新能源發(fā)電技術(shù) 課件 于立軍 第3、4章 風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電

3.1風(fēng)資源與風(fēng)能利用基礎(chǔ)目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.6目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63.1.1風(fēng)的形成

由于地球上不同高度處大氣層壓力分布不均以及地球自轉(zhuǎn)的影響，空氣處于永不停息的運(yùn)動狀態(tài)，空氣的流動即形成了風(fēng)。3.1.1風(fēng)的形成

大氣環(huán)流是地球大氣層內(nèi)氣流沿著穩(wěn)定的路徑進(jìn)行不同規(guī)模運(yùn)動的總稱。A.太陽輻射強(qiáng)度的差異空氣受熱膨脹上升單圈環(huán)流空氣受冷壓縮下降3.1.1風(fēng)的形成B.地球自轉(zhuǎn)的影響熱帶-赤道信風(fēng)圈中緯盛行西風(fēng)圈極地東風(fēng)圈目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63.1.1風(fēng)的形成C.海陸間熱力性質(zhì)的差異D.地表地形起伏

夏季，由于海陸熱容量不同，陸地升溫快，陸地相對低壓，海洋相對高壓，地表空氣從海洋流向陸地。冬季則相反。夏季青藏高原

青藏高原相對于四周自由大氣來說，夏季時高原面是熱源，冬季時是冷源，這種熱力效應(yīng)對南亞和東亞季風(fēng)環(huán)流的形成、發(fā)展和維持有重要影響。3.1.2風(fēng)的常見形式

由于海陸熱容量差異，在大陸和海洋之間形成的大范圍的、風(fēng)向以及氣壓分布隨季節(jié)有規(guī)律變化的風(fēng)，稱為季風(fēng)。季風(fēng)3.1.2風(fēng)的常見形式（熱帶地區(qū)）白天（海風(fēng)）夜晚（陸風(fēng)）風(fēng)速4-7m/s1-3m/s水平伸展50-100km20-30km向上伸展1-2km200-300m白天吹海風(fēng)，夜晚吹陸風(fēng)，一般情況下海風(fēng)更強(qiáng)盛。在溫度日變化明顯和晝夜溫差比較大的地區(qū)，海陸風(fēng)表現(xiàn)得更為強(qiáng)盛。B.海陸風(fēng)3.1.2風(fēng)的常見形式山坡和山谷接受的熱輻射量差異導(dǎo)致山坡和山谷間形成溫差，從而形成山谷風(fēng)。山谷越深，溫差越大，山谷風(fēng)越強(qiáng)盛。C.山谷風(fēng)目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63.1.3風(fēng)向氣象臺觀測：45°劃分用8個方位表示陸地觀測：22.5°劃分用16個方位表示海面上觀測：10°劃分用36個方位表示高空中風(fēng)向：用角度表示，北風(fēng)（N）是0°，東風(fēng)（E）是90°風(fēng)向：風(fēng)吹來的方向A.表示方法3.1.3風(fēng)向風(fēng)向標(biāo)結(jié)構(gòu)風(fēng)向標(biāo)的設(shè)計要求：足夠的靈敏度（快速反應(yīng)）一定的穩(wěn)定性（慣性擺動小）常見的幾種風(fēng)向標(biāo)：雙葉型、菱形、流線型和單葉型B.測量方法3.1.3風(fēng)向風(fēng)向頻率：

一段觀測時間內(nèi)，風(fēng)在每一方位出現(xiàn)的次數(shù)除以總的觀測次數(shù)。風(fēng)向玫瑰圖（風(fēng)頻圖）C.統(tǒng)計特性目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63.1.4風(fēng)速風(fēng)力等級風(fēng)的名稱風(fēng)速陸地現(xiàn)象海面狀態(tài)(m/s)(km/h)0無風(fēng)0-0.2小于1靜，煙直上。平靜如鏡1軟風(fēng)0.3-1.51-5煙能表示風(fēng)向，但風(fēng)向標(biāo)不能轉(zhuǎn)動。微浪2軟風(fēng)1.6-3.36-11人面感覺有風(fēng)，樹葉有微響，風(fēng)向標(biāo)能轉(zhuǎn)動。小浪3微風(fēng)3.4-5.412-19樹葉及微枝擺動不息，旗幟展開。小浪4和風(fēng)5.5-7.920-28能吹起地面灰塵和紙張，樹的小枝微動。輕浪5清勁風(fēng)8.0-10.729-38有的小樹枝搖擺。內(nèi)陸水面有小波。中浪6強(qiáng)風(fēng)10.8-13.839-49大樹枝擺動，電線呼呼有聲，舉傘困難。大浪7疾風(fēng)13.9-17.150-61全樹搖動，迎風(fēng)步行感覺不便。巨浪8大風(fēng)17.2-20.762-74微枝折毀，人向前行感覺阻力甚大。猛浪9烈風(fēng)20.8-24.475-88建筑物有損壞（煙囪頂部及屋頂瓦片移動）。狂濤10狂風(fēng)24.5-28.489-102陸上少見，見時可使樹木拔起將建筑物損壞嚴(yán)重?？駶?1暴風(fēng)28.5-32.6103-117陸上少見，有則必有重大損毀。非凡現(xiàn)象12颶風(fēng)32.7-36.9118-133陸上少見，其摧毀力極大。非凡現(xiàn)象13-17颶風(fēng)37.0-61.2134-220陸上少見，其摧毀力極大。非凡現(xiàn)象A.風(fēng)速與風(fēng)級

3.1.4風(fēng)速B.風(fēng)速的測量a)旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計

3.1.4風(fēng)速B.風(fēng)速的測量b)壓差式風(fēng)速計靜壓探頭總壓出氣靜壓出氣總壓探頭畢托管風(fēng)速計

v為風(fēng)速，p0、p分別為總壓和靜壓，ρ為空氣密度3.1.4風(fēng)速B.風(fēng)速的測量c)熱線式風(fēng)速計原理：

利用一根被加熱的金屬絲置于空氣中，散熱速率與周圍空氣的流速有關(guān)的特性來測量風(fēng)速。3.1.4風(fēng)速C.風(fēng)速的脈動脈動風(fēng)速=瞬時風(fēng)速-平均風(fēng)速

σ為脈動風(fēng)速的方差湍流強(qiáng)度：

風(fēng)速記錄3.1.4風(fēng)速D.風(fēng)速的統(tǒng)計特性風(fēng)速頻率：一段觀測時間內(nèi)某一風(fēng)速出現(xiàn)的時間與總刮風(fēng)時間之比目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.6平均風(fēng)能密度3.1.5風(fēng)能A.風(fēng)能的計算風(fēng)能密度:氣體在單位時間內(nèi)通過單位橫截面積的風(fēng)能的大小

