【太陽能光伏光熱利用技術(shù)分析10000字（論文）】

[12]。塔式光熱的主要優(yōu)勢在于其發(fā)電系統(tǒng)對光的轉(zhuǎn)化率較高，熱損失率比較??；二是塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)有高效的熱儲備性；三是和槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)一樣可以大規(guī)模使用，形成太陽能光熱發(fā)電群；四是塔式太陽能光熱發(fā)電有聚焦單一的情況，現(xiàn)階段正在完成多聚焦發(fā)電的升級工作，同時，塔式太陽能的系統(tǒng)成本偏高，不太適用于企業(yè)的發(fā)展。碟式太陽能的工作原理是利用轉(zhuǎn)動式的界面，將吸收到的太陽光反射到一個聚光點，并在該處放置以光電轉(zhuǎn)換裝置，進而輸出電能。在美國和德國等國開始初步發(fā)展并且規(guī)?；?，已經(jīng)組建功率為9kw的太陽能光熱發(fā)電師范電站。碟式光熱太陽能主要特點一是占地少，可以節(jié)約大量的土地資源，可以小規(guī)模使用；二是成本較高，并且發(fā)電功率偏低；三是效率高，光電轉(zhuǎn)換最高能達百分之三十幾。2.4光熱發(fā)電優(yōu)缺點及應(yīng)用實例優(yōu)點是有多種形式可以利用，發(fā)熱系統(tǒng)在300℃以下的溫度能使發(fā)動機的熱效率比現(xiàn)在的發(fā)動機提高70%以上，而且排出去的廢氣溫度較高，可以使用多余的熱量來制冷。在電力資源相對較少的市區(qū)可以起到大作用，可以在市內(nèi)分布式應(yīng)用太陽能、地熱等，可以避免遠距離輸電，降低因距離問題導(dǎo)致的電能損耗問題。利用效率和轉(zhuǎn)換率較光伏高，現(xiàn)在普遍使用的光伏光電轉(zhuǎn)化效率不到20%，絕大部分因效率問題被損失掉，所以，高效的光電效率是光熱發(fā)電的最大優(yōu)勢。缺點是光熱發(fā)電的一些核心技術(shù)還不成熟。電池在高溫下的轉(zhuǎn)換效率、太陽跟蹤系統(tǒng)的精確度、太陽能電池板的加工工藝等。目前大多處在試驗示范階段，但是缺乏大規(guī)模、與此同時，還需要論證的是投資和運行的相關(guān)成本問題。內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站，占地面積約7300畝，并且配備了高達10小時的存儲熱的系統(tǒng)，可以完成24小時不間斷發(fā)電的目標，在投入使用后，年發(fā)電量達到了約3.92億度，煤資源節(jié)省了約12萬噸，釋放的二氧化碳等有害物質(zhì)分別減少了30萬噸，以及9000和4500噸，如圖2-5所示為內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站。甘肅熔鹽塔式光熱電站圖如圖2-6所示，“超級鏡子電站”——甘肅敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站實現(xiàn)滿負荷發(fā)電，夏季工況下24小時連續(xù)發(fā)電突破180萬千瓦時。這也代表了我國在熔鹽塔式發(fā)電項目的領(lǐng)域中，已經(jīng)走到了世界的領(lǐng)先位置。內(nèi)蒙古鄂爾多斯碟式光熱電站如圖2-7所示，內(nèi)蒙古鄂爾多斯成功完成首座碟式斯特林太陽能發(fā)電站的建設(shè)。該項目由華原集團完成。與其它太陽能技術(shù)相比，該項目在建設(shè)的過程中降低了對太陽輻射強度的要求，同時，還將日均的電產(chǎn)量提高了原基礎(chǔ)的25%，裝機容量達到100千瓦時的碟式發(fā)電站是配置了10套的斯特林發(fā)電機，園區(qū)管理系統(tǒng)、園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)以及基于變頻器的配電系統(tǒng)所組成。與其他太陽能發(fā)電站的轉(zhuǎn)化率相比高出了大約一倍。同時該技術(shù)采用空氣冷卻，在發(fā)電過程中沒有水的消耗。碟式斯特林可以完成每天8到10小時的發(fā)電時間，也正式因為這樣，其投資成本有可能達到化石燃料的成本的地步，目前，該系統(tǒng)的發(fā)電成本在1.4元/度，預(yù)測在大規(guī)模運行過后，成本可能會降至0.9到1.1每度。圖2-5關(guān)于內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站示意圖圖2-6甘肅熔鹽塔式光熱電圖2-7內(nèi)蒙古鄂爾多斯碟式光熱電站第3章光伏發(fā)電前景及建議3.1技術(shù)驅(qū)動贏發(fā)展空間

