太阳能发电运用调研

人类社会已进入21世纪,在新千年开端之际,抢手正面对着一系列重大的应战,全球经济开展,人口迅速添加,需求供给更多的食物、住房和质料,因而对动力的需求量也不断添加。在曩昔20年中,全世界动力消耗量添加了40%,其间85%以上运用的是矿藏燃料。这些矿藏燃料焚烧时要产生大量温室气体,全球单是CO2排放量每年就超越500亿吨,并且还在不断扩大。构成的酸雨形成土壤退化,损害动植物。全球气候变暖可能会产生灾难性后果,有必要采纳坚决办法,削减温室气体的排放。因此,管理环境污染,已成为当务之急。一起,矿藏燃料的储藏量是有限的,按现在探明的储藏与开发速度的比例计算,地球上可再挖掘的动力,石油为40年,天然气约为60年,煤炭为200年。如不采纳有用办法,到本世纪中叶,人类必将面对矿藏燃料枯竭的严重局面。 为了削减大气污染、保护人类生态环境、确保动力的长时间稳定供给,有必要实施可持续开展战略,逐渐改动现有的动力结构,大力开发运用新动力。这已成为各国的一致。 在新动力中,公认技能含量最高、最有开展前途的是太阳能发电。下面就这两大类太阳能发电方法逐个介绍。 1.太阳能发电的类型及其长处 太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。 1.1太阳能热发电 聚光式体系的集热部分由聚光器、盯梢定位器、吸收器构成,不同的技能常在此部分有所区别;传输部分由管道和介质构成,介质常是空气或水;储热部分用来确保发电的接连性,介质多为熔盐。聚光式体系可分为塔式太阳能热发电体系、槽式太阳能热发电体系以及碟式太阳能热发电体系。 1.1.1塔式太阳能热发电体系 塔式太阳能热发电体系也称为集中式太阳能热发电体系。它运用定日镜将太阳光集合在中心吸热塔的吸热器上,在那里将集合的辐射能转变成热能,然后将热能传递给热力循环的工质,再驱动热机做功发电。 1.1.2槽式太阳能热发电体系 槽式太阳能热发电体系是运用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电体系的简称。该聚光镜面从几许上看是将抛物线平移而构成的槽式抛物面,它将太阳光聚在一条线上,在这条焦线上装置有管状集热器,以吸收集合后的太阳辐射能,并常常将很多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列。该体系中机热油回路和动力蒸汽回路别离开来,通过一系列换热器来交换热量。当太阳能供给不足时,运用一个辅助加热器将油回路中的导热油加热,然后完成体系的稳定接连运行。 1.1.3碟式太阳能热发电体系 碟式太阳能热发电体系借助双轴盯梢,运用旋转抛物面反射镜,将入射的太阳辐射进行点集合,聚光点的温度一般为500—1000℃,吸热器洗手这部分辐射能并将其转化成热能,加热工质以驱动热机(如燃气轮机、斯特林发动机或其他类型透平等),然后将热能转化成电能。该方法的长处是:转化功率最高;可模块化;能够混合发电。 除了上述几种聚光式太阳能热发电方法以外,太阳池发电、太阳能塔热气流发电等新领域的研讨也有进展。 1.2太阳能光发电 太阳能光发电是指无需通过热进程直接将光能转变为电能的发电方法。它包含光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是运用太阳能级半导体电子器材有用地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方法,是的那股劲太阳光发电的主流。现在世界上使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。 1.2.1单晶硅电池 单晶硅电池是树立在高质量单晶硅资料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转化功率最高,技能也最为老练。在实验室里最高的转化功率为23%,而规划出产的单晶硅太阳能电池,其功率为15%。硅电池进展的重要原因之一是外表钝化技能的进步。此外,倒金字塔技能、双层减反射膜技能以及陷光理论的完善也是高晶硅电池开展的首要原因。 1.2.2多晶硅电池 多晶硅电池与单晶硅比较,因为所运用的硅远比单晶硅少,其本钱远低于单晶硅电池,具有共同的优势。可是因为它存在着晶粒界面和晶格错位的显着缺陷,形成多晶硅电池光电转化率一向无法突破20%的关口,低于单晶硅电池。薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池发电是另一种光伏发电方法。因为受到原资料、加工工艺和制作进程的限制,若要再大起伏地下降单晶硅太阳电池本钱是十分困难的。作为单晶硅电池的代替产品,现在开展了薄膜太阳电池。