《清洁能源利用技术》第2章-太阳能利用技术

《清洁能源利用技术》第二章太阳能利用技术1/402.0知识回顾空气污染化石燃料燃烧产生有害气体：CO2、SO2、NOx，空气质量下降水污染煤炭和石油开采产生大量废水，造成地下水和地表水污染

土地污染化石能源开采产生固体废物，如煤矸石、油泥等气候变化温室气体大量排放，导致全球变暖、极端天气事件增多传统能源的局限性传统能源的环境影响2/402.0知识回顾“绿色”新能源革命“低碳”太阳能生物质能风能核能地热能水能3/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析4/402.1太阳能基本概念与原理太阳辐射及能量来源能量来源太阳的能量来源于核聚变反应。在太阳内部，氢原子核在极高的温度和压力下聚变成氦原子核，并释放出巨大能量。5/402.1太阳能基本概念与原理太阳辐射及能量来源太阳辐射太阳以电磁波的形式向外传递能量，称为太阳辐射。太阳辐射包括可见光、紫外线和红外线等。6/402.1太阳能基本概念与原理太阳能光谱与分布特点太阳能光谱是指太阳辐射按波长分布的情况。太阳光谱包括紫外线、可见光和红外线等部分，其中可见光占太阳总辐射能量的约50%。太阳能光谱太阳辐射在地球上的分布受到地理位置、季节、气候等多种因素的影响。一般来说，赤道地区太阳辐射强度较高，两极地区较低；夏季太阳辐射强度高于冬季。分布特点提问：辐射距离和辐射角度，谁对太阳辐射强度影响更大？7/402.1太阳能基本概念与原理太阳能光谱与分布特点地球公转近日点远日点8/402.1太阳能基本概念与原理太阳能转换原理及效率太阳能转换原理将太阳辐射能转换成其他形式能量的过程。主要有光热转换、光电转换和光化学转换三种方式。光热转换是利用太阳辐射能产生热能；光电转换是利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能；光化学转换是利用光化学反应将太阳辐射能转换成化学能。太阳能集热器光伏发电光合作用重点19/402.1太阳能基本概念与原理太阳能转换原理及效率转换效率太阳能转换效率是指太阳能转换成有用能量的效率。不同的太阳能利用技术具有不同的转换效率。目前，太阳能电池的转换效率已达到20%以上，而太阳能热利用的效率则取决于具体的集热器类型和系统设计。太阳能集热器效率40%~55%光伏发电效率15%~20%光合作用效率5%~15%10/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析11/402.2太阳能技术应用领域光伏发电技术及应用光伏发电原理利用光伏效应，将太阳光能转化为直流电能。光伏电池是光伏发电系统的核心部件，其主要材料为硅。光伏发电系统组成包括光伏电池板、控制器、逆变器和蓄电池等组成部分。光伏电池板将太阳能转化为电能，控制器用于保护电池板和蓄电池，逆变器将直流电转换为交流电，蓄电池用于储存电能。光伏发电技术应用广泛应用于离网发电、并网发电、太阳能路灯、太阳能交通信号灯、太阳能航标灯等领域。12/402.2太阳能技术应用领域光伏发电技术及应用太阳能光伏发电系统原理图重点213/402.2太阳能技术应用领域光伏发电技术及应用单相全桥逆变电路图逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220v50HZ正弦或方波）。通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。14/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用利用太阳能集热器吸收太阳光能，将光能转化为热能，通过热传导或热对流方式将热量传递给水，使水温升高。太阳能热水器原理主要包括平板型、真空管型、陶瓷中空平板型等类型。平板型集热器具有结构简单、成本较低等优点；真空管型集热器则具有热效率高、耐受能力强等特点。太阳能热水器类型广泛应用于家庭、学校、医院、酒店等场所的热水供应系统。太阳能热水器技术应用重点315/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用太阳能集热器——平板型平板型太阳能集热器16/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用太阳能集热器——平板型平板型太阳能集热器内部结构17/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用真空管型真空管型太阳能集热器内部结构18/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用太阳能集热器——真空管型真空管型太阳能集热器内部结构优点：1）抗冻能力强，-50℃的南极；2）热效率高达93%，系统热效率达46%；3）启动快、不结垢、保温好、承压高、安装连接简单。