太阳能发电论文.docx

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太阳能发电论文

摘要

在地球环境污染和能源形势日趋严峻的今天，太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，越来越受到人们的重视，太阳能发电技术的应用更是目前关注的焦点。

本文综述了太阳能发电的发展概况、研究动态与应用前景。

并对太阳能电池板的工作原理进行介绍，还介绍和分析了电源逆变技术的相关理论和实现方法，并根据这些理论设计了带有自调节功能的太阳能发电装置.

关键词

光伏发电；热气流发电；温差发电；太阳能电池；烟囱发电

Abstract

Withthebackgroundofseriouspollutionandenergycrisistoday;thesolarenergy,asanovelgreenandrenewableenergy,whichisabundant,economicandnon-pollution,attractslotsofattentions;andtheapplicationofthesolarthermoelectricandphotovoltaicenergytechnologyhasbeenthefocuswhichpeopleattendto.Thesurvey,developmentandapplicationforegroundofsolarthermoelectricandphotovoltaicenergytechnologyaregivenandthestudyofsolarhybridgeneratorsystemarepresented。

andthesignificanceofsolarpowerhasbeenpresentedtoo.Theworkprincipleofsolarpanelshasbeenintroducedandtherelatedtheoryandmethodwerealsodescriptedindetail.Inaddition,thesolarpowerdevicewithregulatingfunctionhasbeendesignedwhichbasedontheabovetheories.

Keywords

photovoltaicpower;Solarhotair-flowspowerthermoelectricpower;Solarcell;chimneypower.

第1章引言

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。

1.1传统化石燃料的开发使用会带来一系列的问题

（1）能源短缺

由于常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需要。

从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。

因此，如不尽早找到化石能源的替代能源，人类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。

（2）环境污染

当前，由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量;局部

地区形成酸雨，严重污染水土。

这些问题最终将迫使人们改变能源结构，依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决。

（3）温室效应

化石能源的利用不仅造成环境污染，同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全球气候变化。

这一问题己提到全球的议事日程，其影响甚至

己超过了对环境的污染，有关国际组织已召开多次会议，限制各国COZ等温室气体的排放量。

太阳能具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、处处均可开发利用、无需开采和运输、不会污染环境和破坏生态平衡等特点。

我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，太阳能的开发利用将有巨大的潜力和市场前景，它不仅能带来良好的社会效益和环境效益，而且还具有明显的经济效益，是一个十分诱人的新能源与可再生能源。

太阳是地球永恒的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×1020MW能量，其中1/（22×10^8）投射到地球表面。

到达地球大气层外的太阳辐射能为132.8～141.8MW/cm²,被大气反射、散射、或吸收之后，约有70%投射到地面。

地球上一年中接收到的太阳能辐射高达1.8×10^18KW•h，是全球能耗的数万倍。

巨大的太阳能是地球万物生长之源，除了其永恒和巨大外，它还具有广泛性、分散性、随机性、间歇性、区域性和清洁性等特点。

在石油、天然气和核矿藏日趋枯竭的今天，充分利用太阳能显然具有持续供能和环境保护的双重意义。

1.2太阳能具有的优点

（1）普遍。

普照，处处都有太阳能，可以就地利用，不需要到处寻找，更不需要火车、轮船、汽车等日夜不停运输。

这对解决偏远地区以与交通不便的乡村、海岛的能源供应，具有很大的优越性。

（2）无害。

利用太阳能作为能源，没有废渣、废料、废水、废气排出，没有噪音，不产生对人体有害的物质，因而不会污染环境，没有公害

（3）长久。

只要有太阳存在，就有太阳能。

因此利用太阳能作为能源，可以说是取之不尽用之不竭。

（4）巨大。

一年到达地面的太阳能总量，要比地球上现在每年消耗的各种能源的总量大几万倍。

1.3太阳能的缺点如下

（1）分散性。

分散性即能量密度低。

晴朗白昼的正午，在垂直于太方向上的地面上，1m²面积所能接受的太阳能平均只有1KW左右。

作为一种能源，这样的能量密度是很低的

（2）随机性。

由于受气候、季节等因素的影响，到达某一地面的太阳直接辐射能是极不稳定的。

（3）间歇性。

到达地面的太阳能随昼夜的交替而变化。

这就使得大多数太阳能设备夜间无法工作。

为克服夜间没有太阳直接辐射、散射也很微弱造成的困难，就需要研究和配备储能设备，以便在晴天把太阳能收集并储存起来，供夜晚或阴雨天使用。

1.4我国太阳能利用状况

我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。

据估算，我国陆地表面每年接

收的太阳辐射能约为50x10'kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ/cm²,中值为586kJ/cm²。

