2022年太阳能发电技术概述 .pdf

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1、太阳能发电技术概述班级：电力07-4 姓名：刘明剑学号：0705040517 众所周知，在全球能源日渐枯竭的21 世纪，作为一种清洁无污染并且可再生的太阳能必将成为新的主要能源之一。我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，它具有诸多其他能源无法取代的优点。因此，能否充分利用我国太阳能资源丰富这一巨大优势。充分成熟的掌握太阳能发电及其相关技术无疑具有重大的意义，甚至将决定着21 世纪的世界经济走向。随着经济社会的不断发展和人们生活水平的日益提高，能源的需求量越来越大。目前占主导地位的是化石能源，但由于其使用过程中可产生大量污染且具有不可再生性因而人们一直在探寻新的清洁能源及可再生能源。其中最引人注目

2、。开展研究工作最多，应用最广的就是太阳能。目前，太阳能的利用有许多途径，直接的如太阳能热发电、光伏发电、太阳能热水器、太阳能电池等；间接的可以包括风力发电、水力发电、生物能等。这是我们应当做出贡献的领域，也是值得产业界和经济界关注的领域。特别是近年来，太阳能以其独具的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性，使许多发达国家都把太阳能等可再生能源从原来的补充能源上升到战略替代能源的地位。在我国，随着建设资源节约、环境友好型社会目标的提出，太阳能等可再生能源利用步伐明显加快，尤其是开发利用太阳能、风能已经成为我国能源战略的重要内容。本文是依据近两年内我国以及世界太阳能发电技术的研究开发进程完

3、成的探讨，对相关内容进行的综合叙述。主要在太阳能发电技术及其与其相关联的太阳能热发电技术、太阳能光伏发电技术、太阳能塔气流发电技术、太阳能光电池等领域搜索了大量文献资料。太阳能转化为电能有2 种主要途径：一种是通过光电装置将太阳光直接转化为电能即“太阳光发电”，常称为“光伏发电”；另一种是收集太阳辐射能转化为电能。即“太阳热发电”。下面就太阳能的三种发电形式作简要阐述：1）、太阳能光伏发电光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。发电系统构成部分及工作原理：太阳辐射的光子带有能量。当光子照射半导体材料时光能便转换为电能，这个现象叫“光伏效应”。太阳能光伏发电，是

4、利用光伏效应的原理将照射到太阳能电池上的太阳光转换为电能。发出的直流电采用蓄电池组储存使用时经逆变器转化为交流电送给用户或电网。太阳能电池是光伏发电的核心部件，能够将光能直接转化为电能，发电时常将太阳能电池组件按一定方式排列成方阵，提高太阳能利用效率。目前应用较广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅3 种。光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统主要包括太阳能电池组件(阵列)、蓄电池、控制器、逆变器以及负载(如照明负荷)等。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载即系统的用户终端。光伏发电的主要原理可表述为：名师资

5、料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -太阳辐射的光子带有能量。当光子照射半导体材料时光能便转换为电能，这个现象叫“光伏效应”。太阳能光伏发电，是利用光伏效应的原理将照射到太阳能电池上的太阳光转换为电能。发出的直流电采用蓄电池组储存使用时经逆变器转化为交流电送给用户或电网。太阳能光伏发电的优点;(1)可以有效利用建筑物屋顶和幕墙，无需占用土地资源；(2)可原地发电、原地使用，大大减少电力输送的线路损耗；(3)各种彩色光伏组件可取代和节约外饰材料；(4)在白天用电高峰期供电，从而减缓电力需求；(5)配备蓄电池后，还能满足安全设施的不断电要求；(6)太阳能发电板阵列直接吸

