太阳能热发电技术现状及发展趋势
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我国太阳能发电产业发展现状及面临的问题研究太阳能发电是利用太阳能转化为电能的一种清洁能源,且太阳能是可再生的资源,因此越来越受到人们的关注。
我国太阳能发电产业在近些年得到了长足的发展,但同时面临着许多问题。
一、我国太阳能发电的现状目前,我国太阳能发电的年装机容量已经达到了数百万千瓦。
尤其是近几年,政府对于太阳能发电政策的支持力度大,推动了太阳能市场的快速发展。
在我国,太阳能发电主要有两种方式,一种是光伏发电,另外一种是集热式发电。
光伏发电是将光能转化为电能,利用光伏组件把太阳能转化为直流电,再通过逆变器转换为交流电。
集热式发电是利用太阳能给水进行加热,产生蒸汽带动透平发电。
我国太阳能发电市场的主要发展区域是华东、东北、华南、西南四大区域。
其中,华东地区发展最为迅速,城市化程度高,经济水平较高,能源消费较大。
东北地区因为天气条件较为恶劣,对于太阳能的利用不高,但在政策的支持下,东北太阳能产业逐渐发展。
华南地区因为日照条件和温度较高,资源丰富,太阳能产业发展也非常活跃。
西南地区的太阳能产业最早得到了政府扶持,发展较为成熟,但后来政府逐渐把重心放到了其他地区,导致近年来西南地区的发展相对缓慢。
二、我国太阳能发电产业面临的问题尽管我国太阳能市场逐渐扩大,但是一些问题也出现了。
首先,随着我国太阳能发电市场的不断扩大,恶性竞争比较严重。
因为太阳能产业门槛较低,新的企业和品牌层出不穷,加上政府对于太阳能产业的补贴逐渐减少,导致市场竞争日益激烈。
其次,目前,我国太阳能产业的供给链还不够完善,关键材料比如硅片、逆变器、电池组等部件大部分需要进口,导致了太阳能板价格的不稳定、高企,同时也存在诸多技术难题。
另外,我国太阳能市场依然存在一些制约太阳能发电产业发展的问题。
例如,政府政策扶持力度不足,太阳能产业还存在环保和工业互联网连接等问题等等。
这些问题一定程度上影响了我国太阳能发电产业的大规模发展。
所以,随着我国能源需求的不断增长,太阳能发电作为清洁能源的重要来源,其发展仍然面临诸多挑战。
太阳能发电技术的发展历程及趋势太阳能作为一种绿色、清洁、可再生的能源,一直被人们所关注和探索。
随着科技的不断进步,太阳能发电技术也在不断地发展和完善。
本文将就太阳能发电技术的发展历程及趋势进行探讨。
一、太阳能发电技术的发展历程太阳能发电技术最早源于19世纪,但当时的技术并不成熟。
直到20世纪末,太阳能发电技术开始迅速发展。
以下是太阳能发电技术的发展历程:1.太阳能电池诞生1941年,美国贝尔实验室的研究人员Russell Ohl发明了太阳能电池,将太阳能转换成电能的理论开始得到实践。
2.多晶硅太阳能电池问世20世纪50年代,多晶硅技术被广泛应用于太阳能电池的制造。
多晶硅太阳能电池的效率比较低,但由于其成本较低,因此得到了广泛的应用。
3.单晶硅太阳能电池的出现20世纪70年代,单晶硅太阳能电池问世,其转换效率更高,能够将太阳能转换成更多的电能。
但其生产成本也相对较高。
4.薄膜太阳能电池的发展20世纪90年代,薄膜太阳能电池开始得到广泛的应用。
薄膜太阳能电池的生产成本较低,同时也具有更好的柔性和可塑性。
5.第三代太阳能电池技术的增长21世纪以来,第三代太阳能电池技术开始兴起。
第三代太阳能电池技术包括有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池等,其效率和性能更加优异。
二、太阳能发电技术的趋势随着太阳能发电技术的不断发展和创新,其趋势也在发生着变化。
1.技术革新太阳能发电技术将继续持续创新,新材料的出现、太阳能发电模块尺寸不断增大和锂离子电池技术的革新都将为太阳能发电领域注入新的活力。
2.越来越便携未来太阳能发电产品将越来越便携,便于携带和使用。
例如太阳能充电电池、折叠式太阳能充电板等。
3.智能化程度提高智能控制成为太阳能发电产品设计的重要组成部分。
智能控制功能意味着可以通过智能设备进行调节、监测和控制,提高设备的效率和智能化程度。
4.与其他清洁能源相结合太阳能发电技术将与其他清洁能源相结合,例如太阳能和风能联合发电、太阳能和地热能联合发电等。
槽式太阳能热发电技术的现状及进展槽式太阳能热发电技术简介槽式太阳能热发电是利用槽式聚光镜将太阳光聚在一条线上,在这条线上安装着一个管状集热器,用来吸收太阳能,并对传热工质进行加热,再借助蒸汽的动力循环来发电。
槽式聚光器的抛物面对太阳进行的是一维跟踪,聚光比为10~100,温度可以达到400℃。
20世纪80年代中期槽式太阳能热发电技术就已经发展起来了,目前美国加利福尼亚州已经安装了354 MW的槽式聚光热发电站,其工作介质是导热油,换热器可以使导热油产生接近400℃的过热蒸汽来驱动汽轮机发电。
槽式太阳能热发电技术特点槽式太阳能热发电技术最主要的特点是使用了大量的抛物面槽式聚光器来收集太阳辐射能,并把光能直接转化为热能,通过换热器使水变成高温高压的蒸汽,并推动汽轮机来发电。
因为太阳能是不确定的,所以在传热工质中加了一个常规燃料辅助锅炉,以备应急之用。
槽式太阳能热发电的缺点是:(1)虽然这种线性聚焦系统的集光效率由于单轴跟踪有所提高,但很难实现双轴跟踪,致使余弦效应对光的损失每年平均达到30%。
