《新型太阳能光伏发电系统》课件

新型太阳能光伏发电系统太阳能发电技术前沿探索课程概述课程目标主要内容掌握光伏系统基础理论新型电池技术及系统设计学习成果第一章太阳能光伏发电基础基本概念1光伏转换原理技术演变2从传统到新型技术应用前景3多场景部署方案太阳能资源概况

1.1太阳能辐射全球太阳能分布每平方米接收约1000W功率赤道地区辐射强度最高直接辐射与散射辐射共同作用中国西部和西北地区资源丰富光伏效应原理

1.2光子吸收半导体材料吸收光子电子激发价带电子跃迁至导带电荷分离内建电场使电荷定向移动电流产生形成可利用电流太阳能电池的发展历史

1.3第一代第三代1954年，贝尔实验室晶硅电池2000年后，高效多结电池123第二代1970年代，薄膜太阳能电池光伏产业现状

1.41000GW600GW85%全球装机容量中国装机容量中国电池产量2022年突破1TW居世界首位全球市场份额第二章新型太阳能电池技术晶体硅电池薄膜电池12市场主导技术灵活轻量应用特种电池新兴电池43多结电池等高端应用钙钛矿等高效技术晶体硅太阳能电池

2.1单晶硅电池效率高达23%成本较高多晶硅电池效率约20%成本相对较低PERC技术背面钝化增效市场主流技术HJT技术异质结构设计低温工艺优势薄膜太阳能电池

2.2非晶硅薄膜材料利用率高CdTe薄膜成本优势明显CIGS薄膜效率较高新兴太阳能电池技术

2.3钙钛矿太阳能电池量子点太阳能电池效率突破25%突破肖克利-奎瑟极限成本潜力巨大多激子生成稳定性待提高实验室效率提升迅速多结太阳能电池

2.4四结及以上1效率超过45%三结电池2宇航级应用双结电池3商业化进程加速有机太阳能电池

2.5工作原理优势有机半导体材料吸收光子柔性轻量，成本低劣势效率低，稳定性差染料敏化太阳能电池

2.6结构特点发展现状•纳米多孔TiO2膜•实验室效率达13%•有机染料分子•透明度可调•电解质溶液•室内弱光性能好第三章光伏系统组件光伏组件结构

3.1钢化玻璃防护与透光EVA封装膜粘合与防水电池片阵列光电转换核心背板隔绝水分与氧气接线盒与铝框电气连接与支撑逆变器技术

3.2集中式逆变器组串式逆变器微型逆变器大型电站应用灵活配置单模块独立管理便捷MPPT效率高阴影影响小储能系统

3.3电池类型能量密度循环寿命成本锂离子电池高3000-5000次中高铅酸电池低500-1000次低钠硫电池中4500次中液流电池低10000次以上高智能控制系统

3.4数据收集算法分析实时监测电流电压MPPT追踪最大功率点性能监控输出调节故障诊断与预测优化系统电能输出支架和跟踪系统

3.5固定支架单轴跟踪双轴跟踪•成本低•东西向追踪•全方位追踪•维护简单•增发15-20%•增发25-40%•发电量固定•成本适中•维护成本高第四章新型光伏系统设计屋顶光伏地面电站BIPV利用闲置屋顶规模化发电美观与功能结合屋顶光伏系统

4.1设计要点安装方式考虑屋顶承重压块式安装最优倾角选择楔块式安装阴影分析嵌入式安装系统规格家用3-10kW商业10-500kW地面光伏电站

4.2选址要素光照资源丰富布局设计最小遮挡间距接入规划就近接入电网防护措施防雷、防水设计系统

4.3BIPV漂浮光伏系统

4.4水体冷却减少蒸发抑制藻类提高组件效率3-5%节约水资源改善水质技术挑战防水防腐设计农光互补系统

4.5设计原则成功案例•高架设计•宁夏枸杞基地•合理遮光率•山东食用菌基地•适配作物选择•江苏水稻试验田光伏储能系统

4.6+白天发电光伏系统发电储能充电过剩电力储存高峰放电电价高时供电系统平衡优化自发自用率第五章光伏发电系统效率提升系统运维优化提升5-10%组件技术改进提升10-15%电池效率提升提升15-25%电池效率提升技术