6、收太阳能，降低墙面和屋顶的温升，减轻建筑空调负荷。2）、太阳能热发电太阳能热发电是利用太阳的热能发电通过集热装置将太阳辐射的热能集中，驱动发电机发电。热发电系统一般包括集热系统、热传输系统、蓄热储能系统、热机、发电机等。集热系统聚集太阳能后。经过热传输系统将热能传给热机。并由热机产生动力。而热发电中应用较广泛的应属太阳能塔式热发电。太阳能热发电是利用聚光器聚集太阳能，经吸收器吸收后，转化成热能，产生高温蒸汽或气体进入汽轮发电机组或燃气轮机发电机组产生电能。按聚光形式不同，太阳能热发电可分为塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电和碟式太阳能热发电。一、塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电系统的基本形式是

7、利用独立跟踪太阳的定日镜群，将阳光聚集到 1个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。塔式太阳能热发电系统包括：聚光子系统、集热子系统、发电子系统、蓄热子系统和辅助能源子系统。具有规模大、热传递路程短、热损耗少、聚光比和温度较高等特点，极适合于大规模并网发电。二、槽式太阳能热发电槽式太阳能热发电系统是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，产生高温，加热工质，产生蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。槽式太阳能热发电系统具有规模大、寿命长、成本低等特点，非常适合商业并网发电。整个系统包括：聚光集热子系统、换热子系统、发电子系统

8、、蓄热子系统和辅助能源子系统。三、碟式太阳能热发电碟式太阳能热发电系统是利用旋转抛物面反射镜将入射阳光聚集在焦点上，放置在焦点处的太阳能接收器收集较高温度的热能，加热工质，驱动发电机组发电或在焦点处直接放置太阳能斯特林(stir1ing)发电装置发电。碟式太阳能热发电系统具有寿命长、效率高、灵活性强等特点，可以单台供电，也叮以多套并联使用，非常适合边远山区发电。整个系统包括：聚光集热子系统、发电子系统、蓄热子系统。3）、太阳能光电池太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：硅系材料(单品硅、多晶硅、非晶硅)，化合物半导体(砷化镓、硒锱锕)等。它们

9、的发电原理基本相同。此类太阳能电池的工作原理是名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -基于 P-N结的光生伏打效应：当 N型半导体与 P型半导体通过适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了P-N结。由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，形成电流。太阳能电池的发电机理太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，它们的发电原理基本相同。太阳能电池的工作原理是基于P-N 结的光生伏打效应：当 N型半导体与 P型半导体通过适当的方法组合到一起时，在二者的交界处就形成了P-N结。由于多数载流子的扩

10、散，形成了空问电荷区，并形成一个不断增强的从n 型半导体指向 P型半导体的内建电场，导致多数载流子反向漂移。达到平衡后，扩散产生的电流和漂移产生的电流相等。如果光照在岬结上，而且光能大于岬结的禁带宽度，则在岬结附近将产生电子-空穴对。由于内建电场的存在，产生的非平衡电子载流子将向空间电荷区两端漂移，j 托生光牛电势，破坏了原来的平衡。如果将岬结和外电路相连，则电路中出现电流。而对于太阳能电池技术而言，最基本的组成部分便是光电池材料了。太阳能光电池材料是一类重要的半导体材料，具有半导体材料的性质。从原则上讲，所有的半导体材料都有光伏效应，都可以用做太阳能电池的基础材料。太阳能电池材料的发展历程可

11、以分为以下三个阶段：第一代太阳能电池：包括单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池；第二代太阳能电池：基于薄膜材料的太阳电池；第三代太阳能电池：目前第三代太阳电池还在进行概念和简单的试验研究。已经提出的第三太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电池和热载流予太阳电池等。目前来看，太阳能相关的发电技术正处于发展阶段，发展程度各不相同，但前景还是相当可观的。首先是太阳能热发电技术，太阳能热发电在商业上没有得到大规模应用，根本原因是目前太阳能热发电系统的发电成本高，是常规能源发电成本的l倍以上。因此未能在商业领域得以快速发展。但是，我国在太阳能利用方面仍然取得了较大成就。六五”期间建立了一套功率为 1kW 的