(2)槽式太阳能热发电系统结构庞大,在我国多风、高风沙区域难以立足。
(3)由于线型吸热器的表面全部裸露在受光空间中无法进行绝热处理,尽管设计真空层以减少对流带来的损失,但是其辐射损失仍然随温度的升高而增加。
槽式太阳能热发电技术集热系统结构(一)集热管集热管是槽式太阳能热发电集热系统的一个关键部件,能够将反射镜聚集的太阳直接辐射能转换成热能,温度可达400℃。
目前使用的集热管内层为不锈钢管,外层为玻璃管加两端的金属波纹管。
内管涂覆有选择性吸收涂层,以实现聚集太阳直接辐射的吸收率最大且红外波再辐射最小。
两端的玻璃一金属封接与金属波纹管实现密封连接,提供高温保护,密封内部空间保持真空。
减少气体的对流与传导热损,又加上应用选择性吸收涂层-使真。
太阳能的利用现状及未来发展研究一、内容描述随着全球能源危机与环境问题日益严重,新能源研究与利用受到广泛关注。
太阳能作为一种清洁、可再生、永续的能源,其利用研究成为热点。
本文将介绍太阳能的利用现状及未来发展,并对发展趋势进行展望。
太阳能是指太阳产生的能量。
根据其直接利用方式,可以将太阳能划分为两大类:一是光伏发电,即利用太阳光电池将太阳光直接转化为电能;二是光热发电,即利用太阳光对工质进行加热,然后利用热力循环产生电能。
光伏发电市场在全球范围内快速发展。
光伏发电主要设备为太阳能电池板,其原理是利用太阳能光电池吸收太阳光,将太阳光能转化为电能。
据国际能源署(IEA)数据显示,全球光伏产量在过去十年中实现了显著增长。
光热发电也称为集热式太阳能发电,其原理是利用太阳光的热量加热工质产生高温高压蒸汽,驱动蒸汽涡轮机转动发电。
光热发电的主要技术形式包括槽式和塔式。
光热发电目前处于发展起步阶段,但已经开始在全球范围内得到应用。
随着全球对可再生能源的需求不断增长,太阳能市场有着巨大的发展潜力。
尤其在发展中国家,电网覆盖范围有限,太阳能作为一种分布式能源,可以提高能源供应的稳定性和可靠性。
随着科研实力的不断增强,太阳能技术将持续创新。
太阳能电池转换效率将达到新高,光热发电系统将实现更高的工作温度和更低的成本。
各国纷纷出台可再生能源政策,对太阳能发展给予大力支持。
德国、美国等国家实施了一系列扶持政策,促进太阳能产业的发展。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源,在全球能源结构转型的大背景下,其研究和利用将继续深化。
光伏发电和光热发电技术将不断完善,市场需求将不断扩大,产业发展前景广阔。
1. 太阳能的重要性与广泛应用前景“太阳能的重要性与广泛应用前景”主要探讨了太阳能作为可再生能源的重要性,以及在未来的能源结构中其广泛应用的潜力。
太阳能作为一种清洁、可再生的能源,具有巨大的发展潜力。
随着科技的进步和成本的降低,太阳能的应用逐渐从理论走向现实,从小规模示范项目到商业化运行,成为推动世界能源转型的重要力量。
我国太阳能光热发电的现状研究及投资策略随着全球对环境问题的日益关注,太阳能光热发电作为一种绿色能源,受到了越来越多的关注。
中国作为世界上最大的能源消费国之一,也开始大力发展太阳能光热发电。
本文将从我国太阳能光热发电的现状入手,探讨其投资策略。
一、我国太阳能光热发电的现状1.1 发展历程太阳能光热发电是利用太阳能将光能转化为热能,再将热能转化为电能的一种发电方式。
我国太阳能光热发电的发展历程可以追溯到上世纪80年代。
当时,我国研制出了第一台太阳能热发电试验装置,但是由于技术水平不够,无法实现商业化应用。
随着技术的不断进步,我国太阳能光热发电在21世纪初开始进入快速发展阶段。
2006年,中国科学院沈阳自动化研究所研制出了国内第一台具有自主知识产权的太阳能光热发电系统,标志着我国太阳能光热发电技术已经具备了商业化应用的条件。
1.2 现状分析目前,我国太阳能光热发电已经进入了快速发展期。
截至2021年底,我国太阳能光热发电装机容量已经超过了2.5GW,占全球总装机容量的20%以上。
其中,甘肃省的“光伏+储能+光热”等多种形式的太阳能发电项目已经成为了全球最大的太阳能光热发电基地之一。
此外,我国在太阳能光热发电技术研发、产业化等方面也取得了一系列重要的进展。
例如,我国已经研制出了多种类型的太阳能光热发电系统,包括塔式、槽式、盘式等多种形式,实现了技术上的多样化。
同时,我国太阳能光热发电产业链逐步完善,从原材料、组件制造到系统集成等方面都已经建立了一定的产业基础。
1.3 发展前景随着我国能源结构调整和可再生能源发展的加速推进,太阳能光热发电的发展前景非常广阔。
根据国家能源局发布的《能源发展“十四五”规划纲要》,到2025年,我国太阳能光热发电装机容量将达到10GW以上,到2030年将达到15GW以上。
同时,我国将继续加大对太阳能光热发电技术研发和产业化的支持力度,推进技术创新和产业升级,进一步提升太阳能光热发电的竞争力和市场占有率。
太阳能市场的发展趋势和前景分析随着能源需求不断增加,环保意识的日益增强,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,已经成为人们越来越关注的能源形式之一。
太阳能市场在过去几年里呈现出爆炸式的增长,未来也将继续保持高速增长。
本文将从太阳能市场现状、发展趋势和未来前景三个方面分析太阳能市场的发展。
