新能源技术之太阳能
新能源发电技术及其优势

新能源发电技术及其优势随着全球对环境保护的关注不断增强,新能源发电技术的发展备受瞩目。
本文将介绍几种常见的新能源发电技术,以及它们相比传统能源的优势。
一、太阳能发电技术太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源,通过光伏发电技术,可以将太阳能转化为电能。
太阳能发电技术的优势在于:1. 环保节能:太阳能发电过程中无需燃烧化石燃料,不会产生空气污染物和温室气体,对减少全球暖化起到积极作用。
2. 持续稳定:太阳能是可再生能源,太阳光无时无刻不在,因此太阳能发电具有持续稳定的特点。
3. 分布广泛:太阳光普遍存在于地球各个地区,可以在全球范围内进行太阳能发电,降低了能源供应的集中风险。
二、风能发电技术风能是一种可再生的清洁能源,通过风力发电机转换风能为电能。
风能发电技术的优势在于:1. 环保低碳:风能发电不需要燃烧燃料,不会产生二氧化碳等温室气体和空气污染物,有助于改善空气质量。
2. 资源丰富:地球上的风资源分布广泛,无论是海洋还是陆地上,都可以利用风能进行发电。
3. 经济性:一旦建立了风力发电站,其运营成本相对较低,并且风能是免费的,可以降低能源的长期供应成本。
三、水力发电技术水力发电是利用水流的动能将能量转化为电能的一种技术。
水力发电技术的优势在于:1. 绿色环保:水力发电不会产生污染物,无烟尘和温室气体的排放,对环境友好。
2. 稳定可靠:水流是自然界中常见的能源,相比其他新能源发电技术,水力发电具有更高的可靠性和稳定性。
3. 多功能性:水电站不仅能发电,还能灌溉农田、调节河流水位等,对于水资源的综合利用具有重要意义。
四、生物质能发电技术生物质能发电是指利用生物质作为燃料,通过发电设备将其转化为电能的技术。
生物质能发电技术的优势在于:1. 再生性能源:生物质主要来自植物和废弃物等可再生资源,其再生速度较快,不会耗尽。
2. CO2减排:生物质能发电过程中释放的二氧化碳与植物吸收的二氧化碳基本相等,减少了温室气体的排放。
物理学领域中新能源技术的发展与应用

物理学领域中新能源技术的发展与应用近年来,随着全球对可持续发展的迫切需求,新能源技术在物理学领域中得到了广泛的关注和研究。
新能源技术的发展不仅可以减轻对传统能源资源的依赖,还能够减少对环境的污染,促进经济的绿色增长。
本文将着重介绍物理学领域中新能源技术的发展与应用,并探讨其对环境和经济的潜在影响。
一、太阳能技术太阳能技术是目前最为成熟和广泛应用的新能源技术之一。
太阳能技术通过利用太阳辐射将光能转化为电能或热能,实现了对可再生能源的有效利用。
光伏发电是其中最为重要的应用之一,通过将太阳光辐射直接转化为电能,可以在不依赖传统能源的情况下提供清洁、可再生的电力。
目前,光伏发电技术在全球范围内已经得到广泛应用。
许多国家和地区已经建立了大规模的光伏电站,并通过政策扶持和技术进步不断降低光伏发电的成本。
此外,还有一些创新的光伏技术正在不断涌现,如薄膜太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等,这些技术的出现将进一步提高光伏发电的效率和成本竞争力。
除了光伏发电,太阳能热利用也是太阳能技术的重要应用之一。
太阳能热利用可以通过太阳能集热器将太阳光转化为热能,用于供暖、热水和工业加热等领域。
太阳能热利用不仅具有可再生性和环境友好性,还能够降低传统能源的使用成本,具有广阔的市场前景。
二、风能技术风能技术是另一种重要的新能源技术。
风能技术通过利用风能将其转化为电能,实现了对风能的高效利用。
风力发电是目前最为成熟和广泛应用的风能技术,通过风力发电机将风能转化为电能,可以为社会提供清洁、可再生的电力。
随着技术的进步和规模的扩大,风力发电已经成为全球可再生能源发电的重要组成部分。
许多国家已经建立了大规模的风电场,通过风力发电为社会供电。
同时,风能技术还在不断创新和发展中,例如深水风力发电、垂直轴风力发电等新技术的出现,将进一步提高风能利用的效率和可靠性。
