第三节太阳能

国内外太阳能技术现状及其发展

国内外太阳能技术现状与发展情况 摘要：简析太阳能技术原理，太阳能发电技术分类及发展状况。展现太阳能技术在当今世界发挥的巨大作用及其地位，通过对各种相关技术的介绍分析了解不同发电技术的应用情况及优缺点。 关键词：太阳能太阳能发电技术热发电光伏发电热存储 1.太阳能技术 1.1太阳能简介 太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。 1.2太阳能发电技术分类 目前。应用的主要太阳能发电技术分类如表1所示。其中，非聚光类太阳能热发电技术有太阳池热发电、太阳能热气流发电等；聚光类太阳能热发电技术有塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电、碟式太一12一阳能热发电。较为成熟的太阳能发电技术是太阳能光伏发电和太阳能热发电。太阳能热发电技术通过聚光产生高温进而发电。效率较高，更具应用前景。尽管世界各国研究太阳能热发电技术已有多年。但目前只有槽式太阳能热发电站实现了商业化示范运行。而塔式、碟式发电系统仍处于示范阶段。 2.国内外太阳能技术现状

2.1太阳能热发电 太阳热发电是一种很有发展前景的太阳能利用技术。它是将太阳能集光、集热产生高温驱动热机发电的系统。目前世界上已建成9 座大型太阳热电站, 总装机容全30 兆瓦, 主要在美国。收集太阳光提供热能的方法主要有中央接收器、抛物面反射器和抛物面聚焦收集器三种。中央接收器是将地面反射镜聚集到的阳光聚焦到中央接收器上。这种方法在七十年代被人们认为是最有发展前途的。但由于存在中央接收器必须在高温下操作, 体积过大等间题, 使它的前途一度变得暗淡。但专家们认为这种系统容易适应高温热贮存, 它比蓄电池或其他非热贮存有更大的经济潜力, 并且指出, 带有热贮存的中央接收器太阳热发电系统可与化石燃料系统相竞争。抛物面反射器和中央接收器一样, 是用一台反射镜将太阳光聚焦在一台集热器上, 不同之处是每一反射镜加热它自身的集热器。大多数抛物面反射系统都是利用流体传热, 同样也存在接收器的间题。为了解决这些间题, 人们正在恢复外樵机, 其中以“斯特林循环”发电系统效率最佳。这种系统保留了光伏电池的许多优点, 易于安装, 无污染。无论大小型装置效率都很高, 是一种有发展前途的系统。抛物面引聚焦收集器是呈抛物面状的聚焦槽, 它是将太阳光聚焦在槽中央沿槽长方向卧置的管子上, 流体通过管子时被加热, 变成蒸汽或热液体, 从管子另一端出来、可用来驱动涡轮机或其他机械。这种槽设计简单, 只须增减槽的数量, 便能产生较大或较小的电量, 在较低温度下也能顺利运行。专家们预测, 这种技术在今后50 年内将在太阳能市场上占主导地位。此外，我国还与美国合作设计并试制成功功率为5kW的碟式太阳能发电装置样机。并在2005年与以色列合作。在江苏省南京市建成了第一座功率为75kw的太阳能塔式热发电示范电站。并成功运行发电。太阳能热发电具有巨大的潜力，因此对于太阳能热发电未来的发展。应着眼于市场应用的开发。使太阳能热发电真正溶人到我们的生活当中。 2.2太阳能光伏发电 2.2.1太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统由太阳能光伏电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或llov，还需要配置逆变器。太阳能光伏电池板是太阳能光伏发电系统中的棱心部分。也是太阳能光伏发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能。或送往蓄电池中存储起来。或推动负载工作。太阳能光伏电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器控制着整个系统的工作状态。并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。蓄电池一般为铅酸电池，小微型系统中。也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 2.2.2太阳能光伏电池的原理太阳能电池内部存在P—N结。当P—N结处于平衡状态时，在P—N结处形成耗尽层。存在由N区到P区的势垒电场。当太阳光入射的能量大于硅禁带宽度的时候，射人电池内部的太阳光子。把电子从价带激发到导带，产生一个电子一空穴对。电子一空穴对随即被势垒电场分离，电子和空穴被分别推向N区和P区。并向P—N结交接面处扩散，当到达势垒电场边界时。受势垒电场的作用，电子留在N区，空穴留在P区，形成内建电场。而由于内建电场的作用。N区中的空穴和P区中的。电子被分别推向对方区域。使N区积累了过剩的电子。P区积累了过剩的空穴。即在P_N结两侧形成了与势垒电场方向相反的光生电动势。当接人负载后，就会产生电流流出。

