太阳能光热系统43页PPT

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全球CSP 电站规模及各种技术类型 所占比例
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抛物面槽式CSP 电站成本下降路径
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带7小时储热容量的50MW槽式CSP 电站的建设成本结构
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至2050 年全球CSP 发电量趋. 势展望 （TWh/年）
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至2050
年全球CSP
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电站累计装机容
量预测（单位：GW）
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全球直射阳光资源分布情况
• 有望真正替代火电：CSP电站的光热发电特性使以热量的形式进行储能成为可能。以大 规模的融盐储能装置，配合一定比例的后备化石燃料供应，形成所谓的混合动力CSP电 站，将是未来大型CSP电站的发展趋势。这样的配置，使CSP电站能够实现24小时持续 供电和输出功率高度可调节的特性，使其具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争 的潜力。
• 塔式：待规模化以后，定日镜等用量较大的组件将有比较大的成本下降空间；另外， 由于管道结构相对槽式系统要简单得多，对其进行融盐化导热介质改造的难度也较低 。
• 碟式：从技术的角度看，抛物面碟式CSP系统优势明显：高效率和模块化部署的特点使 该技术有足够的理由被看好，实现大规模生产后，如果零部件供应链的配套能够及时 跟上，成本也有明显的下降空间。同时斯特林发动机并非抛物面碟式CSP系统唯一的能 量转换解决方案，目前有些碟式系统开发商也正研究采用微型蒸汽轮机作为热电转换 单元，同样能够发挥碟式系统高聚光效率的优势。模块化部署能力是除碟式系统外的 另三种技术路线所不具备的，因此碟式CSP系统是唯一具有“大小通吃”能力的CSP技 术，然而由于其本身没有任何储热能力，因此百兆瓦级大型电站的运行效率和经济性 仍有待观察。
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中国年平均太阳法向直射辐射. DNI

01
太阳热水系统的局 限性与挑战
地理位置的影响
纬度因素
太阳辐射强度和日照时间随纬度的变 化而变化，高纬度地区太阳辐射强度 较低，不利于太阳热水系统的使用。
地理环境
不同地区的地理环境对太阳热水系统 的安装和使用也有影响，如山区、建 筑物密集区等可能存在安装困难。
气候条件的影响
阴雨天或冬季
太阳辐射强度较低，日照时间较短，不利于太阳热水系统的 热量收集。
节能环保
相比传统电热水器或燃气 热水器，太阳热水系统利 用太阳能，减少能源消耗 和碳排放。
降低费用
长期使用下，太阳热水系 统可节省大量的电费和燃 气费。
在商业领域的应用
宾馆酒店
酒店宾馆可以利用太阳热 水系统提供充足的热水， 满足客人需求，同时降低 运营成本。
游泳池加热
商业游泳池可利用太阳热 水系统进行加热，提高水 温并保持恒温。
商业应用领域拓展
02
除了住宅领域，太阳能热水系统在商业、工业等领域也将有更
广泛的应用。
国际市场拓展
03
随着技术的成熟和成本的降低，太阳能热水系统在国际市场的
竞争力将增强，为国内企业提供更多出口机会。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
定期保养
注意事项
根据使用情况定期对系统进行全面检查和 维护，更换损坏的部件。
在维护和保养过程中，应遵循安全操作规 程，确保人员安全；避免使用不合适的清 洁剂和工具，以免对部件造成损害。
01
太阳热水系统的应 用与优势
在家庭中的应用
01
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家庭热水供应
太阳热水系统可为家庭提 供充足的热水，满足日常 洗澡、洗衣等生活需求。

