减排 n n(三三)光伏产业在近中期仍缺乏足够经济竞争力，光伏产业在近中期仍缺乏足够经济竞争力，有赖于政府政策扶持有赖于政府政策扶持 n n(四四)有待于制定落实光伏发电上网的具体政策措有待于制定落实光伏发电上网的具体政策措施施 中国太阳能光伏企业当前责任中国太阳能光伏企业当前责任n n1.1.努力发展自己，最大可能降低太阳能光伏企业努力发展自己，最大可能降低太阳能光

21、伏企业成本费用。成本费用。n n2.2.培育规范的规模市场、加大投入、加速能力建培育规范的规模市场、加大投入、加速能力建设，挺进国际市场。设，挺进国际市场。n n3.3.积极主动提高企业效率，尽量去适应这个产业积极主动提高企业效率，尽量去适应这个产业链链 ，发展壮大自己。而不是一味寄希望于国家对，发展壮大自己。而不是一味寄希望于国家对这方面的经济上的补贴这方面的经济上的补贴 n n4.4.与国家相关政策紧密联系，争取最大可能的利与国家相关政策紧密联系，争取最大可能的利用国家对这方面的扶持迅速发展自己。用国家对这方面的扶持迅速发展自己。我国光伏产业发展道路的探讨及解我国光伏产业发展道路的探讨及解

22、决办法决办法n n正确处理产业、技术和市场的关系，要解决的主要问题：n n(一)如何增强国内光伏产业的技术水平和持续发展能力 n n(二)近中期国内光伏市场应确立的主要发展方向 n n(三)我国应制定光伏产业和国内市场应用扶持政策 我国的光伏产业通过持续开展技术我国的光伏产业通过持续开展技术研发和市场化运作研发和市场化运作n n(一一)大力加强先进技术的研发和产业化，扶持大力加强先进技术的研发和产业化，扶持“技术推动技术推动型型”的光伏设备制造业的光伏设备制造业 n n(二二)稳步开拓稳步开拓“离网和并网并行，不同阶段各有侧重离网和并网并行，不同阶段各有侧重”的的国内光伏应用市场国内光伏应用市

23、场 n n(三三)按照按照“清洁、高效、安全清洁、高效、安全”的基本要求建立健全光伏的基本要求建立健全光伏产业投资准入和监管制度产业投资准入和监管制度 近期要加强光伏产业特别是高近期要加强光伏产业特别是高纯硅制造业的能效、环保和安全监管，尽快制定实施能耗纯硅制造业的能效、环保和安全监管，尽快制定实施能耗标准标准(比如综合能耗不高于比如综合能耗不高于150kWh/kg)150kWh/kg)，严格实施全闭，严格实施全闭环生产和环生产和“三同步三同步”制度制度(环保设备与生产工程的同步设环保设备与生产工程的同步设计、同步建设和同步运营计、同步建设和同步运营)，惩处那些违反环保法规肆意，惩处那些违反环

24、保法规肆意排放污染物的企业，确保四氯化硅等有害污染物的完全回排放污染物的企业，确保四氯化硅等有害污染物的完全回收循环利用或妥善处理。应坚决避免成为高能耗高污染的收循环利用或妥善处理。应坚决避免成为高能耗高污染的高纯硅材料生产大国甚至世界工厂。高纯硅材料生产大国甚至世界工厂。结束语n n这是一条上下求索寻求突破之路。近年来，太阳能光伏发电领域不断这是一条上下求索寻求突破之路。近年来，太阳能光伏发电领域不断涌现出新技术。但过高的电价仍是困扰产业发展的问题。目前太阳能涌现出新技术。但过高的电价仍是困扰产业发展的问题。目前太阳能电池上网电价约是火力发电的电池上网电价约是火力发电的1010倍。有专家指出

25、，随着环保成本的增倍。有专家指出，随着环保成本的增加，火力发电的电价变换将呈上升曲线，而薄膜太阳能电池上网电价加，火力发电的电价变换将呈上升曲线，而薄膜太阳能电池上网电价将随着大规模量产和转换效率的提高逐渐下降，两条曲线预计将在将随着大规模量产和转换效率的提高逐渐下降，两条曲线预计将在2012-20152012-2015年之间相交。另外，市场前景也是不容忽视的问题。而年之间相交。另外，市场前景也是不容忽视的问题。而克服这些困难必须依靠企业和政府的协同努力。从长期来看，积极拓克服这些困难必须依靠企业和政府的协同努力。从长期来看，积极拓展产业链上游业务是中国光伏发电企业面临的挑战，而中国光伏发电展

26、产业链上游业务是中国光伏发电企业面临的挑战，而中国光伏发电企业的责任是加快研发进度、加快技术创新，通过提高技术水平不断企业的责任是加快研发进度、加快技术创新，通过提高技术水平不断降低光伏发电的成本；另外，国家应尽快出台合理的并网发电政策，降低光伏发电的成本；另外，国家应尽快出台合理的并网发电政策，尽快解决结算方法的问题，并对生产企业、用户和设备制造商予以适尽快解决结算方法的问题，并对生产企业、用户和设备制造商予以适当的补贴等等。同时，公众也应该加强对环境问题的认识，增强使用当的补贴等等。同时，公众也应该加强对环境问题的认识，增强使用可再生能源的意愿。而这其中有不得不提的一点，转变观念是当务之可再生能源的意愿。而这其中有不得不提的一点，转变观念是当务之急，更是问题关键所在。相信在政府、企业与全民的共同努力下，中急，更是问题关键所在。相信在政府、企业与全民的共同努力下，中国国“阳光计划阳光计划”的实现不会是梦。的实现不会是梦。