发布时间:2024-06-21 11:40:14 人气:
什么是太阳能光伏发电?
1.光伏发电技术的兴起20世纪90年代后期,世界上兴起一股“太阳屋顶”热。光伏发电技术发展较早的主要是日本、德国和美国,这些国家相继提出“1万屋顶”、“10万屋顶”和“百万屋顶”计划。近几年来,在发达国家已建造了相当发展水平的“零能房屋”,即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗,真正做到清洁、无污染。光伏发电技术代表了21世纪太阳能建筑的发展趋势,将太阳能建筑的发展推向一个新阶段。德国弗赖堡著名的“完全自足太阳房”(图7.1)就是一座完全依靠太阳能采暖、发电,而不依赖常规能源的零消耗建筑。
2.我国光伏发电技术的发展
粗略估计,我国现有建筑屋顶面积总计约400×108m2,假如1%安装光伏系统,可安装光伏发电装机容量3550×104~6620×104kW,年发电量287×108~543×108kW·h。我国荒漠化土地面积约264×104km2,其中干旱区荒漠化土地面积超过250×104km2,主要分布在光照资源丰富的西北地区。按利用我国戈壁和荒漠面积3%的比例计算,太阳能发电可利用资源潜力可达27×108kW,年发电量可达4.1×1012kW·h。
图7.1 德国弗赖堡“完全自足太阳房”
中国的光伏产业从20世纪70年代起步,90年代开始稳步发展,太阳能电池板及其组件的产量逐步增加。2000年以后国家电网公司为了加强对电网工程的控制,新发布了很多的管理方法,要求在管理上遵守电网工程建设的统一标准。2007年中国的光伏电池产量首次超过德国和日本,光伏电池的太阳能利用效率也逐步提高。我国2010年太阳光伏累计装机容量450MW,光伏产业复合成长率已达到38%。
现在,我国的光伏发电市场已经涉及广电部的村村通工程、产业部的光缆工程、林业部的森林防火通信工程和大漠地区光伏发电工程等众多领域。国家在“973”和“863”等重大项目中也将太阳能光伏发电的发展放到重要位置,2008年北京绿色奥运、2010年上海世界博览会的筹办也对太阳能光伏发电的发展产生了巨大的推动作用。
3.光伏发电系统介绍
太阳能光伏发电系统是一种新型的发电系统,它是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,使太阳光的辐射能直接转换为电能。太阳能光伏发电系统按照运行方式的不同,可分为独立运行的光伏发电系统和并网运行的光伏发电系统两种。独立运行的光伏发电系统要保持连续供电,需要有蓄电池作为电能的储存装置,主要用于电网不能到达的边远地区和人口分散地区,相对来说整个系统造价比较高;在有公共电网供电的地区,光伏发电装置与电网连接并网运行,省去蓄电池,大幅度减少投资,具有更好的运行效率和环保性能。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器和蓄电池(组)构成。
1)太阳能电池板
太阳能电池板是太阳能光伏发电系统中的核心部分,其作用是将太阳能直接转换成电能,供负载使用或存贮于蓄电池内备用。
2)太阳能控制器
太阳能控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压,快速、平稳、高效地为蓄电池充电,并在充电过程中减少损耗,尽量延长蓄电池的使用寿命;同时保护蓄电池,避免过充电和过放电现象的发生。如果用户使用的是直流负载,通过太阳能控制器可以为负载提供稳定的直流电(由于天气的原因,太阳电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定)。
3)逆变器
逆变器的作用就是将太阳能电池阵列和蓄电池提供的低压直流电逆变成220V交流电,供给交流负载使用。
4)蓄电池(组)
蓄电池(组)的作用是将太阳能阵列发出的直流电直接储存起来,供负载使用。在光伏发电系统中,蓄电池处于浮充放电状态,当日照量大时,除了供给负载用电外,还对蓄电池充电;当日照量小时,这部分储存的能量将逐步放出。
4.光伏发电系统的应用
目前我国光伏发电系统的应用,一方面以采用户用光伏发电系统和建设小型光伏电站为主,来解决偏远地区无电村和无电户的供电问题,为200万户偏远地区农牧民(即目前我国三分之一的无电人口)提供最基本的生活用电;另一方面,通过借鉴发达国家建设屋顶光伏发电系统的经验,在经济较发达、城市现代化水平较高的大中城市,在公益性建筑物和其他建筑物以及在道路、公园、车站等公共设施照明系统中推广使用光伏电源,建设屋顶光伏发电系统。此外,还将建立大型的并网光伏系统,以便于为光伏发电成本下降到一定水平时而开展大型并网光伏系统应用活动做好准备。
1)户用光伏发电系统和小型光伏电站
