新能源技术之太阳能解析.doc

新能源技术导论：太阳能技术 摘要 本文论述了太阳能的利用技术, 讨论了太阳能的发电技术, 综合介绍了太阳能塔热气流发电技术、太阳能热发电技术和太阳光发电等国内外各种太阳能发电技术, 其中重点讨论了太阳能光伏发电的优势、特点等，并对这次发电方式进行了比较。在阐述各种发电技术的理论与优缺点的基础上, 对太阳能发电技术的前景做了探讨。 关键词：太阳能利用技术 光伏发电 太阳能热发电 太阳能电池 前景展望 一、前言 由于世界对能源需求的日益增长、常规能源的日益短缺、石油价格不断上涨、全球气候变暖以及环境的压力世界各国,为寻求能源安全和人类社会可持续发展,将战略目光转向可再生能源的开发。未来能源体系发展的趋势是由集中的以化石能源为主的体系逐步过渡到由分布能源参与的、多样化的体系。尽管新兴的可再生能源(大型水力发电除外,包括小水电、风能、太阳能、地热和现代生物质和生物燃料)在目前世界一次能源中仅占2% (其中,发电12% ,热水/采暖07%,生物燃料02% ) [ 1 ]，但近十年来可再生能源在各国政府政策激励下其市场开发取得了长足的进展与常规能源的价格差距逐渐缩小已开始体现其作为替代能源的生命力。 太阳能资源特征清洁、无污染,到达地球表面的太阳辐射总功率巨大并取之不尽但另一方面却是它的分散性和间歇性。所谓分散性是指太阳能在地球表面到处可得但它的辐照度低,到达地球表面的太阳辐照度的最大值小于1000 W /m2 年曝辐量因地而异其最大值也只在2500 kWh /m2 ·a 左右。太阳辐照度的间歇性源于地球绕太阳的公转和自转。因此,太阳能利用装置要求有足够的采光面积(太阳能装置本身有能量转换效率10～50% 不等)而且还需要其他能源作备用、补充或设置储能系统。在常规能源供应丰富,价格低廉的时代太阳能在能源市场上一般缺乏竞争性。然而太阳能资源的分散性却又是能源安全供给的可靠保证不论是国家、地区或是个人均可以运行属于自己的太阳能系统,不受常规能源资源分布不均和短缺的限制。虽然目前太阳能发电仅占可再生能源发电的32%[ 2 ]，太阳能供热占生物质供热的35%[ 3 ]但近十年来太阳能技术与产业发展迅速平均年增长率达30%左右,预期在40～50年后太阳能将在新的能源体系及能源经济中将占一定的地位。开发太阳能任重道远。 太阳能塔热气流发电技术:太阳能集热器、太阳能塔和涡轮发电机组。其基本原理是利用了温室效应、烟囱效应和涡轮旋转发电这三项人们早已熟悉并且是成熟的技术组合形成了一个全新的发电方式，它的结构并不复杂。在地面上设置一个庞大的太阳能集热器大棚,在太阳能集热器的中央竖立一个高大的太阳能塔,集热器顶棚与塔的底部紧密封接,在塔的底部安装涡轮机。运行原理也不复杂。由于太阳的照射，太阳能集热器大棚下的空气被加热,加热后的空气形成上升气流,通过中部的太阳能塔排出,热气流驱动设置在太阳能塔底部的涡轮机旋转带动发电机发电,大棚外的冷空气则通过四周不断被吸入补充。 1.2 太阳能塔热气流发电技术特点[] (1)大容量清洁的可再生能源发电技术。可以大规模开发建成大容量机组, 对缓解日益严重的能源危机有重要意义。 (2)连续运行稳定发电。对天气的依赖性较小夜间也有电能输出, 有条件成为能源体系中的主力能源扮演中心电站的角色。电站综合参数见表1。 (3)充分利用太阳能。可开发利用全部太阳辐射能包括直射幅射和散射幅射。 (4)结构简单技术成熟。大量使用的是钢材、混凝土、玻璃等常规材料。 (5)寿命长、运行维护简便。无需冷却水。 (6)占地面积大。在集热器大棚下面可以进行蔬菜、水果、花卉种植等农业活动是一特大温室。 (7)超高建筑可开发旅游观光。这将带来巨大的社会效益和经济效益。 有效规划上述(7)、(8)两点则可以变缺点为优点达到太阳能规模化综合利用的目的。 表1 电站综合参数 太阳能热发电 通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式称为太阳能热发电。目前世界上现有的最有前途的太阳能热发电系统大致可分为槽形抛物面聚焦系统、中央接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。 目前, 太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是30~80 MW聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术(简称抛物面槽式)30~200 MW点聚焦中央接收式太阳能热发电技术(简称中央接收式)7.5~25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。除了上述几种传统的太阳能热发电方式以外太阳能烟囱发电、太阳池发电等新领域的研究也有进展。 高温真空管的制造技术要求高难度大。目前只有德国SCHOTT等少数几家公司生产的真空管可基本满足槽式聚光集热的要求。 图1 槽式聚光集热系统 与塔式太阳能热发电系统相比槽式太阳能热发电系统除聚光和集热装置有所不同外两者在系统构