三、地热能技术地热能技术是利用地壳内的热能资源进行能源转化的一种新能源技术。
地热能技术通过地热发电、地源热泵和地热供暖等形式,将地壳内的地热能转化为电能或热能。
新能源关键技术及应用

新能源关键技术及应用随着科技的发展和环保意识的增强,新能源已经成为了一个非常热门的话题。
这个领域涉及到了许多不同的技术,它的应用也非常广泛。
在本文中,我们将探讨新能源关键技术及其应用。
一、太阳能太阳能是新能源中最为重要和广泛应用的一种能源。
在太阳能的利用中,太阳能电池是最主要的技术。
太阳能电池利用半导体材料的特殊性质,将太阳光转换成电能。
这种技术可以广泛应用于发电、供电、汽车等领域。
二、风能风能是一种非常稳定和可靠的新能源。
它的利用主要是通过大型风力发电机。
风力发电机利用风能的动能,通过旋转的转子驱动发电机来产生电能。
这种技术主要应用于发电和供电领域。
三、地热能地热能是一种发展中的新能源。
利用地下深处的高温热水和热岩石层中的热能来发电是地热能的核心技术。
地热能可以广泛应用于供热、发电等领域。
四、水力能水力能是一种非常常见的新能源。
通过水力发电机利用水的动能来产生电能是其主要的技术。
这种技术可以广泛应用于发电和供电等领域。
五、生物质能生物质能是指利用可再生植物生物质来发电和供暖的能源。
例如生物柴油、发酵后的生物质气体等。
这种技术主要应用于生产能源和供热领域。
六、潮汐能潮汐能是指利用海洋潮汐能来发电的能源。
这种技术主要应用于环境保护和发电等领域。
七、氢能氢能是一种非常纯净和环保的新能源。
它的利用主要是通过水电解制氢。
这种技术主要应用于替代燃油和发电等领域。
总之,新能源是未来发展的趋势,其应用前景非常广泛。
以上介绍的技术都是新能源领域的核心技术,各领域应根据实际情况来选择适合自己的技术来保护环境,创造更好的生活。
新能源技术资料

新能源技术资料随着全球能源需求的不断增长以及对环境保护意识的提高,新能源技术正逐渐成为人们关注的焦点。
本文将介绍几种主要的新能源技术,包括太阳能、风能、生物质能以及地热能,并分析它们在解决能源问题和环境保护方面的应用前景。
一、太阳能太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,具有广阔的应用前景。
太阳能光伏发电技术是目前应用最广泛的太阳能利用方式之一。
通过将太阳能转化为电能,可以为家庭和企业提供可靠的电力供应。
此外,太阳能热利用技术也在供暖、热水和空调方面发挥着重要作用。
太阳能技术的发展不仅可以减少对传统能源的依赖,还可以降低温室气体的排放,对缓解气候变化具有积极意义。
二、风能风能是一种广泛分布并且可再生的能源,具有巨大的潜力。
风力发电技术是目前应用最成熟的风能利用方式。
通过风力发电机将风能转化为电能,可以为城市和农村地区提供清洁的电力。
风力发电具有环保、经济、可持续等优势,且不受燃料价格波动的影响。
随着技术的不断发展,风力发电的成本逐渐降低,其在能源结构调整和碳减排方面的作用将越来越重要。
三、生物质能生物质能是指利用植物和动物的有机物质来产生能量的一种方式。
生物质能技术包括生物质发电、生物质燃料和生物质气化等。
生物质能具有可再生、清洁、低碳等特点,且在农村地区具有广泛的应用前景。
通过生物质能技术,可以将农作物秸秆、农畜废弃物等转化为能源,既减少了农业废弃物的污染,又提供了可持续的能源供应。
四、地热能地热能是指利用地球内部储存的热能来产生能源的一种方式。
地热能技术主要包括地热发电和地源热泵。
地热发电利用地下的高温热水或蒸汽来驱动发电机,具有稳定可靠、环保无污染等优势。
地源热泵则利用地下的稳定温度来进行供暖和制冷,具有节能、环保的特点。
地热能技术的应用可以减少对传统能源的依赖,同时减少温室气体的排放。
综上所述,新能源技术的发展对于解决能源问题和保护环境具有重要意义。
太阳能、风能、生物质能和地热能等新能源技术在能源领域的应用前景广阔,可以为人们提供清洁、可持续的能源供应。
新能源新能源技术应用