有效風(fēng)能密度

3.1.5風(fēng)能B.風(fēng)能資源的分布世界風(fēng)能資源主要集中在沿海地區(qū)和開闊大陸的收縮地帶。3.1.5風(fēng)能B.風(fēng)能資源的分布目錄Contents風(fēng)的形成風(fēng)的常見形式風(fēng)向

風(fēng)速風(fēng)能風(fēng)電廠選址原則3.1.13.1.23.1.33.1.43.1.53.1.63.1.6風(fēng)電廠選址原則選址原則選擇風(fēng)能資源豐富區(qū)全年風(fēng)向穩(wěn)定避開自然災(zāi)害頻發(fā)地帶地勢平坦，交通便利，風(fēng)電上網(wǎng)條件好湍流強(qiáng)度要小根據(jù)實(shí)地情況選擇風(fēng)機(jī)安裝方式請簡述風(fēng)的形成過程，并列舉風(fēng)的常見形式。請說明風(fēng)有哪些主要特征？請給出風(fēng)能的數(shù)學(xué)計算式，并解釋影響風(fēng)能大小的最主要因素。思考題與習(xí)題謝謝！3.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)成目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

風(fēng)力機(jī)的分類風(fēng)輪轉(zhuǎn)動軸與地面的相對位置垂直軸風(fēng)力機(jī)與水平軸風(fēng)力機(jī)葉片工作原理升力型風(fēng)力機(jī)與阻力型風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速定速型與變速型功率調(diào)節(jié)定槳距與變槳距風(fēng)力機(jī)容量大、中、小、微等型號垂直軸風(fēng)力機(jī)主要由轉(zhuǎn)子、中心塔柱、上下輪轂、上下軸承等組成一般適用于中小型容量機(jī)組主要部件為風(fēng)輪、機(jī)艙與塔架水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)葉片與輪轂風(fēng)輪葉片：主梁、外殼、填充料空氣動力學(xué)特性可靠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度合理的葉片剛度和葉尖變形位移結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性和氣動穩(wěn)定性將風(fēng)輪所受的力和力矩傳遞給傳動裝置對于變槳風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說，輪轂也是控制葉片槳距的裝置目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

作用：將風(fēng)輪吸收的能量以機(jī)械能的形式傳遞給發(fā)動機(jī)主軸支撐風(fēng)輪并將力矩傳遞給齒輪箱齒輪箱增大轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)軸與軸之間的連接軸承轉(zhuǎn)動與固定部分的連接

傳功系統(tǒng)

主軸軸承位于風(fēng)力機(jī)主軸采用調(diào)心滾子軸承結(jié)構(gòu)偏航軸承位于機(jī)艙底部調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)的迎風(fēng)角度變槳軸承位于輪轂與葉片的連接部位調(diào)整葉片的迎風(fēng)角度

軸承目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

3.2.3制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)制動系統(tǒng)主要由制動器、驅(qū)動裝置和控制裝置組成實(shí)現(xiàn)正常情況下的運(yùn)動制動以及突發(fā)故障時的緊急制動變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉片對氣流的攻角，改變風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率主要包括連續(xù)變槳和全順漿兩種工作狀態(tài)液壓系統(tǒng)以液壓油為介質(zhì)實(shí)現(xiàn)控制和傳動功能提供制動動力，控制變槳距機(jī)構(gòu)，機(jī)械制動及偏航驅(qū)動液壓系統(tǒng)及系統(tǒng)間聯(lián)接在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)可為空氣動力制動（葉尖擾流器）和機(jī)械制動提供動力，實(shí)現(xiàn)開機(jī)與停機(jī)。在變槳距系風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要用于控制變槳距機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功率控制，同時也用于機(jī)械制動及偏航驅(qū)動利用動力裝置將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，在通過液壓能將油的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動力傳遞與控制功能。剎車，變槳控制偏航控制子系統(tǒng)間聯(lián)接液壓系統(tǒng)變槳距系統(tǒng)制動系統(tǒng)偏航系統(tǒng)液壓系統(tǒng)變槳距系統(tǒng)制動系統(tǒng)偏航系統(tǒng)變槳距系統(tǒng)可通過改變?nèi)~片槳距在機(jī)組需要停機(jī)時提供空氣動力制動液壓系統(tǒng)為制動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)提供動力偏航系統(tǒng)通過改變對風(fēng)方向，來實(shí)現(xiàn)制動目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

3.2.4偏航系統(tǒng)又稱對風(fēng)裝置。當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。與控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)充分利用風(fēng)能提供必要的鎖緊力矩，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行3.2.4偏航系統(tǒng)主動偏航采用電力或液壓拖動完成對風(fēng)動作齒輪驅(qū)動與滑動被動偏航依靠風(fēng)力完成風(fēng)輪對風(fēng)動作尾舵、舵輪下風(fēng)向?qū)τ诓⒕W(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來說，通常都采用主動偏航的齒輪驅(qū)動形式目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

3.2.5發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)永磁直流發(fā)電機(jī)勵磁直流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)直驅(qū)型發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)又稱交流勵磁異步發(fā)電機(jī)，是當(dāng)前使用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)通過轉(zhuǎn)子側(cè)輸入交流勵磁，利用導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)出電動勢，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與勵磁頻率有關(guān)，既可以輸入電能又可以輸出電能，同時具備同步發(fā)電機(jī)與異步發(fā)電機(jī)的特性n=n1

同步運(yùn)行狀態(tài)，與同步發(fā)電機(jī)相同n>n1

超同步運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子向電網(wǎng)輸出功率n<n1

亞同步運(yùn)行狀態(tài)，電網(wǎng)向轉(zhuǎn)子輸入功率目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

3.2.6控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)制動系統(tǒng)液壓系統(tǒng)無人值守運(yùn)行實(shí)時監(jiān)測與反饋遠(yuǎn)程操控根據(jù)風(fēng)速大小自動進(jìn)入啟動狀態(tài)或從電網(wǎng)切出當(dāng)電網(wǎng)故障時，能確保機(jī)組安全停機(jī)能對電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測與記錄遠(yuǎn)程通信，可實(shí)現(xiàn)異地遙控操作提高發(fā)電效率與發(fā)電質(zhì)量目錄Contents風(fēng)力機(jī)傳動系統(tǒng)制動、變槳距系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)

偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)3.2.13.2.23.2.33.2.43.2.53.2.63.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)