中国太阳能资源分布

中国气象科学研究院根据20世纪末期最新研究数据又重新计算了中国太阳能资源分布。 太阳能资源的分布具有明显的地域性。这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理等条件的制约。根据太阳年曝辐射量的大小，可将中国划分为4个太阳能资源带，如图所示。 这4个太阳能资源带的年曝辐射量指标： Ⅰ资源丰富带6700MJ(m2.a)* Ⅱ资源较富带5400-6700MJ/(m2.a) Ⅲ资源一般带4200-5400MJ/(m2.a) Ⅳ资源贫乏带< 4200MJ/(m2.a) 20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少，将全国划分为如下5类地区： (1)一类地区 全年日照时数为3200~3300h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为 6680~8400M]，相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西部等地。是中国太阳能资源最丰富的地区。 (2)二类地区 全年日照时数为3000~3200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳能辐射总量为5852~6680 M]，相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。为中国太阳能资源较丰富区。 (3)三类地区 全年日照时数为2200~3OOOh。在每平方米面积上一年接受的太阳辐射总量为 5016~5852M] ，相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、

广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地。为中国太阳能资源的中等类型区。 (4)四类地区 全年日照时数为1400~2200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为4190~5016 MJ，相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。是中国太阳能资源较差地区。 (5)五类地区 全年日照时数为1000~1400h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为3344~4190 MJ，相当于115~140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州、重庆等地。此区是中国太阳能资源最少的地区。 从两次测得的数据来看，我发现80年代到世纪末仅仅十几年我国的太阳能资源由原来的5个分区变为现在的4个分区，而且每个分区的辐射值均有降低现象。从太阳本体发射出的太阳辐射是不会减少的，造成太阳辐射量减少是因为我们的大气质量在逐渐减少，环境质量在逐渐降低。可见我们的太阳能事业还需继续发展来缓解地球的环境危机！

第3节 太阳能

第3节太阳能 【教学目标】 1.初步认识太阳的结构. 2.知道太阳能是人类能源的宝库，了解一些和太阳能有关的知识. 3.大致了解太阳能的利用方式. 【教学重难点】 1.太阳能的利用. 2.发明装置：自制太阳能集热器. 【课时安排】1课时 【教学过程】 导入新课 方案一： 首先投影“鸟巢”的彩色图片，让学生谈谈对这个建筑的了解，激发兴趣.然后老师总结，引出新课：在北京奥运会上为了体现“绿色奥运”的理念，许多建筑场馆都采用了太阳能供电，太阳能有何优点？如何应用呢？今天，我们就来认识这种绿色的能源——太阳能. 方案二： 本节课也可以利用多媒体课件通过展示太阳的构造讲解，图文并茂，激发学生学习的兴趣，引入新课.21世纪教育网 推进新课 师：有关太阳的知识，我已经请同学们在课下查阅了有关资料，现在请大家介绍一下自己的收获，把自己的成果和大家一起分享好吗？ 学生举手上台演示并介绍：(1)太阳概况. (2)地球上贮藏的能量来源成因.(3)太阳能的利用. 教师对每一位同学的展示做出点评，特别要注意表扬学生们积极主动的学习态度. 总结与讲授： 一、太阳——巨大的“核能火炉” 1.太阳的结构，如图所示： 太阳的结构(示意图) 直径为地球的110倍，体积为地球的130万倍，质量为地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度. 2.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放巨大的能量，以光和热的形式向四周辐射. 二、太阳能是人类能源的宝库 煤及石油的形成过程：如图所示，远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能.在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了.沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油.在石油形成过程中还放出天然气. 煤的形成 思考讨论： 问题：根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况. 地球上的能量转化与守恒 (学生分组讨论后汇报讨论的结果，然后教师总结.)