一、太阳能市场现状太阳能市场目前主要提供两种产品:太阳能光伏电池和太阳能热发电设备。
其中,太阳能光伏电池是利用光伏效应将阳光转化成电能的设备,主要应用在屋顶和地面光伏电站中;太阳能热发电设备则是利用镜面反射和集热器将阳光转化成热能,并将其转化成电能的设备,通常用于大型的太阳能热发电站。
从全球范围来看,太阳能市场的规模日益增长。
根据国际能源署发布的数据,全球新增的能源容量中,太阳能发电占比最大,2019年太阳能发电的新增容量达到了108.4吉瓦,而同期燃煤、天然气和核能发电量却呈现下降趋势。
此外,太阳能市场的价格也在逐渐降低,这使得越来越多的消费者更愿意采用太阳能产品。
根据太阳能行业协会的数据,美国太阳能市场的平均安装价格在过去几年里已经下降了约70%。
这也进一步推动了太阳能市场的发展。
二、太阳能市场发展趋势太阳能市场未来将继续保持高速增长的趋势。
从全球范围来看,太阳能市场的总容量预计将在未来几年里至少翻倍。
根据国际能源署的数据,到2030年,太阳能发电容量有望达到1.4万亿瓦特,这将使得太阳能发电量占全球总电力供应的16%以上。
其中,中国和印度将成为太阳能市场的主要推动力量。
据国际再生能源署预测,到2022年,中国将成为全球最大的太阳能市场,印度将成为全球第三大太阳能市场,超过日本和美国。
此外,太阳能技术也在不断进步,未来的太阳能产品将更加智能和高效。
智能太阳能家居产品可以通过智能手机应用程序远程监控能耗和产量,为用户提供更便捷的服务。
太阳能储能技术的不断发展也将使得太阳能产品更加实用和经济。
三、太阳能市场未来前景在未来的几年里,太阳能市场的前景将更加广阔。
太阳能光热发电技术研究现状及其关键设备问题分析摘要:太阳能是用之不竭的可再生清洁能源,有效利用太阳能光热发电可减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖。
目前中国的太阳能利用形式主要为中低温热利用和光伏发电,中高温热利用起步较晚,尚未完成商业化。
太阳能热发电是利用大规模太阳镜场将太阳能聚集起来,产生高温蒸汽驱动汽轮机发电的技术,相比于其它太阳能利用形式,能较好地解决太阳能不稳定、不持续的弱点,有利于太阳能的大规模利用。
按照太阳能镜场的集热方式,太阳能热发电主要分为抛物槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电和碟式太阳能热发电,此外还可将太阳能热发电技术与常规能源集成,目前有太阳能燃煤互补电站和太阳能燃气互补电站。
太阳能光热发电技术是太阳能利用的重要方式,在未来有广阔的发展前景。
关键词:太阳能;光热发电;技术发展一、太阳能发电系统分类及工作原理目前,较为成熟的太阳能发电技术是太阳能光伏发电和太阳能光热发电。
太阳能光热发电技术又分为塔式太阳能光热发电、槽式太阳能光热发电和碟式太阳能光热发电。
目前槽式和塔式太阳能光热发电站实现了商业化示范运行,而碟式发电系统仍处于示范阶段。
光热发电的工作原理太阳能光热发电的基本原理与常规火力发电相似,它主要利用大规模阵列镜面集聚太阳热能,通过换热装置加热产生蒸汽,然后驱动传统的汽轮发电机产生电能。
光热发电涉及光—热—电之间的转换,包括以下几个过程:光的捕获与转换过程、热量吸收与传递过程、热量储存与交换过程、热电转换过程。
相比光伏发电而言,太阳能光热发电技术不需要昂贵的晶硅光电转换工艺,同时具有较高的发电效率。
另外,利用相对成熟的热存储技术,可以存储部分热能,到了晚上,利用蓄热发电。
二、技术类型、特点与存在问题1.槽式太阳能光热发电系统槽式系统主要是把太阳光聚焦到管状集热器,加热带有真空玻璃罩的管内介质(多为导热油)。
工质在吸收足够热量之后,在经过油水换热器时与其中的水进行换热,将水加热成为过热蒸汽,产生的蒸汽在汽轮机中做功并带动发电机转动发电。
太阳能光伏发电技术现状及改进措施摘要:进入21世纪我国对太阳能的利用逐步重视起来,太阳能光伏发电技术日益发展,在我国已经形成了一大批的光伏企业生产基地。
太阳能是清洁无污染的绿色能源,且分布范围广泛,可以有效的解决社会生产过程中能源匮乏和环境污染的状况,但是这其中也存在一定的问题。
因此本文仅对太阳能光伏发电技术的优势和现状以及应用趋势各未来发展方向进行探讨,希望给大家以有益参考。
关键词:太阳能;光伏发电技术;现状;改进措施引言时代在进步,但是资源也随着时代的发展正逐渐消耗,许多不可再生资源已经临近枯竭,为促进社会可持续发展,全世界都在寻找可再生资源进行代替。
人们开发了五大新能源;风能、水能、太阳能、海洋能、地热能。
其中,太阳能的发展潜力最大,通过科学家对太阳能的长时间研究开发,在太阳能发电上取得巨大突破,而根据利用的方式不同,太阳能有热发电和光伏发电两种,文章主要讲述太阳能光伏发电,即光发电这种方式。
一、光伏发电的优势第一,无枯竭危险。
太阳能每秒钟到达地面的能量高达80×104kW,如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012kW·h,相当于目前世界上能耗的40倍;第二,安全环保,无噪声,无公害。
由于光伏电路是利用光能和电能之间的转化,故其无污染物的排放;第三,采集太阳能的地点的地理位置要求不高,不受资源分布地域的限制。