管狀錐形，外形美觀，結(jié)構(gòu)可靠3.2.7支撐設(shè)備與安全保護(hù)塔架桁架式錐筒式用鉚釘、螺栓裝配鋼材桿件機(jī)艙與底盤保護(hù)齒輪箱、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)等主要設(shè)備免受風(fēng)沙、雨雪的侵害機(jī)艙與底盤構(gòu)成一個封閉的殼體，底盤連接到塔架上，起固定承載作用。同時通過軸承連接著偏航系統(tǒng)，使底盤旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)對風(fēng)風(fēng)速變化過電流過電壓保護(hù)轉(zhuǎn)速變化超速保護(hù)振動控制器抗干擾保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全保護(hù)葉片防雷系統(tǒng)葉片內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)線，葉片的金屬根部連接到輪轂并引至機(jī)艙在通過接地線連接至機(jī)艙和塔架機(jī)艙防雷系統(tǒng)金屬機(jī)艙本身相當(dāng)于一個法拉第籠機(jī)艙內(nèi)部件均通過銅導(dǎo)線與塔架連接，將雷電導(dǎo)向地面風(fēng)力機(jī)的主要類型及其基本組成結(jié)構(gòu)。為什么要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中會用到偏航系統(tǒng)？偏航系統(tǒng)的工作原理是什么？請簡述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要組成部分，并說明其工作原理。思考題與習(xí)題謝謝！3.3儲能電池目錄Contents3.3.1電池的基本組成3.3.2儲能電池主要性能參數(shù)3.3.3幾種儲能電池3.3.4儲能電池在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3儲能電池用途：平穩(wěn)電能輸出，減少對電網(wǎng)的影響優(yōu)點(diǎn)：1、效率高；2、體積??；3、易安裝儲能電池分布式光伏建筑光伏電站獨(dú)立光伏微電網(wǎng)風(fēng)電場目錄Contents3.3.1電池的基本組成3.3.2儲能電池主要性能參數(shù)3.3.3幾種儲能電池3.3.4儲能電池在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.1電池的基本組成定義：電池是盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化成為電能的裝置。基本組成包括：外殼、電極與極板、隔膜、電解質(zhì)等。正極負(fù)極電解液3.3.1.1

外殼電池槽支撐固定凹槽緊密結(jié)合膠粘密封電池蓋封頂密封預(yù)留空位密封不漏氣電解液不外泄耐腐蝕抗沖擊保證電池穩(wěn)定安全的第一道防線：電池外殼的組成：3.3.1.2

電極與極板組成活性物質(zhì)：發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)電骨架：傳導(dǎo)電子，支撐活性物質(zhì)電極材料（很大程度上決定電池性質(zhì)）正極：金屬氧化物，鹽類，硫化物負(fù)極：鉛、鋅、鋰等金屬材料或碳材料極板結(jié)構(gòu)多層極板：增大電極電解液接觸面積多孔結(jié)構(gòu)：增大接觸面積，留出體積變化空間3.3.1.3隔膜要求對電子絕緣一定的孔隙率和孔徑力學(xué)性能：不能輕易被刺穿拉斷化學(xué)穩(wěn)定性：耐受電解液腐蝕浸潤性和吸液保濕性盡可能薄，易于制造，價格便宜常用材料半透膜微孔膜編織物非編織物隔膜的作用：防止由于正負(fù)極板靠的太近引起的短路、電池?zé)龤У葐栴}。例如：鋰電池，由于電解液是有機(jī)溶劑，因此隔膜為耐有機(jī)溶劑的高強(qiáng)度聚烯烴多孔膜3.3.1.4電解質(zhì)電解質(zhì)定義：水溶液或熔融狀態(tài)下可以產(chǎn)生自由離子的物質(zhì)充滿電池內(nèi)部流動于正負(fù)極板之間決定電池性能的優(yōu)劣實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部的連接參與內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)功能：強(qiáng)酸，如鉛酸電池中的硫酸（H2SO4）強(qiáng)堿大多數(shù)鹽類，如鋰電池中的六氟酸鋰（LiPF6）通常選用導(dǎo)電性強(qiáng)的強(qiáng)電解質(zhì)目錄Contents3.3.1電池的基本組成3.3.2

儲能電池主要性能參數(shù)3.3.3

幾種儲能電池3.3.4儲能電池在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.2

儲能電池主要性能參數(shù)性能參數(shù)電壓容量功率壽命充電效率性能參數(shù)決定應(yīng)用場景主要性能參數(shù)包括：3.3.2.1電壓電壓表示形式開路電壓：電池開路狀態(tài)下電壓值,電池的開路電壓與電池的設(shè)計有關(guān)端電壓：充電或放電時的電壓值,與儲能電池的工況有關(guān)標(biāo)稱電壓：電池放電過程中最穩(wěn)定的電壓值,用于鑒別電池的類型終止電壓：電池充放電過程中電壓上下限理論容量：根據(jù)電化當(dāng)量和活性物質(zhì)的量，理論計算得到的電池容量大小用于設(shè)計階段理想狀態(tài)下獲得的最大容量額定容量：根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在一定規(guī)定條件下進(jìn)行測試得到能夠輸出的最低容量用于電池選型實(shí)際容量：在實(shí)際工況下電池輸出的電量，代表電池在實(shí)際工況下的儲能能力。受到設(shè)計、生產(chǎn)、使用等多方面因素影響比容量：容量與質(zhì)量或體積的比值用于對比電池性能單位：A?h/Kg或A?h/L3.3.2.2容量定義：指電池在一定條件下能夠容納或釋放的電量，單位：A?h或mA?h。3.3.2.2容量補(bǔ)充說明：關(guān)于額定容量的測量方法在IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，鎳鎘/鎳氫電池的額定容量是在20±5℃下，以0.1C電流充電16小時后，以0.2C電流放電至電壓1.0V所放出的電量。充放電倍率：規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量所輸出的電流值,以數(shù)字后加C表示。例如，額定容量為100mAh的電池經(jīng)5小時放電完畢，則放電倍率為1/5=0.2C，放電電流為100*0.2=20mAIEC：InternationalElectrotechnicalCommission，國際電工委員會制定有關(guān)電氣、電子和相關(guān)技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)和合格評定3.3.2.3功率定義：在一定的放電條件下，單位時間輸出的能量，稱為電池的輸出功率，單位用瓦（W）或千瓦（kW）來表示。計算公式：其中：P：實(shí)際功率（W）；U：端電壓（V）；I：放電電流（A）隨放電電流增加輸出功率有先升后降的趨勢質(zhì)量比功率/體積比功率：單位質(zhì)量或體積下儲能電池的放電能力單位：W/Kg或W/L功率和容量的區(qū)別：容量：決定電池能儲存多少電能功率：決定電池能帶動多大負(fù)載

