热力学第一定律与能源技术课件.pptVIP

*************************************光伏发电原理1光电效应基础光伏发电的物理基础是光电效应，即光子照射到半导体材料上时，能量被吸收并激发电子从价带跃迁到导带，形成自由电子和空穴对。在p-n结的内建电场作用下，电子和空穴分别向n区和p区移动，从而在两极之间产生电位差。2太阳能电池结构典型的晶体硅太阳能电池由p型硅片基底、n型扩散层、前表面金属栅线电极、背表面金属电极和减反射涂层组成。光线主要从前表面入射，前表面栅线设计需平衡导电性能和遮光损失。现代电池还采用表面织构等技术增加光吸收。3光伏系统组成完整的光伏发电系统包括太阳能电池组件、逆变器、控制器和储能装置等。电池组件将直流电输出至逆变器转换为交流电。并网系统将电能输送到电网，离网系统则需要配备储能装置以保证供电稳定性。4光伏技术发展光伏技术正经历从第一代晶体硅电池向第二代薄膜电池和第三代新概念电池的演进。效率不断提高，成本持续下降，使太阳能成为最具竞争力的可再生能源之一。未来发展方向包括多结电池、钙钛矿电池和有机太阳能电池等。太阳能热发电塔式太阳能热发电塔式太阳能热发电系统由数百甚至数千面定日镜(太阳跟踪反射镜)和一个位于中央的接收塔组成。定日镜将阳光反射到塔顶的集热器上，工作流体(通常是熔盐)在接收器中被加热至500-600°C以上，然后用于产生蒸汽驱动汽轮机发电。塔式系统具有高温、高效率的优点。槽式太阳能热发电槽式系统使用抛物线形反射镜将阳光聚焦到镜槽焦线上的接收管中。接收管中的传热流体(如合成油)被加热至约400°C，然后通过热交换器产生蒸汽驱动汽轮机。槽式系统是目前最成熟的太阳能热发电技术，全球装机容量最大。碟式斯特林发电碟式系统由抛物面反射镜和位于焦点处的斯特林发动机或微型燃气轮机组成。反射镜将阳光聚焦到接收器上，产生高达800°C的温度，直接驱动热机发电。碟式系统转换效率高，模块化程度高，但规模化应用受到一定限制。风力发电技术水平轴风力发电机水平轴风力发电机是目前最主流的风电技术，其转轴与地面平行，叶片垂直于风向。现代大型风电机组通常采用三叶片设计，具有良好的转速稳定性和效率。关键部件包括叶片、轮毂、齿轮箱、发电机和控制系统等。大型风机单机容量可达10兆瓦以上。垂直轴风力发电机垂直轴风力发电机的转轴垂直于地面，主要有达里厄型(类似蛋拍形)和萨沃纽斯型(S形)两种常见设计。这类风机不需要对风装置，能接受任何方向的风，且发电机可以安装在地面，便于维护。但其效率通常低于水平轴风机，目前主要用于小型分散式应用。海上风力发电海上风电是风力发电的重要发展方向。与陆上风电相比，海上风资源更丰富、风速更稳定、环境影响更小。但面临施工难度大、维护成本高、电力传输复杂等挑战。近年来，随着浮动式基础技术的发展，风电开发正向更深海域推进，开发潜力巨大。水力发电技术水能资源水能是水流动时所具有的能量1势能转换水在重力作用下从高处流向低处2水轮机水流带动水轮机旋转产生机械能3发电机发电机将机械能转换为电能4电力输送通过变压器和输电线路输送电能5水力发电是利用水位落差使水体流动，推动水轮机旋转，带动发电机发电的技术。根据水轮机类型，主要可分为冲击式(如佩尔顿水轮机)和反动式(如弗朗西斯水轮机和轴流式水轮机)两大类。不同类型的水轮机适用于不同的水头和流量条件。按照规模和功能，水电站可分为大型水电、中小型水电和抽水蓄能电站。大型水电具有投资大、发电成本低、寿命长的特点；抽水蓄能电站则具有调峰调频、系统备用和紧急事故备用等多重功能，是电网安全稳定运行的重要保障。地热能利用地热资源分类地热资源按温度可分为高温(150°C)、中温(90-150°C)和低温(90°C)三类。高温地热主要用于发电，中低温地热则多用于直接供热。从形成机制看，可分为水热型、干热岩型、沉积盆地型和岩浆型等。不同类型地热资源的开发方法和应用方式各不相同。地热发电技术地热发电主要包括干蒸汽发电、闪蒸发电和双循环发电三种技术。干蒸汽发电直接利用天然蒸汽驱动汽轮机；闪蒸发电将高温高压地热水减压闪蒸成蒸汽发电；双循环发电则利用地热流体加热工质(如异丁烷)蒸发做功，适用于中低温地热资源。地热直接利用地热能的直接利用形式多样，包括供暖、温室种植、水产养殖、工业加工、医疗康复等。地热区域供暖系统通常由抽取井、热交换站、供热管网和回灌井组成，具有清洁环保、稳定可靠的优点。中国、冰岛等国家的地热供暖应用非常广泛。生物质能利用1生物质资源特点生物质是通过光合作用产生的有机物质，包括农林废弃物、能源作物、城市生活垃圾和畜禽粪便等。作为