新能源新能源技术应用新能源技术的应用随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,传统能源的供应与可持续性面临挑战。
因此,新能源技术的应用变得尤为重要。
本文将探讨新能源技术的应用以及对环境和社会的影响。
一、太阳能太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源来源,有着广阔的应用前景。
目前,太阳能技术已广泛应用于家庭和工业用电,例如太阳能发电系统可以通过光电转换技术,将太阳能转化为电能,并供应给家庭或工厂使用。
此外,太阳能热水器也是一种常见的利用太阳能的设备,通过吸热器将太阳能转化为热能,供应给家庭日常生活所需。
二、风能风能是另一种可再生能源,利用风力发电已成为人们推动绿色能源发展的重要手段。
风力发电机通过转动的叶片转化风能为机械能,并通过发电机转化为电能。
近年来,风力发电技术不断创新,装机容量不断增加。
风力发电既可以在陆地上建设,也可以在海上建设,这些发电设备几乎不产生污染和温室气体排放。
三、生物能生物能是指利用生物质经过转化过程获得的能源。
生物能技术的应用广泛,包括生物质发电、生物质燃料和生物质热能利用等。
生物质发电是通过将生物质燃烧转化为蒸汽,从而带动涡轮机发电。
生物质燃料主要是利用农作物秸秆、木屑等植物废弃物进行转化制备成的燃料,可广泛应用于能源生产和工业领域。
生物质热能利用主要是通过直接燃烧或气化生物质来提供供暖和热水等生活所需。
四、地热能地热能是指利用地壳内部的热量能源来满足人们的能源需求。
地热能技术包括地热发电和地热供暖两个方面。
地热发电是通过利用地下的高温热岩来产生蒸汽,并通过蒸汽转动涡轮机产生电能。
地热供暖是指通过地下的热能来供应家庭和建筑物的供暖需求,可以减少传统供暖方式所带来的环境污染。
新能源技术的应用带来了诸多好处。
首先,新能源是可再生的,有助于减少对有限资源的依赖,促进能源结构的多元化。
其次,新能源技术的应用可减少传统能源的使用,从而降低大气污染物的排放,缓解温室效应与气候变化的问题。
新能源行业可再生能源技术

新能源行业可再生能源技术随着环境污染和能源短缺问题的日益突出,人们对可再生能源技术的需求与日俱增。
新能源行业正日益成为可再生能源技术的重要推动者和应用者。
本文将探讨新能源行业中的可再生能源技术,包括太阳能、风能和生物质能。
一、太阳能技术太阳能是最为常见的可再生能源之一。
通过利用太阳辐射产生的热能或光能,可以发电、供热等。
在新能源行业中,太阳能电池是最重要的技术之一。
太阳能电池通过光电效应将太阳能转化为电能,经过系统的设计和组合,可以形成太阳能发电系统。
该技术具有环保、可再生、可持续等特点,具有广泛的应用前景。
二、风能技术风能是一种常见的可再生能源,通过风轮转动驱动发电机产生电能。
在新能源行业中,风能技术已经得到广泛应用。
风能发电通过利用高空的风力来旋转风轮,产生机械能,再经过发电机将机械能转化为电能。
风能技术具有风力资源广泛、环保、不受地域和地质条件限制等优点,在解决能源短缺和减少环境污染方面具有重要作用。
三、生物质能技术生物质能是利用生物质经过化学或生物转化过程产生的可再生能源。
在新能源行业中,生物质能技术包括生物质发电、生物质液化、生物质气化等。
生物质发电是通过燃烧或气化生物质,产生高温高压蒸汽驱动发电机发电;生物质液化是将生物质提取其中的有机成分,制成液体燃料;生物质气化是将生物质转化为可燃气体,用于供热或发电。
生物质能技术具有资源丰富、可替代性强、减少二氧化碳排放等优点,对于能源多样化和减少环境污染具有重要意义。
总结新能源行业中的可再生能源技术为解决能源短缺和环境污染问题提供了重要的路径和方法。
太阳能、风能和生物质能作为主要的可再生能源技术,具有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步与创新,新能源行业将会在可再生能源技术的推动下不断发展壮大,为人类社会的可持续发展贡献力量。
(注:由于没有具体的字数限制,以上为1006字正文,根据要求并增加了叙述内容,请您查收。