太阳能电池板只要能接受光照就能产生电能,所以可以安装在屋顶或者是始终能接受到光照的墙壁,充分利用空间资源;第四,可靠稳定寿命长,安装维护简便,适用范围广,就算一般家庭也可以利用太阳能发电。
二、太阳能光伏发电技术的现状(一)环境污染严重太阳能属于绿色能源,但是太阳能的上游组件以及硅原料加工却能产生很严重的污染。
生产太阳能薄膜电池时,会产生四氯化硅、氯化氢及氢气等废气。
尤其是四氯化硅,假如不处理,可能会变成盐酸等酸性物质从而污染土壤。
光伏发电的现状及发展前景摘要:近年来,由于对电能需求的大幅增加和对不可再生电能资源需求的逐年减少,太阳能光伏分布式发电新技术将在中国继续快速发展。
然而,它仍然存在许多缺陷。
关键词:光伏发电;发展现状;发展趋势太阳能资源利用在整个我国能源发展过程中,一直发挥着巨大的战略意义。
我国土地广袤,资源丰富。
但是,宝贵的国土资源并不代表人们能够任意开采和使用资源。
1我国太阳能光伏发电的现状及重要意义1.1太阳能光伏发电的现状当前,能源相对短缺状况已经开始成为现阶段我国经济社会面临解决的一种主要紧迫问题,没有基础能源领域的有效支持保障就永远无法支撑实现这个国家可持续性的持续发展。
特别是我国在实施中国以后,能源总消耗已经相对普遍较高,因此我们有必要进一步积极努力寻求或开发各种新模式的基础可发展再生化石能源体系[注1]。
目前的我国电网由于其受限制于自身较其低等级的生产技术水平、专业设计人才严重匮乏程度等一系列因素,导致大部分电能资源生产商依旧还是采用传统的方法是仅靠传统煤炭的燃烧法来加以实现,依靠单一可直接再生的能源方式发电是很难有效满足当今人们能源的用电需求。
1.2太阳能光伏发电的环保意义由于夏季雾霾、沙尘暴等恶劣极端天气对中国生态环境建设产生了巨大影响,近年来,这种影响现象在中国仍在高速发展,并呈日益加剧的趋势,中国的环境问题已引起全球同行的共同关注。
然而,在其他国家,很少有政府部门或大公司能够提出有效的解决方案,能够有效地实施并迅速、切实地解决问题。
因此,国家需要加大投入和研究力度,真正发现和解决环境问题。
在核电运行过程中,会同时产生甲烷、二氧化碳、有害气体甚至有毒腐蚀性气体。
如果这些危险气体被及时释放到室外大气循环中,必然会对大气生态环境造成极大的不利影响。
2我国太阳能光伏发电现状研究2.1太阳能光伏发电缺乏合理的规划早在1992年,中美两国就明确通过并建立了相应的可持续可再生清洁能源国家生产许可证配额制度,出台并实施了一系列配套优惠政策,也得到了各级政府有关部门领导的关注和支持。
太阳能光伏发电技术现状及改进措施随着全球能源危机的加剧和环保意识的提高,太阳能光伏发电已成为重要的发展方向。
目前,太阳能光伏发电技术的应用范围非常广泛,主要包括家庭和企业使用的小型光伏发电系统以及大型光伏电站。
在太阳能光伏发电技术中,主要使用的是硅材料,约占太阳能电池市场的90%以上。
其他材料如铜铟镓硒(CIGS)、有机材料等也已有不同程度的应用,但规模还较小。
此外,太阳能电池的转换效率也在不断提高。
目前实验室中的太阳能电池已经达到了46%的高转换效率,而市场上的太阳能电池转换效率则在15%~25%之间。
另一方面,随着太阳能光伏发电市场的扩大,太阳能光伏组件的成本也在不断降低。
根据国际能源署的报告,太阳能光伏发电已经成为世界上最便宜的电力形式之一。
虽然目前太阳能光伏发电技术已经取得了很大的成果,但仍然存在一些问题需要解决。
以下是目前太阳能光伏发电技术的改进措施:1. 提高太阳能电池的转换效率:提高太阳能电池的转换效率可以降低电站的总成本,并且提高发电效率,减少对环境的损害。
为了提高太阳能电池的转换效率,需要开展相关的研究工作,不断优化硅太阳能电池和其他类型的太阳能电池的工艺技术。
2. 大规模应用太阳能光伏发电:目前太阳能光伏发电的规模还比较小,需要大力推广和应用。
政府可以加大对太阳能光伏发电的补贴力度,鼓励企业和个人安装太阳能电池板。
3. 利用负载平衡技术:太阳能光伏发电存在天气不稳定等问题,如何在不同天气和时间段内保持稳定的发电量非常重要。
负载平衡技术可以在不同的负载情况下调整光伏电站的输出功率,从而使太阳能光伏发电更加稳定。
4. 综合利用太阳能资源:太阳能光伏发电可以与太阳能热利用技术相结合,如利用光热转换技术将太阳能转化为热能供暖。
通过综合利用太阳能资源,太阳能光伏发电的经济效益可以得到更好的提高。
结论太阳能光伏发电技术的优点在于资源丰富、环保、可靠等方面,因此受到了越来越多人的青睐。
当前,太阳能光伏发电技术已经基本成熟,并且在市场上得到了广泛应用,但仍然需要不断提高转换效率、加大应用规模、利用负载平衡技术和综合利用太阳能资源等改进措施的推进,以进一步推动太阳能光伏发电技术的发展。
新能源发电技术的发展现状及未来趋势的分析随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断升高,新能源作为重要的替代能源,发展呈现出迅猛的势头。
在新能源中,风能、光能、水能等以太阳能、风能为代表的可再生能源已经成为当前新能源发展的核心。
太阳能和风能因为便于收集,能在大规模上应用,也更容易推广利用,成为新一代新能源发展的核心。
一、新能源发电技术的现状1、太阳能光电发电技术太阳能光电发电技术是目前应用最广泛的太阳能发电技术之一,包括单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池等。