塔式太阳能热发电站工作原理

2塔式太阳能热发电系统就是在空旷得地面上建立一高大得中央吸收塔,塔顶上安装固定一个吸收器,塔得周围安装一定数量得定日镜,通过定日镜将太阳光聚集到塔顶得接收器得腔体内产生高温,再将通过吸收器得工质加热并产生高温蒸汽,推动汽轮机进行发电。 3图示可以说为塔式太阳能热发电系统工作流程示意图。 对各个部件进行说明。 冷凝器:发电厂要用许多冷凝器使汽轮机排出得蒸汽得到冷凝,变成水，重新参加循环。 不同颜色得线条表示不同温度得工质。 4在大面积聚光方法中,与槽式聚光方式相比,塔式聚光有以下优点: 1)槽式得聚光比小,一般在５0左右,为维持高温时得运行效率,必须使用真空管作为吸热器件。而塔式得聚光比大,一般可以达3００到150０,因此可以使用非真空得吸热器进行光热转换,热转换部分寿命优于依赖于真空技术得槽式聚光技术。 2) 由于有大焦比,塔得吸热器可以在５０0℃到1５00℃得温度范围内运行,对提高发电效率有很大得潜力。而槽式得工作温度一般在400℃以内，限制了发电透平部分得热电转换效率。接收器散热面积相对较小,因而可得到较高得光热转换效率。 ５.塔式太阳能热发电系统得组成按照供能得不同主要由定日镜系统、吸热与热能传递系统(热交换系统) 、发电系统3部分组成。 定日镜场系统实现对太阳得实时跟踪,并将太阳光反射到吸热器。 位于高塔上得吸热器吸收由定日镜系统反射来得高热流密度辐射能,并将其转化为工作流体得高温热能。 高温工作流体通过管道传递到位于地面得蒸汽发生器,产生高压过热蒸汽，推动常规汽轮机发电。 由于太阳能得间隙性，必须由蓄热器提供足够得热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能得不足,否则发电系统将无法正常工作。 ６大汉兆瓦级太阳能塔式热发电站由集热岛、热能储存岛与常规岛构成。集热岛包括定日镜场、吸热器系统与吸热塔。 吸热器为过热型腔式吸热器,吸热塔高１18 m,过热型腔式吸热器安装在吸热塔9２m 标高处。热能储存岛由高温子系统、低温子系统组成,高温蓄热工质为导热油。低温子系统就是1 个100 ｍ3得饱与蒸汽蓄热器,工质为饱与水蒸气。常规岛由1 台8、4 t/h 得燃油辅助锅炉与1、5 兆瓦得汽轮发电机组构成。 ?热力循环过程包括两个方面：

太阳能热水系统设计

1．项目设计原则 太阳能集热器设计项目应遵循以下几方面的设计原则，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。 （1）遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。 （2）综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。 （3）系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。（4）安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。 （5）太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。 （6）安装在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。 （7）太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。 （8）太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。 2．项目设计要求 鉴于该项目为连云港地区太阳能工程项目，并采用电辅助能源热水系统用于日常生活使用的特点，我认为，该项目设计要求有以下几点： （1）根据图纸的要求，在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能热水系统，太阳能集热系统布置方式、色彩等应尽可能做到与建筑相协调。 （2）系统采用楼面太阳能集中集热方式，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以电辅助加热为辅。要求24小时热水供应，打开龙头既有热水。 （3）系统应备有超压保护、低温保护、过热保护等功能。 （4）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下，确保热水供应问题，循环供水方式打开淋浴头进出热水。