户用光伏系统和小型光伏电站属于非并网光伏发电系统(独立系统),多用于我国广大无电贫困山区和贫困农村。自投入使用以来,运行可靠,发电正常,性能优良。例如,辽宁省建昌县贫困无电山区已经安装了353套独立家用太阳能光伏电源系统,太阳能电池组件总功率可达22650W。
此家用光伏电源系统包括直流系统和交流系统两大类。直流系统由太阳能电池组件及支架、控制器和蓄电池组三部分组成。交流系统比直流系统多一个逆变器,共由四部分组成。
白天,太阳能电池组件接收太阳光照输出电能,然后经过防反充二极管向蓄电池组充电;夜晚,直流系统经过控制器将蓄电池组输出的直流电供直流负载使用,交流系统则经过逆变器把蓄电池组通过控制器输出的直流电变换为交流电供交流负载使用。在此系统中,太阳能电池组件的功能是将太阳辐射能转换为电能;蓄电池组的功能是将太阳能电池组件输出的直流电加以储存;防反充二极管的功能是用以阻止蓄电池组通过太阳能电池组件放电;控制器的功能是对蓄电池组的过充电和过放电进行保护;逆变器的功能是将蓄电池组输出的直流电变换为交流电。图7.2为户用光伏发电系统。
图7.2 户用光伏发电系统
此外,我国在西北偏远地区(如青海、西藏、新疆、甘肃等地)还建立了一些小型光伏电站。由于特殊的地缘,光伏电站特别适合西部特殊的居住环境,特别是在青藏高原有着得天独厚的地理环境优势,大力开发利用太阳能新能源,将其转换为电能,既解决了部分无电人口的供电问题,又解决了边远地区的通信问题,促进了西部地区脱贫致富,使经济和生态环境协调发展。其中西藏成为我国光伏电站、光伏电池装机容量最大的省区,有效地改善了当地牧民们的用电紧缺现象,而在通信方面,微波通信中继站应用光伏电源达到700kW以上,小型光伏电站有1300个。
2)屋顶光伏发电系统
随着光伏应用技术的发展,世界各国普遍推出了相应的屋顶光伏计划。“九五”期间,我国国家科学技术委员会也开始将太阳能屋顶系统列入国家科技攻关计划。图7.3为屋顶光伏发电系统。太阳能光伏发电系统与建筑物相结合,备受世界重视的原因是它存在以下几方面优点:
(1)不占用土地资源,这对于土地昂贵的城市尤为重要。
(2)可以原地发电,原地使用,减少了电力输送的线路损耗。
(3)降低了墙面及屋顶的温升,减轻了建筑物的空调负荷,降低了空调的能耗。
(4)取代和节约了昂贵的外饰材料(如玻璃幕墙等),使建筑物的外观统一协调,美化建筑环境。
(5)舒缓了高峰电力的需求,配备蓄电池后,还满足了安全用电设施的不断电要求。
图7.3 屋顶光伏发电系统
2008年奥运会的申办成功为太阳能利用提供了新的契机,国家计划将太阳能光伏发电融入奥运会建筑中,各奥运会建筑将大范围采用太阳能等绿色能源利用技术,我国政府对在奥运村及奥运会场馆中太阳能利用和建筑设计相结合进行了研究,并在奥运场馆及奥运村中应用,降低了建筑能耗,提升了城市的整体形象。
当今,诸多城市积极利用小型太阳能光伏电源,于道路、公园、车站甚至家庭安装了太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能路灯、市政交通及车位标识灯,这些灯造型新颖、美观大方、变化多样,而且经久耐用,融观赏性与实用性于一体,既不用拉电线、占用空间,还具有节能、环保、维护方便等优点,成为城市一道亮丽的风景线,为城市美化增添色彩。
3)大型并网光伏发电系统
并网光伏发电系统是光伏技术进步的重要标志,是未来太阳能光伏发电的趋势。光伏系统步入大规模发电阶段,意味着现在的能源结构将发生根本的变化,是人类社会利用能源的一场革命。图7.4为太阳能光伏电站。
图7.4 太阳能光伏电站
目前,在世界范围内,如美国、德国等发达国家已经开始建设了一批千瓦级并网光伏发电系统,又正在建设一批兆瓦级的光伏并网发电系统,甚至印度、菲律宾及非洲一些国家也开始建设大型并网光伏发电系统。
我国的并网光伏发电系统起步较晚,与上述国家相比,还有一段很大的差距。但我国已在深圳国际园林花卉博览园内建成了亚洲最大的太阳能并网光伏电站(图7.5),它在综合展馆、花卉展馆、管理中心、南区游客服务中心和北区东山坡都安装了太阳能光伏电站,电站总容量达1MW,并网光伏电站的年发电能力约为100×104kW·h,相当于每年可节省标准煤超过384t,减排粉尘约48t,减排灰渣约101t,减排二氧化碳超过170t,减排二氧化硫约768t,是真正的无污染的绿色能源。深圳国际园林花卉博览园1MWp太阳能并网光伏电站建成后,成为目前亚洲和我国总容量第一的并网光伏电站,同时也是世界上为数不多的兆瓦级大型太阳能光伏电站之一,填补了我国在大型并网光伏电站设计和建设上的空白,将成为我国并网太阳能发电史上的里程碑。
图7.5 深圳国际园林花卉博览园1MWp太阳能并网光伏电站
风力发电有什么应用
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球风力发电上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。
