电源技术选修论文-太阳能的发展与展望.doc
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电源技术选修论文-太阳能的发展与展望.精品文档.电 源 技 术 论 文学 院： 化工学院 年级专业： 制药111 姓 名： 孟 岭 学 号： 110102124 完成日期： 2012年12月12日聚光太阳能发电技术概述及展望一、中国光伏发电的战略地位1.1 可再生能源现状和预测 无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10。从长远来看，可再生能源将是未来人类的主要能源来源。在新的可再生能源中，光伏发电和风力发电无疑是发展最快的,世界各国都把太阳能光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向。根据欧洲JRC 的预测，到2030年太阳能发电将在世界电力的供应中显现其重要作用，达到10%以上，可再生能源在总能源结构中占到30；2050 年太阳能发电将占总能耗的20%，可再生能源占到50以上，到本世纪末太阳能发电将在能源结构中起到主导作用。1.2 中国电力现状和未来电力缺口分析 中国的电力供应在2000 年以前不紧张，2001 年以后，由于经济发展迅猛，电力需求以每年超过20的速度增长，2003 年全国出现电力供应严重不足的现象，电力供应的紧张情况在今后23 年内不会缓解。2002 年全国电力装机35657万千瓦，煤电占74.5，发电16542 亿千瓦时，煤电占81.7。按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，2010 年和2020 年的电力供应单靠传统的煤、水、核是不够的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源发电来填补。二、聚光太阳能技术1.1 简介在新能源中，太阳能发电倍受瞩目但由于过高的成本目前还未能充分进入市场。聚光光伏发电技术是用比较便宜的聚光器来部分代替昂贵的太阳电池，以减少给定功率所需的电池面积来降低成本，系统中太阳电池的费用只占系统总费用的一小部分，所以可以采用工艺先进、效率更高而价格较贵的电池来提高整个系统的性能。聚光热发电技术是指将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高温热能，然后通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。2.1 太阳能聚光光伏发电系统聚光光伏发电系统由太阳能接收器、聚光镜、太阳跟踪机构组成。2.1.1太阳能接收器聚光太阳能接收器包括聚光太阳能电池、旁路二极管和散热系统等。聚光太阳能电池是将光能转换为电能的器件，与普通的太阳能电池相比，聚光太阳能电池接收到的能流密度是普通太阳能电池的几十到几百倍，这就需要聚光电池的电阻尽量小，以减少功率损耗，同时要设计适合采集高电流密度的电池栅线。目前国际上聚光电池主要有硅聚光电池和III-V族多结聚光电池两种。硅聚光电池价格便宜，效率稍低，但聚光倍率低，一般不超过300倍；III-V族多结聚光电池价格昂贵，效率高，聚光倍率通常在200倍以上。2.1.2 聚光器聚光器依光学原理可分为折射聚光器和反射聚光器。在聚光光伏技术中，折射透镜主要使用菲涅耳透镜，这种透镜具有质量轻、厚度薄的特点。使用点聚焦菲涅耳透镜的聚光系统，聚光倍数通常在500倍以上，使用高效多结砷化镓电池，组件效率可达到25%以上。反射聚光器主要是镜面反光板，根据聚光倍数的不同制作成长条状或圆盘状。随着聚光倍数的提高，各类新型聚光系统不断推出，这类聚光系统通常在聚光器下增加一个二次聚光器，以达到使射入电池表面光谱更均匀、减少光损失、缩减聚光器到电池距离等目的。2.1.3 太阳跟踪器由于聚光光伏组件需要直射光才能发电，因此必须安装在太阳跟踪机构上。通常来说，点聚焦的聚光组件需要二维跟踪机构，线聚焦组件只需要一维跟踪机构。目前跟踪太阳的方法主要有以下几种：l 利用四象限光敏传感器判断太阳的位置。这种跟踪方式精度很高，并且是闭环控制，能自我修正，聚光太阳能应用中通常都需要使用光敏传感器。l 根据跟踪机构所在地的经纬度计算太阳的位置。这种技术也可配合GPS全球定位来获得更精确的位置和时间信息。l 根据预置的太阳位置数据库或移动轨迹来跟踪太阳。这种跟踪方式比较死板，换个地点就要更新数据库，跟踪精度也比较低。l 对电池阵的输出功率进行监测，使电池阵的输出功率保持最大。三、聚光太阳能技术问题与展望3.1聚光太阳能利用的地域局限性由于聚光镜一般只能聚集垂直入射的光线，所以在考虑应用聚光太阳能设备的时候，当地的直射太阳光辐照量是一个重要的指标。通常年直射辐照量在2000kWh/m2以上适合使用聚光太阳能发电设备。适宜地区主要是在我国的西藏、新疆和内蒙古，美国的西南部，澳大利亚，印度，西班牙，西亚和非洲。3.2聚光光伏发电技术发展趋势近些年来聚光光伏发电技术逐渐成为行业内关注的热点，但在走向产业化的过程中还有诸多困难要解决。例如，目前研究聚光光伏技术的企业很多，但各家的组件模式都不尽相同，孰优孰劣还有待考察，可以说当聚光组件设计趋同的时候，就是其大规模产业化发展之时。在器件技术方面，有以下一些发展目标：u 多结电池效率达到40%45%，聚光倍数5001000倍，电池成本低于0.2美元/Wu 硅聚光电池效率超过28%u 高效率(>90%)低成本(<0.3美元/W)的聚光光学系统u 10000倍的聚光光学系统u 组件效率超过30%，完全自动化生产，成本低于0.8美元/W u 高可靠性跟踪机构成本低于100美元/m2，逆变器成本低于0.3美元/W聚光系统的总成本低于2美元/W。3.3聚光热发电技术发展趋势 塔式太阳能热发电系统聚光比高,易于实现较高的工作温度, 系统容量大、效率高。塔式熔盐熔点高,系统需要夜间保温 ,电站寄生电耗高。此外,高温熔盐具有腐蚀性 ,易挥发,系统技术难度较大。相关部件如熔盐吸热器、高温熔盐泵、阀等仍有待进一步研究。槽式太阳能热发电系统结构简单 ,技术较为成熟,可实现较大规模的热发电系统。但聚光比小,系统工作温度较低。其核心部件真空集热管在运行中易出现真空度降低 ,吸收管表面选择性涂层性能下降等问题。目前 ,研发可靠、耐久、高效的真空吸热管是推广槽式发电技术的关键。碟式太阳能发电系统成本在1200-2000美元/kW时才会产生巨大市场，要想实现这个目标，必须在做到以下几方面：l 扩大生产规模；l 在接收器上使用热管技术；l 提高斯特林发电机的效率；l 增大单机容量。四、总结1、中国有很好的太阳能资源，有足够的建筑屋顶和沙漠荒漠资源，具有大规模发展光伏发电的条件； 2、光伏将在中国未来的电力供应中扮演重要角色，预计中国光伏工业将以每年不低于40 的速度增长；3、中国光伏工业发展的关键在于政策。如果中国的“可再生能源促进法”得以实施，仿效德国的成功经验，中国光伏事业发展的资金障碍是可以消除的。依目前状况来看，中国的聚光太阳能技术必定前途无量，太阳能发电也将在能源结构中起到主导作用。联系方式：18632299357