我国太阳能发展现状与前景

2010NO.16 China New Technologies and Products 中国新技术新产品 高新技术 我国太阳能发展现状与前景 郝钢 （内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特010000） 1太阳能的发展前景 随着现代社会的快速发展，人们对能源的需求量也在不断的增长，全球范围内的能源危机也日益突出。传统的化石能源，如：煤炭，石油，天然气更是有限。随着21世纪的到来传统能源濒临枯竭，造成能源危机，还会造成全球的环境问题。如全球变暖燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量有化学毒性的重金属和放射性物质。而随着化石能源的减少，其价格不断升高，这将会严重制约着人们的生产和生活水平的提高。因此发展可再生能源的呼声越来越多，太能能这种情节廉价的资源就因运而生了。 太阳能发电有自己独有的优势[1]，主要包括：燃料免费；没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件；保持系统运转仅需很少的维护；系统为组件，可在任何地方快速安装；无噪声，无有害排放和污染气体而且地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍。地表每平方米平均受到的辐射可圣朝1700kW.h电。国际能源署的相关数据显示，在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统，就足以满足全球能源需求。所以，太阳能光复享有广阔的发展空间，其潜力十分巨大。 2我国太阳能发展现状 我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。除四川盆地以外，全国其他地区的太阳辐射也相当可观[2]。 我国有这么丰富的太阳能资源，但是没有得到最合理的开发和利用，我国的太阳能事业还处在起步阶段，已经开发了一些小型的太阳能设备。比如：太阳能热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能热发电系统和太阳能光伏发电系统。这些小型的太阳能设备只能满足一小部分人的需要，如果要满足一座城市甚至一个省用电量的需要就必须建立一座大型的太阳能光伏发电站。而我国现在在这方面还在起步阶段，已经建立了几个试点项目。而国家对于太阳能的发展现在还没有出台一套很完备的政策、法律法规。而这种太阳能发电站的建设必须得到国家的有力支持才可以继续下去。 3发展太阳能的意义 在当今世界能源结构中，人类所利用的能 源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源，根据 “BP Statistical Review of World Energy,June 2003”的统计，20002年世界一次能源消费量为 94，05亿吨石油当量。截至2002年底，世界石油 可采储量为1427亿吨，可采40.6年；天然气为 1557800亿立方米。可采60.7年；煤炭为9844.5 亿吨，可采204年。[3] 我国能源资源储量不容乐观。根据最新资 料，现有探明技术可开发能源总资源量超过 8230亿吨标准煤，探明经济可开发剩余可采总 储量为1392亿吨标准煤，约占世界总量的 10.1%。我国人口众多，人均能源资源占有两非 常低。而我国所面临的却是能源需求量成倍增 长的严重挑战。 由以上分析可见，在人类开发利用能源的 历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源 为主的时期，仅是一个不太长的阶段，他们终将 走向枯竭而被新的能源所取代。人类必须未雨 绸缪，及早寻求新的替代能源。研究和实践表 明，新能源和可再生能源资源丰富，分布广泛， 可以再生，不污染环境，是国际社会公认的理想 替代能源。根据过节权威机构的预测，到2060 年，全球新能源和可再生能源的比例，将会发展 战士节能与构成的50%以上，成为人类社会未 来能源的基石，世界能源舞台的主角，是目前大 量应用的化石能源的替代能源。[4] 3.1改善环境 通过使用新能源来替代化石能源，可以减 少因燃烧化石能源而造成的二氧化碳和烟尘排 放量，给环境造成的损失。光复发电不产生传统 发电技术带来的污染物排放和安全问题，没有 废弃或噪音污染。 3.2节省空间 光复发电是一种简单的低风险技术，集合 可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、 私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安 装潜力。在运行中，这个系统还可以降低建筑的 受热，增加通风。光复还可以作为隔声板装在公 路两侧。光复在提供大量电力供应的同时，避免 占用更多的土地。 3.3增加就业 光复发电能够提供重要的就业机会。安装 阶段创造大量的就业产生在（安装工人、零售商 和服务工程师），租金地方经济发展。根据欧洲 光伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品 大约产生10个就业机会，安装每兆瓦光伏系统 创造大约33个就业机会。批发和间接供应可提 供3-4个就业岗位，研究领域提供1-2个就业 机会。所以在整个产业链中可提供50个就业机 会。在未来几十年，随着规模的扩大，自动设备 的使用，这些数据会有所降低。但是，光伏发电 产业不仅仅是一个资金密集型产业，同时也是 一个劳动密集型产业。目前我过光伏技术及产 业的就业总人数近万。到2020年将达到10万 人左右。按照中或电力专家的研究，2050年，光 伏发电行业将达到装机容量10亿KWp,年生产 和安装1亿KWp,就业人口将超过500万人。 3.4提供农村电力 光伏发电系统结实耐用，易于安装和具有 灵活性等特征，使其可满足世界任何地方的农 村电力需求。 4总结 我国能源供应主要依靠煤炭，石油资源有 限，只有通过扩大天然气、核电、可再生能源的 开发利用来降低煤炭消费比例。从长远来看，大 力发展可再生能源可以逐步改善以煤炭为主的 能源结构，促进常规能源资源更加合理有效地 利用，缓解与能源相关的环境污染问题。开发利 用可再生能源，并建立必要的技术贮备，可以减 少我国对国外矿物能源的依赖，增强国家抗御 能源安全风险的能力。 太阳能光伏发电是目前比较成熟的技术， 具有安全可靠、无噪音、无污染、能量随处可得、 不受地域限制、无需消耗燃料、建站周期短、无 需架设输电线路、可以方便地与建筑物相结合 等优点，是常规发电和其它发电方式所不及的。 所以，我国要大力发展可再生能源，使得社 会能够更稳定快速长期的发展。 参考文献 [1]施钰川.太阳能原理与技术[M].西安交通大学， 2009，4. [2]刘志章.内蒙古自治区太阳能发展规划[R].内 蒙古自然能源研究所，2007，9. [3]王长贵，郑瑞澄.新能源在建筑中的应用[M].中 国电力出版社，2003，7. [4]吕芳.太阳能发电[M].化学工业出版社，2009，5. [5]赵庆波，单葆国.世界能源需求现状及展望[J]. 中国能源，2002，12. 作者简介：郝钢（1982-），男内蒙古工业大 学供热、供燃气、通风及空调工程专业2007级 研究生。 摘要：社会的不断发展使得人们对能源的需求越来越高，而现在的能源储备已经不足以满足我们的生活需要，我们必须发展新能源，太阳能就是一个可再生能源，它可以说是取之不尽用之不竭。而我国的太阳能发展还只是处于起步阶段，要走的路还很长。本文只是让大家了解我国太阳能的现状。 关键词：太阳能光伏发电；化石能源 立新的进渣与排渣的平衡点，在调整操作过程中，极易引起冷渣器故障。因此，对冷渣器进渣进行调整时，应做到谨慎平稳调整，逐步过渡，防止进渣量失控。锅炉正常运行中冷渣器宜采用少量进渣，连续运行方式，并根据锅炉负荷及煤质情况确定冷渣器投入的数量，一般以对称投入为宜。 3.3.3改进后的运行情况 以上改进措施实施后，较好的解决了冷 渣器的堵塞问题，未再次发生结焦现象，保证 了机组的正常运行，改良效果显著。 4结语 冷渣器能否可靠工作，对锅炉的稳定运 行有直接影响。如果冷渣器不能正常排渣，锅 炉只有降负荷运行或停炉。因此改进冷渣机 及其系统，合理控制冷渣器的运行方式，对保 证机组长期连续稳定运行意义十分明显，而 这也就是本文主要的意旨所在。 参考文献 [1]李金晶，王巍,杨石等.滚筒冷渣器传热特性 的实验研究[J].电站系统工程，2009-01-15. 13 -- 中国新技术新产品