非技術(shù)成本亟待降低光伏發(fā)電項目之所以可以在中國取得如此傲人的成績，主要歸功于光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)快速迭代更新，技術(shù)進步的關(guān)鍵和核心是光伏制造業(yè)相關(guān)工藝優(yōu)化和太陽電池和光伏組件轉(zhuǎn)換效率提升。技術(shù)進步的環(huán)節(jié)主要包括多晶硅原材料制備、拉單晶技術(shù)、硅錠和硅片切割技術(shù)以及PERC等新型高效率電池技術(shù)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游多晶硅原材料制造成本下降以及硅片工藝的改進，直接導(dǎo)致了下游電池片和組件成本的下降。從全球范圍看，過去10年多項可再生能源發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)了成本的大幅度下降，尤以光伏發(fā)電的成本下降為最，下降幅度約為82%，據(jù)國內(nèi)相關(guān)協(xié)會的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，光伏的發(fā)電成本在國內(nèi)也有著明顯的下降趨勢，2020年光伏組件價格較2019年下降10.3%，低至1.57元/W；光伏發(fā)電系統(tǒng)造價較2019年下降12.3%，低至3.99元/W。組件在系統(tǒng)造價中的比重降低到50%以下。由此可見，未來降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本不僅僅應(yīng)該關(guān)注組件、逆變器等平衡部件的技術(shù)成本，而且也應(yīng)關(guān)注光伏系統(tǒng)建設(shè)過程中的非技術(shù)成本，非技術(shù)成本或成為制約未來光伏度電成本進一步下降的關(guān)鍵。為不斷提高光伏發(fā)電的效率，世界各國紛紛投入巨資開展太陽電池等光伏領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)，美國和日本占比分別為第一名和第二名，我國占比排名第三。我國在太陽能電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新成果相較于我國制造業(yè)和光伏發(fā)電應(yīng)用第一大國地位尚顯不足。為推動光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，建議國家持續(xù)引導(dǎo)科研院所和光伏企業(yè)加大基礎(chǔ)研發(fā)的投入，以彌補我國光伏領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的短板。3.2光伏應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，市場布局受消納約束隨著光伏發(fā)電成本的下降，平價的上網(wǎng)時代也隨之到來了，國內(nèi)每年的裝機容量都會以千萬千瓦的速度在增長，2019年我國裝機總?cè)萘吭谌虻恼急燃s為36%，截止到2020年年底，關(guān)于我國新增的裝機容量已經(jīng)連續(xù)8年居世界首位，累計裝機容量連續(xù)6年居世界首位。光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)總裝機容量和發(fā)電量中占比較小，但增速較快，和風電已經(jīng)成為第一、第二大電源。根據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，受國家新能源監(jiān)測預(yù)警機制的引導(dǎo)，新能源發(fā)電主要向易于消納的地區(qū)布局，新增的裝機容量有差不多90%都在對太陽能的轉(zhuǎn)換率達到95%的區(qū)域，僅2020年一年，國內(nèi)新增的裝機容量就達到了4820萬千瓦，其中聚集和分散的分別是有3268和1552萬千瓦，從整體的分布來看，中東部和南部的占比約為36%，“三北”區(qū)域的占比為大約64%，從棄光率來看，2020年西北地區(qū)的比率降到了約4.8%，同比下降了1.1%，這其中最為突出的是新疆等地區(qū)，占比分別為4.6%等，同比下降了2.8%等。相比較而言，東部省份的太陽能資源條件更差，土地資源更為緊張。但是，從光伏發(fā)電裝機容量分布來看，受前幾年累積的棄光問題的影響，形成了當前總裝機容量前5名的省份均為中東部省份的分布格局。3.3面臨新發(fā)展機遇光伏產(chǎn)業(yè)值得思考的幾個問題一是光伏全生命周期的排放問題。