调试与运行
调试前的准备工作：检查设备、 连接线路等
调试中的注意事项：安全第一， 遵循操作规程
添加标题
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添加标题
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调试过程：按照步骤进行调试， 确保设备正常运行
运行维护：定期检查、保养，确 保系统稳定运行
常见问题及解决方案
安装问题：安装位置不当、管道连接不紧密等
调试问题：系统运行不稳定、温度控制不准确等 解决方法：加强安装前的设计和规划、严格遵守安装规范、加强调试 和检测等 注意事项：注意安全、遵守相关法律法规和标准等
在使用过程中注意避免碰撞、刮擦等损坏太阳能光热系统的部件，以免影响其正常使用
07
太阳能光热系统的 经济效益与社会效 益分析
经济效益分析
投资回报率：太阳能光热系统在长期运营过程中能够实现稳定的投资回报 节约能源费用：太阳能光热系统能够显著降低能源费用，为企业节省运营成本 创造就业机会：太阳能光热系统的安装和维护需要专业人员，能够创造就业机会 提升企业形象：采用清洁能源能够提升企业的环保形象，增强社会责任感
04
太阳能光热系统的 设计
集热器设计
集热器类型：平板型、真空管型、热管型等 集热器材料：选择性涂层、吸热材料等 集热器结构：吸热板、支架、保温材料等 集热器性能：集热效率、耐候性、抗风性等
储水箱设计
储水箱的材质选择：不锈钢、碳钢等耐腐蚀、耐高温的材质 储水箱的容量设计：根据太阳能光热系统的规模和需求，合理设计储水箱的容量 储水箱的保温设计：采用保温材料，减少热量损失，提高水温 储水箱的安全设计：设置溢流口、放空口等安全设施，确保储水箱的安全运行
社会效益分析
减少化石能源消耗，降低 环境污染
促进可再生能源的发展， 推动绿色低碳发展

蓄电池充电终了特征：
（1）电解液中有大量 气泡冒出，呈沸腾状 态
（2）电解液密度和端 电压上升到规定值， 且2～3小时保持不变
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
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其他新型储电装置
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
• 组合连接损失的大小取决于电池组件性能 参数的离散性，因此除了在电池组件的生 产工艺过程中，尽量提高电池组件性能参 数的一致性外，还可以对电池组件进行测 试、筛选、组合，即把特性相近的电池组 件组合在一起。
（3）超导储能
超导储能系统结构示意图
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
6 电池常用术语
（1） 蓄电池的容量
处于完全充电状态的蓄电池在一定放电条件 下，放电到规定的终止电压时所能给出的电量 称为电池容量，以符号C表示。常用单位为安培 小时，简称安时（A.h）。
• 例如，串联组合的各组件工作电流要尽量 相近，每串与每串的总工作电压也要考虑 搭配得尽量相近，最大幅度地减少组合连 接损失。
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
• 方阵组合连接要遵循下列几条原则： ①串联时需要工作电流相同的组件，并

不结冰的南方地区选用。
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3．从水箱受压来分
（1）承压式太阳能热水器：太阳能热水 器的出水是有压力的。一般为顶水式工作， 不一定采用承压式水箱。
（2）非承压式太阳能热水器：普通太阳 能热水器都是属于非承压式热水器，它的 水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶 和家里的高度落差，使用水时产生压力。 其安全性、成本、使用寿命都比承压式要 显著得多。
适合多种气候。目前，全国已有几十家厂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
家生产全玻璃真空集热器和全玻璃真空管
太阳能热水器。从总体上来说，无论是产
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太阳能热利用产业的发展，在突破了太阳 选择性吸收涂层的核心技术后，通过产学 研结合，生产出了性价比较高的介质。 21 世纪以来，中国太阳能热水器进入成 熟阶段，产量与市场保有量一直保持快速 增长。2006 年销售额近 300 亿元，提供 就业机会 60 多万个。
中国太阳能热水
器的年生产量是欧洲的 2 倍、北美的 4
倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器
生产国和
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4.1.2 太阳能热水器的分类
1．从结构来分类 （1）紧凑式太阳能热水器：就是将真空
玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循 环，使得水箱中的水温升高，这是市场中 最常规的太阳能热水器。 （2）分体式热水器：分体式热水器是将 集热器与水箱分开，可大大增加太阳能热 水器的容量，不采用落水式工作方式，扩 大了使用范围。
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6．从工质循环特点来分
目前大多数太阳能热水系统操作简单，按 集热器工质的循环特点，主要分主动式和 被动式两种类型，在此基础上衍生出其他 一些种类。
（1）主动式：需要泵和各种不同的控制 装置促使传热介质在系统内部循环。