如需再增加字数,可以加以扩展相关技术的原理、应用领域或未来发展趋势等。
新能源技术中的太阳能光催化研究
新能源技术中的太阳能光催化研究太阳能光催化技术是利用太阳能将光能转化为化学能,并在光照下使反应物发生化学反应的一种技术。
光催化技术在新能源领域中广泛应用,可以实现对环境污染物的污染治理和能源的利用,是一种非常有前途的研究方向。
一、太阳能光催化技术的发展太阳能光催化技术自20世纪80年代起得到了快速发展。
随着光催化材料和反应体系的不断完善,太阳能光催化技术在污染治理、能源领域及其它领域中得到了广泛应用。
太阳能光催化利用太阳光来激发光催化材料,使之发生化学反应。
而太阳能光催化技术的关键在于光催化材料的选择,什么样的光催化材料可以实现高效的光催化反应成为了人们研究的重点。
二、太阳能光催化材料的研究太阳能光催化材料是实现太阳能光催化技术的重要基础。
国内外学者已经从纳米材料、杂化材料、有机金属材料等多个角度对光催化材料的研究进行了探索。
其中,纳米材料受到了广泛关注,并已经成为了近年来重点研究材料。
具有可控性、可操作性好等特点,同时能够实现高效的光催化反应。
纳米光催化材料的研究不仅促进了太阳能光催化技术的应用和发展,同时对发展纳米技术也有重要的推动作用。
三、太阳能光催化技术在环境污染治理中的应用太阳能光催化技术不仅可以解决环境污染问题,同时还能提供清洁能源。
在环境污染治理中,太阳能光催化技术已经显示出了很好的应用前景。
例如催化分解甲醛、二氧化硫、氯化氢、苯等有机污染物,以及氨氮、亚硝酸盐等无机污染物。
很多实验都表明,太阳能光催化技术可以实现高效的去除环境污染物,并且可以在短时间内实现彻底去除。
因此,太阳能光催化技术在环境治理方面具有非常广阔的应用前景。
四、太阳能光催化技术在能源领域中的应用太阳能光催化技术的应用不仅局限于环境污染治理,在能源领域也有非常广泛的应用。
利用光催化技术可以实现对太阳能的利用,开发出太阳能光催化水分解技术,通过这种技术可以实现光合成氢气。
同时,太阳能光催化技术也可以用于光合成自由基,从而实现光电化学合成。
能源新能源技术知识点
能源新能源技术知识点在当前全球能源危机和气候变化日益严峻的背景下,新能源技术的研发和推广日益引起人们的关注。
新能源技术的发展对于实现可持续发展、减少碳排放以及保护环境都具有重要意义。
本文将介绍一些关于能源新能源技术的知识点,让我们了解未来能源发展的前沿动态。
一、太阳能技术太阳能是一种取之不尽的能源,而太阳能技术通过将太阳能转化为电能或热能来供给我们的生活和工作。
光伏发电是目前太阳能技术应用最广泛的领域之一,通过太阳能电池将太阳光直接转化为电能。
而太阳能热利用则是利用太阳能直接加热水或空气,用于供暖、热水等方面。
二、风能技术风能是一种可再生的能源,通过风力发电技术可以将风能转化为电能。
风力发电主要依靠风轮转动引起的动能转换为机械能,进而通过发电机转化为电能。
目前,风力发电已经成为世界上最主要的新能源发电形式之一。
三、地热能技术地热能是指地壳内部的热能资源,可以通过地热能技术进行开发和利用。
地热能技术主要包括直接利用和间接利用两种形式。
直接利用是指通过直接使用地壳中存储的热能来供暖、温室种植等。
而间接利用则是通过地热发电技术将地热能转化为电能。
四、生物质能技术生物质能是指以农作物、林木、畜禽粪便、固体废物等有机物质为原料,通过发酵、燃烧等方式转化为能量。
生物质能技术主要包括生物质发电、生物质热能利用、生物燃料等。
生物质能是一种可再生能源,可以有效减少对化石燃料的依赖,同时减少大气污染物的排放。
五、水能技术水能是指通过水流动引起的动能转化为机械能或电能的过程。
水力发电是水能技术中最常见的形式,通过水轮机和发电机将水能转化为电能。
此外,潮汐能、波能等也属于水能技术的范畴。
六、氢能技术氢能是一种清洁、高效的能源形式,可以作为未来能源的重要选择之一。
氢能技术主要包括氢燃料电池技术和氢化物技术。
氢燃料电池技术通过将氢气与氧气反应产生电能,同时,它的副产物只有水。