3.3.2.4壽命標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)壽命電池容量衰減到某一規(guī)定值循環(huán)次數(shù)不同電池對應(yīng)不同的測試標(biāo)準(zhǔn)工況循環(huán)壽命功率較大、工作負(fù)載變化較大的儲能系統(tǒng)按照工況圖譜測試日歷壽命被大眾廣泛認(rèn)知的電池“壽命”從生產(chǎn)日期到壽命終止經(jīng)歷的時間3.3.2.5充電效率定義：在規(guī)定條件下，放電期間對外輸出的電量與通過充電恢復(fù)到初始狀態(tài)所需電量之比稱為儲能電池的充電效率。電量以安·時或瓦·時為單位計量，所以也常常被稱為“安時效率”或“瓦時效率”。直觀反應(yīng)了儲能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

目錄Contents3.3.1電池的基本組成3.3.2

儲能電池主要性能參數(shù)3.3.3

幾種儲能電池3.3.4儲能電池在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.3幾種儲能電池各電池的特性與性能參數(shù)不同，目前技術(shù)比較成熟、應(yīng)用較為廣泛的儲能電池包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、全釩液流電池、鈉硫蓄電池等。3.3.3.1鉛酸電池人們最早使用的儲能電池技術(shù)之一目前最成熟的儲能電池技術(shù)正極主要成分為二氧化鉛（PbO2）負(fù)極成分為海綿狀金屬鉛（Pb）優(yōu)點(diǎn)：單體容量大、成本低、易控制、安全可靠、技術(shù)成熟度高、市場應(yīng)用廣泛缺點(diǎn)：比能量較低、循環(huán)壽命短、易產(chǎn)生環(huán)境污染鉛酸電池仍大量用在電瓶車上

鉛蓄電池反應(yīng)方程式3.3.3.2

鋰離子電池

圓形、方形、扣式鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)·能量密度大·工作電壓高·清潔缺點(diǎn)·價格高·內(nèi)阻大·需要保護(hù)電路·穩(wěn)定性差

鋰離子電池反應(yīng)方程式3.3.3.3全釩液流電池將具有與不同價態(tài)的釩離子溶液作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)，分別儲存在各自的電解液儲罐中正極活性電對是VO2+/VO2+，負(fù)極活性電對是V2+/V3+避免了正負(fù)半電池間不同種類活性物質(zhì)相互滲透產(chǎn)生的交叉感染全釩液流電池反應(yīng)方程式

3.3.3.3全釩液流電池

對工作溫度要求嚴(yán)格，比容量較低，價格過高需要配置循環(huán)泵，降低了實(shí)際效率使用同種元素的電池系統(tǒng)，避免交叉感染功率和容量的調(diào)整在結(jié)構(gòu)上獨(dú)立，易于模塊化組合釩離子電解液可以回收重復(fù)使用和再生利用3.3.3.4鈉硫電池一般電池由固體電極和液體電解液組成，但是與一般電池不同，鈉硫電池由熔融的液態(tài)電極和固體電解質(zhì)組成。負(fù)極：熔融金屬鈉

正極：硫和多硫化鈉熔鹽鈉硫電池外殼能量密度高壽命長充放電效率高工作溫度高安全性問題鈉硫電池反應(yīng)方程式

目錄Contents3.3.1電池的基本組成3.3.2

儲能電池主要性能參數(shù)3.3.3

幾種儲能電池3.3.4儲能電池在新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用3.3.4儲能電池的應(yīng)用實(shí)例新能源發(fā)電特點(diǎn)波動性隨機(jī)性儲能電池的作用平滑功率波動、滿足并網(wǎng)要求減少棄風(fēng)棄光綠提高穩(wěn)定性和可調(diào)控性改進(jìn)方向大型化動態(tài)響應(yīng)安全易維護(hù)成本低效率高3.3.4儲能電池的應(yīng)用實(shí)例名稱地點(diǎn)發(fā)電量儲能電池應(yīng)用Tehachapi風(fēng)電場美國加州約為8億kWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)全美國最大的電池儲能系統(tǒng)國家風(fēng)光儲輸示范工程河北省張北縣500MW風(fēng)電場100MW光伏發(fā)電站70MW儲能電站功率14MW、容量63MWh鐵鋰電池功率2MW、容量8MWh全釩液流電池功率2MW、容量8MWh的鈉硫電池儲能裝置能量型：高能量輸入與輸出功率型：瞬間高功率的輸入與輸出3.3.4儲能電池的應(yīng)用實(shí)例6種組態(tài)運(yùn)行模式風(fēng)電系統(tǒng)光伏系統(tǒng)風(fēng)電、光伏聯(lián)合風(fēng)電、儲能聯(lián)合光伏、儲能聯(lián)合風(fēng)電、光伏、儲能聯(lián)合提高可控性降低棄風(fēng)棄光率提升系統(tǒng)可靠性參與系統(tǒng)調(diào)頻國家風(fēng)光儲輸示范工程：從結(jié)構(gòu)上來說，儲能電池一般有哪些主要的組成部分？在儲能電池選型過程中，需要注意哪些主要性能參數(shù)？儲能電池的開路電壓、端電壓、標(biāo)稱電壓和終止電壓有什么區(qū)別？請列舉3-4個可以用于新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲能系統(tǒng)的電池技術(shù)，并比較他們各自的優(yōu)劣。思考題與習(xí)題謝謝！3.4智能電網(wǎng)目錄Contents智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)應(yīng)用展望3.4.1智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)3.4.23.4.3目錄Contents智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)應(yīng)用展望3.4.1智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)3.4.23.4.3

電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)的簡稱，一般是指通過輸電線路和配電線路，將電力供應(yīng)與電力用戶連接起來，通過一個或多個控制中心運(yùn)行的同步電力系統(tǒng)。電網(wǎng)定義供應(yīng)用戶輸電配電控制中心3.4.1.1電網(wǎng)的發(fā)展和挑戰(zhàn)第一座發(fā)電廠建成并開始供電1882年

1954年我國自行設(shè)計、施工的220kV高壓輸電線路建成第一條330kV超高壓輸電線路建成1972年1981年第一條500kV超高壓輸電線路投入運(yùn)行1000kV特高壓交流輸電線路投運(yùn)2009年到2016年底全國裝機(jī)容量超過16億kW，居世界第一孤立電網(wǎng)逐步發(fā)展成為規(guī)模較大的互聯(lián)電網(wǎng)傳統(tǒng)電網(wǎng)的問題獲取的數(shù)據(jù)有限