(2)蓄电池：a.作用是储存太阳能电池方阵受 光照时发出的电能。b.随时可向负载供电。 目前我国主要与太阳能发电系统配套使用 的蓄电池是铅蓄电池。
太阳能发电系统
(3)充放电控制器：作用是能自动防止蓄电池过充
电和过放电的设备，配合蓄电池使用。由于蓄电 池循环充放电次数及放电深度会决定蓄电池的使 用寿命，因此用控制器控制蓄电池过充电和过放 电。
太阳能发电工作原理
光源
每单片太阳能电池板
直流
负载
电池方阵（达到系统 要求的电压要求）
充放电控制器
逆变器
变电柜
光能转换为电能储存
直流转为交流
交流 负载
蓄电池
太阳能发电工作原理
3.工作原理：在光照的条件下，太阳能
电池组件产生一定的电动势，通过组件 的串并联形成太阳能电池方阵，使电压 达到系统输入电压的要求。再通过充放 电控制器对蓄电池进行充电，将光能转 换成电能储存，到光伏电池不能发电时， 蓄电池放电，通过逆变器的作用，将直 流电转换成交流电，输送到配电柜，有 配电柜的切换作用进行供电。
（1）太阳能电池方阵:在有光照（无论是太阳光还是其他发 光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，产生光生电压， 即将光能转换成电能，称为“光生伏特效应”。一般太阳 能电池为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能 电池和非晶硅太阳能电池。
单晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池
非晶硅太阳能电池
太阳能发电系统
太阳能发电系统课件
精品
太阳能发电系统
• 一、课前复习：作为本书的最后一章。前面几
个章节，分别学习了有关太阳能发电的一些内容： 第五章学习了太阳能光伏电池的材料及加工工艺、 第六章学习了太阳能发电的储能设备、第七章学 习了光伏逆变器的内容；通过学习使我们了解了 这些生活中不常见，但光伏发电离不开的设备。 使我们更好的对光伏发电的系统进行了解。

思考：太阳能有哪些优点呢？
（1）太阳能十分巨大.
照射在地球上的太阳能十分巨大，科学家 研究表明，太阳每秒钟到达地面的总能量高达 80亿千瓦，大约40 min照射在地球上的太阳能， 便足以供全球人类一年能量的消耗.
（2）太阳能供应时间长久.
天文学家研究表明，太阳目前正处于精力 旺盛的主序星阶段，它含有大量氢原子，这些 氢原子发生的聚变，至少还可以使太阳稳定地 燃烧五十亿年之久.对人类来说，太阳能几乎 可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能 源.
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【例2】利用太阳能的方式之一是由太阳能电池 把 太阳 能转化为 电 能；另一种方式是用集 热器加热.从改变物体内能的途径看，太阳能热 水器是通过 热传递 来增加水的内能，一台太阳 能热水器储有300 kg的水，若水温从20摄氏度 升到70摄氏度，这些水吸引了 6.3×107 J热量.
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记住几个有关太阳的重要数据
日地距离
15亿km
直径
地球的110倍
温度 年龄
核心1 500万 摄氏度，表面 6 000摄氏度
约五十亿年
体积 质量
地球的130万 倍
地球的33万倍
寿命
约一百亿年
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【例1】关于太阳能的转化，下列说法中不正确的是 （ D） A.太阳能可以转化为物体的内能 B.太阳能可以转化为风能和水能 C.太阳能分布广阔，获取方便 D.太阳能可以转化为潮汐能和地热能 解析：人类目前利用太阳能可直接转化的是内能和电 能，并不代表太阳能不能转化为其他形式的能，太阳 光照射绿色植物，通过光合作用可直接转化为化学能， 绿色植物被动物吞食后可转化为动物体内的化学能； 太阳光照射地面使地面附近空气受热上升形成风能， 而水汽化上升，又遇冷液化后降水，形成水能，只有 核能、地热能和潮汐能不是由太阳能转化而来的.

