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太阳能的利用及发展趋势

作者:直营现金官网    发布时间:2021-01-06 09:54    

  太阳能的利用及发展趋势_工学_高等教育_教育专区。太阳能的利用及发展趋势 1.概况 太阳能(solar energy),是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式: 辐射),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供 能源。自地球

  太阳能的利用及发展趋势 1.概况 太阳能(solar energy),是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式: 辐射),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供 能源。自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类 也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃 料日趋减少的情况下, 太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到 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。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。 2.原理 太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的, 来自太 阳的辐射能量。 人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光 合作用释放氧气、 吸收二氧化碳, 并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。 煤炭、 石油、 天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年 代演变形成的一次能源。 地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能 源和与原子核反应有关的能源。 3.主要分类 (1)光伏:光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置, 由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的固体光伏电池组成。简单的光伏电池 可为手表以及计算机提供能源, 较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交通信 号灯和监控系统,并入电网供电。光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连 接, 以产生更多电能。 天台及建筑物表面均可使用光伏板组件, 甚至被用作窗户、 天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 (2)光热:现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸 气和电力。 除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热 能, 方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢 释放太阳热力的建筑材料。 4.优点 (1)普遍:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或 岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,便于采集,且无须开采和运输。 (2)无害:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁能源之一,在环境污 染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。 (3)巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于 130 万亿吨煤,其总 量属现今世界上可以开发的最大能源。 (4)长久:根据太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而 地球的寿命也约为几十亿年, 从这个意义上讲, 可以说太阳的能量是用之不竭的。 5.缺点 (1) 分散性: 到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大, 但是能流密度很低。 (2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限 制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既 是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。 (3) 效率低和成本高: 太阳能利用的发展水平, 有些方面在理论上是可行的, 技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,现在的 实验室利用效率也不超过 30%,总的来说,经济性还不能与常规能源相竞争。在 今后相当一段时期内,太阳能利用的进一步发展,主要受到经济性的制约。 6.利用现状 (1)国外现状 常规能源资源的有限性和环境压力的增加, 使世界上许多国家重新加强了对 新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年,国际光伏发电迅猛发展。1973 年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980 年又正式将光伏发电列入公共电力 规划, 累计投资达 8 亿多美元; 1994 年度的财政预算中, 光伏发电的预算达 7800 多万美元,比 1993 年增加了 23.4%;1997 年美国和欧洲相继宣布百万屋顶光 伏计划,美国计划到 2010 年安装 1000~3000MW 太阳电池。日本不甘落后, 1997 年补贴屋顶光伏计划的经费高达 9200 万美元,安装目标是 7600Mw。印 度计划 1998-002 年太阳电池总产量为 150MW,其中 2002 年为 50MW。 国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的 方向发展,光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。到目前为止,世界太阳电池 年销售量己超过 60 兆瓦,电池转换效率提高到 15%以上,系统造价和发电成本 已分别降至 4 美元/峰瓦和 25 美分/度电;在太阳热利用方面,由于技术日趋成 熟,应用规模越来越大,仅美国太阳能热水器年销售额就逾 10 亿美元。太阳能 热发电在技术上也有所突破,目前已有 20 余座大型太阳能热发电站正在运行或 建设。 (2)国内现状 煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、风 能、 生物质能、 地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源, 开发利用前景广阔。 太阳能光伏发电应用始于 70 年代, 线 年短短的几年内先后从美国、 加拿大等国引进了七条太阳电池生产线,使我国太 阳电池的生产能力从 1984 年以前的年产 200 千瓦跃到 1988 年的 4.5 兆瓦。目 前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏辟 无电地区,年销售约 1.1 兆瓦,成效显著。 a.建成了 40 多座县、乡级小型光伏电站,光伏电池总装机容量约 600kw,其 中西藏最多,达 450 多 kw;1998 年 10 月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏 电站的光伏电池装机容量高达 100kw。 b.家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、 河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计,至今全国已累计推广家用光伏 电源约 15 万台,光伏电池总功率约达 2.9MW。 c.在 22 所农村学校建立了光伏电站,光伏电池组件的总装机容量为 57kw。 d.1998 年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线 个光 缆通信站采用光伏电池作电源,其海拔高度多在 4500m 以上,光伏电池组件的 总功率达 100kw。 e.1996 年建成了塔中 4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统, 总功率为 40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠,总长达 300Km。 f.1995 年,63 个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电 池供电,共建成 216 套卫视接收站和* 套调频发射站光伏电池供电系统,总功 率为 300 多 kw。 (3)我国西部太阳能应用概况 我国西部地区是世界上最大、地势较高的自然地理单元。也是世界上最丰富 的太阳能资源地区之一,尤其是西藏地区,空气稀薄,透明度高,年日照时间长 达 1600 一 3400 小时之间,每天日照 6 小时以上年平均天数在 275--330 天之间, 辐射强度大,年均辐射总量 7000 兆焦耳/平方米,地域呈东向西递增分布,年变 化呈峰型,资源优势得天独厚,应用前景十分广阔。 7.发展趋势 我国蕴藏着丰富的太阳能资源,太阳能利用前景广阔。目 前,中国太阳能 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。 中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。 相信以后在自然资源越来越少的情况下我国会一直致力 于太阳能利用的开发,一些新的技术,新的产品逐渐走入寻常人家,商业化的利 用又会进一步促进市场竞争, 带来新的活力。一定会以一种新的能源成为世界能 源大国。


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