从全国太阳年辐射总量的分布来看，、、、南部、、北部、、、、西部、中部和西南部、东南部、东南部、岛东部和西部以与省的西南部等广区的太阳辐射总量很大。

尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

例如被人们称为“日光城”的市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间3005.7h，相对日照为68，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8太阳总辐射为816kJ/cm²，比全国其它省区和同纬度的地区都高。

全国以和两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。

例如素有“雾都”之称的市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高8.4。

其它地区的太阳年辐射总量居中。

我国太阳能资源分布的主要特点有:

太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22º～35º“这一带，青藏高原是高值中心，盆地是低值中心;太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除和两个自治区外，基本上是南部低于北部。

按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区:

一类地区

全年日照时数为3200-3300小时，辐射量在670-837kJ/cm²。

相当于225～

285kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括青藏高原、北部、北部和南部等地。

这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。

特别是，地势高，太的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ/cm，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中是世界著名的城。

二类地区

全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670kJ/cm²，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括西北部、北部、南部、南部、中部、东部、东南部和南部等地。

此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区

全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586kJ/cm²，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括、、东南部、南部、北部、、、、北部、东南部、南部、南部、北部和北部等地。

四类地区

全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502kJ/cm²。

相当于140～

170kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要是长江中下游、、和的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

.五类地区

全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419kJ/cm²。

相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括、两省。

此区是我国太阳能资源最少的地区。

1.5国外太阳能产业发展政策体系比较分析

“太阳能应用的快速增长是从1970年开始的，在一定程度上归因于人们越来越关注化石燃料供应的减少，但这也是由于人们越来越关注环境问题”。

为了解决人类生存问题，开发和利用太阳能已经成为世界各国的一种战略选择。

对此，世界各国政府都把太阳能发展政策作为其政府公共政策的一个重要组成部分。

从全世界能源消费的角度来看:

“自1970年到2000年，一次能源消费从4900增加到8752百万吨油当量（mtoe），30年增长了79%。

另外，根据国际能源机构（IEA）的预测"2030年世界的一次能源需求量将达到152.7亿吨油当量（TOE）比2000年增加66%。

"因此，各国政府都通过一系的太阳能产业发展扶持政策，使得太阳能产业经历了一个前所未有的跳跃式发展时期。

1.5.1国外太阳能产业发展政策现状

发展太阳能是人类理想的替代化石能源的有效途径，各国政府都极关注太阳能的开发和利用，通过政策激励市场的手段，不断地提高太阳能利用的技术水平。

当今社会，规模经济越来越发挥着重要的作用，“到2020年太阳能光伏价格有望跌至每千瓦时15美分以下。

1.5.2国外太阳能产业发展政策的成功实践

发达国家太阳能产业的开发利用技术和发展政策都已成熟，并进入大规模生产阶段。

其代表国家有:

美国、德国、日本、英国、以色列等，其相应的作法十分具有借鉴意义。

1.5.2.1美国实践

美国作为全世界最大的能源消费国，历届政府都将开发新能源确定为能源政策重点。

因此，美国太阳能产业发展政策激励力度大，并且能较好地协调各方利益关系。

因此，太阳能产业发展迅速，与太阳能热水系统（主要是平板式集热器）相比，美国更热衷于太阳能发电的普与，因为，光伏发电供应的不仅仅是热水，而且是整个房子所需要的电力。

①法律法规

美国政府级光伏发电计划于1973年制定，对近、中、远期的发展目标进行了明确地规划。

并于1980年又将光伏发电正式列入公共电力规划。

1988年，美国实施的PVUSA计划，建立了集中型光伏并网发电系统。

美国政府又于1992年颁布了新的光伏发展计划。

1995年实施与屋顶结合PVBONUS计划。

美国1997年又宣布了“克林顿总统百万太阳能屋顶光伏计划”即:

到2010年在100万个建筑物屋顶或其它可以安装太阳能系统的部位，安装包括太阳能热水系统、太阳能空气集热系统和太阳能光伏发电系统。

美国通过“百万太阳能屋顶光伏计划”方案的实施，在2010年，系统安装成本降至2美元//W，而当年减产CO²排放为3,510kt。

②技术支持类政策

2009年，美国联邦级政策《可再生能源鼓励政策投资税收抵扣法》出台