電源技術(shù)選修論文-太陽能的發(fā)展與展望

1、<p>　　電 源 技 術(shù) 論 文</p><p>　　學(xué) 院： 化工學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)： 制藥111 </p><p>　　姓 名： 孟 嶺 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 110102124 </p><p>　　完成

2、日期： 2012年12月12日</p><p>　　聚光太陽能發(fā)電技術(shù)概述及展望</p><p>　　一、中國光伏發(fā)電的戰(zhàn)略地位</p><p>　　1.1 可再生能源現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)</p><p>　　無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的10％。</p>

3、<p>　　從長遠(yuǎn)來看，可再生能源將是未來人類的主要能源來源。在新的可再生能源中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電無疑是發(fā)展最快的,世界各國都把太陽能光伏發(fā)電的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展方向。根據(jù)歐洲JRC 的預(yù)測(cè)，到2030年太陽能發(fā)電將在世界電力的供應(yīng)中顯現(xiàn)其重要作用，達(dá)到10%以上，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到30％；2050 年太陽能發(fā)電將占總能耗的20%，可再生能源占到50％以上，到本世紀(jì)末太陽能發(fā)電將在能源結(jié)構(gòu)中起到主導(dǎo)作用

4、。</p><p>　　1.2 中國電力現(xiàn)狀和未來電力缺口分析</p><p>　　中國的電力供應(yīng)在2000 年以前不緊張，2001 年以后，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，電力需求以每年超過20％的速度增長，2003 年全國出現(xiàn)電力供應(yīng)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，電力供應(yīng)的緊張情況在今后2－3 年內(nèi)不會(huì)緩解。2002 年全國電力裝機(jī)35657萬千瓦，煤電占74.5％，發(fā)電16542 億千瓦時(shí)，煤電占81.7％。按

5、照目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)和中國的資源情況，2010 年和2020 年的電力供應(yīng)單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源發(fā)電來填補(bǔ)。</p><p><b>　　二、聚光太陽能技術(shù)</b></p><p><b>　　1.1 簡介</b></p><p>　　在新能源中，太陽能發(fā)電倍受矚目．但由于過高的成

6、本．目前還未能充分進(jìn)入市場。聚光光伏發(fā)電技術(shù)是用比較便宜的聚光器來部分代替昂貴的太陽電池，以減少給定功率所需的電池面積來降低成本，系統(tǒng)中太陽電池的費(fèi)用只占系統(tǒng)總費(fèi)用的一小部分，所以可以采用工藝先進(jìn)、效率更高而價(jià)格較貴的電池來提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。聚光熱發(fā)電技術(shù)是指將太陽光聚集并將其轉(zhuǎn)化為工作流體的高溫?zé)崮?，然后通過常規(guī)的熱機(jī)或其它發(fā)電技術(shù)將其轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。</p><p>　　2.1 太陽能聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)&l

7、t;/p><p>　　聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能接收器、聚光鏡、太陽跟蹤機(jī)構(gòu)組成。</p><p>　　2.1.1太陽能接收器</p><p>　　聚光太陽能接收器包括聚光太陽能電池、旁路二極管和散熱系統(tǒng)等。聚光太</p><p>　　陽能電池是將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件，與普通的太陽能電池相比，聚光太陽能電池接收到的能流密度是普通太陽能電池的幾十到幾

8、百倍，這就需要聚光電池的電阻盡量小，以減少功率損耗，同時(shí)要設(shè)計(jì)適合采集高電流密度的電池柵線。</p><p>　　目前國際上聚光電池主要有硅聚光電池和III-V族多結(jié)聚光電池兩種。硅聚光電池價(jià)格便宜，效率稍低，但聚光倍率低，一般不超過300倍；III-V族多結(jié)聚光電池價(jià)格昂貴，效率高，聚光倍率通常在200倍以上。</p><p><b>　　2.1.2 聚光器</b>

9、</p><p>　　聚光器依光學(xué)原理可分為折射聚光器和反射聚光器。在聚光光伏技術(shù)中，折射透鏡主要使用菲涅耳透鏡，這種透鏡具有質(zhì)量輕、厚度薄的特點(diǎn)。使用點(diǎn)聚焦菲涅耳透鏡的聚光系統(tǒng)，聚光倍數(shù)通常在500倍以上，使用高效多結(jié)砷化鎵電池，組件效率可達(dá)到25%以上。</p><p>　　反射聚光器主要是鏡面反光板，根據(jù)聚光倍數(shù)的不同制作成長條狀或圓盤狀。隨著聚光倍數(shù)的提高，各類新型聚光系統(tǒng)不斷推出

10、，這類聚光系統(tǒng)通常在聚光器下增加一個(gè)二次聚光器，以達(dá)到使射入電池表面光譜更均勻、減少光損失、縮減聚光器到電池距離等目的。</p><p>　　2.1.3 太陽跟蹤器</p><p>　　由于聚光光伏組件需要直射光才能發(fā)電，因此必須安裝在太陽跟蹤機(jī)構(gòu)上。通常來說，點(diǎn)聚焦的聚光組件需要二維跟蹤機(jī)構(gòu)，線聚焦組件只需要一維跟蹤機(jī)構(gòu)。</p><p>　　目前跟蹤太陽的方法主

