太阳能供电系统设计

太阳能供电系统

一、太阳能应用概述

1、太阳能简介

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。

太阳能是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000KW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

7O年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，198O年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在7O年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制订可持续发展战略的重要内容。

2、太阳能的特点

太阳能之所以能成为一种有希望的能源，是因为其具有以下特点：

2.1供给量丰富

地球每小时从太阳获得的能量为1.48×1017卡，其中30%被直接反射回去，70%则被地面吸收。据统计，世界全年的耗能总量，只相当于30分钟降落于地球的全部的太阳能。

2.2清洁、干净

化石燃料和原子能等被利用后，都形成热，会破坏地球的平衡并造成污染。而利用太阳能直接发电，不影响地球的热平衡，在确保能量供给的同时解决环境污染的问题。

2.3太阳能的分散性

太阳光尽管辐射全球，但单位面积上的入射功率却很小（照射于地面的太阳能的最大密度为1KW/m2）。要得到较大的功率，需要庞大受光面积的发电装置。对于小功率发电问题不大，但对于大功率发电，要涉及的设备的材料、结构、占用土地等的费用问题，目前投资比其他能源高得多。

2.4间歇性和周期性

太阳的高度角一日内及一年内在不断变化，且于地面纬度有关，即使没有气象的变化，太阳辐射的变化也相当大。因此，太阳能利用的随机性很大。利用太阳能发电必须有相当容量的贮能设备，如蓄电池等，这不仅增加了设备及维护费用，也限制了功率的规模。

3、太阳能电池的特点

3.1具有与单晶硅相同甚至更高的转换效率，保证20年无衰减。

3.2采用氮化硅作减反射膜，增强太阳电池对阳光的吸收率，同时对太阳电池有很好

的表面和体内钝化作用，提高了少数载流子的寿命。减反膜的颜色可满足顾客的要求，适用于不同的场合。

3.3采用了体内吸杂技术和背面场技术，提高了电池的转换效率。

3.4电池内应力小，易于切割和光焊。

3.5安装简便，不需要高度技术和大量工程材料；安装后，不需要日常维护；以太阳

光线为能量来源，运行费用为0。

4、我国的太阳能资源

我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。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3200～3300小时，辐射量在670～837kJ／cm2·a。相当于225～285kg规范煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。

二类地区

全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670kJ／cm2·a，相当于200～225kg规范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。此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区