太阳能发电主要技术及发展现状（2019）

太阳能发电主要技术及发展现状 长沙理工大学 能源与动力工程学院 2019·11·27 报告人：陈建林 全国电源总装机容量 189948万千瓦。火电 114367万千瓦、水电 35226万千瓦（抽水蓄能 2999万千瓦）、风电 18426万千瓦、 太阳能发 电 17463万千瓦 、核电 4466万千瓦。 全年全口径发电量 69940亿千瓦时。火电发电 量 49231亿千瓦时，水电发电量 12329亿千瓦 时，风电发电量 3660亿千瓦时， 太阳能发电量 1775亿千瓦时 ，核电发电量 2994亿千瓦时。 至至 2018年底年底 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国我国 电力电力 结构总体形势结构总体形势 太阳能发电分为 光伏发电（ PV)和 光热发电（ CSP)。光伏发电有集 中式的地面电站，也有与建筑物相结合的分布式光伏发电项目。 • （ 2）提出 “ 推动能源生产和消费革命 ” 、 “ 大力发展风电、太阳能等清洁能源 ” 以及 “ 加强生态文明建设 ” 的 战略部署。 2015年 6月我国发布 《 强化应对气候变化行动 ——中国国家自主贡献 》 ，明确提出二氧化碳排放 2030年左右达到峰值并争取尽早达峰、单位国内生产总值（ GDP）二氧化碳排放比 2005年下降 60%-65%， 非化石能源占一次能源消费比重要达到 20%。 • （ 3）提出 “ 全球能源互联网 ” 发展战略，建设以 特高压电网 为骨干网架（通道），以输送清洁能源为主导，全 球互联泛在的坚强 智能电网 。将由跨国跨洲骨干网架和涵盖各国各电压等级电网的国家泛在智能电网构成，连 接一极一道和各洲大型能源基地，适应各种分布式电源接入需要，能够将风能、太阳能、海洋能等清洁能源输 送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠 性高、绿色低碳的全球能源配置平台。 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 未来发展规划未来发展规划 • （ 1） “ 十三五 ” 是我国能源转型发展的关键时期，要实现 2020年非化石能源占一次能源消费比重达到 15%， 风电、太阳 能等可再生能源从补充能源逐步向替代能源转变 。可再生能源 发电总装机要达到 7.5亿千瓦以上，占电力总装机超过 40%，占 总发电量超过 30%，其中风电装机达到 2-2.5亿千瓦，光伏装机 达到 1-1.5亿千瓦 。 • 2019年 11月国际 能源署 IEA “ 国际光伏市场与战略 ” 第 53届 会议， Energy Watch Group报告 指出到 2050年全球供电可 以实现 100%的清洁能源化，将需要光伏发电年新增 1000GW 的安装量，持续安装 25-40年，光伏度电成本将低于 1美分。 上篇 太阳能光伏发电 p 太阳能光伏产业是集成半导体材料、装备制造、电力电子及智能控制技术的新能源产业。 p 属于国家战略性新兴产业，为数不多可参与国际竞争的优势产业， “ 一带一路 ” 国际能源合作的 重要内容。 p 具有 “ 静态 ” 发电、安全清洁、能源互联网分布式、即发即用减小电网负荷、光储一体化等显著 特点，对调整我国能源结构、推动能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要战略意义。 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 太阳能光伏产业链及在我国的战略地位太阳能光伏产业链及在我国的战略地位 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 能源与动力工程学院 School of Energy and Power Engineering 我国太阳能光伏产业与技术发展形势我国太阳能光伏产业与技术发展形势 p n 太阳电池原理 18 Working Principle of Solar Cells 19 20 21 üSilicon is the second richest element deposits in the earth. üSilicon has no toxicity, and its oxide is stable and has no water-solubility. üCurrently, silicon is the main material of solar cell. lSingle crystalline silicon: high conversion efficiency, high cost. (Fig.1) lPolycrystalline silicon: efficiency and cost are lower than those of single crystalline. (Fig.2) lAmorphous silicon: the lowest cost and efficiency. (Fig.3 ) 1 2 3 太阳电池种类 硅基 太阳电池 Classification of Silicon Cell (Single Crystalline Silicon) ü Shape: Octagon; ü Color: uniform color, black; Single crystalline silicon cell Single crystalline silicon piece Raw material 单晶硅 太阳电池 Silicon material Silicon ingot Cutting Solar panel Polycrystalline chip Silicon wafer 多晶硅 太阳电池 24 24 非晶硅薄膜 太阳电池 25 25 CulnSe2 (CIS) thin film solar cell 铜铟镓硒 (CIGS)薄膜 太阳电池 Structure of CuInSe2 (CIS) solar cells Cadmium sulfide /cadmium telluride (CdS/CdTe) solar cellsCdS/CdTe薄膜 太阳电池 Space Solar Cells The highest PEC of GaAs cells is 30.8%. GaAs太阳电池 （ Gallium Arsenide Solar Cell) 29 染料敏化太阳电池 （ Dye-sensitized Solar Cell， DSC或 DSSC) •Advantages: Flexible, Low cost In 2010, the energy conversion efficiency of a single junction organic solar cell (1cm2) developed by Konarka Technology company was 8.3%, which had been authenticated by NERL. Organic and polymer cells 有机聚合物薄膜 太阳电池