阻礙了需求側(cè)的管理，無法發(fā)揮負(fù)載在電網(wǎng)調(diào)度中的作用。一般只能記錄使用了多少電量，無法按時間區(qū)分使用情況、電壓、功率等參數(shù)。供應(yīng)方和終端用戶之間的通訊限制3.4.1.2智能電網(wǎng)的概念

不同國家或地區(qū)的科研機(jī)構(gòu)，結(jié)合自身國家電網(wǎng)的特點(diǎn)，從不同角度闡述了智能電網(wǎng)的內(nèi)涵。Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit

美國電力科學(xué)研究院協(xié)調(diào)、有效和可靠地自動化輸電和配電。具有自愈功能，快速響應(yīng)需求。具有智能化的通信架構(gòu)，信息流實(shí)時、安全和靈活。美國《電網(wǎng)2030規(guī)劃》完全自動化監(jiān)視和控制每個節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息和電能的雙向流動美國歐洲

高效整合用戶行為與行動運(yùn)營經(jīng)濟(jì)、高效、可持續(xù)供電安全、低損耗、高質(zhì)量歐洲智能電網(wǎng)工作小組

歐洲電力工業(yè)聯(lián)盟智能整合用戶行為和活動供電經(jīng)濟(jì)、安全、可持續(xù)靈活性較高

中國基礎(chǔ)：堅強(qiáng)網(wǎng)架支撐：通信信息平臺手段：智能控制功能：實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合特點(diǎn)：堅強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開發(fā)、友好互動可觀測采用先進(jìn)的傳感與量測技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的準(zhǔn)確感知可控制可以對觀測的對象進(jìn)行有效控制實(shí)時分析和決策可以實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)、信息到智能化決策的提升自適應(yīng)和自愈可以實(shí)現(xiàn)自動優(yōu)化調(diào)整和故障自我恢復(fù)。智能電網(wǎng)之“智能”1233.4.1.3智能電網(wǎng)研究現(xiàn)狀撥款、貸款刺激強(qiáng)調(diào)電動汽車的重要戰(zhàn)略地位電動汽車及充電設(shè)施、電池等相關(guān)技術(shù)需求側(cè)響應(yīng)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究與制定儲能技術(shù)的研發(fā)發(fā)布需求響應(yīng)行動計劃，成立了國家行動計劃聯(lián)盟

建立美國新能源創(chuàng)新中心，研究先進(jìn)的儲能及電池技術(shù)，發(fā)展社區(qū)能源存儲成立了“P2030”工作組，提出通用接口標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定各項參數(shù)美國智能電網(wǎng)研究現(xiàn)狀1歐盟委員會協(xié)調(diào)推動歐盟委員會從多方面來推動智能電網(wǎng)的部署。2推動可再生能源接入2030年氣候與能源政策目標(biāo)要求可再生能源在歐盟能源結(jié)構(gòu)中所占比例不低于27%3重視用戶參與重視物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，鼓勵推進(jìn)用戶端設(shè)備尤其是智能電表的安裝歐洲智能電網(wǎng)研究現(xiàn)狀日本：1）強(qiáng)調(diào)能源系統(tǒng)從集中控制轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际娇刂?，大力發(fā)展可再生能源；2）要求提高電網(wǎng)抵御災(zāi)害的能力，利用信息技術(shù)和儲能技術(shù)維持區(qū)域供電平衡；3）鼓勵通過建設(shè)“智能社區(qū)”發(fā)展新的產(chǎn)業(yè)模式；積極促進(jìn)電動汽車的普及，推動電動汽車快速充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)韓國分三個階段完成智能電網(wǎng)建設(shè)：第一階段，完成智能電網(wǎng)示范建設(shè)；第二階段，在韓國七大城市推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，2015年前完成智能電表在全國的普及應(yīng)用，2017年前完成七大城市電動汽車充電站建設(shè)；第三階段，全面完成智能電網(wǎng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)整體電網(wǎng)智能化發(fā)展目標(biāo)。開展堅強(qiáng)智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和設(shè)備研制一方面，智能電網(wǎng)的各類試點(diǎn)繼續(xù)全面鋪開，另一方面智能電網(wǎng)的各項標(biāo)準(zhǔn)也密集出臺我國將初步建成安全可靠、開放兼容、雙向互動、高效經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保的智能電網(wǎng)體系智能電網(wǎng)研究現(xiàn)狀2009年-2010年規(guī)劃試點(diǎn)階段2011年-2015年全面建設(shè)階段2016年-2020年引領(lǐng)提升階段中國目錄Contents智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)應(yīng)用展望3.4.1智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)3.4.23.4.3傳感器

傳感器是能感知被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置。傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和輔助電路組成，其中敏感元件能夠捕獲被測量的變化并響應(yīng)，轉(zhuǎn)換元件用于將響應(yīng)轉(zhuǎn)化成可用信號。同步測量技術(shù)同步相量測量技術(shù)依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供高精度同步時鐘信號，主要是使用全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）。廣域測量技術(shù)是在同步相量測量技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以實(shí)現(xiàn)對地域廣闊的電力系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和分析。3.4.2.2傳感與量測技術(shù)3.4.2.2電力電子技術(shù)（1）功率器件串并聯(lián)技術(shù)獲得更大的額定電流

更換容量更大的器件通過器件串并聯(lián)

單個功率器件的容量不滿足要求串聯(lián)提高半導(dǎo)體開關(guān)的阻斷電壓并聯(lián)（2）冷卻散熱技術(shù)冷卻介質(zhì)的選擇散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計散熱設(shè)計體積輔助設(shè)備的能耗可靠性重量電氣絕緣性化學(xué)穩(wěn)定性對材料的腐蝕性對環(huán)境的影響如果缺少合適的散熱措施，就可能使半導(dǎo)體結(jié)溫超過允許范圍，導(dǎo)致器件損壞。（3）多重化技術(shù)作用：能成倍提高FACTS裝置總?cè)萘糠椒ǎ?、4或者8個三相橋逆變器或者三單相橋逆變器組合考慮的因素：交流側(cè)變壓器的連接方式、不同逆變器間的移相角度、諧波特性、動態(tài)響應(yīng)3.4.2.3數(shù)據(jù)通信技術(shù)組成部分實(shí)際設(shè)備信號源變壓器變流器發(fā)射臺遠(yuǎn)程終端設(shè)備（RTU）通信頻道以太網(wǎng)（LAN）收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)接口卡目的地址圖形顯示工作站智能電子設(shè)備（IED）保護(hù)與控制

