太陽能發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及遠(yuǎn)景

太陽能發(fā)現(xiàn)技術(shù)現(xiàn)狀及遠(yuǎn)景研究一．太陽能發(fā)電技術(shù)1.太陽能簡介太陽能能源是來自地球外部天體的能源（主要是太陽能），人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的。它們實質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風(fēng)能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的。太陽能是一種干凈的可再生的新能源，在人們生活、工作中有廣泛的作用，其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，太陽電池就是利用太陽能工作的。而太陽能熱電站的工作原理則是利用匯聚的太陽光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵?，然后用來發(fā)電。2.太陽能發(fā)電的應(yīng)用背景1)現(xiàn)有的能源隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步，人們對能源提出來的要求也越來越高，尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。現(xiàn)有的店里能源的主要來源有3種，即火電、水電和核電。火電的缺點火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險。據(jù)估計，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒燃料將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。水電的缺點水電要淹沒大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。另外，一個國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。核電的缺點核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬人受到了不同程度的損害，而且這一影響并未終止；今年3月11日發(fā)生的東日本大地震引發(fā)的福島核電站的輻射危情也依然未能完全解除。2)新能源新能源又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源要同時符合兩個條件：一是蘊藏豐富不會枯竭；二是安全、干凈，不會威脅人類和破壞環(huán)境。目前找到的新能源主要有兩種，一是太陽能，二是燃料電池。另外，風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中，最理想的新能源是太陽能。二．太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀1.現(xiàn)階段利用太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀目前太陽能發(fā)電有兩種方法：一種是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，然后按常規(guī)方式發(fā)電，稱為太陽能熱發(fā)電；另一種是通過光電器件利用光生伏打原理將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，稱為太陽能光伏發(fā)電。1)國內(nèi)的太陽能發(fā)電現(xiàn)狀國內(nèi)太陽能熱發(fā)電的現(xiàn)狀2005年1月，我國首座70kW太陽能熱發(fā)電示范系統(tǒng)在扛蘇江寧建成并成功發(fā)電，揭開了熱發(fā)電技術(shù)研究嶄新的一頁。該示范電站系統(tǒng)由一個塔柱和32面“定日鏡”組成，利用眾多的定日鏡，將太陽熱輻射反射到高塔頂部的接收器，加熱工作介質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫高壓空氣，驅(qū)動蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，變太陽能為電能。70kW示范站的成功是進(jìn)一步大規(guī)模推廣太陽能熱發(fā)電的探路石，下一個目標(biāo)是建設(shè)兆瓦以上的太陽能熱電站。眼下丁F準(zhǔn)備正式啟動槽式太陽能熱發(fā)電項目，為早日建成商業(yè)化的兆瓦級太陽能電站作好準(zhǔn)備。如果太陽能熱發(fā)電實現(xiàn)3萬千瓦以上的發(fā)電能力。就標(biāo)志著有望實用化、商業(yè)化，那時的發(fā)電成本可能會降至6角錢一度。大大接近現(xiàn)在煤炭發(fā)電的電價水平，屆時，太陽能熱發(fā)電就能得到大規(guī)模的應(yīng)用。目前國內(nèi)熱發(fā)電技術(shù)研究成果有:中科院電工所的定日鏡、碟式聚光器、槽式聚光器等;中國科技大學(xué)的新型定日鏡以及槽式聚光器、接收器等;河海大學(xué)的系統(tǒng)整體控制;南京航空航天大學(xué)的小型碟式系統(tǒng)和南京工業(yè)大學(xué)的熱管技術(shù)以及南京春輝公司的各類聚光集熱部件、系統(tǒng)整體技術(shù)以及相關(guān)工程建設(shè)等。國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀我國太陽電池的研究始于1958年，1959年研制成功第一組有實用價值的太陽電池。1979年開始生產(chǎn)單晶硅太陽電池_4J。但是光伏發(fā)電的真正應(yīng)用起步于20世紀(jì)80年代，當(dāng)時主要是為了解決實際的應(yīng)用問題，比如在衛(wèi)星和海港浮標(biāo)燈上的應(yīng)用，并沒有作為重點能源開發(fā)。20世紀(jì)80年代中后期，引進(jìn)國外太陽電池生產(chǎn)線和關(guān)鍵沒備，初步形成生產(chǎn)能力達(dá)到4.5MW太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，并逐步進(jìn)人到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和通訊公用設(shè)施等領(lǐng)域，有了數(shù)家完整的電池和組件生產(chǎn)企業(yè)。20世紀(jì)90年代末，光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了較快發(fā)展，太陽電池組件的生產(chǎn)能力和實際產(chǎn)量有了較快增加，性能也不斷提高。近幾年，隨著科研能力的提升和政府對光伏發(fā)電的深入認(rèn)識，在國際光伏市場巨大潛力的推動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30％的速度增長，2005年底國內(nèi)光伏電池生產(chǎn)能力已達(dá)200MW以上，實驗室光伏電池的效率已達(dá)21％，可商業(yè)化光伏組件效率達(dá)14—15％。一般商業(yè)化電池效率10—13％。太陽能光伏電池生產(chǎn)成本隨之逐年大幅下降，這對國內(nèi)太陽能市場走向壯大與成熟起到了決定作用。到2005年，國內(nèi)光伏發(fā)電的總裝機(jī)達(dá)到了7萬千瓦。2)國外的太陽能發(fā)電現(xiàn)狀目前全世界有136個國家正在普及推廣應(yīng)用太陽能發(fā)電技術(shù)，其中95個國家正在大規(guī)模研究開發(fā)和生產(chǎn)各種太陽能發(fā)電設(shè)備和太陽電池應(yīng)用產(chǎn)品。2005年全世界太陽電池總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到2000MW。其中日本發(fā)展較快，10年內(nèi)太陽電池的每W成本下降90%。2001年時日本太陽能發(fā)電設(shè)備累計總裝機(jī)容量為450MW，2003年為887MW，2004年為1900MW，2008年為2350MW，2010年為5000MW，而2010年全世界的太陽能發(fā)電設(shè)備累計總裝機(jī)容量達(dá)到18000MW。世界各主要國家都在努力提高太陽能發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用規(guī)模，因為太陽電池從生產(chǎn)量10MW開始，沒增加一倍，成本將降低20%。應(yīng)用上建立MW級的大型太陽能發(fā)電站，不但可以降低成本，還可以緩解荒漠和海島地區(qū)的供電和環(huán)境問題，為荒漠地區(qū)打井抽水和海島淡化海水提供動力，改善生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)在世界上MW級太陽能發(fā)電站已超過10座，其中最大的一個容量達(dá)到6.45MW。日本日本從1994年開始發(fā)展并網(wǎng)型戶用太陽能發(fā)電設(shè)備，到2004年已安裝58000套，到2008年要達(dá)到147600套。日本為了發(fā)展并網(wǎng)型戶用太陽能發(fā)電設(shè)備（3~5kW），把它作為一種新的家用電器來對待，突破關(guān)鍵技術(shù)，降低成本。這其中包括把太陽電池的轉(zhuǎn)化效率提高到15%以上，發(fā)展新型的高頻變壓器絕緣方式或正激變亞器絕緣方式逆變器。據(jù)資料介紹，2005年日本太陽電池價格