塔式与槽式太阳能热发电技术

塔式与槽式太阳能热发电技术 塔式太阳能热发电 塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能。 塔式太阳能热发电特点 塔式电站的优点： １．聚光倍数高，容易达到较高的工作温度，阵列中的定日镜数目越多，其聚光比越大，接收器的集热温度也就愈高； ２．能量集中过程是靠反射光线一次完成的，方法简捷有效； ３．接收器散热面积相对较小，因而可得到较高的光热转换效率。 塔式太阳能热发电的参数可与高温、高压火电站一致，这样不仅使太阳能电站有较高的热效率，而且也容易获得配套设备。虽然这种电站的建设费用十分昂贵，美国的ＳｏｌａｒＯｎｅ电站初次投资为１．４２亿美元，成本比例为：定日镜５２％、发电机组、电气设备１８％、蓄热装置１０％、接收器５％、塔３％、管道及换热器８％、其它设备４％。但随着制镜技术的提高和规模的增大，定日镜成本将大幅度降低。以美国Ｓｕｎｌａｂ为代表的研究部门以及Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ评估机构对塔式太阳能热发电的成本作出了预测图１。Ｓｕｎｌａｂ基于８．７ＧＷ规模预计到２０２０年塔式太阳能热发电的成本最终可达到约３０～４０＄ＭＷｈ，即每度电３～４美分；Ｓａｒｇｅｎｔ＆Ｌｕｎｄｙ基于２．６ＧＷ规模预计到２０２０年塔式太阳能热发电的成本最终可达到５０～６０＄ＭＷｈ，即每度电５～６美分。与常规化石能源发电相比，如果算上环境污染的成本，那么塔式太阳能热发电的前景将更加广阔。美国能源部主持的研究结果表明；在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术中成本最低的一种方式。 我国塔式太阳能热发电技术发展状况 随着太阳能利用技术的迅速发展，从２０世纪７０年代中期开始，我国一些高等院校和科研院所，对太阳能热发电技术做了不少应用性基础试验研究，并在天津建造了一套功率为ｌｋＷ的塔式太阳能热发电模拟装置。 《中国新能源与可再生能源１９９９白皮书》指出：我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在７０年代末就开始了，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决，加上经费不足，热发电项目先后停止和下马。国家“八五”计划安排了小型部件和材料的攻关项目，带有技术储备性质，目前还没有试验样机，与国外差距很大。 近几年来，中国工程院院士张耀明教授带领南京春辉科技实业有限公司南京玻璃纤维研究设计院三所科技人员，在太阳能热发电研究领域中，取得了自动跟踪太阳、聚光、

中国的太阳能资源分布状态

中国的太阳能资源分布状态 我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2?a，中值为586kJ／cm2?a。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ／cm2?a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26％，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高达8.4。其它地区的太阳年辐射总量居中。 我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。 按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区： 一类地区 全年日照时数为3200～330O小时，辐射量在670～837x104kJ／cm2?a。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁

第3节 太阳能精品练习题

第3节 太阳能精品练习题 一、选择题 1.关于太阳能电池的说法，错误的是（ ） A.太阳能电池可以将太阳能转化为电能，供我们使用。 B.太阳能电池的优点是使用寿命较长，没有污染。 C.太阳能电池的缺点是制造成本低，产生的电压较高。 D.太阳能电池的应用，目前主要在航天、航空、通信等领域中应用。日常生活中也用于照明、计算器、手表等耗电少、工作电压低的用电器。 2.人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能转化为其他形式能量的方式说法错误的是（ ） A.一是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热； B.二是光化转换，把太阳能转化为化学能； C.三是光电转换，把太阳能转化为电能； D.四是光力转换，把太阳能转化为机械能。 二、填空题 3.如图是一款风光互补路灯的照片，它的头顶的风力发电机能将风能转化为电能，其肩上太阳能电池板能将_____转化为电能。在一定时间内，太阳光辐射在该太阳能电池板上的能量为1.68×106J ，若这些能量全部被水吸收，在一个标准大气压下，能将_____kg 水从20℃加热到沸腾。[c 水= 4.2×103J/（kg·℃） ] 4.如图是许多城市路灯，都采用太阳能LED 照明灯，主要由太阳能电池板和LED 灯头等组成，LED 是一种半导体二极管，通过电流能够发光，可以把电能直接转化为_____能，太阳能是_____（选填“一次”、“二次”）能源，清洁无污染，如果LED 灯用6V 的电压，正常工作电流为2400mA ，则LED 的功率是_____W. 5.如图所示为一种新型的“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。白天工作时，光电池板将_____转化为电能；晚上工作时，蓄电池放电，将_____转化为电能供照明灯使用。 太阳能电池 LED 灯