其中,单晶硅和多晶硅光伏电池技术已经达到了商业化标准,空间利用率和能量转换效率逐年提升,目前已经成为主流的太阳能发电技术之一,并已成功应用于地面和屋顶的光伏发电系统。
2、风能发电技术风能发电技术是应用最广泛的新能源发电技术之一。
根据风轮的转速和形式的不同,风能的利用方式分为水平轴和垂直轴风轮两种类型。
其中,水平轴风轮是主流技术,在世界范围内被广泛应用于商业风电场的建设中。
自然风能被转换成机械能之后,经过传动装置驱动发电机来产生电力。
3、水力发电技术水力发电技术是在水流驱动水轮的基础上进行的一种发电方式,主要利用水力发电站对水能源进行收集和转换。
水流由高处流到低处,从水轮启动并牵引发电机高速运转,发电机将机械能转化为电能,从而发电。
水力发电技术能够高效利用水能,但对水源的要求比较高,需要在富水地区进行建站。
4、地热发电技术地热发电技术是应用地下高温热水和蒸气产生电力的技术,可以在地下高温热水、岩浆或干蒸气区域使用,将地热能转化为电能。
目前,地热发电技术在世界各地尤其是在冰岛等地区已经广泛应用,并且其发电量在全球各种新能源中处于很高的位置。
二、新能源发电技术的未来趋势1、技术革新新一代新能源发电技术将受益于电力电子、信息和通信技术的革新,迎来一个全新的发展时代。
随着技术不断发展,新的能量转换技术正在不断涌现,将取代传统的燃煤和燃油发电。
2、提高能量转化效率新能源发电技术在可再生能源中的能量转化效率处于较高水平,但是仍需要不断提高。
太阳能光伏发电与光热发电技术现状及发展前景综述发表时间:2020-12-24T17:29:49.610Z 来源:《科学与技术》2020年25期作者:郑哲[导读] 不可再生资源的快速消耗与环境污染等问题给人类的未来工业发展带来了新的挑战,随着人类对可再生能源的越发重视郑哲宁夏京银智慧新能源有限公司,银川,750001摘要:不可再生资源的快速消耗与环境污染等问题给人类的未来工业发展带来了新的挑战,随着人类对可再生能源的越发重视,太阳能发电技术被认为是解决能源危机的一种有效思路。
本文重点阐述了光伏发电和光热发电原理、分类、特点,及优缺点,指出了不同的光伏发电材料在近年来的研究进展,对硅系、无机型、有机型光伏发电材料及石墨烯、钙钛矿等新一代光伏发电材料的研究现状进行了综述,并分析了其发展前景。
关键词:太阳能发电;光伏发电;光热发电;光伏发电材料0 引言能源是各国经济发展和繁荣的重要因素,目前全球大部分能源仍来自化石燃料,但是对化石能源的持续开采导致了能源危机的产生,开发无污染、可再生的新能源成为了全球大多数国家的共识。
其中对风能,地热能,核能和太阳能等新能源的开发和利用成为国际前沿科学的研究热点。
其中,太阳能是一种稳定且用之不竭的清洁绿色能源,每天以1.2×105MW 的能量落在地球表面,总能量相当于全世界 20年的总能源消耗量,具有满足日益增长的世界电力需求的巨大潜力。
与其他清洁能源相比,如核能,水电等相比,太阳能具有获取更加容易、安全无害、不产生污染等特点。
因此,太阳能发电日益成为世界新能源产业中规模数量增长最多、成果显著的重要技术。
根据原理不同,太阳能发电主要分为光伏发电和光热发电。
其中,我国在分布式光伏发电在政策和资金上给予了很大的支持和鼓励,为推进太阳能发电产业的发展进程以及中国能源补给和环境保护贡献了重要力量。
1 光伏发电技术1.1光伏发电技术的产生与原理1954 年,美国科学家皮尔松在贝尔实验室首次制成了光电转化效率6%,能够实际使用的单晶硅太阳能电池,这意味着将太阳能转换为电能的能够面向市场的光伏发电技术正式产生。
太阳能光伏发电技术现状与发展探讨摘要:文章首先分析了太阳能光伏发电技术的优势,随后分析了太阳能光伏发电技术在混合发电系统、聚光光伏技术、并网光伏发电系统、独立光伏发电系统和光伏建筑一体化方面的应用;之后分析了国内外太阳能光伏发电技术的现状;最后指出太阳能光伏发电技术的发展趋势,即成本进一步降低、光伏电站建设进一步发展。
关键词:太阳能;光伏发电技术;光电转换率;市场化1.太阳能光伏发电技术的优势1.1电能供应稳定太阳能光伏发电技术是一种利用太阳能的技术形式。
传统的太阳能利用主要将太阳能用于加热过程中。
人类最早在1839年发现了光生伏打效应,但由于技术、生产能力的限制,直到1954年才生产了世界第一块单品硅光伏电池。
该技术虽然得到全世界的普遍关注,但高昂的电池生产成本使其没有得到大范围的推广。
进入21世纪后,光伏发电技术快速发展,相关材料设备的成本不断降低,为太阳能光伏发电技术的广泛应用打下了非常扎实的基础。
现阶段光伏发电系统的应用十分广泛。
太阳能光伏发电电厂向城市、乡村提供可靠的电能供应。
在政府的大力推广、建设下,太阳能光伏发电系统已经能够为14万用户提供稳定的电能供应。
1.2储量丰富且清洁无污染太阳能作为清洁性能源,储量丰富;相比传统的化石能源燃烧发电技术,太阳能光伏发电技术不会对生态环境造成污染和破坏,也不存在能源过度开采和利用所导致的严重后果。
从我国太阳能分布的角度上来讲,我国幅员辽阔,西部高原地区的太阳能资源充足,人口密度较低,为光伏发电技术的发展提供了可靠的地理和环境资源。
很多地区的太阳能辐射量可以达到4kW·h/m2,西北部分地区甚至会超过7kW·h/m2。
