当前位置: 首页 > 新闻中心 > 太阳能光伏综合应用系统

太阳能光伏综合应用系统


  1. 太阳能发电的应用领域和功能有哪些?
  2. 新型太阳能发电技术有哪些
  3. 现在我国在太阳能开发利用上有哪些成就?

一、太阳能发电的应用领域和功能有哪些?

除提供能源外,太阳能光伏发电还有许多特殊优势,尤其是它可以为边远地区、特殊场合进行供电。考虑到太阳能光伏的附加价值,光伏发电的综合经济效益大大提升,因此不能单纯与传统发电模式比较单位发电成本。太阳能光伏可以降低温室气体和污染物排放、创造就业机会、保障能源安全和促进农村尤其是边远农村的发展。总之,发展太阳能光伏在经济、社会和环境保护等方面具有积极的现实意义。\x0d\x0a中国是一个能源生产和消费大国。2006年能源消费总量为24.6亿吨标准煤, 比2005年增长9.3%。2006年各种一次能源的构成比例为:煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然气占3.0%、水电等占6.0%、核电占0.8%。2006年,中国的原油进口达到1.5亿吨,大约是中国原油总需求量的50%。中国能源开采和利用技术落后,传统高能耗产业比重大,单位gdp能耗落后于发达国家,甚至比世界平均水平落后许多。中国又是世界上最大的发展中国家,经济高速发展,中国能源消耗增长速度居世界首位,加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。中国电力科学院的研究表明,在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下,2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%。这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。\x0d\x0a中国能源消费占世界的10%以上,同时我国一次能源消费中煤占到70%左右,比世界平均水平高出40多个百分点。燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的70%~80%,二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。环境质量的总体水平还在不断恶化,世界十大污染城市我国一直占多数。环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。世界银行估计2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到gdp总量的13%。光伏发电不产生传统发电技术(例如燃煤发电)带来的污染物排放和安全问题,没有废气或噪音污染。系统报废后也很少有环境污染的遗留问题。\x0d\x0a太阳能光伏发电最重要的特征是在发电过程中只排放很少的二氧化碳,而二氧化碳作为最主要的温室气体,是导致气候变化的罪魁祸首。同时,电池板可循环使用,系统材料可再利用,光伏的能源投入可进一步降低。如果广泛使用光伏发电技术,可以为减缓气候变化作出贡献。\x0d\x0a光伏发电也是一种简单的低风险技术,几乎可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中,光伏系统还可以降低建筑与外界环境的热交换,增加通风。光伏还可以作为隔声板装在公路两侧。与建筑物结合的光伏在提供大量电力供应的同时,避免占用更多的土地。\x0d\x0a国家有关部门正在制定和改进引导政策和激励政策,解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时借鉴国外的成功经验,在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能,充分发挥政府的示范作用,推动国内市场尽快起步和良性发展。太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为能源供应的主体。

二、新型太阳能发电技术有哪些

太阳能发电根据利用太阳能的方式主要有通过热过程的太阳能热发电(塔式发电、抛物面聚光发电、太阳能烟囱发电、热离子发电、热光伏发电及温差发电等)和不通过热过程的光伏发电、光感应发电、光化学发电及光生物发电等。

主要应用的是直接利用太阳能的光伏发电(pv,photovoltaic)和间接利用太阳能的太阳能热发电(csp,concentrating solar power)两种方式。其中直接利用光能进行发电的光伏发电由光伏(pv)电池、平衡系统组成;间接利用光能是将太阳能转换成热能,由储热进行发电的太阳能热发电(光=热-电),csp根据收集太阳能设备的布置方式可分为槽式( linear csp)、塔式(power tower csp)和盘式(dish/enginecsp)三种类型。

(1)光伏发电。

光伏发电站[photovoltaic (pv) power station]是将太阳辐射能通过光伏电池组件直接转换成直流电能,并通过功率变换装置与电网连接在一起,向电网输送有功功率和无功功率的发电系统,一般包括光伏阵列(将若干个光伏电池组件根据负载容量大小要求,串、并联组成的较大供电装置)、控制器、逆变器、储能控制器、储能装置等。