塔式太阳能热发电技术

塔式太阳能热发电技术浅析 14121330 彭启 1.前言 太阳能热发电是利用聚光器将太阳辐射能汇聚，生成高密度的能量，通过热功循环来发电的技术[1]。我国太阳能热发电技术的研究开发工作始于70年代末，一些高等院校和科研所等单位和机构，对太阳能热发电技术做了不少应用性基础实验研究，并在天津建造了一套功率为lkW的塔式太阳能热发电模拟实验装置，在上海建造了一套功率为lKW的平板式低沸点工质太阳能热发电模拟实验装置[2~3]。 目前主流的太阳能热发电技术主要有4种方式：塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔式[4]，这4种太阳能光热发电技术各有优缺点。 塔式太阳能聚光比高、运行温度高、热转换效率高，但其跟踪系统复杂、一次性投入大，随着技术的改进，可能会大幅度降低成本，并且能够实现大规模地应用，所以是今后的发展方向。槽式技术较为成熟，系统相对简单，是第一个进入商业化生产的热发电方式，但其工作温度较低，光热转换效率低，参数受到限制。碟式光热转换效率高，单机可标准化生产、既可作分布式系统单独供电，也可并网发电，但发电成本较高、单机规模很难做大。线性菲涅尔式结构简单、发电成本低、具有较好的抗风性能，但工作效率偏低、且由于发展历史较短，技术尚未完全成熟，目前处于示范工程研究阶段。 2.发电原理与系统 塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到固定在塔顶部的接收器上产生高温，加热工质产生过热蒸汽或高温气体，驱动汽轮机发电机组或燃气轮机发电机组发电，从而将太阳能转换为电能[5]。 塔式太阳能热发电系统，也称集中型太阳能热发电系统，主要由定日镜阵列、高塔、吸热器、传热介质、换热器、蓄热系统、控制系统及汽轮发电机组等部分组成，基本原理是利用太阳能集热装置将太阳热能转换并储存在传热介质中，再利用高温介质加热水产生蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。 塔式太阳能热发电系统中，吸热器位于高塔上，定日镜群以高塔为中心，呈圆周状分布，将太阳光聚焦到吸热器上，集中加热吸热器中的传热介质，介质温度上升，存入高温蓄热罐，然后用泵送入蒸汽发生器加热水产生蒸汽，利用蒸汽驱动汽轮机组发电，汽轮机乏汽经冷凝器冷凝后送入蒸汽发生器循环使用。在蒸汽发生器中放出热量的传热介质重新回到低温蓄热罐中，再送回吸热器加热。塔式太阳能热发电系统概念设计原理系统如图1所示。 图1 塔式太阳能电站系统流程示意图

中国太阳能发展现状及其前景

我国太阳能发展现状及其发展前景 摘要：能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。本文旨在介绍我国太阳能发展的现状及其发展方向。 关键词：太阳能；清洁能源；化石能源；光伏发电；光热转换 0 引言 化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。而且，化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸如温室效应，粉尘，酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比例达到87%，在我国，化石能源的比例竟然达到了92%！[1]所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 1. 太阳能的优点 在诸如风能，水利能，潮汐能，太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家学者都对太阳能青眼有加。 首先太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。其次太阳能有无害害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 其次太阳能总量十分巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年，全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤，所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。 2 我国太阳能资源的现状 我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。我国各省的太阳能资源分布如下表一所示。[2] 3 我国太阳能的发展现状 目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。 3.1太阳能光热转换