2.太阳能光伏发电技术的应用2.1混合发电系统太阳能光伏混合发电系统以太阳能和风力为主要能源,将不同类型的风力发电机组与光伏发电进行有效结合,从而确保混合发电系统供电的稳定性。
我国西北地区有极其丰富的太阳能资源和风力资源,二者的有效混合可以弥补由光伏发电对天气的依赖而带来的技术缺陷。
可再生能源技术的现状及未来发展趋势随着人类社会的快速发展,能源需求不断增长,传统能源已经逐渐显现出不可持续的问题,而可再生能源技术正因为其低碳环保、可再生等特点得到越来越广泛的关注。
本文旨在探讨可再生能源技术的现状及未来发展趋势。
一、可再生能源技术的现状1.1 太阳能技术太阳能是一种非常常见和成熟的可再生能源技术,它通过太阳能电池板收集太阳能并转化为电能,可以应用于建筑、照明、水泵、交通等小型设备。
现代太阳能技术已经越来越成熟,主要表现在:一是太阳能电池板的高效性和成本降低。
太阳能电池板的效率已经超过了20%,而且相对成本也在不断降低。
而在大规模建筑应用方面,国际上也出现了很多成功案例。
二是太阳能发电技术的进步。
太阳能发电技术分为光伏发电和太阳能热发电两种类型。
光伏发电根据最近的研究成果表明,5年内太阳能发电成本将降至常规电力的水平;而在太阳能热发电方面,中国也已经成功实现了一系列的示范项目,预计将在未来实现规模应用。
1.2 风能技术风能是另一种非常重要的可再生能源技术,目前在欧美国家应用最为广泛。
通过利用风能发电,有效减少二氧化碳排放,已成为欧洲战略性能源和工业政策的核心内容。
风能技术主要表现为:一是风力发电机组的规模化发展。
目前,风电场中常见的是2MW以上,而且随着技术的进步,大型风力发电机组的发电效率也在不断提高,同时造价也在不断降低。
二是基于风力的新型技术。
如海上风电,波浪能等,这些基于风的新型技术将成为未来可再生能源的发展方向,值得深入研究。
1.3 水力发电技术水力发电是一种传统的可再生能源技术,它利用水能转化为电能,早已广泛应用于实际生产中。
但其受地域环境限制和投资成本较高等问题使其应用受到一定限制。
目前,水力发电技术主要表现在:一是小水电的快速发展。
小水电是指安装在小河流上的小型水轮发电机组,由于其前期投资比较少,因此越来越受到各地政府和社会的关注与支持,被视为农村地区优化能源结构、解决农业能源问题的重要途径。
“双碳”目标下我国光伏发电技术现状与发展趋势摘要:随着绿色发展理念的提出,人们在生活和工作中越来越注重对环境的保护,原有的煤炭、石油等能源对环境的污染较严重,不符合现阶段人们的发展观念。
因此,如何高效利用太阳能,减少污染物的排放,降低生产、生活成本,实现经济的长久稳定发展,是我国能源部门面临的一道难题。
光伏发电技术可以将太阳能转化为电能,为人们提供清洁、低价的能源,符合我国的发展理念,既能保护绿水青山又能得到金山银山。
文章介绍了我国目前使用太阳能光伏发电技术的应用,进一步研究并整理其发展趋势。
关键词:太阳能资源;光伏发电;可再生资源;发电技术;项目开发1“双碳”目标下我国光伏发电技术现状1.1离网光伏发电技术离网光伏发电系统是不与公用电网连接的发电系统,通常应用于缺电的边远地区以及太阳能路灯、通信信号基站等基础设施的用电需求。
离网光伏发电系统根据用电负载的特点,分为无蓄电池的直流光伏发电系统、有蓄电池的直流光伏发电系统、交流光伏发电系统。
无蓄电池的直流光伏发电系统主要由光伏电池组件和用电负载组成,没有蓄电池储能设备和控制器等部件。
有蓄电池的直流光伏发电系统由光伏电池组件、充放电控制器、储能蓄电池及直流负载等组成,该系统能应用于太阳能路灯、移动通信基站、渔船、边远地区供电等,应用范围较广。
交流光伏发电系统相比直流光伏发电系统,多了一个交流逆变器,可以把直流电转换成交流电为交流负载提供电能,可以作为市电互补型发电系统,能有效节约能源,减少碳排放。
1.2太阳能光伏发电技术就地理位置和占地面积来说,我国的太阳能资源是相当丰富的。
因此,我国对于太阳能光伏发电的研究也很早就开始了。
1971年的“东方红二号”卫星上就已经开始使用太阳能电池了。
20世纪以来,我国大力推广供电行业发展,加快基础建设进程,实施“送电到乡”工程,也为太阳能发电行业的发展一公里巨大的助力,推动了我国太阳能光伏发电技术的研究、更新和应用。
太阳能利用技术现状及发展前景综述太阳能是一种可再生能源,通过利用太阳辐射的热和光能来产生电力和供暖。
随着能源危机和环保意识的提高,太阳能技术逐渐得到广泛应用,并取得了显著的进展。
太阳能利用技术主要包括太阳能热利用技术和太阳能光利用技术。
太阳能热利用技术是通过集热器将太阳能转化为热能,用于供暖和热水供应。
目前,太阳能热水器是最常见的太阳能利用设备之一,在许多地区得到广泛应用。
此外,太阳能热利用技术还可以用于工业生产过程中的加热和蒸汽发生等。
太阳能光利用技术是通过光伏发电将太阳能转化为电能。
光伏发电是将太阳能直接转化为电能的过程,利用太阳能电池将太阳能辐射转化为电流。
太阳能电池的技术不断提升,效率不断提高,目前已经达到了相当高的水平。
太阳能光伏发电系统广泛应用于农村地区的电力供应和城市居民家庭的分布式发电。
太阳能利用技术的发展前景非常广阔。
首先,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源,不会受到能源价格波动和供给短缺的限制。