氢化物技术是指通过储存氢气形成氢化物,并在需要时释放氢气来供能。
新能源领域中的太阳能发电技术
新能源领域中的太阳能发电技术全球对可再生能源的需求不断增加,而太阳能作为一种绿色、清洁的能源选择,在新能源领域中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨太阳能发电技术在新能源领域中的应用和发展前景。
一、太阳能发电技术的原理太阳能发电技术是利用太阳能将其转化为电能的过程。
太阳能光伏发电系统通过光伏电池将太阳能转化为直流电,再经过逆变器将直流电转化为交流电,以供应给电网或其他电力使用设备。
太阳能热发电技术则是通过太阳能集热器将太阳能转化为热能,再通过热能转发发电机驱动发电。
二、太阳能发电技术在新能源领域中的应用1. 分布式光伏发电系统随着太阳能光伏技术的不断提升,分布式光伏发电系统得到了广泛应用。
这种系统通常安装在建筑物的屋顶或空地上,可以直接将太阳能转化为电能,并供应给该建筑物的电力设备使用。
分布式光伏发电系统具有灵活性高、环境友好的特点,对于解决区域电力供应短缺问题、减少对传统能源的依赖具有重要意义。
2. 太阳能热发电系统太阳能热发电技术中,反射型太阳能发电系统和太阳能塔式发电系统是最具代表性的两种。
反射型太阳能发电系统通过反射面将太阳光集中在吸热体上,产生高温热能,进而驱动发电机发电。
太阳能塔式发电系统则利用高塔结构在塔顶集热,通过热媒介将热能传输至地面的汽轮发电机组,从而实现发电。
这些系统在大规模的太阳能发电厂中得到广泛应用,可以提供大量的电力供应。
三、太阳能发电技术的发展前景随着技术的进步和应用的扩大,太阳能发电技术在新能源领域中具有广阔的发展前景。
首先,太阳能光伏技术的成本不断下降,效率不断提升。
当前,光伏组件的价格已经大幅降低,高效率光伏材料的研发也取得了突破。
这使得太阳能发电成本逐渐接近或甚至低于传统能源发电成本。
这将进一步推动太阳能发电技术的普及和应用。
其次,太阳能发电技术与能源存储技术的结合将为可再生能源的大规模应用提供保障。
能源存储技术的发展不仅可以解决太阳能发电系统的波动性和不稳定性问题,还可以将太阳能转化的电能储存起来,并在需要时供应给用户。
新能源技术知识:太阳能发电系统的优势与不足
新能源技术知识:太阳能发电系统的优势与不足太阳能发电系统是目前被广泛发展和应用的新能源技术之一。
该系统是利用太阳能来产生电能和热能的一种技术。
太阳能是一种无限可再生的能源,具有环保、高效、经济的特点。
然而,太阳能发电系统也存在着一些不足,需要探讨和解决。
一、太阳能发电系统的优势1.环保节能太阳能发电系统的最大优势是环保节能。
太阳是最重要的能源,能在一年中的大部分时间内均衡地提供充足的能源。
与传统的火电厂和核电厂相比,太阳能发电系统不会产生污染和危险废物,不会增加温室气体的排放量,是一种环保、清洁的能源。
2.使用灵活太阳能发电系统是一种无需输油、输气、输电就可自主使用的能源。
其装置可以安装在任意一个地方,独立供电,免受电网瘫痪的影响。
因此,太阳能发电系统尤其适用于偏远地区和不便于利用传统电力的地方。
3.经济可行太阳能发电系统的投资回报周期短。
虽然太阳能发电系统的装置价格相对于传统能源要高,但其能源成本低廉,可以大幅度减少能源成本开支。
此外,很多国家针对太阳能发电系统推出了补贴政策,使得太阳能发电系统的使用更为经济可行。
二、太阳能发电系统的不足1.光照不足太阳能发电系统需要足够的阳光才能发挥电能和热能的作用。
光照不足会影响系统的产出效率,特别是在阴雨天气或冬季光照不足的情况下。
2.能量密度低太阳能发电系统的能量密度较低,即单位面积内所能收获的能量量较小。
因此,其装置需要占用大量的土地,与传统火电厂和核电厂相比,发电量相对较少。
3.价格高太阳能发电系统的投资成本较高,主要在于其设备价格和安装费用。
此外,太阳能发电系统能源成本的优势需要长期使用才能体现,而此过程中需要高额的资本投入。
结论太阳能发电系统作为一种新能源技术,其优势在于环保节能、使用灵活和经济可行,但是其不足之处在于光照不足、能量密度低和价格高等方面。