国内太阳能电池领域部分专家

1 大连理工大学精细化工国家重点实验室孙立成 2 中国科学院长春应用化学研究所杨小牛 中国科学院长春应用化学研究所研究员杨小牛等科研人员发明的“一种聚合物太阳能电池的制备方法” 专利获得了国家知识产权局授权。在目前基于体相异质结结构的聚合物太阳能电池中, 聚(3-己基噻吩) (P3HT)和C60的衍生物PCBM是应用最广泛和最成功的体系之一。在这种类型的太阳能电池中, 器件的转换效率受光敏层内部形貌的影响很大。在旋涂制备大面积均匀器件的过程中,由于溶剂的挥发速度太快, 电子给体材料P3HT从溶液中析出时来不及形成充分的结晶, 导致所得光敏层共混薄膜中P3HT没有形成良好的空穴传输通道, 因而所得的器件效率通常都很低。传统上, 一般采取后热退火或者溶剂退火的处理方法以达到改善光敏层形貌的目的。但是, 若退火的条件控制不当，PCBM很容易形成微米级的结晶体, 从而导致薄膜中形成大尺度的两相分离状态, 器件的效率会急剧下降。此外，高温退火时，薄膜中的组分还有氧化和降解的风险。因此，如何在温和的条件下，既能提高共轭聚合物P3HT在共混薄膜中的结晶度又能避免大尺度的相分离的产生是高性能体聚合物太阳能电池制备过程中的一个难题。 在国家基金委和中科院的大力支持下，杨小牛课题组采用往P3HT的良溶剂溶液中缓慢加入不良溶剂的方法, 让P3HT在溶液中产生有序的结晶前驱体, 然后再往混合溶液中加入PCBM, 待完全溶解后进行旋转涂膜, 所制得的光敏层薄膜中不但形成了长达数微米均匀密集分布的P3HT晶须, 而且相分离尺度在纳米数量级, 这不仅为激子的有效分离提供了大面积的两相界面, 并且为空穴的快速传输提供了连续的通道。同时, 由于P3HT的结晶度得到了提高, 光敏层在太阳最大幅照功率的长波区域的光吸收得到了改善, 因而利用该方法新制得的器件其效率接近4%, 实现了高效免退火聚合物太阳能电池器件。 本发明在温和的条件下“一步”实现了高性能“免退火”的太阳能电池器件，大大简化了聚合物太阳能电池的加工工艺，大幅降低生产成本。 3 中国科学院长春应用化学研究所王鹏 中科院长春应化所王鹏课题组在有机染料敏化太阳电池研究方面取得重要进展，相关成果在线发表于英国化学会《化学通讯》上（Chem. Commun., 2009）。该论文报导了一个具有高吸收系数的有机染料C217，该染料在以乙腈为电解质溶剂的器件中达到了9.8%的光电转换效率；结合无溶剂离子液体电解质，实现了光电转换效率达8.1%的长期光热稳定的染料敏化太阳电池。这两项指标均为有机染料敏化太阳电池的最好结果。其性能已经非常接近钌染料。此工作被“Technology Review”在2009年3月12日进行了报道并被其他媒体转载。 目前，通过共轭系统的结构设计来调控染料的能带和吸收光谱等特性是实现高性能有机染料的主要手段，C217以3,4-乙烯二氧基噻吩与二并噻吩的偶联结构作为染料的共轭单元，结合三芳胺给体和氰基乙酸受体，实现了染料的宽光谱吸收。该染料在氯仿溶液中的最大吸收波长达到了552 nm，器件的光谱响应范围接近钌染料的水平，量子转换效率（IPCE）在440-590 nm范围内超过了90%。这一研究成果将进一步促进有关宽光谱、高效率、低成本的纯有机染料敏化太阳电池的开发和应用研究。 4 华南理工大学高分子材料与元器件研究所曹镛院士 广东科研人员对太阳能电池进行了各种可以提高光电转换效率途径的研究，并已在实验室做出了转换效率达5%的材料。在日前举行的“纪念中国科协成立50周年暨2008中国材料研讨会”上，中国科学院院士、华南理工大学教授曹镛在题为《聚合物异质结太阳能电池研究的进展》的报告中指出，广东在有机太阳能电池研究方面与世界同步，目前已在材

塔式太阳能热发电站工作原理

2塔式太阳能热发电系统就是在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔,塔顶上安装固定一个吸收器,塔的周围安装一定数量的定日镜,通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温,再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽,推动汽轮机进行发电。 3图示可以说为塔式太阳能热发电系统工作流程示意图。 对各个部件进行说明。 冷凝器:发电厂要用许多冷凝器使汽轮机排出的蒸汽得到冷凝,变成水,重新参加循环。 不同颜色的线条表示不同温度的工质。 4在大面积聚光方法中,与槽式聚光方式相比,塔式聚光有以下优点: 1)槽式的聚光比小,一般在50左右,为维持高温时的运行效率,必须使用真空管作为吸热器件。而塔式的聚光比大,一般可以达300到1500,因此可以使用非真空的吸热器进行光热转换,热转换部分寿命优于依赖于真空技术的槽式聚光技术。 2) 由于有大焦比,塔的吸热器可以在500℃到1500℃的温度范围内运行,对提高发电效率有很大的潜力。而槽式的工作温度一般在400℃以内,限制了发电透平部分的热电转换效率。接收器散热面积相对较小,因而可得到较高的光热转换效率。 5.塔式太阳能热发电系统的组成按照供能的不同主要由定日镜系统、吸热与热能传递系统(热交换系统) 、发电系统3部分组成。 定日镜场系统实现对太阳的实时跟踪,并将太阳光反射到吸热器。 位于高塔上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐 射能,并将其转化为工作流体的高温热能。 高温工作流体通过管道传递到位于地面的蒸汽发生器,产生高压过热蒸汽,推动常规汽轮机发电。 由于太阳能的间隙性,必须由蓄热器提供足够的热能来补充乌云遮挡及夜晚时太阳能的不足,否则发电系统将无法正常工作。 6大汉兆瓦级太阳能塔式热发电站由集热岛、热能储存岛与常规岛构成。集热岛包括定日镜场、吸热器系统与吸热塔。 吸热器为过热型腔式吸热器,吸热塔高118 m,过热型腔式吸热器安装在吸热塔92 m 标高处。热能储存岛由高温子系统、低温子系统组成,高温蓄热工质为导热油。低温子系统就是1 个100 m3的饱与蒸汽蓄热器,工质为饱与水蒸气。常规岛由1 台8、4 t/h 的燃油辅助锅炉与1、5 兆瓦的汽轮发电机组构成。 热力循环过程包括两个方面:

