太阳能发电讲义课件.ppt

1、太阳能发电什么是太阳能呢？太阳能指太阳内部发生热核反应释放出来的能量。太阳是一颗硕大、炽热的恒星，不断进行着热核反应，辐射出大量的能量，其中一部分能量到达地球。太阳到达地球的能量很大，一部分为植物利用，转化为生物能，一部分则作用于水的蒸发，转化为水能，还有很多能量被白白浪费掉。太阳是巨大的天然能源，利用太阳能具有广阔的前景。为了更有效地利用太阳能，把太阳光转换成热、电、化学能等。太阳能发展前景 太阳辐射能作为一种自然能源，以其储量丰富且无污染性显示了其独特的优势，已被国际公认为未来最具竞争性的能源之一。我国陆地面积接收的太阳辐射总量在33103 kJ(m2年)8410 kJ(m2年)之间，相当

2、于2410 亿t标准煤，属太阳能资源丰富的国家之一，太阳能利用前景十分广阔。在人口膨胀、资源紧张等问题困扰人类的今天，开发利用太阳能，提倡建造绿色建筑，充分体现了可持续发展和人类回归自然的理念。太阳能发电基本类型 太阳能发电有两种方式，一种是光热电转换方式（太阳能热发电），另一种是光电直接转换方式（太阳能光伏发电）。一、太阳能热发电 光热电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为（1）太阳能槽式发电；（2）太阳能塔式热发电；（3）太阳能碟式热发电。二、太阳能光伏发电 光电直接转换方式

3、该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能发电太阳能热发电太阳能光伏发电太阳能槽式发电太阳能塔式热发电太阳能碟式热发电槽式发电 槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。它采用大面积的槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到线形接收器（集热管）上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，同时在热转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规的蒸气涡轮发电机内进行发电。槽式抛物面太阳能发电站的功率为101000 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。通常接收太阳光的采光板采用模块化布局，许多采光板通过串并联的方式，均匀的分布在南北轴线方向。为了保证发电的稳定性

4、，通常在发电系统中加入化石燃料发电机。当太阳光不稳定的时候，化石燃料发电机补充发电，来保证发电的稳定性和实用性。塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(接受器)上，接受器一般可以收集100MW的辐射功率，产生1100C的高温。塔式太阳能热发电技术最初用蒸汽，它可以直接推动汽轮机发电；但是由于太阳能随气候变化不定，因此蒸汽参数很难控制，而且热量损失大。上世纪90年代初，美国发明了一种盐塔式太阳能热发电装置，它改用盐熔液作为热载体并建立了一个10MW实验电站，所用的盐熔体由硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物构成，价格低廉、热传导性良好，

5、可以在常压下储存在大型容器里；但是由于熔盐有相对高的凝固点（120C140C）所流经的管路在系统启动时要进行预热。上世纪80年代后期，还有人提出采用空气作为热载体；空气的热传导性虽然不好，但它的工作温度范围大、操作简单、无毒性，不仅能和蒸汽驱动的汽轮机相连，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高；在这种方案中，聚焦的光线被投射到一种透气材料（例如一种金属丝编织物），空气从这种被加热的材料中通过，由于空气和这种集热材料的接触面很大，故传热很快，效率很高，而且可以把空气加热到700C的高温。碟式太阳能热发电 碟式（又称盘式）太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统，是目前太阳能发电效

6、率最高的太阳能发电系统，最高可达到29.4%。碟式系统的主要特征是采用碟（盘）状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到750左右，驱动发动机进行发电。这种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为1025Kw，聚光镜直径约1015m；也可用于较大的用户，把数台至十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。太阳能光伏发电 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠

7、稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。太阳能电池 太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”“，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就形成电流。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子

8、对，在p-n太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就形成电流。电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就形成电流。太阳能发电的优缺点优点太阳能发电被称为最理想的新能源。无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势（西藏等偏远地区电力运输成本高）；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；使用者从感情上容易接受；建设周期短，获取能源花费的时间短。缺点照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；获得的能源同四季、昼夜及阴晴等

9、气象条件有关。以目前的科学技术来讲，利用太阳能来发电，设备成本高，但太阳能利用率较低，不能广泛应用。中国中国太阳能发电太阳能发电应用应用光伏发电（光伏发电（PV，聚光光伏，聚光光伏CPV）中国政府批准的三个太阳能电站中国政府批准的三个太阳能电站示范项目：示范项目：1.上海崇明（上海崇明（1MW）2.内蒙古鄂尔多斯（内蒙古鄂尔多斯（CPV，205KW）甘肃敦煌（甘肃敦煌（10MW）其他：其他：青海柴达木盆地（青海柴达木盆地（1GW）四川西昌（四川西昌（CPV，10MW）光热发电（光热发电（CSP）槽式槽式塔式塔式1.南京江宁（南京江宁（70KW）2.北京延庆（北京延庆（1MW）蝶式蝶式装机容量的

10、定义 装机总容量指的是一个发电厂或一个区域电网具有的发电机组总容量，一般以“万千瓦”或“兆瓦（即千千瓦）”为单位，说的是它的发电能力，是功率单位。有这发电能力并不代表全年8760小时全运行了，一般火电厂一年运行约5000-6500小时，水电厂运行在3500-5000小时。建筑光电一体式系统(BIPV)目前，在欧美等发达国家，一些公用事业公司通过大型中心光电场以增加他们的电能，而另一些电力公司则通过建立靠近用户的小型光电场达到这个目的。有的光电阵列集电板布置在毗邻建筑的地方，有的布置在屋顶上，或者干脆整个结合到建筑的围护结构中。在这种情况下，建筑光电一体式系统就应运而生，简称为BIPV。这种BI

11、PV光电设备可以充当建筑的屋顶、外壁板、幕墙、玻璃窗或者雨篷等特殊元件。建筑光电一体式系统作为一项新领域有如下优点：1)能够减少电量输送过程的费用，而这部分费用有时高达总电价的50；2)能够减少电量输送过程的能耗；3)避免了放置光电阵板的额外占用空间；4)可以省去建筑围护结构的部分费用；5)与建筑结构合二为一，可以省去单独为光电设备提供的支撑结构；6)使用新型建筑围护材料，发挥美学潜力；7)以不破坏环境的方式生产全部或部分的建筑所需电力。由于建筑光电一体式系统具有如上所述的一系列优点，并且随着光电技术研究的进步、光电设备价格的下降，在不久的将来，将有越来越多的建筑表面将采用光电覆面。迪拜鸟岛太阳能光伏建筑清华大学节能楼