并网型光伏发电系统是指将光伏电池输出的直流电力,经过并网光伏逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波交流电流,接人电网以实现并网发电功能。光伏发电的发电原理是由组成光伏方阵的光伏电池决定。光伏电池工作原理是利用光伏电池的光生伏特效应(又称光伏效应)进行的能量转换,其中光伏效应是利用半导体p-n结的光生伏特效应,当光照射到半导体上时,太阳光的光子将能量提供给电子,电子跳跃到更高的能带,激发出电子空穴对,电 ,子和空穴分别向电池的两端移动,此时光生电场除了抵消势垒电场外,还使p区带正电,n区带负电,在n区和p区间形成电动势,既光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生了电位差。这样,如果外部构成通路,就会产生电流,形成电能。

光伏电池根据其使用的材料可分为:硅系光伏电池、化合物系光伏电池、有机半导体系光伏电池。硅系光伏电池可分为结晶硅系和非晶硅系光伏电池。其中结晶硅系光伏电池又可分为单晶硅和多晶硅光伏电池。

比较成熟且广泛应用的是晶硅类电池。晶硅材料光伏电池优点是原材料非常丰富,可靠性较高,特性比较稳定,一般可使用20年以上。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,晶硅光伏电池的单晶硅光伏电池在硅材料光伏电池中转换效率最高,转换效率的理论值为24%~26%,多晶硅的转换效率略低,转换效率的理论值为20%,但价格更便宜;同时单晶硅和多晶硅电池又优于非晶硅电池。大规模工业化生产条件下,单晶硅电池的转换效率已达到了16%~18%,多晶硅电池的转换效率为12%~14%。采用多薄层、多p—n结的结构形式的薄膜电池可实现40%~50%以上的光电转换效率,基本原理是在非硅材料衬底上铺上很薄的一层光电材料,大大减少了光电材料的硅半导体消耗,降低了光伏电池的成本。硅薄膜光伏电池由于原材料储量丰富,且无毒,无污染,因此更具持续发展的前景。

(2)太阳能热发电。

太阳能热发电,也叫聚焦型太阳能热发电(concentrating solar power,简称csp),与传统发电站不一样的是,它们是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能光直射聚集起来,加热工质,产生高温高压的蒸汽,将热能转化成高温蒸汽驱动汽轮机来发电。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为:槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电和碟式太阳能热发电。

三、现在我国在太阳能开发利用上有哪些成就?

太阳能利用包括太阳能光伏发电、太阳能热发电,以及太阳能热水器和太阳房、太阳能空调等利用方式。

中国蕴藏着丰富的太阳能资源,太阳能利用前景广阔。目前,我国太阳能产业规模已位居世界第一,是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项:太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。

目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力,已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底,全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦,从事太阳能电池生产的企业达到50余家,太阳能电池生产能力达到290万千瓦,太阳能电池年产量达到1188mw,超过日本和欧洲,并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链,特别是多晶硅材料生产取得了重大进展,突破了年产千吨大关,冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约,为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。

中国太阳能热水器产业的发展历程可以追溯到二十世纪七十年代后期。经过多年的发展,中国太阳热水器产业已形成较为完整的产业化体系。从原材料加工、热水器产品制造到营销服务、综合配套协调发展。无论从产值还是保有量都已成为名副其实的太阳能热水器生产和应用大国。2007年,中国太阳能热水器产量的增长速度约为30%,年产量达2340万m2,总保有量约为10800万m2。2007年,太阳能热水器市场销售额约为320亿元人民币,产值亿元人民币以上的企业有20多家。太阳能热水器的出口额增长约为28%,6500万美元左右,产品出口欧洲、美洲、非洲、东南亚等50多个国家和地区。

目前从能源供应安全和清洁利用的角度出发,世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10%以上,2050年达到20%以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有一席之地。

中国《可再生能源法》的颁布和实施,为太阳能利用产业的发展提供了政策的保障;京都议定书的签定,环保政策的出台和对国际的承诺,给太阳能利用产业带来机遇;西部大开发,为太阳能利用产业提供巨大的国内市场;中国能源战略的调整,使得政府加大对可再生能源发展的支持力度,所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。