中国太阳能发电发展现状分析与展望

中国太阳能发电发展现状分析与展望 国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测，认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%，预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上，占当年总发电量的1％，2040年占总发电量的20％，未来太阳能产业的发展前景光明。 ?中国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在400～900kJ/(m2?年)之间，相当于300亿t标煤。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h，日照能量在500kJ/(m2?年)以上。中国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。 ?截至2009年，中国有2万个乡村或500万个家庭和2000万农村人口还无电力供应，同时，中国50%的地区还存在很大的电力短缺。而这些缺电地区的大多数富有太阳能资源，具有光伏能源生产的巨大市场潜力。尽管光伏发电成本仍高于燃煤发电，但在偏远地区具有优势。这些地区没有固定电铼设置费用，小型太阳能发电比较廉价且更适用。 ?一、中国光伏产业现状 ?中国太阳能光伏技术开始于20世纪70年代，开始时主要用运于空间技术，而后逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业，已利用太阳能发电为中国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共20万无电户解决了用点问题。目前，中国已安装光伏电站约10万千瓦，主要为边远地区居民供电。?二、中国光伏发电市场容量 ?按照有关规划，到2020年，实现国内光电市场将达到1000万千瓦。2005年国际能源巨头BP集团的全资子公司BP太阳能与中国新疆新能源股份有限

中国太阳能电池艰难而辉煌的历程-新能源专业(1).doc

中国太阳能电池艰难而辉煌的历程-新能源 专业(1) - 从1958年中国开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已走过半个多世纪。光伏专家、上海交通大学太阳能研究所所长崔容强告诉编辑：“中国的太阳能电池也经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转换效率由低到高的艰难而辉煌的历程。” 据统计，从2002年至今，中国太阳能电池产量猛增了77倍。2008年，我国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一，连续两年成为世界第一大太阳能电池生产国。 1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应；1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅太阳能电池；1983年美国在加州建立了当时世界上最大的太阳能电厂……人类从来未曾停止过追逐太阳的步伐。 1969年研制完成硅太阳能电池组 1958，我国研制出了首块硅单晶 中科院院士、中科院半导体研究所研究员王占国对编辑说：“美国1957年左右拉出了首块硅单晶，我国1958年也研制出了首块硅单晶，随后，中科院物理新成立的半导体研究室正式开始

研发太阳能电池。” 最初，研发出的电池主要用于空间领域。从1958年到1965年间，半导体所研制出的PN结电池效率突飞猛进，10×20mm电池效率稳定在15%，同国际水平相差不大。 1968年至1969年底，半导体所承担了为“实践1号卫星”研制和生产硅太阳能电池板的任务。在研究中，研究人员发现，P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射，造成电池衰减，使电池无法长时间在空间运行。 于是，包括王占国在内的6人小组开始进行人造卫星用硅太阳电池辐照效应研究，实验过程中，由于技术不成熟、设备落后，致使王占国的右手严重电子灼伤，从此他一直饱受痛苦，直到1978年夏天进行植皮手术才有所缓解。编辑注意到，王占国院士右手手背上有一些黑色的褶皱，这正是老一辈科学家殚精竭虑献身科学的印记。 经过刻苦攻关，实验结果给研究人员带来巨大惊喜。王占国院士介绍，NP结硅太阳电池抗电子辐照的能力比PN结硅电池大几十倍！随后，半导体所做出了将硅PN电池改为NP定型投产的决定，生产出了5690片NP结硅太阳电池，其中达到空间应用要求的成品3350片，圆满完成了“实践1号”卫星用太阳能电池板的研制、生产任务。1971年实践1号发射升空，在8年的寿命期内，太阳电池功率衰降不到15%，该项目在1978年全国科学大会上获重大成果奖。