为了进一步推广利用这种宝贵的能源,我们需要在科技上不断创新、提高效率,同时在政策上加大支持,使太阳能发电系统能够更快地在全球广泛应用,减少对化石能源的依赖,为可持续发展贡献更多的力量。
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新能源技术导论:太阳能技术摘要本文论述了太阳能的利用技术, 讨论了太阳能的发电技术, 综合介绍了太阳能塔热气流发电技术、太阳能热发电技术和太阳光发电等国内外各种太阳能发电技术, 其中重点讨论了太阳能光伏发电的优势、特点等,并对这次发电方式进行了比较。
在阐述各种发电技术的理论与优缺点的基础上, 对太阳能发电技术的前景做了探讨。
关键词:太阳能利用技术光伏发电太阳能热发电太阳能电池前景展望一、前言由于世界对能源需求的日益增长、常规能源的日益短缺、石油价格不断上涨、全球气候变暖以及环境的压力,世界各国,为寻求能源安全和人类社会可持续发展,将战略目光转向可再生能源的开发。
未来能源体系发展的趋势是由集中的以化石能源为主的体系逐步过渡到由分布能源参与的、多样化的体系。
尽管新兴的可再生能源(大型水力发电除外,包括小水电、风能、太阳能、地热和现代生物质和生物燃料)在目前世界一次能源中仅占2% (其中,发电1.2% ,热水/采暖0.7%,生物燃料0.2% ) [ 1 ],但近十年来可再生能源在各国政府政策激励下其市场开发取得了长足的进展,与常规能源的价格差距逐渐缩小,已开始体现其作为替代能源的生命力。
太阳能资源特征:清洁、无污染,到达地球表面的太阳辐射总功率巨大并取之不尽,但另一方面却是它的分散性和间歇性。
所谓分散性是指太阳能在地球表面到处可得,但它的辐照度低,到达地球表面的太阳辐照度的最大值小于1000 W /m2,年曝辐量因地而异,其最大值也只在2500 kWh /m2·a 左右。
太阳辐照度的间歇性源于地球绕太阳的公转和自转。
因此,太阳能利用装置要求有足够的采光面积(太阳能装置本身有能量转换效率,10~50% 不等),而且还需要其他能源作备用、补充或设置储能系统。
在常规能源供应丰富,价格低廉的时代,太阳能在能源市场上一般缺乏竞争性。
然而,太阳能资源的分散性却又是能源安全供给的可靠保证,不论是国家、地区或是个人均可以运行属于自己的太阳能系统,不受常规能源资源分布不均和短缺的限制。
虽然目前太阳能发电仅占可再生能源发电的3.2%[ 2 ],太阳能供热占生物质供热的35%[ 3 ],但近十年来太阳能技术与产业发展迅速,平均年增长率达30%左右,预期在40~50年后太阳能将在新的能源体系及能源经济中将占一定的地位。
开发太阳能任重道远。
二、太阳能发电技术综述1、太阳能塔热气流发电技术1.1 结构与原理太阳能塔热气流发电系统包括三个主要部分:太阳能集热器、太阳能塔和涡轮发电机组。
其基本原理是利用了温室效应、烟囱效应和涡轮旋转发电这三项人们早已熟悉并且是成熟的技术组合形成了一个全新的发电方式,它的结构并不复杂。
在地面上设置一个庞大的太阳能集热器大棚,在太阳能集热器的中央竖立一个高大的太阳能塔,集热器顶棚与塔的底部紧密封接,在塔的底部安装涡轮机。
运行原理也不复杂。
由于太阳的照射,太阳能集热器大棚下的空气被加热,加热后的空气形成上升气流,通过中部的太阳能塔排出,热气流驱动设置在太阳能塔底部的涡轮机旋转带动发电机发电,大棚外的冷空气则通过四周不断被吸入补充。
1.2 太阳能塔热气流发电技术特点[4](1)大容量清洁的可再生能源发电技术。
可以大规模开发建成大容量机组, 对缓解日益严重的能源危机有重要意义。
(2)连续运行,稳定发电。
对天气的依赖性较小,夜间也有电能输出, 有条件成为能源体系中的主力能源,扮演中心电站的角色。
电站综合参数见表1。
(3)充分利用太阳能。
可开发利用全部太阳辐射能,包括直射幅射和散射幅射。
(4)结构简单,技术成熟。
大量使用的是钢材、混凝土、玻璃等常规材料。
(5)寿命长、运行维护简便。
无需冷却水。
(6)占地面积大。
在集热器大棚下面可以进行蔬菜、水果、花卉种植等农业活动,是一特大温室。
