太阳能发电技术的发展与应用

1、16013411 陈秋鹏 一：太阳能简介 二：太阳能光伏发电 发展 应用 三：太阳能热力发电 发展 应用 目前太阳能发电技术主要有2类：太阳能光伏发电技术和太 阳能光热发电技术。 近年来，太阳能光伏发电技术日趋成熟，达到了商业使用所要求的能 级。其优点是设备简单易行，但也有着电能难以储存，太阳光不稳定 对电网产生冲击的缺点，这必将使得单一的光伏发电在不久的将来遭 遇发展瓶颈。 太阳能光热发电凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点，逐渐成 为可再生能源领域研发和投资的热点。 一：太阳能简介 二：太阳能光伏发电 发展 应用 三：太阳能热力发电 发展 应用 1839195919601975 首次 发

2、现 光伏 效应 多晶硅太 阳能电池 问世; 硅太阳 能电池 发电首 次并入 常规电 网 美国制 作出非 晶硅太 阳能电 池 19801990 2007 太阳能电 池开始规 模化生产 奠定了规 模化工业 生产的技 术基础 太阳能光 伏发电生 产能力达 到创纪录 的100万 千瓦 1 在过去15年 中,全球光 伏产业以 25%的年均 增长率成长 2 2003年欧洲 光伏市场的 迅速启动, 2004年、 2005年市场 供不应求 3 2007年世界 光伏电池产 量达到 3500MW， 比2006年增 加了40%。 4 2010年 2020年全球 光伏产业年 增长率将达 34%，年安 装量将达到 11

3、.34GW 美国 “百万屋顶计划” 日本 “新阳光计划” 德国 “新能源法规” 我国光伏电池产能发展统计 1990 年以前，我国光 伏电池的生产能力还只 有4.5 MW/年 2000 年以来，受到国 际大环境的影响、国 际合作项目及政府项 目的启动和市场的拉 动，我国光伏产业的 发展取得了一次飞跃。 截止 2009 年，我国太 阳能电池的生产规模增 长到 4 GW，排名世界 第一位 2009 年世界太阳能 电池生产能力约 20 GW (如图)，其中中国 占 33%、美国 占 18%、中国台湾占 15%、德国占 11%、 日本占 10%、韩国占 4%、其他占 9% 2009 年世界太阳能电池生产

4、能力统计 中国连续第三年荣登新增太 阳能光伏装机容量榜首。 2015年，中国新增太阳能 光伏装机容量为15.15。 截止目前，中国太阳能光伏 装机容量累计达到43.5 ，首次超越德国成为全球 最大的太阳能光伏国家。 2015年各国太阳能光伏装机容量 太阳能电池主要由半导体硅制成。在半导体上照射光后， 由于其吸收光能会激发出电子和空穴（正电荷），从而半 导体中有电流流过，这可称为“光发电效应”或简称“光 伏效应”。 掺有磷杂质的硅含有多余电子，称为N型半导体；掺有硼 杂质的硅含有多余正电荷，称为P型半导体。若将两者结 合，称为PN结，这就是半导体器件的最基本结构。 在PN结中，P型半导体的电子受

5、到拉力，N型半导体的正 电荷受到拉力，在结合处形成正负抵消的区域，形成阻挡 层。此时，若有光照射，则激发电子自由运动流向N型半 导体；正电荷则集结于P型半导体，从而产生了电位势。 单一组件的发电量是十分有限 的，实际运行中，是单一组件 通过电缆和汇线盒实现组件的 串、并联，组成整个的组件系 统，称为太阳电池方阵太阳电池方阵 核心部件： 太阳能电池板：太阳能转为电能 太阳能控制器：控制工作状态，保护 蓄电池：储存 逆变器：直流电转化为交流电 一：独立光伏发电如太阳能光伏水泵，太阳能路灯 二：并网光伏发电 三：分布式光伏发电 分布式光伏发电 并网光伏发电 光伏车棚是将光伏发电与车棚相结合的系统。既

6、能 为车辆遮风挡雨，又能利用太阳能创造出清洁光伏能源供 电动车充电、灯光照明和并入电网。此系统建造几乎没有 地域限制，非常灵活方便 是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无线能量传输方 式传输到地面的电力系统。 在空间利用太阳能，不受季节、昼夜变化的影响，接受能 量密度高。同时也不受大气的影响，可以稳定地将能量传输到 地面，非常适合于太阳能的大规模开发利用。 进入今年下半年，国内煤价一路上涨，电厂用煤趋紧。但是， 国内的光伏发电的利用率却未能提高，尤其在光能最丰富的西北地 区，各个省份普遍存在弃光现象。很多设备崭新的新能源电厂都处 在停滞状态，生产出来的电送不出去，只能停工。很多新能源电厂 只有

7、几个技术人员在维护 原因一：西部地区经济发展相对滞后、电力需 求不足、电力市场狭小 原因二：新能源比较富足，尤其是近年来的爆 发式增长，这就必然导致新能源消纳上的矛盾。 解决方法：新能源电厂的建设速度降下来 通过市场调节，把光电的价格降下来 一：太阳能简介 二：太阳能光伏发电 发展 应用 三：太阳能热力发电 发展 应用 太阳能热电是利用太阳辐射能转化成热能并通过热力循环 过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面 抛物柱面槽式聚光器将阳光聚集到管状的接收器上， 将管内的传热工质加热，产生高温水蒸气，推动汽 轮发电机发电。 槽式太阳能热电原理图 （效率低） 塔式太阳能热电系统 的基本型式是利用一 组

8、独立跟踪太阳的定 日镜，将太阳聚焦到 一个固定在塔顶部的 接收器上，用以产生 高温，进而产生高温， 进而产生水蒸气或高 温气体，推动汽轮发 电机发电 （效率高，一次性投入大，维修成本高） 蝶式系统由许多镜子组成的抛物面反射镜组成， 接收器在抛物面的焦点上，通过加热接收器内的 传热工质，驱动电机发电。 （寿命长、效率高、灵活性 强，造价昂贵） 太阳能热水器 太阳光照射在真 空管上，真空管 内壁的吸收涂层 将光能转化为热 能 ，水箱内形成 冷热水对流，从 而使整个水箱的 水全部加热。 各国在运太阳能光热发电站各国在运太阳能光热发电站装机容量（截止装机容量（截止20162016年）年）全球太阳能光热

9、发电累计装机容量（全球太阳能光热发电累计装机容量（2006201520062015年）年） 美国、西班牙两国，无论在技术上还是商业化进程，都在全球位列前茅。 中国进入该市场的步伐较晚，正在全力追赶 匹配性好 光电转化率高 可连续稳定和调峰发电的能力 发电设备生产过程绿色环保 优势： 高参数聚光比高、运行温度高、热电转换效率高 大容量发电规模大，要形成GM级发电能力 连续发电提高储热效能 发展： 参考文献： 【1】陈昕，范海涛.太阳能光热发电技术发展现状J.能源与环境，2012(1)：90-92. 【2】袁炜东 国内外太阳能光热发电发展现状及前景 电力与能源 2015年第4期 【3】杨永明 国内外太阳能光热发电产业发展现状及趋势能源研究俱乐部 2016/11/21 【