5.1表面织构化背面钝化金字塔结构减反射降低表面复合率增加光吸收路径提高电子收集效率提高光俘获率技术要点Al2O3薄膜组件效率优化

5.2半片技术多主栅技术电流减半增加主栅数量热损耗降低降低电阻损耗叠瓦技术电池片重叠连接消除串联间隙系统级优化

5.3智能组串匹配电流特性阴影管理优化局部受阴部位布线优化最短连接路径散热设计降低温度系数影响清洁维护技术

5.4自清洁涂层智能清洁机器人•疏水纳米涂层•无水干刷技术•二氧化钛光催化•节水微喷技术•亲水涂层•自动导航系统第六章光伏并网技术电能转换质量控制直流转交流电能质量管理系统协调电网接入与电网稳定运行符合并网标准并网标准和要求

6.1标准类别主要要求适用范围电压波动±5%额定电压所有并网系统频率响应50±

0.2Hz100kW系统谐波含量THD3%所有并网系统低电压穿越故障期间不脱网500kW系统分布式光伏并网

6.2户用系统商业系统工业系统3-20kW规模20-500kW规模

0.5-20MW规模应用模式自发自用，余电上网大型地面电站并网

6.3电站内汇集组串-箱变-升压站升压传输升至110kV以上电网接入通过并网点连接调度管理受电网统一调度微电网技术

6.4储能系统负载控制平衡供需智能用电管理光伏发电能源管理系统主要能源来源优化调度2314第七章光伏发电预测与调度发电预测日前调度基于气象与AI模型24小时发电计划实时调度15分钟平衡控制光伏发电预测方法

7.1气象预报模型人工智能预测卫星云图分析神经网络模型辐射强度预测历史数据学习天气系统跟踪多因素关联分析光伏电站调度策略

7.2日前调度基于24小时预测日内调度4小时滚动修正实时调度15分钟动态平衡虚拟电厂技术

7.3概念和结构运行模式•分布式资源聚合•峰谷平衡模式•集中控制系统•经济优化模式•需求响应机制•紧急支援模式第八章光伏系统经济性分析光伏发电成本构成

8.1初始投资安装成本组件成本约45%人工成本约15%逆变器约10%设计与许可约5%支架系统约10%运维成本年均投资额1-2%保险、清洁、检修平准化度电成本（）

8.2LCOE计算公式总生命周期成本/总发电量发电量因素辐照强度、系统效率成本因素设备价格、融资成本下降趋势十年下降80%投资回报分析

8.3政策支持与补贴

8.412009-2013金太阳示范工程22013-2018固定电价补贴32018-2020竞价上网制度42021至今平价上网时代第九章光伏发电环境影响生命周期评价生态影响能源回收期1-2年土地利用与生物多样性回收处理材料循环再利用生命周期评价

9.1原材料开采硅矿、稀有金属开采材料制备多晶硅提纯电池制造高能耗工艺系统运行25年零排放发电回收处理材料再利用生态环境影响

9.2土地利用生物多样性•占地密度6-8亩/MW•栖息地改变•荒漠、荒地优先•鸟类碰撞风险•复合利用模式•植被覆盖变化回收与再利用

9.3组件回收拆解分类1废旧组件收集玻璃、金属等分离再生利用材料提取进入新产品循环硅、银等回收第十章光伏产业未来展望全球碳中和光伏主力能源地位技术革命效率突破30%产业升级3全产业链智能化技术发展趋势

10.1高效率电池钙钛矿叠层突破35%柔性组件轻量化设计智能组件自诊断功能集成系统多功能一体化市场预测

10.2新兴应用领域

10.3光伏道路可穿戴设备高空应用道路表面发电服装、背包集成太阳能无人机光伏产业融合

10.4+光伏+氢能光伏+5G光伏+电动车绿色制氢技术基站供电系统充电站一体化光伏+数据中心绿色计算能源国际合作与竞争

10.5课程总结技术基础原理与发展历程系统设计2组件集成与应用运行管理预测调度与效率优化未来展望技术与市场趋势关键要点回顾电池技术多样化系统集成智能化12从晶硅到钙钛矿逆变器与储能结合3应用场景广泛化4平价上网已实现从地面到建筑一体经济性持续提升实践与思考题1小型系统设计设计5kW屋顶系统2效率分析计算系统损耗与效率3经济评估计算投资回报期4创新应用提出新型应用场景参考文献与延伸阅读核心教材期刊文献在线资源•《太阳能光伏发电技术》•《Solar Energy》•国际能源署IEA•《光伏系统工程》•《Progress inPhotovoltaics》•中国光伏行业协会•《新型太阳能电池》•《太阳能学报》•NREL太阳能数据库。