(7)超高建筑,可开发旅游观光。
这将带来巨大的社会效益和经济效益。
有效规划上述(7)、(8)两点,则可以变缺点为优点,达到太阳能规模化综合利用的目的。
表1 电站综合参数2、太阳能热发电通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式,称为太阳能热发电。
目前世界上现有的最有前途的太阳能热发电系统大致可分为:槽形抛物面聚焦系统、中央接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。
目前, 太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是:30~80 MW聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术(简称抛物面槽式);30~200 MW点聚焦中央接收式太阳能热发电技术(简称中央接收式);7.5~25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。
除了上述几种传统的太阳能热发电方式以外,太阳能烟囱发电、太阳池发电等新领域的研究也有进展。
2.1 槽式太阳能热发电槽式太阳能热发电系统的聚光反射镜从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面,它将太阳光聚焦在一条线上(如图1所示) 。
在这条焦线上安装有管状集热器,以吸收聚焦后的太阳辐射能。
因此槽式聚焦方式亦常称为线聚焦。
槽式抛物面一般依其焦线按正南北方向摆放,因此其定日跟踪只需一维跟踪。
槽式的聚光比为10~100之间,一般在50 左右,温度可达400 ℃左右。
由于槽式的聚光比小,为维持高温时的运行效率,必须使用真空管作为吸热器件。
高温真空管的制造技术要求高,难度大。
目前,只有德国SCHOTT等少数几家公司生产的真空管可基本满足槽式聚光集热的要求。
图1 槽式聚光集热系统与塔式太阳能热发电系统相比,槽式太阳能热发电系统除聚光和集热装置有所不同外,两者在系统构成和工作原理等方面,基本上都是一样的,都是通过汽轮机将热能转化为电能。
由于槽式系统结构简单,温度和压力都不高,技术风险较低,因此较早实现了商业化的大规模应用。
最著名的商业化槽式电站位于美国南加州Mojave沙漠地区的SEGS ( Solar Electric Generating Systems)系列电站(图2为SEGS电站的系统示意图[5])。
图2 SEGS电站的系统示意图2.2 碟式太阳能热发电碟式太阳能热发电系统一般由旋转抛物面反射镜、吸热器、跟踪装置以及热功转换装置等组成,如图3所示。
碟式反射镜可以是一整块抛物面,也可由聚焦于同一点的多块反射镜组成。
因此碟式聚焦方式亦常称为点聚焦,其聚焦比可高达500~1000之间,焦点处可产生1000 ℃以上的温度。
整个碟式发电系统安装于一个双轴跟踪支撑装置上,实现定日跟踪,连续发电。
碟式系统的吸热器一般为腔式,与斯特林发电机相连,构成一个紧凑的吸热、做功、发电装置。
整个装置安装于抛物面的焦点位置,吸热器的开口对准焦点。
图3 中科院电工所研制的碟式太阳能热发电装置由于聚焦比大,工作温度高,碟式系统的发电效率高达30 %,高于塔式和槽式。
但是,这类系统的单元容量较小,一般为30~50 kW。
比较适用于分布式能源系统,也可以将多个单元系统组成一簇,集中向电网供电。
目前,碟式系统正处于商业化进程中,相关示范研究项目主要有美国的SAIC公司和STM公司联合开发的SunDish系统和欧洲的EuroDish计划。
2.3 太阳池发电简单地说,太阳池是一种池内水加盐(一般用NaCl、CaCh、MgCl2、Na2CO 和芒硝等盐类)使对流受到抑制的太阳能集聚工程。
它可以兼作太阳集热器和储热器,并且构造简单,操作方便,宜于大规模开发,所以近年来得到快速发展。