“30·60目標”約束下，光伏發(fā)電要零碳，光伏制造過程也要零碳。要發(fā)揮光發(fā)電能源替代和碳減排的作用，不僅要考慮其發(fā)電過程中無需燃料和不產(chǎn)生碳排放，而且要考慮全產(chǎn)業(yè)鏈的能量回收期縮短和碳減排效果提升。當前，在產(chǎn)業(yè)鏈能量消耗比較高的多晶硅原料環(huán)節(jié)，有部分企業(yè)已經(jīng)開始考慮到制造過程用綠色能源的問題。但是，從行業(yè)整體來看，仍存在對煤電依賴較高的問題，未來要滿足光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈零碳的要求，多晶硅原料環(huán)節(jié)需要重點關(guān)注。二是光伏發(fā)電的非技術(shù)成本問題。

過去十余年光伏度電成本下降歸根結(jié)底是多晶硅材料及與之配套的硅片、電池片和組件技術(shù)的進步，而影響光伏發(fā)電度電成本的其他非技術(shù)成本因素對降低光伏發(fā)電度電成本的貢獻并不顯著，未來值得認真思考非技術(shù)成本降低需要如何進行機制創(chuàng)新來解決。三是光伏發(fā)電成本下降與選址布局間的平衡問題。

太陽能資源條件是影響發(fā)電成本最為顯著的因素之一。光伏發(fā)電是依靠太陽能輻射來發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝的位置太陽能資源越好單位裝機的發(fā)電量越多、發(fā)電成本越低。然而，受消納條件的約束，光伏發(fā)電系統(tǒng)不得以安裝在太陽能資源相對較差的中東部地區(qū)。未來希望在降低增加光伏消納能力所需投入和提高光伏發(fā)電產(chǎn)出之間找到最優(yōu)解的方案。第四章光熱發(fā)電前景及建議在三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，目前，實現(xiàn)商業(yè)化的也只有槽式發(fā)電系統(tǒng)，其他還有兩種雖然正處于試驗階段，但是具備達到商業(yè)化標準潛力，舉例的這三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)都具備獨立運行的能力，其系統(tǒng)內(nèi)部配置的燃料互補系統(tǒng)是該系統(tǒng)中最突出的部分。與其他兩款系統(tǒng)相比，目前最成熟的系統(tǒng)就是槽式發(fā)電系統(tǒng)，其已被商業(yè)領(lǐng)域普遍運用了起來，配置了斯特林發(fā)電機的盤式發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的指標但目前運用的主要位置還是在邊遠地區(qū)，規(guī)模以及成熟度還是稍微欠缺了一些，但有一個共同點是這三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)在全球的重視度都是一樣的，目前我國在太陽能發(fā)電領(lǐng)域過程中存在的最大的問題就是關(guān)于成本的問題如何建立起高效以及大容量的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是目前有待解決的問題也是該領(lǐng)域?qū)＜液蛯W者未來研究的方向為了能夠使太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以盡快的轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)性的發(fā)電系統(tǒng)必須考慮的問題就是太陽能無法連續(xù)進行輻射這個問題同時也提出了可以利用化石燃料這種方式進行互補。4.1槽式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)盡管槽式系統(tǒng)已經(jīng)被普遍的運用到了商業(yè)領(lǐng)域中，其發(fā)電成本也比光伏發(fā)電的成本低，但是增長的速度卻沒有光伏發(fā)電市場增長的速度快。因此太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)方面還有很大進步的空間，譬如：提升集熱管的效率研究高科技的存儲熱的技術(shù)等。目前，槽式太陽能集熱管主要使用直通式金屬—玻璃管，集中體現(xiàn)了吸收膜層技術(shù)、玻璃與金屬封接技術(shù)和波紋管技術(shù)等尖端科技。目前我國的真空金屬玻璃的應(yīng)用只能是在小容量的熱力系統(tǒng)中，且制作的最大長度是2m，這也是其投產(chǎn)過程中最大的攔路虎。4.2塔式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)雖然塔式發(fā)電系統(tǒng)起步早，且發(fā)電功率也挺好，但是由于其制作成本過高且降低造價十分困難，因此太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)逐漸冷落下來。