任何電力系統(tǒng)都需要依托大量有效連接的通信設(shè)備開展協(xié)調(diào)控制。下表給出了一般情況下電力通信系統(tǒng)中的實(shí)際設(shè)備。數(shù)據(jù)通信技術(shù)

電力系統(tǒng)通信基礎(chǔ)設(shè)施一般是由數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）和廣域網(wǎng)（WAN）組成。SCADA系統(tǒng)連接了電力系統(tǒng)所有的主要運(yùn)行設(shè)備，WAN控制企業(yè)和市場運(yùn)行之間的通信。配電變電站與設(shè)有家庭局域網(wǎng)絡(luò)（HAN）的用戶之間建立雙向的通信，并通過鄰域網(wǎng)（NAN）覆蓋整個區(qū)域。3.4.2.4信息安全技術(shù)相比傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，在智能電網(wǎng)中確保信息的安全變得更加復(fù)雜，因為在智能電網(wǎng)中，電網(wǎng)系統(tǒng)要與其他信息網(wǎng)絡(luò)深度集成。對電力系統(tǒng)操作信息的非授權(quán)訪問是電力系統(tǒng)信息安全面臨的重要威脅。私密性只有消息發(fā)送者和消息接受者可以理解消息內(nèi)容。完整性確保信息不會被篡改或在信息篡改后能后迅速發(fā)現(xiàn)并解決問題消息認(rèn)證消息接受者可以確認(rèn)發(fā)送者身份不可否認(rèn)性該發(fā)送者不能否認(rèn)自己發(fā)送消息的行為和消息內(nèi)容信息安全技術(shù)3.4.2.5控制決策技術(shù)提高電力系統(tǒng)安全性的控制有兩類：系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時安全裕度不夠，防止出現(xiàn)緊急狀態(tài)考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)約束。調(diào)整發(fā)電機(jī)出力、負(fù)荷功率來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)已出現(xiàn)緊急狀態(tài)，防止事故擴(kuò)大根據(jù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性分析結(jié)果，生成緊急控制決策表低頻減載、低壓減載、高頻切機(jī)、振蕩解列、過載連切（1）預(yù)防控制決策技術(shù)

（2）緊急控制決策技術(shù)目錄Contents智能電網(wǎng)概述智能電網(wǎng)應(yīng)用展望3.4.1智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)3.4.23.4.33.4.3.1智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程（1）風(fēng)光儲輸聯(lián)合示范工程

并網(wǎng)型新能源功率輸出間歇、波動（以風(fēng)電和太陽能發(fā)電為代表）

通過常規(guī)電源的調(diào)節(jié)和儲能系統(tǒng)來平衡。另一方面還可以根據(jù)風(fēng)、光輸出功率預(yù)測，控制電站出力，將其納入系統(tǒng)自動電壓控制和自動發(fā)電控制中。

通過風(fēng)光儲輸聯(lián)合示范工程來研究風(fēng)光儲功率容量的配比一方面可以實(shí)現(xiàn)對風(fēng)光儲電站多種組態(tài)運(yùn)行方式下輸出功率的平滑組態(tài)運(yùn)行方式手段控制核心（1）風(fēng)光儲輸聯(lián)合示范工程風(fēng)電單獨(dú)、光伏單獨(dú)風(fēng)電+儲能、光伏+儲能風(fēng)電+光伏+儲能聯(lián)合智能指揮調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測、風(fēng)功率預(yù)測和光照預(yù)測，通過調(diào)節(jié)風(fēng)、光、儲三者的功率（1）風(fēng)光儲輸聯(lián)合示范工程

風(fēng)光儲輸聯(lián)合示范工程總裝機(jī)容量為600MW，配套儲能裝置容量為110MW。第一期建設(shè)100MW風(fēng)電，50MW光伏發(fā)電和20MW儲能裝置。取得的成就：（2）智能變電站試點(diǎn)工程手段：研發(fā)攻關(guān)一次設(shè)備智能化、高級應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)目的：提高一次設(shè)備智能化水平，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提高變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性12345全站信息數(shù)字化信息共享標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)制定統(tǒng)一化通信平臺網(wǎng)絡(luò)化高級應(yīng)用互動化預(yù)期目標(biāo)（2）智能變電站試點(diǎn)工程

2010年，我國啟動了第一批智能變電站試點(diǎn)工程，共74個，包括新建46個和改造28個。第一批智能變電站試點(diǎn)工程共安排7個試點(diǎn)站。新建智能變電站4座，變電站智能化改造3座。取得的成就：

第二批智能變電站試點(diǎn)工程共安排67個試點(diǎn)站。按照每個試點(diǎn)單位“2（新建）+1（改造）”為上限，考慮技術(shù)和管理基礎(chǔ)不同，新建智能變電站42座，變電站智能化改造25座。3.4.3.2智能電網(wǎng)應(yīng)用展望01020304新能源發(fā)電控制及接入電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)大電網(wǎng)監(jiān)控和輸配電智能化的關(guān)鍵技術(shù)電網(wǎng)安全與智能調(diào)度技術(shù)智能配電與用電關(guān)鍵技術(shù)

電網(wǎng)不僅僅是電能輸送的載體和能源優(yōu)化配置的平臺，更有可能成為“第四次科技革命”的重要標(biāo)志和引擎。通過能源互聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)將能源流和信息流全面集成與融合，進(jìn)而成為影響現(xiàn)代社會高效運(yùn)轉(zhuǎn)的“中樞系統(tǒng)”。請說明智能電網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)背景，并概括說明其基本特征。請闡述智能電網(wǎng)中包括哪些基礎(chǔ)技術(shù)？在智能電網(wǎng)的通信過程中，用戶有哪些信息安全需求？為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展還存在哪些需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)？思考題與習(xí)題謝謝！4.1太陽能的利用基礎(chǔ)與利用方式目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算4.1.5太陽能資源分布及利用途徑目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.44.1.5太陽能資源分布及利用途徑地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算太陽的主要成分是氫和氦，其中氫約占78.4%，氮約占19.8%，其他元素只占1.8%。太陽99%的能量是由中心核反應(yīng)區(qū)的熱核反應(yīng)產(chǎn)生的。太陽自內(nèi)向外可分為光球?qū)?、色球?qū)雍腿彰崛齻€層次。4.1.1太陽概況-太陽的結(jié)構(gòu)名稱名稱紅外輻射X射線微波紫外線無線電波可見光長電振蕩表4-1電磁波譜各部劃分