太阳池发电的突出优点,一是建造发电站的成本较低,几乎无需使用价格昂贵的不锈钢、玻璃等材料,只需要一处浅水池和发电设备即可;二是由于它能够储存大量的热能,再利用池中特定介质汽化后相互对流产生的能量推动气轮机运转发电,所以对光照的强度要求不高,即便是在夜晚和阴雨雪天也能照常进行工作。
太阳池的应用也有一定的局限性;一是在高纬度地区,只能水平设置的太阳池接收的太阳辐射较少;二是在某些有地下流动含水层的地区,如果太阳池发生泄露,会造成水源污染和严重的热损失;三是大型太阳池只能建造在土壤贫瘠又无矿藏的地区,以免占用耕地,影响开矿以及引起生态环境和地球物理方面的变化。
除上述方法外,还有太阳能热离子发电、太阳能磁流体热发电、太阳能海水温差发电等。
3、太阳能光发电太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。
光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式, 是当今太阳光发电的主流。
目前世界上应用最广泛的太阳电池是单晶体硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等。
3.1 单晶硅电池单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。
它的转换效率最高,技术也最为成熟。
在实验室里最高的转换效率为23%, 而规模生产的单晶硅太阳能电池, 其效率为15%。
单晶硅高效电池的典型代表是斯坦福大学的背面点接触电池、新南威尔士大学的钝化发射区电池( PERL)以及德国Fraunhofer太阳能研究所的局域化背场电池等。
硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。
此外, 倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高效晶硅电池发展的主要原因。
如新南威尔士大学的钝化发射区电池和激光刻槽埋栅电池分别取到2417%和1916%的转化率,日本Sanyo公司采用PECVD 工艺开发的H IT电池取得了21%的转化率。
4.2 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池与单晶硅比较,由于所使用的硅远比单晶硅少,其成本远低于单晶硅电池,具有独特的优势。
但是由于它存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷,造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口,低于单晶硅电池。
多晶硅太阳能电池的实验室以往的最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。
不过乔治亚工大光伏中心采用磷吸杂和双层减反射膜技术,使电池的效率达到1816%;新南威尔士大学光伏中心采用类似PERL电池技术,使电池的效率达到1918%;日本Kysera公司采用了PECVD-SiN技术,起到钝化和减反射双重作用,加上表面织构化和背场技术,使15@15 cm2面积多晶硅电池效率达1711%,此种电池技术已经实现了工业化生产,商业化电池效率在14%以上。
最近德国弗劳恩霍夫协会科研人员采用新技术,在世界上率先使多晶太阳能电池的光电转换率达到2013%。
如能在工业生产中大规模使用该新技术,基于成本低廉的优势,预计多晶硅电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。
4.3 薄膜太阳电池由于受到原材料、加工工艺和制造过程的制约,若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。
作为单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳电池。
目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、染料敏化T iO2太阳电池等。