在塔式系統(tǒng)中，各定日鏡相對于中心塔有著不同的朝向和距離。因此，每個定日鏡的跟蹤都要進行單獨的二維控制，且各定日鏡的控制各不相同，極大增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和安裝調(diào)試特別是光學調(diào)整的難度，同時光學設(shè)計的復(fù)雜性大大增加了建設(shè)成本。由于對其抗風和追蹤太陽能功能要求的提高，進而造成了集熱器配置的極限公差和負荷要求也要提高，以及配置器械的大體積等都導(dǎo)致了成本的持續(xù)加大。4.3碟式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)通過碟式聚光器的相關(guān)功能將光聚集到吸熱器上，在通過斯特林和布雷頓的循環(huán)功能，這樣的發(fā)電方式是目前效率最高的一種方式，占比高達29.4%，美國和西班牙在對該系統(tǒng)進行研究的過程中，其研究成果在世界上屬于領(lǐng)先的地位，2007年西班牙設(shè)計建成了7座發(fā)電量達11.2kw的發(fā)電站，美國則緊隨其后建立了60座發(fā)電量達25kw和1.5MW的發(fā)電站，在對比其他發(fā)電系統(tǒng)的過程中，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段該系統(tǒng)還是處于試驗期，其具有規(guī)模小成本高的特點，很難在大規(guī)模放電的過程中派上用場。4.4應(yīng)發(fā)展更新熱存儲技術(shù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)在外界陽光不是很充足的情況下，其是依靠內(nèi)部存儲的電量維持系統(tǒng)的正常運行，在通過儲備能量發(fā)電的過程中其溫度決定了機組的參數(shù)，進而確定機組整體的效率，目前使用范圍比較廣的儲熱方法有以下五種等，即一是高溫導(dǎo)熱油躍層儲能；二是高壓飽和水/飽和蒸汽；三是熔融鹽儲能；四是高溫混凝土蓄熱；五是SiC陶瓷蓄熱等，提高儲熱功能的關(guān)鍵就是提升其材料的熱熔和運行時的溫度等，進而增強其抗腐蝕的能力，現(xiàn)階段關(guān)于傳熱功能比較好的復(fù)合材料以及蓄熱裝置都還是正處于試驗階段。太陽能熱發(fā)電是新能源中必不可少的一項重要工程，在經(jīng)過十年的摸爬滾打，在國外已經(jīng)普遍的運用在了商業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)的發(fā)展也是在逐漸的朝著好的方向在進步，因為，太陽能發(fā)電具有清潔無污染的特點，再加上其配置了熔融鹽儲熱技術(shù)，白天將多余的電量進行存儲，晚上利用存儲的電力為系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的電能，這既可以保證電量的穩(wěn)定，還能有效的規(guī)避光伏發(fā)電和風力發(fā)電之間產(chǎn)生的矛盾，，也正是因為這樣，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)才能以火箭般的速度，迅速的發(fā)展起來。結(jié)語隨著光伏建設(shè)規(guī)模不斷擴大，棄光限電的現(xiàn)象也逐漸出現(xiàn)。在未來的發(fā)展中，關(guān)于新能源發(fā)電模式的開發(fā)工作，將成為未來太陽能發(fā)電的主要發(fā)展形式，目前光伏和光熱互補這兩種發(fā)電技術(shù)作為最前沿的技術(shù)，其具有如下幾種特點：（1）從技術(shù)的角度出發(fā)，利用配置和性價比都高的儲熱系統(tǒng)與光伏進行良好的結(jié)合在根據(jù)相關(guān)配置和運行模式，對其進行整體的升級，進而轉(zhuǎn)變成清潔污染的新能源電源，這對于解決用電高峰和低谷時期輸出電力不穩(wěn)定的問題有著很大的幫助作用，利用處熱功能可以有效地填補因外界因素無法進行電能轉(zhuǎn)換的弊。同時減少光伏在發(fā)電過程中的棄電問題，提升新能源電力的整體質(zhì)量，加強輸出的穩(wěn)定性，進而提高上網(wǎng)的效率。（2）從經(jīng)濟的角度出發(fā)，兩者互補的發(fā)電功能可以很大程度的降低棄電現(xiàn)象，同時提高電力資源的利用率，同時，也因為光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了光伏的價格很大幅度的降低了，其發(fā)電成本也是隨之在下降，利用價格偏高的光熱系統(tǒng)，使其有效的和光伏進行結(jié)合，這對于成本的降低有著很大的幫助，實現(xiàn)電價降低的目標，主要是依托與調(diào)整光熱和光伏裝機的占比，讓其具備可以投資的可能性。