11、要有以下幾種：</p><p>　　利用四象限光敏傳感器判斷太陽的位置。這種跟蹤方式精度很高，并且是閉環(huán)控制，能自我修正，聚光太陽能應(yīng)用中通常都需要使用光敏傳感器。</p><p>　　根據(jù)跟蹤機(jī)構(gòu)所在地的經(jīng)緯度計(jì)算太陽的位置。這種技術(shù)也可配合GPS全球定位來獲得更精確的位置和時(shí)間信息。</p><p>　　根據(jù)預(yù)置的太陽位置數(shù)據(jù)庫或移動(dòng)軌跡來跟蹤太陽。這種跟蹤方式

12、比較死板，換個(gè)地點(diǎn)就要更新數(shù)據(jù)庫，跟蹤精度也比較低。</p><p>　　對(duì)電池陣的輸出功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使電池陣的輸出功率保持最大。</p><p>　　三、聚光太陽能技術(shù)問題與展望</p><p>　　3.1聚光太陽能利用的地域局限性</p><p>　　由于聚光鏡一般只能聚集垂直入射的光線，所以在考慮應(yīng)用聚光太陽能設(shè)備的時(shí)候，當(dāng)?shù)氐闹鄙涮?/p>

13、光輻照量是一個(gè)重要的指標(biāo)。通常年直射輻照量在2000kWh/m2以上適合使用聚光太陽能發(fā)電設(shè)備。適宜地區(qū)主要是在我國的西藏、新疆和內(nèi)蒙古，美國的西南部，澳大利亞，印度，西班牙，西亞和非洲。</p><p>　　3.2聚光光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　近些年來聚光光伏發(fā)電技術(shù)逐漸成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)，但在走向產(chǎn)業(yè)化的過程中還有諸多困難要解決。例如，目前研究聚光光伏技術(shù)的企業(yè)很多，

14、但各家的組件模式都不盡相同，孰優(yōu)孰劣還有待考察，可以說當(dāng)聚光組件設(shè)計(jì)趨同的時(shí)候，就是其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之時(shí)。</p><p>　　在器件技術(shù)方面，有以下一些發(fā)展目標(biāo)：</p><p>　　多結(jié)電池效率達(dá)到40%~45%，聚光倍數(shù)500~1000倍，電池成本低于0.2美元/W</p><p>　　硅聚光電池效率超過28%</p><p>　　高

15、效率(>90%)低成本(<0.3美元/W)的聚光光學(xué)系統(tǒng)</p><p>　　10000倍的聚光光學(xué)系統(tǒng)</p><p>　　組件效率超過30%，完全自動(dòng)化生產(chǎn)，成本低于0.8美元/W </p><p>　　高可靠性跟蹤機(jī)構(gòu)成本低于100美元/m2，逆變器成本低于0.3美元/W聚光系統(tǒng)的總成本低于2

16、美元/W。</p><p>　　3.3聚光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)聚光比高,易于實(shí)現(xiàn)較高的工作溫度, 系統(tǒng)容量大、效率高。塔式熔鹽熔點(diǎn)高,系統(tǒng)需要夜間保溫 ,電站寄生電耗高。此外,高溫熔鹽具有腐蝕性 ,易揮發(fā),系統(tǒng)技術(shù)難度較大。相關(guān)部件如熔鹽吸熱器、高溫熔鹽泵、閥等仍有待進(jìn)一步研究。</p><p>　　槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡

17、單 ,技術(shù)較為成熟,可實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的熱發(fā)電系統(tǒng)。但聚光比小,系統(tǒng)工作溫度較低。其核心部件真空集熱管在運(yùn)行中易出現(xiàn)真空度降低 ,吸收管表面選擇性涂層性能下降等問題。目前 ,研發(fā)可靠、耐久、高效的真空吸熱管是推廣槽式發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵。</p><p>　　碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本在1200-2000美元/kW時(shí)才會(huì)產(chǎn)生巨大市場，要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須在做到以下幾方面：</p><p><b&

18、gt;　　擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模；</b></p><p>　　在接收器上使用熱管技術(shù)；</p><p>　　提高斯特林發(fā)電機(jī)的效率；</p><p><b>　　增大單機(jī)容量。</b></p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　1、中國有很好的太陽

19、能資源，有足夠的建筑屋頂和沙漠／荒漠資源，具有大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電的條件； </p><p>　　2、光伏將在中國未來的電力供應(yīng)中扮演重要角色，預(yù)計(jì)中國光伏工業(yè)將以每年不低于40％ 的速度增長；</p><p>　　3、中國光伏工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于政策。如果中國的“可再生能源促進(jìn)法”得以實(shí)施，仿效德國的成功經(jīng)驗(yàn)，中國光伏事業(yè)發(fā)展的資金障礙是可以消除的。</p><p>