现在薄膜电池首要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化TiO2太阳电池等。 太阳能光伏发电体系的首要长处是:能够有用运用建筑物房顶和幕墙,无需占用土地资源;可原地发电,原地运用,削减电力输送的线路损耗;各种彩色光伏组件可取代和节约外饰资料(如玻璃幕墙等)在白日用电顶峰期供电,然后舒缓顶峰电力需求;装备蓄电池后,还能满意安全用电设备的不断电要求;太阳能发电板阵列直接吸收太阳能,下降墙面及房顶的温升,减轻建筑空调负荷。 2.太阳能发电面对的困难和处理办法 前面介绍了几种太阳能热发电技能,除碟式发电体系外,都归于大规划发电体系,只要做成几十到几百兆瓦级的发电站,本钱才可能降下来。太阳能塔热气流发电和太阳池发电占地面积大,运用功率不高,仅仅在1%左右。因此太阳能塔热气流发电应放在土地广阔、人口稀疏的沙漠区域运用;而太阳池发电应适合放在日照条件好、盐资源比较丰富的区域运用。整体来看,槽式发电体系技能上最为老练,且其盯梢组织比较简单易于完成,整体本钱最低。太阳能热发电体系要完成的是低本钱的出资和技能上的高可靠性运行。这要求未来在技能上要进行新式集热资料的研讨和开发,快速进步盯梢组织的技能并下降其完本钱钱。一起发电工业要尽力完成规划化,树立大规划的并网体系,既节约本钱,又确保体系平稳安全运行。 关于光伏发电来说,整体来看,该工业尚处于起步阶段,首要是因为太阳能发电初期出资大,操控本钱高,而太阳能转化功率比较低,且简单受气候等多种要素影响。根据现在光伏发电开展状况和其技能难点,未来的光伏发电研讨需求注重以下几个方面:一是加速太阳能原资料晶体硅出产技能的研讨和新式代替资料的开发,下降资料本钱并进步其转化功率;二是进步体系操控技能,如达到光伏电池阵列的最优化排列组合、完成太阳光最大功率盯梢等;三是研讨光伏发电的并网技能,削减光伏电能对电网的冲击;四是研讨光伏发电与其他可再生动力发电技能的结合使用,确保供电持续性。 3.我国太阳能发电的优势和难点 开展太阳能发电的需求首要来自满意乡村和边远区域的出产与日子用电和21世纪中持续开展我国电力工作两个方面。在太阳能发电上我国具有得天独厚的有利条件: (1)丰富的太阳能资源。我国总面积2/3以上的区域年平均日照时数在2000h以上,年平均日辐射量在4000MJ/m2以上,要优于欧洲和日本,与美国附近。如此丰富的太阳能资源能够节约太阳能电池的用量,有利于太阳能发电在较低本钱下加以推广。 (2)我国太阳能电池的出产能力超越日本、美国和欧洲,居世界第一位,2007年我国太阳能电池的产值约为1180兆瓦。2007年在全球太阳能出产企业16强中,我国占据了6席。(3)逆变技能是太阳能发电的关键技能之一,因为在大功率开关器材开发和逆变技能的使用等方面,我国已获得长足进步,出产出适用于光伏并网、高功率、高可靠性、低污染、低本钱的逆变器成为可能。 但为了太阳能发电工业的快速开展,有必要处理以下几个问题: (1)我国出产太阳能电池的原资料首要依靠进口,而绝大多数太阳能电池和切片用于出口,这种不利于工业开展的加工业局面有必要尽快扭转。 (2)太阳能发电的本钱在每千瓦小时3元以上,远远高于现在居民电网用店家的每千瓦小时0.5元。这也是开展太阳能发电的不利一面。 (3)现在,太阳能电池的光电转化功率比较低,比如小尺度(1cm2)多晶硅太阳能电池的光电转化功率为19.8%,而大尺度(1000cm2)多晶硅太阳能电池的光电转化功率为12%,为了下降太阳能发电的本钱有必要进步太阳能电池的光电转化功率。 (4)我国的太阳能发电工业起步于独立型太阳能发电设备(10kW以下),首要用于处理太阳能资源丰富而又无电的边远区域的居民用电。而更大容量(MW级)的并网型太阳能发电设备的投产是下降本钱的途径之一。 (5)截止到2005年,我国的风力发电总装机容量为1500MW左右,是太阳能发电总装机容量的20倍,到2020年规划总装机容量为30000MW,也是规划太阳能发电总装机容量的15倍。但两者特点各异。夏季日照足风速低,冬季日照弱风速强;相同白日日照强时风小,夜晚无光照时风大。太阳能发电与风力发电并网是进步电能质量和下降本钱的另一途径。 4.结束语 太阳能发电关于我国乡村与边远区域开展的重要性已经深入人心,获得了显著成绩。在近期内,使用的重点仍应是处理乡村及边远区域的供电。太阳能发电关于我国电力开展的重要作用也已开端被认识,独立光伏站已开端演示运行,往后有关工作应继续加强,给予更大的支撑。并且通过十多年的持续尽力,我国已树立了太阳能发电的研讨开展,设备制作与使用的良好基础,制定了至2010年的开展规划。积极开拓商场,光电商场的增加比预期的快。与此一起,加强国际交流合作也是十分重要的。