风力发电简介
风是一种潜力很大的新能源,人们也许还记得,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。
利用风力发电的尝试,早在本世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。
目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了。1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。
1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
怎样利用风力来发电呢
我们把风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能,这就是风力发电。风力发电所需要的装置,称作风力发电机组。这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。(大型风力发电站基本上没有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才会拥有尾舵)
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。(现在还有一些垂直风轮,s型旋转叶片等,其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)
由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。
发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。
多大的风力才可以发电呢
一般说来,3级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速每秒为9.5米时,机组的输出功率为55千瓦;当风速每秒8米时,功率为38千瓦;风速每秒为6米时,只有16千瓦;而风速为每秒5米时,仅为9.5千瓦。可见风力愈大,经济效益也愈大。
在我国,现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。
我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。
风力发电的原理
风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。
通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率出。
使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也能使自己劳动致富。
我国风能资源
一、概况
我国风能资源丰富,可开发利用的风能储量约10亿kW,其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW,共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。
风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。
风力发电行业我国自主知识产权产品的介绍:
上世纪九十年代,我国的独立电源系统主要采用水平轴风力发电机和太阳能光伏系统来供应电力,主要应用于通信基站、边防哨所、海岛部队等特殊场合,主要是面向部队的一套后勤保障系统。
经过一定时间的应用后,发现诸多问题。如台风期间的设备损坏严重;噪音大,影响人员正常休息;对通信设备的干扰,使得某些设备无法正常运转。这些问题的发生使得部队正常通讯受到了影响。
2001年,为了解决这些问题,召集相关单位展开讨论,作为部队通信产品配套厂家的上海模斯电子设备有限公司也受到了邀请。会后,经过一定时间的调研和研究,MUCE公司提出承担此项科研攻关的重任,得到了部队领导的同意,并下达指示,必须尽快拿出技术方案并作出样机。
在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下,上海模斯电子设备有限公司在不到一年的时间里,就成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机,并装机试验成功,获得了基础数据和实际经验。(这也成为了全球首台新型垂直轴风力发电机诞生日)在后续的一年里,MUCE对产品进行无数次改进和测试,2002年底产品通过了各项测试,并达到了各项设计要求。
2002年底至今,MUCE先后在部队安装了60多套垂直轴风力发电机和风光互补系统,为稳定国防,做出了不朽的贡献!