对于能源紧缺的国家和地区来说,太阳能是一种可靠的替代能源,可以大大减少对进口能源的依赖。
其次,太阳能技术具有环保的特点。
太阳能发电不会产生任何的二氧化碳等温室气体,对环境污染几乎没有影响。
相比之下,化石燃料的燃烧产生的废气会严重影响大气质量和全球气候变化。
太阳能的广泛应用可以减少对化石燃料的需求,降低全球气候变化的风险。
再次,太阳能技术的成本不断降低,效率不断提高。
随着技术的进步和规模化生产的推广,太阳能设备的价格正在逐渐下降,同时效率也在不断提高。
这使得太阳能发电逐渐具备商业应用的潜力,可以在更广泛的范围内应用,为人们提供更实惠的清洁能源选择。
最后,太阳能技术的应用领域也在不断扩展。
除了传统的供暖和发电之外,太阳能还可以应用于交通运输、水处理、农业灌溉等领域。
太阳能技术与其他新能源技术的结合也可以实现能源的综合利用,提高能源利用效率。
总结起来,太阳能利用技术目前已经具有了广泛的应用基础,并且有着良好的发展前景。
-- -- 太阳能热发电技术的现状及发展趋势 【摘要】能源与环境的突出矛盾,给太阳能热发电产业带来了新的契机.从全
球太阳能热发电的现状出发,简要介绍了塔式、槽式、碟式等太阳能热发电技术及国内外的研究成果,并对这3种主流的太阳能热发电技术进行了分析和比较,最后立足本国实际,指出了我国太阳能热发电行业面临的问题和挑战,提出其广阔的发展前景.
[关键词]太阳能热发电,塔式热发电,槽式热发电,碟式热发电,现状及发
展趋势 【Abstract】The prominent contradiction between energy and
environment has brought solar thermal power industry newopportunities.Based on the present situation of global solar thermal power,three main forms of solar thermal power arebriefly introduced and compared:tower solar power,groove solar power and disc type solar power,including research re-sults at home and abroad.Considering the situation of our country,the problems and challenges of solar thermal power inChina were proposed,and the broad development prospects were also put forward in the paper. 【Key words】solar thermal power,tower solar power,groove solar power,disc type solar power 在全球可持续发展的大背景下,“绿色能源”和“低碳生活”的概念正受到越来越多的关注,各国竞相开展以风能、太阳能、生物能、地热能、海洋能等可再生绿色能源为主的研究和应用.同时从国家能源局获悉,我国首轮太阳能光热发电特许权招标项目,已于2010年6月底至7月初正式开始.此政策的颁布,打破了常规化石燃料发电占据整个发电行业的局面,意味着太阳能因其储量的无限性、利用的-- -- 清洁性等特点一跃成为最热门的新能源之一,太阳能热发电技术将迅速进入商业化成长时期,成为解决当前能源、资源、环境等一系列问题的新兴产业.人们最早对太阳能热发电的研究,可以追溯到18世纪70年代在巴黎建立的第一个小型点聚集太阳能热交互蒸汽机,自此之后,各国对太阳能热发电技术的研究从未终止.在1981年至1991年间,全世界建造了多种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座(塔式为主);另外在1985至1991的6年间,在美国加州沙漠建成的9座槽式太阳能发电站,更是将发电成本降至8美分/kWh,太阳能热发电项目已成为各国建立新能源系统的方向之一[1].经过近30年的发展,部分太阳能热发电技术已完成试验和示范阶段,正向低成本、高产业化迈进.本文以目前研究最为广泛的聚光式太阳能热发电技术为对象,对各种聚光式太阳能热发电技术进行介绍、分析和比较,希望能得出对我国太阳能热发电行业具有建设性的意见. 1 太阳能热发电技术的概念与分类
太阳能热发电主要是将聚集到的太阳辐射能,通过换热装置产生蒸汽,驱动蒸汽轮机发电.太阳能热发电与常规化石能源在热力发电方式上的原理是相同的,都是通过Rankine循环、Brayton循环或Stirling循环将热能转换为电能,区别在于热源不同,太阳能发电的热源来自太阳辐射,因而如何用聚光装置将太阳能收集起来是大多数太阳能热发电的关键技术之一.此外,考虑到太阳能的间歇性,需要配置蓄热系统储存收集到的太阳能,用以夜间或辐射不足时进行发电,因此成熟的蓄热技术成为太阳能热发电中的另一关键技术.直接-- -- 光发电和间接光发电是太阳能热发电中最常用的分类方式.直接光发电可分为太阳能热离子发电、太阳能温差发电和太阳能热磁体发电;间接光发电可分为聚光类和非聚光类,其中聚光类按照太阳采集方式可分为太阳能塔式发电、太阳能槽式发电和太阳能碟式发电;非聚光类主要有太阳能真空管发电、太阳能热气流发电和太阳能热池发电等[3].通常所说的太阳能热发电,主要指间接光发电,直接光发电尚在实验阶段.目前主流的太阳能热发电技术集中在塔式、槽式和碟式,它们因开发前景巨大而受到极大的关注. 2 聚光式太阳能热发电技术