（3）從效率的角度出發(fā)，光伏和光熱的結(jié)合，可以有效的解決電力在高峰和低谷時期的輸出穩(wěn)定性，在提高電力利用率的情況下，提升發(fā)出電量的質(zhì)量，進而達到消耗和可再生的綜合能力，讓其具備光明的發(fā)展前景。太陽能空間發(fā)電站比地面上的效率要高5至10倍，可以在新能源發(fā)電領(lǐng)域中占很大的份額。人類要利用好新能源，利用好太陽能，才可以在可持續(xù)發(fā)展的道路上越走越遠。參考文獻馬維唯.國際太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].太陽能,2020(01):5-12.徐政,劉濱,熊強,等.多地區(qū)太陽能資源的監(jiān)測與分析[J].太陽能學報,2020,41(10):1-5.劉單.用于光伏電站的太陽位置實時測量方法研究[D].北京:華北電力大學,2019.李想.光伏發(fā)電中的最大功率研究與實現(xiàn)[D].大慶:東北石油大學,2020.朱偉偉.光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點跟蹤技術(shù)研究[D].西安:西安科技大學,2019.張政.太陽能光伏發(fā)電站系統(tǒng)設(shè)計與運行研究[D].沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學,2018.何恒禮.太陽能光伏發(fā)電材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].現(xiàn)代鹽化工,2018,45(04):31-32.張福君,李鳳梅.綜述太陽能光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展[J].鍋爐制造,2019(04):33-36.張亮.青海地區(qū)太陽能光熱發(fā)電前景分析[J].化肥設(shè)計,2019,57(04):3-6.許慶巖,任元文.太陽能電池研究進展[J].功能材料與器件學報,2020,26(04):257-262.于云鵬.太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)能耗研究與節(jié)能設(shè)計[D].大連:大連理工大學,2019.賈秋波,王雪,于中橫,等.新能源“薄膜太陽能電池”的發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2020,28(25):82-83.吳艇.雙層鈣鈦礦薄膜電池制備及其光電性能[D].廈門:廈門大學,2019.武敏.高質(zhì)量全無機鈣鈦礦薄膜制備及其光伏應(yīng)用[D].廣州:華南理工大學,2020.鄧云龍.高性能CdS/CdSe量子點敏化太陽能電池研發(fā)及其柔性探究[D].蘭州:蘭州大學,2020.趙海峰.量子點敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)調(diào)控及光伏性能研究[D].石河子:石河子大學,2017.王璐.有機太陽能電池的界面和結(jié)構(gòu)/性能優(yōu)化研究[D].南京:南京郵電大學,2018.陳建華.小分子有機半導(dǎo)體材料的合成及其在有機太陽能電池中的應(yīng)用[D].南京:南京郵電大學,2020.伍賽特.太陽能軌道車輛應(yīng)用前景展望[J].節(jié)能,2020,39(02):60-62.陳靜.電動汽車公共充電設(shè)施優(yōu)化設(shè)計研究[D].上海:東華大學,2017.曹洋.太陽能光伏建筑一體化系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].蘇州:江蘇大學,2018.沈任斯.湖南地區(qū)太陽能建筑一體化設(shè)計研究[D].長沙:湖南大學,2018.馮少君.柔性CIGS薄膜太陽電池無人機的設(shè)計研究[D].天津:天津理工大學,2020.劉博.太陽能無人機總體設(shè)計研究[D].沈陽:沈陽航空航天大學,2018.雷仕湛,毛書正.太陽能發(fā)電與空間太陽能發(fā)電站[J].科學,2019,71(03):43-47.[26]WANGXinzhi，HEYurong，LIUXing，etal.Solarsteamgenerationthroughbio—inspiredinterfaceheatingofbroadbandabsorbingplasmonicmembranes[J].AppliedEnergy，2017，195：414—425.[27]

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