氚发电的原理

发电原理(1)

2012-1-18 14:51:55

水力发电

水力发电水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。

于1882年，首先记载应用水力发电的地方是美国威斯康辛州。到如今，水力发电的规模从第三世界乡间所用几十瓦的微小型，到大城市供电用几百万瓦的都有。

火力发电

火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。

火力发电站的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。

火力发电火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。

火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。90年代，世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能;大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%～70%。此外，火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。

热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。

半导体的导电能力取决于他们的纯度。完全纯净或本征半导体的导电能力很低，因为他们只含有很少的热运动产生的载流子。某种杂质的添加能极大的增加载流子的数目。这些掺杂质的半导体能接近金属的导电能力。轻掺杂的半导体可能在每十亿中只有一小部分。由于在硅中杂质的有限的固体溶解性，即使重掺杂的半导体每百万中也只有几百个杂质而已。由于半导体对于杂质的极度敏感性，很难制造真正的本征物质。因此实际上半导体器件几乎都是由掺杂物质制造的。在纯单晶的本征半导体中，掺杂一些有用的杂质，使其导电特性得到很大的改善。而其导电性能取决于杂质的类型和含量。这样的半导体即称为“杂质半导体”。大多数半导体都是这一种类型。将半导体材料提纯，再用扩散或用离子注入法掺入适当的杂质，可以制成n型半导体或p型半导体。利用不同类型的杂质半导体，可以制成整流器，半导体二极管、半导体三极管和集成电路等重要部件。由此可以看到，只有杂质半导体才是最有用的。

掺有磷的半导体就是一种掺杂半导体。假设硅晶体中已掺入少量的磷。磷原子进入了原本该由硅原子占有的晶体结构中的位置（图1.5）。磷，作为第5组元素，由5个价电子。磷原子共享了4个价电子给它周围的4个硅原子。4对电子对给了磷原子8个共享的电子。加上还有1个未共享的电子，一共由9个价电子。由于原子价层只能容纳8个电子，再也放不下第9个电子。这个电子就被磷原子抛了出来，自由地游荡在晶体结构中。每个添加进硅晶体结构中的磷原子能产生一个自由电子。

图1 掺磷硅的简化晶体结构

“n”表示负电的意思，在这类半导体中，参与导电的主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的“施主”杂质。所谓施主杂质就是掺入杂质能够提供导电电子而改变半导体的导电性能。例如，半导体锗和硅中的五价元素砷、锑、磷等原子都是施主杂质。如果在某一半导体的杂质总量中，施主杂质的数量占多数，则这种半导体就是n型半导体。如果在硅单晶中掺入五价元素砷、磷。则在硅原子和砷、磷原子组成共价键之后，磷外层的五个电子中，四个电子组成共价键，多出的一个电子受原子核束缚很小，因此很容易成为自由电子。所以这种半导体中，电子载流子的数目很多，主要靠电子导电，叫做电子半导体，简称n型半导体。

光伏发电原理及发电系统简介

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能

直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能

电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的

太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

一、光伏效应

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，

具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价

键中激发，以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空

穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电

子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。

通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个

向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入

电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为

0.5~0.6V。通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多，电

流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，

在太阳能电池中形成的电流也越大。

二、原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，

在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由

p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太

阳能电池的工作原理。

太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换方式，另

一种是光-电直接转换方式。

(1)光-热-电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能

发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的

蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光-热转换过程;后

一个过程是热-电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能

热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要

比普通火电站贵5~10倍。(2)光-电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太

阳辐射能直接转换成电能，光-电转换的基本装置就是太阳

能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能

直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳

光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成

电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为

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太阳能发电原理

提到太阳能我们并不陌生,但通常想到的是太阳热能的利用,比如太阳能热水器,而对太阳能

发电并不太熟悉。很多人其实还不明白太阳能发电原理，本文主要讲述的是太阳能发电原理,

感兴趣的朋友们速速围观。 一、太阳能发电原理

光伏发电就是我们常说的太阳能发电，是根据光生伏特效应原理，利用太阳能光伏电池把太

阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光子照在P-N结内形成电子——空穴对，电子在内

建电场的作用下向电池负极移动，经过外电路达到正极形成电流。它们主要由电子元器件构

成，不涉及机械部件，所以，太阳能发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。

理论上讲，太阳能发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大

到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。通常民间所说的太阳能发电往往指的就

是太阳能光伏发电，简称光电。 太阳库专注为您建太阳能发电站

太阳能电池板结构图

太阳能发电的工作原理图

二、太阳能发电系统构成

太阳能发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，

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太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是：

电池方阵：在有光照的情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生

“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。

蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。

控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。

逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器

和并网逆变器。

三、太阳能发电的优势

太阳能作为一种能源，与煤炭、石油、天然气、核能等矿物燃料相比，具有以下明显的优点: