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太阳能光伏发电原理与应用(1)

第一章绪论

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展,能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移,化石能源的稀缺性越来越突显,且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下,大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式,其中,光电利用(光伏发电)是近些年来发展最快,也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分,包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池)和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。

光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立系统和并网太阳能光伏发电系统:独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式,典型特征为需要蓄电池来存储能量,在民用范围内主要用于边远的乡村,如家庭系统、村级太阳能光伏电站;在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵,在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式,成为电网的补充。

在各国政府的扶持下,世界太阳能电池产量快速增长,1995-2005年间,全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计,2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍,整个行业的销售收入有望增长3.5倍。

我国太阳能资源非常丰富,开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔,可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持,先后出台了一系列法律、政策,有力的支持了产业的发展。

第二章太阳能及其应用

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的

安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济

性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。

2.1太阳能的含义

一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。

2.2太阳能的发展历史

据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门•德•考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。

2.3我国太阳能资源

我国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上,西藏最高达7kWh/㎡。

2.4太阳能的应用

就目前来说,人类直接利用太阳能还处于初级阶段,主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。

2.4.1太阳能集热器

太阳能集热器(solarcollector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用20~30年。

2.4.2太阳能热水系统

早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种:自然循环式和自然循环式。

2.4.3太阳能暖房

太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。

来源:百度文库
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