由深圳诚远公司生产的风光互补路灯供电系统是综合利用太阳能和风能的一种新兴的道路照明系统。单独的太阳能或风能供暖系统,由于受时间和地域的约束,很难全天候利用太阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性,白天光照强时风小,夜间光照弱时,风能由于地表温差变化大而增强,太阳能和风能在时间上的互补性是风光互补路灯供电系统在资源利用上的最佳匹配。该系统节能环保、可再生、取之不尽、用之不竭,必将成为今后替代其它道路照明系统成为主流。系统工作时,太阳能集热器收集太阳辐射能量发电(白天),通过专用线路传入电力控制系统,蓄存、派发。风力发电机全天候使用风能,将风能转化成电能,再通过控制器整流,给蓄电池组充电。
新型风能转化方式——径流双轮效应
径流双轮效应或叫双轮效应是一种新型风能转化方式。
首先它是一种双轮结构,相对于水平轴流式风机,它是径流式的,同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的,直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反,相互抵消,输出力矩不大。设计为双轮结构并靠近安装,同步运转,就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用,两轮相互借力,相互推动;而对吹向两轮间的逆向风流可以互相遮挡,进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧,使两轮外侧获得有叠加的风流,因此使双轮的外缘线速度可以高于风速,双轮结构的这种互相助力,主动利用风力的特点产生了“双轮效应”。
相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计,体现了积极利用风力的特点。因此这一发明的不仅具有实用作用,促进风力利用的研究和发展,而且具有新的流体力学方面的意义。它开辟了风能发展的新空间,是一项带有基础性质的发明,这种双轮风机具有的设计简捷,易于制造加工,转数较低,重心下降,安全性好,运行成本低,维护容易,无噪音污染等明显特点,可以广泛普及推广,适应中国节能减排需求,大有市场前景。
风能市场概况
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广,仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
随着全球经济的发展,风能市场也迅速发展起来。自2004年以来,全球风力发电能力翻了一番,2006年至2007年间,全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦,这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内,世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展,风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。
“十五”期间,中国的并网风电得到迅速发展。2006年,中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦,成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势,截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月,中国风电装机总量已经达到700万千瓦,占中国发电总装机容量的1%,位居世界第五,这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。
2008年以来,国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。到2008年底,风电规模就可能达到1000万千瓦,到2010年累计装机容量可达2000万千瓦。
中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持高速发展,同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。2009年该行业的利润总额将保持高速增长,经过2009年的高速增长,预计2010、2011年增速会稍有回落,但增长速度也将达到60%以上。
风电发展到目前阶段,其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于:能力每增加一倍,成本就下降15%,近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化,风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。
风力发电的前景
中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划,未来15年,全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算,未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。
新型便携式高效小型风力发电机
天力高新能源集团制造便携式高效微型风力发电机的隆重上市,填补了业内在这方面的空白;将风力发电机从兆瓦级向便携式垂直延伸,其功率最小缩到了5W,重量缩小到了1KG!广泛适用于军事活动、教育科研、野外探险、旅游业、风光互补路灯、庭院灯、景观灯等领域!备受各届人士关注!...