12、太阳能塔式热发电模拟装置和一套功率为lkW的平板式太阳能低温热发电模拟装置。此外我国还与美国合作设计并成功试制出功率为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。其次是光伏发电技术，我国的光伏电池技术是从20 世纪 60 年代时发展空间用太阳能电池开始起步的地面用太阳能电池的生产是从70 年代初期开始主要的低成本技术及生产能力则是在80 年代中期建立起来的 90 年代以来是我国光伏发电产业快速发展的时期，光伏组件生产能力逐年增强成本不断降低。市场不断扩大，装机容量逐年增加，2006 年累计装机容

13、量达35MW。约占世界份额的 3。目前，我国的太阳能产业规模已位居世界第一。是全球重要的太阳能光伏电池生产国。最后是太阳能光电池技术，尽管与国际先进水平相比，我国的太阳能光电池产业还存在着这样或那样的问题，但是作为清洁可再生能源的太阳能，因为其独特的优势和广阔的应用前景加上我国政府的大力支持，一定能突破瓶颈。通过上述介绍我们不难看出，我国在太阳能发电技术发面还是有很大的发展空间的。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -虽然目前我国在太阳能利用方面取得了一些成就，但毕竟仍处于太阳能发展的初期阶段，因此在研发过程中难免会存在诸多问题和难点。主要体现在如下方面：我困

14、的太阳能发电技术落后于德国、日本、美国、澳大利亚等发达幽家，甚至落后于印度。不容忽视的我国太阳能产业的不正常状态：九成以上的原材料依赖进口，九成以上的产品出口，一个典型的两头在外产业。作为太阳能光伏电池的主要原料，我国95的高纯多晶硅材料依赖迸口，而且技术基本上被国外垄断，这一问题已经成为我国发展太阳能光伏产业的最大瓶颈。另外，虽然我国颁布了可再生能源法，法令明确提出，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统：但相应的具有可操作性措施，如上网电价法迟迟没有出台，目前电网公司只接受风电和生物质发电。太阳能光伏电池以及原材料多晶硅的生产属于高污染、高能耗行业，加上我国并没有

15、掌握多品硅生产的关键技术，过高的成本和污染能耗代价也都极大限制了太阳能发电技术的发展。以上这些都是在我国今后的太阳能发电技术发展中需要解决的难题。针对以上一些问题与不足之处，现简略提出以下几点建议：一、提高发电系统中关键部件的性能，大幅度降低太阳能发电的投资成本。二、进一步研究开发新的太阳能发电系统，对系统进行有机集成，实现高效的热功转化，不仅要实现太阳能热的梯级利用，而且要集成新型的太阳能热化学系统，突破常规系统中太阳能发电效率低的限制。三、将太阳能发电系统和化石燃料互补，借助太阳能的利用来减少化石燃料热力发电系统中的燃料消耗量，同时也可以省略太阳能发电系统中的储热装置，从而降低太阳能发电的

16、一次投资成本和发电成本。四、根据我国自身情况，最好应当采取光伏发电与光热发电技术结合、太阳能发电与其他可再生能源发电的互补利用等策略，从而取得更好的效果。相信在不久的将来，我国的太阳能发电产业必将迈出更加坚实的一步，为我国新能源的开发利用作出重大贡献！名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -参考文献1 方祖捷,陈高庭,叶青等.太阳能发电技术的研究进展J.中国激光,2009,36(1)2 于静,车俊铁,张吉月.太阳能发电技术综述J.世界科技研究与发展,2008,30(1)3郝 丽,陈 超,崔 永 兴.浅 谈 太 阳 能 发 电 技 术 及 其 在 我 国 的 应 用 发 展 J.科 技 信息,2009,(17)4 宿建峰,李和平,贠小银等.太阳能热发电技术的发展现状及主要问题J.华电技术,2009,31(4)5 鲁华永,袁越,陈志飞等.太阳能发电技术探讨J.江苏电机工程,2008,27(1)6 明廷臻,刘伟,许国良等.太阳能热气流发电技术的研究进展J.华东电力,2007,35(11)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -