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1、第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術機械工業(yè)出版社2第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術4.1太陽的輻射及太陽能簡介4.2太陽能的轉換與應用4.3太陽能電池與光伏發(fā)電原理4.4MPPT光伏變換與控制技術4.5光伏陣列并網逆變器的結構與控制策略4.6光伏發(fā)電的制約因素與經濟技術評價本章主要內容機械工業(yè)出版社3第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術44.1太陽的輻射及太陽能簡介4.1.1太陽簡介圖4-1太陽的結構機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術太陽是太陽系的中心天體,是離地球最近的一顆恒星,是熾熱的氣態(tài)球體。太陽內部持續(xù)進行著氫聚合成氦的核聚變反應,不
2、斷釋放巨大的能量,并以輻射和對流的方式由核心向表面?zhèn)鬟f熱量,溫度也從中心向表面逐漸降低。5地面輻射的時空變化特點是:①全年以赤道獲得的輻射最多,極地最少。這種熱量不均勻分布,必然導致地表各緯度的氣溫產生差異,在地球表面出現(xiàn)熱帶、溫帶和寒帶氣候;②太陽輻射夏天大冬天小,它導致夏季溫度高而冬季溫度低。4.1.2太陽輻射地區(qū)太陽平均輻射強度kWh/(m2·d)W/m2熱帶、沙漠5-6210-250溫帶3-5130-210陽光較少地區(qū)(北歐)2-380-130不同地區(qū)太陽平均輻射強度機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術太陽輻射能量在可見光(0.4-0.76um)、紅外線(>0.76um)和紫
3、外線(<0.4um)分別占50%、43%和7%,即集中于短波波段,因此太陽輻射稱為短波輻射6地球上的能流機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術圖4-4地球上的能流據測算,經過大氣層削弱到達地球的總輻射能高達173000TW,即每秒鐘照射到地球的能量相當于500萬t煤,地球上的生物依賴這些能量生存。廣義上講:地球上的風能、水能、海洋溫差能、生物質能等都來源于太陽能,即使煤、石油等化石燃料也可以說是遠古儲存的太陽能。狹義上講:太陽能限于太陽輻射的光熱、光電和光化學的直接轉換74.2太陽能的技術應用機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術1.太陽能采集※(1)平板集熱器平板吸熱,熱損耗
4、大※(2)真空管集熱器吸熱體封閉在真空管內,提高熱性能※(3)聚光集熱器光學原理聚光,需要跟蹤太陽8機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術2.太陽能的轉換※(1)太陽能――熱能轉換選擇合適涂層使其吸收性能好且向外輻射小?!?)太陽能――電能轉換方便能量的利用、傳輸和分配,太陽能電池效率低(20%)※(3)太陽能――氫能轉換通過分解水轉換成氫能?!?)太陽能――生物質能轉換通過光合作用將二氧化碳和水合成有機物?!?)太陽能--機械能轉換2.太陽能的轉換9機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術3.太陽能貯存※(1)熱能貯熱※(2)電能貯存※(3)氫能貯存※(4)機械能貯存10
5、機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術4.太陽能傳輸※(1)直接傳輸(光學原理:反射折射傳輸)※(2)間接傳輸(轉為熱能、電能等傳輸。)11機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術5.太陽能的利用※(1)太陽輻射的熱能利用※(2)太陽能光熱利用※(3)太陽能熱發(fā)電※(4)太陽能綜合利用※(5)太陽能光伏發(fā)電技術12太陽能的利用機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術13機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術14機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術15尚德大型太陽能發(fā)電幕墻機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術16機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電
6、與控制技術17美國最大的光伏發(fā)電站-1機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術18美國最大的光伏發(fā)電站-2機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術19機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術20機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術21機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術22機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術23機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術24機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術25機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術26機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術274.3太陽能電池與光伏發(fā)電原理4.3.
7、1太陽能電池太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽電池(片),有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等種類。單晶和多晶電池用量最大,非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。機械工業(yè)出版社第4章太陽能、光伏發(fā)電與控制技術28太陽能電池原理太陽能電池的原理是基于半導體的光伏效應,將太陽輻射直接轉換為電能。所謂光電效應,就是指物體在吸收光能后,其內部能傳導電流的載流子分布狀態(tài)和濃度發(fā)生變化,由此產生出電流和電動