19/402.2太阳能技术应用领域太阳能热水器技术及应用太阳能热水器系统原理图20/402.2太阳能技术应用领域太阳能建筑一体化设计太阳能建筑一体化设计技术包括太阳能集热器与建筑围护结构的结合、光伏电池板与建筑立面的结合、太阳能通风与建筑设计的结合等技术。太阳能建筑一体化设计应用在绿色建筑、被动式超低能耗建筑等领域得到广泛应用，为建筑的可持续发展提供了有力支持。太阳能建筑一体化设计原则在建筑设计中充分考虑太阳能的利用，实现建筑与太阳能技术的有机结合，提高建筑的节能性和环保性。21/402.2太阳能技术应用领域其他领域应用（如交通，农业等）太阳能航标灯太阳能交通信号灯太阳能汽车温室大棚的供暖、供电以及农业灌溉等提高农业生产效率和质量降低农业生产成本海洋开发航空航天军事等领域太阳能交通应用太阳能农业应用其他领域应用22/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析23/402.3太阳能产业现状及发展趋势全球太阳能产业现状概述产业规模持续扩大技术创新不断涌现政策支持不断加强03020124/402.3太阳能产业现状及发展趋势中国太阳能产业发展历程与成就中国太阳能产业经历了从无到有、从小到大的发展历程，目前已经形成了完整的产业链和强大的生产能力。发展历程中国已经成为全球最大的太阳能电池生产国，光伏组件、逆变器等关键设备的研发和生产也取得了重要突破。产业成就中国政府出台了一系列支持太阳能产业发展的政策，包括“光伏扶贫”、“分布式光伏”等，推动了太阳能产业的快速发展。政策支持25/402.3太阳能产业现状及发展趋势未来发展趋势预测与挑战分析发展趋势随着全球能源结构的转型和环保意识的提高，太阳能产业将继续保持高速发展，产业升级与变革。挑战分析太阳能产业发展面临着一些挑战，包括光伏组件回收处理、电网接入和消纳、储能技术等，需要不断加强技术创新和政策引导，推动产业的可持续发展。26/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析27/402.4政策法规与标准体系建设国家层面政策法规支持情况123《可再生能源法》太阳能利用政策能源战略规划28/402.4政策法规与标准体系建设地方层面政策法规实施效果评估03示范项目建设01地方政府积极响应02政策实施效果评估29/402.4政策法规与标准体系建设行业标准体系建设及执行情况太阳能行业标准体系我国已经建立了较为完善的太阳能行业标准体系，涵盖了太阳能热水器、太阳能光伏等领域，为太阳能产品的生产和应用提供了技术依据。标准执行情况太阳能行业相关企业积极执行国家和行业标准，加强产品质量管理，提高太阳能产品的性能和安全性。标准更新与完善随着太阳能技术的不断进步和市场需求的变化，太阳能行业标准不断更新和完善，以适应行业发展的需要。30/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析31/402.5创新驱动与核心技术突破关键核心技术突破路径探讨新型太阳能电池技术研发新型高效、低成本、长寿命的太阳能电池技术，如钙钛矿电池、有机太阳能电池等太阳能光热发电技术突破太阳能光热发电关键技术，提高光热转换效率和发电系统稳定性，降低发电成本。太阳能储能技术发展高效、安全的太阳能储能技术，如锂离子电池、液流电池等，解决太阳能电力波动性问题。32/402.5创新驱动与核心技术突破新疆哈密50MW塔式光热发电站有14500块定日镜，将阳光反射到中央塔上，加热熔盐以产生和储存能量。日落后，储存的能量继续为电站供电，确保24小时运行。到2025年，塔式太阳能热电站的电力成本预计将降至每千瓦时0.61元人民币，到2027年降至约0.53元人民币。33/402.5创新驱动与核心技术突破熔盐管道上的电缆伴热技术光热电站熔盐伴热需要至少290℃的高温，对于蒸汽伴热与热水伴热的的方式都存在工作压力高、系统复杂、易泄露等缺点，所以，目前太阳能光热电站熔盐管道上采用防凝伴热措施为电缆伴热。34/402.5创新驱动与核心技术突破希腊克里特岛50MW塔式光热发电项目2019年，中国能源建设集团承办，总投资22.5亿元，50MW塔式熔盐太阳能光热发电，储能发电5小时，满足克里特岛10%的电力需求，创造就业500个。35/402.5创新驱动与核心技术突破企业自主创新能力和核心竞争力提升策略企业加大在太阳能领域的研发投入，引进高端人才和技术团队，提升自主创新能力加强研发投入企业与高校、科研机构建立紧密的产学研合作关系，共同开展技术攻关和成果转化强化产学研合作企业积极开拓太阳能应用领域，如光伏农业、光伏扶贫、太阳能热水器等，提高市场竞争力拓展应用领域36/40第二章太阳能利用技术2.1太阳能基本概念与原理2.2太阳能技术应用领域2.3太阳能产业现状及发展趋势2.4政策法规与标准体系建设2.5创新驱动与核心技术突破2.6市场前景与投资机遇分析37/402.6市场前景与投资机遇分析国内外市场需求变化趋势预测国内外市场需求持续增长随着全球对可再生能源的需求增加，太阳能市场将持续扩大。国内外政府和企业对太阳能项目的投资和支持也将推动市场需求增长。技术创新推动市场发展太阳能利用技术的不断创新，如光