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太阳能发电管事道理及其对存正在的题目

文章来源:太阳城真人,太阳城真人app    时间:2020-02-18
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  太阳能发电工作原理及其对存在的问题_能源/化工_工程科技_专业资料。在地球环境污染和育么原形势的变化日趋严峻的背景下,太阳能作为一种可再生的新能源,具有清洁、环保、持续、长久的优势,成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一,越来越受到世人的强烈关注。

  太阳能发电工作原理及其对存在的问题 在地球环境污染和育么原形势的变化日趋严峻的背景下,太阳能作为一种可再生的新 能源,具有清洁、环保、持续、长久的优势,成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排 的重要选择之一,越来越受到世人的强烈关注。为此,本文首先综述了太阳能发电系统的基 本工作原理,介绍了太阳能电池的结构原理,发电系统的组成等。其次,阐述了我国现在太阳 能发电技术的应用现状:我国太阳能热利用取得显著成绩,太阳能发电取得一定进展。并分 析其中存在的问题:在太阳能光伏产业存在原材料依赖进口、企业缺乏核心技术与装备、国 内市场欠发育致使产品出口国外等。最后,从制定可持续发展战略、完善体制与机制、以及 制定政策体系等方面,提出促进我国太阳能利用技术可持续发展的对策。 1 众所周粗当今世界所依赖的能源孑汐护乒石油、煤炭、核电、水力,然而这些能源储 量有限,污染严重,寻找叫种可取代有限石油并磷幽阴境无害的新能源是现今世界发展的迫切 需要。当前,由于燃烧石化燃料,加剧了温室效应,局部地区形成酸雨,使大气困撇爵俨重污染。 因此.无论是从确保长期的能源供应,还是从保护环境的角度出发,开发取之不尽而又没有公 害的新能源己是势在必行。 2 太阳能是迄今为止人类所认识的最洁净的可再生资源,也是涉及未来发展最有保障的未 开发能源。 今后的几十年将是新能源技术发展的转折时期, 而太阳能作为新兴的产业正在迅 速崛起。 预计在未来用太阳能电池构成发电系统或在家电设备上的应用将成为主流。 随着科 学技术的进步,太阳能电池的市场、应用等方面也在不断发展。 一、太阳能发电系统的工作原理 太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。 太阳能发电系统主要包 括:太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中, 太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,负载为系统终端。 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元,因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 3 电池单元:由于技术和材料原因,单一电池的发电量是十分有限的,实用中的太阳能 电池是单一电池经串、并联组成的电池系统,称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶 体二极管,根据半导体材料的电子学特性,当太阳光照射到由 P 型和 N 型两种不同导电类 型的同质半导体材料构成的 P-N 结上时,在一定的条件下,太阳能辐射被半导体材料吸收, 在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。 同于 P-N 结势垒区存在着较强的内建静电 场,因而能在光照下形成电流密度 J,短路电流 Isc,开路电压 Uoc。若在内建电场的两侧面 引出电极并接上负载,理论上讲由 P-N 结、连接电路和负载形成的回路,就有光生电流 流过,太阳能电池组件就实现了对负载的功率 P 输出。 4 储存单元: 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存, 蓄电池的特性影响着系统的 工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的,但其容量要受到末端需电量,日照时间(发电 时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 控制器: 控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近, 以获得最 高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调试技术即 PWM 控制方式,使整个系统始终运行于 最大功率点 Pm 附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障,如电池开路或接反时 切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点 Pm,又能跟踪太阳移动参数的向日葵 式控制器,将固定电池组件的效率提高了 50%左右。 逆变器:逆变器按激励方式,可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电 池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路,一般采用 SPWM 处理器经过调制、滤波、升压 等,得到与照明负载频率 f,额定电压 UN 等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 二、我国现在太阳能发电技术的应用现状以及存在的问题 我国太阳能热利用工程主要包括太阳热水、太阳房、太阳灶、采暖与空调、制冷、太阳 能干燥、 海水淡化和工业用热等领域。 其中太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用, 是我国可再生能源领域中产业化发展最成功的范例。 5 1. 其次, 中国太阳能发电领域起步较早, 在 20 世纪 80 年代以前中国光伏工业尚处于雏形, 太阳能电池的年产量一直很低,价格也很昂贵,致使太阳能光伏发电市场的发展很缓慢,除 了作为卫星电源,在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统,如航标灯、铁路信号系统、 高山气象站的仪器用电、电围栏、黑光灯直流日光灯等,功率一般在几瓦到几十瓦之间。后 来国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持, 中央和地方政府在光伏领域投入了一定 资金,短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了 3 条太阳电池生产线,使我国太阳电池 的生产能力大为提升.进入 21 世纪,国家开始重视太阳能发电技术,开展了一系列关于太阳 能利用的课题,中国的光伏生产能力迅速增长,,绝大部分太阳能电池组件出口欧洲。在国 际市场和国内政策的拉动下,我国已成为世界三大光伏电池生产国之一。 6 但是,必须清醒地认识到,我国太阳能发电技术存在三大问题:一大问题是我国太阳 能光伏产业的硅材料主要依靠进口,特别是多晶硅原料严重依赖进口。我国太阳能级单晶 硅拉制和多晶硅铸锭所用的硅材料绝大部分是进口的。2006 年,中国单晶体硅锭生产能力 已达 6850t,产量达 2086t.2006 年,中国多晶体硅的年生产能力为 400t 实际生产量为 300t, 仅够 30Mp 太阳电池的生产需求,实际生产量与需求存在巨大的差距,多晶体硅原材料基本 依赖进口,这就造成目前多晶硅价格大幅上涨,我国光伏发电成本也由上涨。 2.第二大问题是是我国太阳能产业,尤其是光伏产业的核心技术及制造装备主要在国外。我 国太阳能利用技术专利仅占世界太阳能专利的 8%,是全球第四大太阳能专利技术拥有国。 而且专利主要集中于太阳能热利用技术领域, 企业专利申请多以实用新型与外观设为主, 专 利质量与创新水平不容乐观; 发明专利权人主要是科研机构与高校, 作为技术创新主体的企 业却因为参与不够或者缺乏创新能力而未能成为发明专利的线.第三大问题是,我国绝大部分的光伏产品都出口到欧美及日本等国外市场,国内对太阳能 光伏的应用也主要集中在农村电气化和离网型太阳能光伏产品, 真正并网型太阳能光伏市场 目前还远未形成。 说明内需市场发展严重不足, 这将对我国光伏产业的持久发展带来严重影 响。 综上所述,中国太阳能热利用与发电技术方面均已取得一定的成。

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