1.太阳能光伏发电系统的工作原理 工作原理：白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联
形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电 池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通 过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。 蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷 保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。
⑶充放电控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深 度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设 备。太阳能控制器是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆 变器负载供电的自动控制设备。太阳能控制器采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，是一个微机数 据采集和监测控制系统。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息，又可详细 积累PV站的历史数据，为评估PV系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据。 此外，太阳能控制器还具有串行通信数据传输功能，可将多太阳能控制器通常有6个标称电压等级：12V、 24V、48V、110V、220V、500V个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。
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太阳能系统相关知识培训
12/21/2020
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12/21/2020
12/21/2020
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硒光电池亦称硒太阳能电池， 是半导体光电池的一种。它具 有对光敏感、受光发电的特性， 并能直接将光能转变成电能， 其光电流的大小与所受光的强 弱成正相关。硒光电池积分灵 敏度为600UA/LM，光谱灵敏度 峰值为560NM处有较好的长期 稳定性。可见光 380nm ~ 760nm ,广泛应用于光度、色度 测量仪器上的光电转换器件如 光度计、白度计、比色计、光 泽度计。

并网系统主要组成部分
1. 2. 3. 4.
光伏阵列 并网逆变器 公共电网 监控系统
光伏阵列
单一组件的发电量是十分有限的， 实际运用中，是单一组件通过电缆和汇线盒 实现组件的串、并联，组成整个的组件系统， 称为光伏阵列。
电池\组件\阵列
光伏控制器
光伏控制器是独立光伏发电系统中非常重要的部件。 控制光伏阵列对蓄电池组进行充电，并控制蓄电池组对后 负载的放电，实现蓄电池组的过充和过放保护，对蓄电池 进行温度补偿，并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控 制。
监控系统
监控系统是 监控整个系统的 运行状态，设备 的各个参数，记 录系统的发电量， 环境等的数据， 并对故障进行报 警。
光伏发电系统设计
综合考虑系统所在位置，当地的气候条 件，日照时数，连续阴雨天气，负载的用电量等， 通过专业的系统设计软件，对整个系统进行优化 设计，使其达到最大的发电量。
THANK
(3) 满足建筑节能技术规范
(4) 满足特种建材的技术规范 (5) 满足独立光伏电站技术规范
(6) 满足中国和国际光伏组件标准化技术要求
(7) 满足建筑施工及电气安装的基本要求 (8) 满足BIPV项目报建、安装、运行、验收、杄测及维护的规范
4.光伏发电系统与建筑结合的类型 （1）太阳能光伏发电与建筑屋面结合 （2）太阳能光伏发电与建筑阳台结合 （3）太阳能光伏发电与建筑墙面结合 （4）太阳能光伏发电与建筑屋檐结合 （5）太阳能光伏发电与建筑窗檐结合 （6）太阳能光伏发电与建筑门窗结合
BIPV 应用案例
为了迎接2006 年世界杯，改建 的柏林火车站， 光电屋顶做在两 个弧形部分，深 色部分就是光电 池。总面积3311 平方米，总装机 容量325千瓦。

以上数字来自于《中国太阳能集热发电的可行性及政策研究报告5 》
全球太阳能热发电现状
20世纪末期，美国、意大利、法国、西班牙、日 本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种 不同类型的实验示范装置和商业化运行装置, 促 进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程。
1950年，原苏联设计了世 界上第一个塔式CSP
400
500-1200
750-2000
热机效率
中
较高
高
发电效率%
14%-16%
17%-20%
19%-25%
占地面积
大
商业化程度
已商业化可获得
混合循环的设计潜力 建设成本（$/w）
开发成本（$/kWh）
3.6（6h储能） 0.15-0.26
中
小
规范化示范站
原理机，示范样 机
均可以
3.4（不含储能） 5.4（不含储能）
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具有代表性的槽式CSP电站情况
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加装大容量融盐储热单元的槽式CSP 电站结构
22
混合动力CSP电站24小时运行工况
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碟式CSP 电站
抛物面蝶式 聚光系统
聚光器 接收器 热机
典型系统25kW
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优点：
发电系统简单，聚光比高； 模块化部署； 系统发电效率高。
缺点：
高温接收器较为复杂； 管道及保温材料昂贵。
槽式CSP 塔式CSP 碟式CSP 菲涅尔式CSP
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热发电与光伏发电典型负荷曲线比较
热发电 负荷率
光伏发电
时间
4

全球太阳能热发电现状
根据《太阳能发电发展“十二五”规划》，截止到2010 年底， 全球已实现并网运行的光热电站总装机容量为110 万kW，在 建项目总装机容量约1200万 kW。