4.1.1太陽概況-太陽光譜表4-1電磁波譜各部劃分4.1.1太陽概況-太陽光譜表4-1電磁波譜各部劃分

4.1.1太陽概況-太陽輻射功率表4-1電磁波譜各部劃分

4.1.1太陽概況-太陽輻射功率目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算4.1.5太陽能資源分布及利用途徑地平圈；天頂和天底；周日運(yùn)動；天球北極和天球南極；天軸；天球赤道；子午圈。（以觀察者為圓心O）4.1.2日地天文關(guān)系-天球坐標(biāo)系

4.1.2日地天文關(guān)系-赤道坐標(biāo)系4.1.2日地天文關(guān)系-赤道坐標(biāo)系赤緯角(??)：與赤道平面平行的平面與地球的交線稱為地球的緯度。通常將太陽直射點(diǎn)的緯度，即太陽中心和地心的連線與赤道平面的夾角稱為赤緯角，常以??表示。

4.1.2日地天文關(guān)系-地平坐標(biāo)系4.1.2日地天文關(guān)系-地平坐標(biāo)系

4.1.2日地天文關(guān)系-地平坐標(biāo)系

4.1.2日地天文關(guān)系-日地距離目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算4.1.5太陽能資源分布及利用途徑

4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減-太陽常數(shù)大氣質(zhì)量：無量綱量，太陽光線透過地球大氣層的實(shí)際行程長度與太陽光線在天頂角方向垂直透過地球大氣層的行程之比。如寫作AM1.5。大氣質(zhì)量越大，說明光線經(jīng)過大氣的路程越長，產(chǎn)生的衰減越多，到達(dá)地面的能量就越少。4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減-大氣質(zhì)量

4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減-大氣質(zhì)量

4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減-大氣透明度目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算4.1.5太陽能資源分布及利用途徑

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-水平面

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-水平面

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-傾斜面

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-傾斜面不同地面的反射率地面類型反射率地面類型反射率地面類型反射率干燥黑土0.14森林市區(qū)濕黑土0.08干沙地0.18巖石干灰色地面濕沙地0.09麥地濕灰色地面新雪0.81黃沙0.35干草地殘雪高禾植物區(qū)濕草地水田0.23海水水面對不同入射角的太陽直射輻射的反射率0102030405060708090反射率0.020.020.0210.0210.0250.0340.060.1340.3481

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-傾斜面

4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算-傾斜面目錄Contents4.1.1太陽的概況4.1.2日地天文關(guān)系4.1.3太陽輻射在地球大氣層中的衰減4.1.4地球表面太陽輻射強(qiáng)度的計算4.1.5太陽能資源分布及利用途徑

4.1.5太陽能資源分布及利用途徑-太陽能分布1.光熱轉(zhuǎn)換將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能并加以利用。主要有平板型集熱器、真空管型集熱器和聚焦型集熱器3種。低溫光熱轉(zhuǎn)換（小于200℃）主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)等；中溫光熱轉(zhuǎn)換（200-800℃）的主要設(shè)備有槽式光熱系統(tǒng)、太陽灶和太陽爐等；高溫光熱轉(zhuǎn)換（大于800℃）的主要設(shè)備有聚焦型集熱器。4.1.5太陽能資源分布及利用途徑-利用途徑2.太陽能發(fā)電主要有兩種技術(shù)手段：太陽能熱發(fā)電及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。太陽能熱發(fā)電技術(shù)是通過利用中高溫集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，然后通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電；太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是通過光電器件利用光生伏特效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。4.1.5太陽能資源分布及利用途徑-利用途徑

4.1.5太陽能資源分布及利用途徑-利用途徑太陽能的主要特點(diǎn)是什么？有哪些主要的利用方式，請指出其應(yīng)用領(lǐng)域。短波輻射與長波輻射的概念？什么是選擇性吸收材料，舉例說明其應(yīng)用。什么是太陽常數(shù)和大氣質(zhì)量？為什么要引入太陽常數(shù)和大氣質(zhì)量等概念？習(xí)題與思考題謝謝！4.2太陽能集熱器目錄Contents4.2.1太陽能集熱器概述4.2.2平板型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器目錄Contents4.2.1太陽能集熱器概述4.2.2平板型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器4.2.1太陽能集熱器概述平板型產(chǎn)水量大，但熱效率較低，只適合一般民用真空管型熱效率比較高，但無法滿足工業(yè)領(lǐng)域的中高溫?zé)嵊脩艟劢剐涂蓪⒐べ|(zhì)加熱到很高的溫度，能夠適合中高溫?zé)嵊脩裟夸汣ontents4.2.1太陽能集熱器概述4.2.2平板型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器由透明蓋板、保溫材料、吸熱板組成工質(zhì)溫度低于80℃，用于生活熱水、采暖4.2.2平板型太陽能集熱器-總體結(jié)構(gòu)1-吸熱板；2-透明蓋板；3-隔熱層；4-外殼管板式、翼管式、扁盒式、蛇管式等4.2.2平板型太陽能集熱器-吸熱板遮風(fēng)擋雨減小對流熱損失布置層數(shù)結(jié)合熱損失和對太陽光減弱綜合考慮4.2.2平板型太陽能集熱器-透明蓋板熱導(dǎo)率低、絕熱性好工作溫度、使用地區(qū)的氣候條件等因素來確定材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大、集熱器的工作溫度越高、使用地區(qū)的氣溫越低，則隔熱層就越厚一般厚度30-50mm4.2.2平板型太陽能集熱器-隔熱層1-吸熱板；2-透明蓋板；3-隔熱層；4-外殼一定的強(qiáng)度、剛度美觀耐腐蝕性、成本、密封性4.2.2平板型太陽能集熱器-外殼目錄Contents4.2.1太陽能集熱器概述4.2.2平板型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器將平板太陽能集熱器吸熱板和蓋板間抽真空與聯(lián)集管（或稱為聯(lián)箱）、尾托架一起組成一臺真空管型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器-總體結(jié)構(gòu)4.2.3真空管型太陽能集熱器-原理1-玻璃外管2-玻璃內(nèi)管3-選擇性吸收涂層4-真空5-彈簧支架6-消氣劑7-保護(hù)帽目錄Contents4.2.1太陽能集熱器概述4.2.2平板型太陽能集熱器4.2.3真空管型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器-原理菲涅爾式集熱器槽式太陽能集熱器塔式太陽能集熱器碟式太陽能集熱器4.2.4聚焦型太陽能集熱器-聚光比衡量其聚光程度的特征參數(shù)是聚光比，表示聚光器和接收器的有效面積比值L：有效長度，a：聚光器有效寬度，d：接收器直徑聚光器的有效面積為：接收器的有效面積：聚光比：4.2.4聚焦型太陽能集熱器-工質(zhì)溫度計算熱平衡：接收器吸收熱量和對外散發(fā)熱量相等（假定工質(zhì)不流動）Ac、Ar：聚光器、接收器有效面積I：輻射通量

