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清洁能源与自然

太阳能(勿删)

发稿时间: 2014年10月31日    【 字体:

1) 太阳能是什么?

一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能,其中约二十亿分之一到达地球大气层,是地球上光和热的源泉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,但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。

太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。

2) 我国太阳能资源分布

在我国,西藏西部太阳能资源最丰富,最高达每平方米2333千瓦时(日辐射量每平方米6.4千瓦时),居世界第二位,仅次于撒哈拉大沙漠。根据各地接受太阳总辐射量的多少,可将全国划分为五类地区。

3) 太阳能的利用

(1) 光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。

(2) 光与电的转换,如太阳能电池板、太阳能车、船等。

太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源。目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估(LCA)结果显示,以往的太阳能光电转换的利用方式,由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料,因此利用成本和环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。

4) 光热发电是什么?

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的成本。而且,这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势,即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。

5) 什么是光热电站?

这种发电站就是先将太阳能转变成热能,然后再通过机械能装置转变成电能。热能充当了从太阳能到电能的“中介人”。太阳能热电站的能量转换它与分布式聚光器的主要区别是吸热装置不同。电站有一个高塔,塔顶上装有锅炉(中心接收器),塔的周围装有平面反射镜(定日镜),它把阳光反射后集中在锅炉上,把锅炉内的工作物质水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道一部分输送到汽轮发电机,一部分输送到储热器把热能储存起来,以备无阳光时使用。目前美国、日本等国已建成少量太阳能发电站。我国也已开展了大量的研究与试验工作,特别是在分布式和塔式太阳能发电站方面,已取得可喜的进展。

6) 光热发电的原理

太阳能光热发电的原理是,通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置,利用太阳能加热收集装置内的传热介质(液体或气体),再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。太阳能热发电在早上6点钟以前即可供应能量,之后可持续供应能量到24点,这是光伏发电所不能达到的。

7) 光热发电的优势在哪里?

从技术角度上看,光热发电有其独到的三大优势。一是上网功率平稳,时间长。考虑云遮情况,目前蓄热时间10小时左右,而光伏却没有蓄电系统。二是余热综合利用,这是其他新能源所没有的特性。这个特性可使光热发电与常规能源实现互补,实现减煤目标,达到节能减排效果。三是优异的环境特性。光热发电每千千瓦时电量排出二氧化碳仅有12千克,光伏发电是110千克,天然气发电为435千克,煤电为900千克。

8) 光伏发电是什么?

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

9) 什么是光伏电站?

光伏电站是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。

10) 光伏发电的原理是什么呢?

光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件。光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。

11) 光伏发电优点有哪些?

(1) 太阳能取之不尽,用之不竭,地球表面接受的太阳辐射能,足够满足目前全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统,所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击;

(2) 太阳能随处可处,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路的损失;

(3) 太阳能不用燃料,运行成本很低;

(4) 太阳能发电没有运动部件,不易用损坏,维护简单,特别适合于无人值守情况下使用;

(5) 太阳能发电不会产生任何废弃物,没有污染、噪声等公害,对环境无不良影响,是理想的清洁能源;

(6) 太阳能发电系统建设周期短,方便灵活,而且可以根据负荷的增减,任意添加或减少太阳能方阵容量,避免浪费。

12) 居民太阳能发电优势众多,多在哪?

目前,我国能源产业结构主要以火电为主,每年向大气中排放大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物。而我国太阳能资源却很丰富。数据显示,太阳能发电资源能达到2.1万亿千瓦,只需开发1%即达到210亿千瓦,这在国家节能减排事业中发挥重要作用。

一是能量投入产出比高。从新建电站所消耗能量与电站运行周期内的发电量之比看,太阳能发电可达10~15倍,在光照良好的地区可达到15~20倍,这么巨大的能量产出与其他能源相比有很大优势。

二是从电站建设成本看,随着太阳能发电的大规模应用和推广,尤其是晶体硅产业和光伏发电技术的日趋成熟,建筑房顶、外墙等平台的复合开发利用,每千瓦太阳能发电建设成本在近几年内可能降至7000元~10000元,相比其他可再生能源具有同样经济优势。

三是碳排放量最少。从目前各种发电方式的碳排放量来看,煤电为275克,油发电为20克,天然气发电为181克,风力发电为204克,而太阳能发电则接近零排放。如果安装90平方米的太阳能发电设备,日发电量最高可达到18度,年发电量平均达到5000度,相当于节省约1900公斤标准煤,减排二氧化碳6吨。
四是转换环节最少最直接。太阳能发电直接将太阳辐射能转换为电能,对太阳能的转换环节较少、利用也最为直接。

13) 我的屋顶想装太阳能发电,系统包括些什么?

太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等设备组成,其各部分设备的作用是:

(1)太阳能电池方阵。太阳电池方阵由太阳电池组合板和方阵支架组成。因为单个太阳电池的电压一般比较低,所以通常都要把它们串、并联构成有实用价值的太阳电池板,作为一个应用单元,然后根据供电要求,再由多个应用单元的串、并联组成太阳能电池方阵。太阳能电池板(某些半导体材料,主要是多晶硅、单晶硅以及非晶硅,经过一定工艺组装起来)是太阳能光伏系统中的最主要组成部分,也是太阳能光伏发电系统中价值最高的部分。太阳能电池板在有光照情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光电效应”。在光电效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,它是能量转换的器件。

(2)蓄电池组。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,可不加蓄电池组。

(3)控制器。对电能进行调节和控制的装置。

(4)逆变器。是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的设备,是光伏并网发电系统的关键部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。


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