2.1塔式太阳能热发电
塔式太阳能发电主要由大量的跟踪太阳的定向反射镜(定日镜)和装在中央塔上的热接收器这两大部分组成,成千上万面定日镜将太阳光聚焦到中央接收器上,接收器将聚集的太阳辐射能转化为热能,然后再将热能传递给热力循环工具,驱动热机做功发电.随着镜场中定日镜数目的增加,塔式太阳能发电系统的聚光比也随之上升,最高可达1 500,运行温度为1 000℃~1 500℃[4].它因其聚光倍数高、能量集中过程简便、热转化效率高等优点,极适合--
-- 太阳能并网发电。图1为塔式太阳能发电的系统图.从图1可以看出,塔式太阳能发电系统包括:跟踪太阳光的定日镜、接收器、工质加热器、储能系统以及汽轮机组等部分.收集装置由多面定日镜、跟踪装置、支撑结构等构成.系统通过对收集装置的控制,实现对太阳的最佳跟踪,从而将太阳的反射光准确聚焦到中央接收器内的吸热器中,使传热介质受热升温,进入蒸汽发生器产生蒸汽,最终驱动汽轮机组进行发电.此外,为了保证持续供电,需要蓄热装置将高峰时段的热量进行存储以备早晚和阴雨间隙使用.作为欧洲首座商业性太阳能发电厂,2007年3月,PS10电站,如图2所示,利用624个面积均为120m2的巨大日光反射器将太阳光聚焦在高约90 m的塔上,产生1.1万kW的电力,电站每年向电网供电1 920万kWh,年平均发电效率可达10.5%[6].2009年5月,在PS10电站的基础上,PS20电站正式动工.PS20电站使用1 225个面积为120 m2的定日镜将太阳光聚-- -- 集在高约为162 m的塔上,能提供满足18万个家庭日常需求的用电
量,整个电站计在2013年竣工。 我国在这方面起步较晚,并且由于工艺、材料、部件及其相关技术尚未得到根本性的解决,加上经费不足,一直裹足不前.近年来,中国工程学院院士张耀明教授带领团队刻苦钻研,在自动跟踪、聚光、集热等技术上取得了突破.国内首座“70 kW塔式太阳能热发电系统”已于2005年10月在南京江宁顺利建成并成功投入并网发电[7],填补了我国在这方面的空白. 2.2槽式太阳能热发电
槽式太阳能发电采用多个槽形抛物面式聚光器,将太阳光聚集到接收装置的集热管上,加热工质,产生高温蒸汽后推动汽轮机发电.收集装置的几何特性决定了槽式太阳能发电的聚光比要低于塔式,通常在10~100之间,运行温度达400℃[8].如图3所示[1],-- -- 槽式太阳能发电包括聚光集热部分、换热部分、
发电储能部分。其中,发电储能部分与塔式基本相似,不同之处在于聚光集热和换热部分.聚光集热是整个槽式发电系统的核心,它由聚光阵列、集热器和跟踪装置组成.在此部分,集热器大多采用串、并联排列的方式,可按南北、东西和极轴3个方向对太阳光进行一维跟踪.在换热部分,预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器4组件实现了工质加热、换热、产生蒸汽、进行发电的过程.由于槽式发电系统结构相对紧凑,其收集装置的占地面积比起塔式和碟式来说,相对较小,因而为槽式太阳能发电向产业化发展奠定了基础.自上世纪80年代起,美国Luz公司在加州莫哈维沙漠陆续建成了9座槽式聚光热发电站(SEGSⅠ-SEGSⅨ)[9],总装机容量为35.4万kW,年发电总量108亿kWh,产生的电力可供50万人使用.随着技术不断发展,系统效率由起初的11.5%提高到13.6%,每kW电能装机容量的-- -- 投资己由6000美元降至2000多美元,电费也由每度24美分降至7.5美分.自1984年以来,Luz公司先后开发了1.4万kW、3万kW和8万kW的多种系统,太阳辐射能转化至电能的最高瞬时效率可达24%,年平均效率最高为15%.在广泛采纳和吸取SEGS电站多年运行经验的基础上,在内华达州建造的装机容量为6.4万kW的槽式太阳能热发电站SOLAR-1,只需要30 min的储热容量和2%的天然气作为辅助能源即可保证投入并网发电[10],且运行结果表明该电站在效率和稳定性方面均有一定提高.在槽式太阳能发电领域,我国已在太阳光方位传感器、自动跟踪系统、抛物面反射镜、接收器方面取得了突破性进展,并且拥有具有完全自主知识产权的100 kW槽式太阳能热发电试验装置[11].国际权威机构的统计显示,截止2009年,全世界运行的槽式光热发电站占整个光热发电站的88%,占在建项目的97.5%,可见槽式太阳能热发电技术已取得了大规模商业化生产的能力.值得注意的是,虽然槽式太阳能热发电已具备了大规模投产的条件,然而其核心部件高温真空管仍存在技术缺陷,涂层技术还有待改进,因而加强核心部件的技术研发、工艺改进将是今后提高槽式太阳能热发电效率、降低成本的关键,也将成为推动槽式太阳能发展的重要动力. 2.3碟式太阳能热发电
作为目前热发电效率最高的方式,碟式太阳能发电整合多个反射镜组成抛物面蝶形聚光镜,通过对其的旋转,将太阳光聚集到接收器中,经接收器吸热后加热工质,进一步驱动发电机组发电[12].旋