：聚光器反射率

、

：接收器吸收率、發(fā)射率

：波爾茨曼常數(shù)c=1000,T=1932K;c=3000,T=2540K實(shí)際因為工質(zhì)流動達(dá)不到太陽能集熱器有哪幾種常見類型？各自有什么樣的特點(diǎn)？簡述平板型集熱器與真空管型集熱器的區(qū)別。為什么聚焦型集熱器可以將工質(zhì)加熱到很高的溫度？習(xí)題與思考題謝謝！4.3太陽能光熱發(fā)電技術(shù)目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)-系統(tǒng)組成槽式集熱器儲熱罐熱交換器汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)-槽式聚光集熱器集熱管槽式反射鏡支撐架光學(xué)跟蹤系統(tǒng)目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)-系統(tǒng)組成聚光鏡吸熱塔儲熱罐蒸汽發(fā)生器汽輪發(fā)電機(jī)組4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)-聚光系統(tǒng)匯聚太陽能至吸收器跟蹤太陽位置陣列排列的平面鏡占地面積大4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)-熔鹽系統(tǒng)熔鹽——硝酸鈉、硝酸鉀混合物被加熱至500℃-600℃左右，換熱后溫度降至250℃-300℃左右熔鹽混合物的凝固點(diǎn)在220℃左右目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)-系統(tǒng)組成拋物面反射鏡接收器斯特林機(jī)發(fā)電機(jī)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)-聚光鏡多個小鏡片組成高聚光比（可達(dá)3000）高集熱溫度（約1000℃）4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)-斯特林機(jī)活塞式外燃機(jī)原理：熱脹冷縮工作氣體：氫氣、氦氣等目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)-聚光鏡和反射鏡將拋物面鏡離散化可處在同一平面二次反射鏡再匯聚發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)勢劣勢槽式系統(tǒng)已經(jīng)大規(guī)模商用，跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；占地面積比塔式系統(tǒng)小。工作溫度較低，太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率低。塔式系統(tǒng)聚光比高，容易達(dá)到更高的工作溫度；太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率高；對于地面的平整度要求不高，可在山坡上建設(shè)。每鏡面需單獨(dú)的跟蹤系統(tǒng)以調(diào)整鏡面角度；吸熱塔建設(shè)成本較高；正處在示范工程階段。碟式系統(tǒng)可單臺運(yùn)行，也可多套并聯(lián)使用；可獲得高工作溫度；太陽能熱電轉(zhuǎn)換效率高。斯特林發(fā)動機(jī)重量大，需高強(qiáng)度支架結(jié)構(gòu)；可靠性尚需加強(qiáng)，生產(chǎn)成本較高。線式菲涅爾系統(tǒng)聚光性較好，合理利用空間。目前只是示范工程。目錄Contents4.3.1槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.2塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.3碟式光熱發(fā)電系統(tǒng)4.3.4線性菲涅爾發(fā)電系統(tǒng)4.3.5太陽能儲熱技術(shù)4.3.6太陽能儲熱技術(shù)-顯熱儲存物質(zhì)在不發(fā)生氣固液相變的情況下，由于溫度升高或降低所吸收或釋放的熱量叫做顯熱我們把利用物質(zhì)的顯熱來儲存熱量的方式，稱為顯熱儲存假設(shè)物性不變積分4.3.6太陽能儲熱技術(shù)-顯熱儲存材料選擇時需考慮儲熱材料工作溫度范圍、比熱等因素液體顯熱儲存——以水為主固體顯熱儲存——使用熔沸點(diǎn)高材料、不易反應(yīng)腐蝕4.3.6太陽能儲熱技術(shù)-潛熱儲存物質(zhì)發(fā)生固-液或液-氣等相變時所吸收或放出的熱量稱為相變潛熱，把利用物質(zhì)的相變潛熱來進(jìn)行儲熱的方式稱為潛熱儲存，也稱為相變儲熱。Q：儲存熱量m：工質(zhì)質(zhì)量λ：相變潛熱4.3.6太陽能儲熱技術(shù)-化學(xué)儲熱利用可逆化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行儲熱例如：澳大利亞國立大學(xué)提出一種儲存太陽能的方式叫做“氨閉合回路熱化學(xué)過程”，在這個過程里，氨吸收太陽能分解成氫氣和氮?dú)?，儲存太陽能，然后在一定條件下進(jìn)行放熱反應(yīng)，重新生成氨?？赡娣磻?yīng)平衡溫度：溫度高于平衡溫度，進(jìn)行吸熱反應(yīng)；低于平衡溫度，進(jìn)行放熱反應(yīng)?；瘜W(xué)儲熱具有儲能密度高，可長期儲存等優(yōu)點(diǎn)。用于化學(xué)儲熱的材料必須滿足反應(yīng)可逆性好、反應(yīng)熱大以及價格適中等條件。光熱發(fā)電的基本原理是什么？光熱發(fā)電系統(tǒng)一般由那幾部分組成？簡述塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。有哪幾種主要的太陽能儲熱方式？各種方式儲熱原理是什么？習(xí)題與思考題謝謝！4.4太陽能光伏發(fā)電技術(shù)目錄Contents4.4.1太陽能電池4.4.2太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換特性4.4.3太陽能電池的工作特性

4.4.4幾種典型的太陽能電池4.4.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)目錄Contents4.4.1太陽能電池4.4.2太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換特性4.4.3太陽能電池的工作特性

4.4.4幾種典型的太陽能電池4.4.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1839年——發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)1883年——第一個光伏器件1974年——第一個具有實(shí)用價值的單晶硅太陽能電池，效率6%1985年——能量轉(zhuǎn)化效率第一次超過20%1990年——太陽能電池與建筑物結(jié)合，BIPV4.4.1太陽能電池目錄Contents4.4.1太陽能電池4.4.2太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換特性4.4.3太陽能電池的工作特性

4.4.4幾種典型的太陽能電池4.4.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)4.4.2.1

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體-能帶理論單個原子中的電子在繞核運(yùn)動時，在各個軌道上的電子都各自具有特定的能量越靠近核的軌道，電子能量越低根據(jù)能量最小原理電子總是優(yōu)先占有最低能級價電子所占據(jù)的能帶稱為價帶價帶的上面有一個禁帶，禁帶中不存在為電子所占據(jù)的能級禁帶之上則為