中国知名风电企业
风力发电整机制造机构名称
力德风力发电(江西)有限责任公司
国电联合动力技术有限公司
河北雷沃电力设备有限公司
河北保定天威风电科技有限公司
维斯塔斯风力技术公司
新疆金风科技发展公司
四川风瑞能源
GAMESA
GE能源集团
华锐风电科技股份有限公司
浙江华仪风能开发有限公司
苏司兰能源有限公司
江西麦德风能设备股份有限公司
常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心
上海电气风电设备有限公司
中国南车株洲电力机车研究所风电事业部
湖南湘电风能有限公司
中船重工(重庆)海装风电设备有限公司
Repower
浙江运达风力发电工程有限公司
上海万德风力发电有限公司
佛山市东兴风盈风电设备制造有限公司
潍坊中云机器有限公司
东方汽轮机有限责任公司
保定惠德风电工程有限公司
哈尔滨哈电风电设备公司
北京北重汽轮电机有限责任公司
沈阳华创风能有限公司
西安维德风电设备有限公司
中小型风力发电机组(含并网/离网型)
机构名称
广州红鹰能源科技公司
扬州神州风力发电有限公司
嘉兴市安华风电设备有限公司
上海思源致远绿色能源有限公司
宁波风神风电科技有限公司
深圳风发科技发展有限公司
广州中科恒源能源科技有限公司
宁夏风霸机电有限公司
上海林慧新能源科技有限公司
西安大益风电科技有限公司
瑞安海立特风力发电有限公司
叶片及其材料
机构名称
重庆国际复合材料有限公司
艾尔姆玻璃纤维制品(天津)有限公司
上海玻璃钢研究院
江苏九鼎新材料股份有限公司
南京先进复合材料制品有限公司
上海越科复合材料有限公司
中国兵器工业集团第五三科技研究院
威海市碳素渔竿厂
金陵帝斯曼树脂有限公司
中航(保定)惠腾风电设备有限公司
保定天威风电叶片有限公司
浙江联洋复合材料有限公司
常熟市卡柏(Core Board)复合材料有限公司
北京恒吉星工贸有限责任公司
风力发电机
机构名称 湘潭电机股份有限公司
南车电机股份有限公司
西安捷力电力电子有限公司
兰州电机有限责任公司
东方电机股份有限公司
上海电气集团
盾安电气
力德风力发电(江西)有限责任公司
齿轮箱/回转支承
机构名称
南京高速齿轮制造有限公司
德国GAT传动技术有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
徐州罗特艾德回转支承股份有限公司
舍弗勒中国有限公司
马鞍山方圆回转支承股份有限公司
浙江通力减速机有限公司
变桨系统
机构名称
桂林星辰电力电子有限公司
德国GAT传动技术有限公司
路斯特绿能电气系统(上海)有限公司
电控系统及变流器
机构名称
Mita-Teknik公司
德国GAT传动技术有限公司
合肥阳光电源有限公司
上海麦腾电器有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
艾黙生网络能源有限公司
南京环力重工机械有限公司
奔联电子技术有限公司
Elspec中国代表处
北京科诺伟业能源科技有限公司
北京东土科技股份有限公司
阿尔斯通机电(上海)有限公司
大连威科特自控系统有限公司
胜业电器有限公司
研祥智能科技股份有限公司
南京冠亚电源设备有限公司
中电电气集团有限公司
艾黙生网络能源有限公司
北京欧买特数字科技有限公司
北京清能华福风电技术有限公司
刹车系统及联轴器
机构名称
安特制动系统(天津)有限公司
德国GAT传动技术有限公司
上海晟达传动设备有限公司
开天传动技术上海有限公司
洛阳精联机械基础件有限公司
焦作瑞塞尔盘式制动器有限公司
沈阳临瑞风力发电成套设备有限责任公司
汉中海利液压控制有限公司
贺德克液压技术(上海)有限公司
意大利阿托斯上海有限公司
伊顿流体动力上海有限公司
邵阳维克液压有限责任公司
贺尔碧格(无锡)自动化技术有限公司
上海敏泰科技有限公司
塔架组件(塔筒/升降机)
机构名称
上海泰胜电力工程机械有限公司
北京欧亚新科技发展有限公司
常州轨道车辆牵引传动工程技术研究中心
无锡罗尼威尔机械设备有限公司
宁夏银光钢构件制造有限公司
北京盛汇恒科贸有限责任公司
河北宁强公司
哈尔滨红光锅炉集团公司
3S lift
AVANTL
冷却/润滑/防腐系统
机构名称
克鲁勃润滑剂(上海)有限公司
埃尔夫润滑油(广州)投资有限公司
埃克森美孚(中国)投资有限公司
天津摩通润滑技术有限公司
林肯工业有限公司
四川国润贸易有限公司
中国兵器工业集团第五三研究所
中国石油化工股份有限公司润滑油分公司
特变电工(德阳)电缆股份有限公司
美国百通电线电缆公司
上海蓝科电气有限公司
精密轴承/高强度螺栓
机构名称
浙江迪特高强度螺栓有限公司
舍弗勒(中国)有限公司
北京戴乐克工业锁具有限公司
洛阳LYC轴承有限公司
陕西海丰石油机械制造有限公司
米迪菲五金工具(上海)有限公司
上海申光高强度螺栓有限公司
优必胜轴承公司成都办事处
宁波市镇海盛大高强度紧固件厂
韩国(株)平山大连代表处
轮毂/铸锻件/法兰/压铸件毛坯及加工
机构名称
江苏华东风能
上海长京金属制作有限公司
江阴方圆环锻法兰有限公司
山西省定襄金瑞高压环件有限公司
无锡大昶重型环件有限公司
江阴华西法兰管件厂
杭州申达铸造有限公司
无锡宝露锻造有限公司
定襄县闫氏锻业有限公司
山西襄龙风电设备制造有限公司
江苏国光重型机械有限公司
中国一汽铸造有限公司铸造研究所
河南宏宇特铸股份有限公司
无锡卓越铸造有限公司
上海嘉颉进出口有限公司
机舱罩
机构名称
秦皇岛耀华玻璃钢股份公司
山东双一集团有限公司
兰州电机有限责任公司
江苏九鼎新材料股份有限公司
测风/防雷装置
机构名称
德和盛电气(上海)有限公司
同拓合盛北京贸易有限公司
浙江华仪风能开发有限公司
北京泛泰克斯仪器有限公司
北京巨匠动力技术有限公司
德国科瑞文工业电子有限公司北京代表处
青岛方雷降阻材料有限公司
南京菲尼克斯电气有限公司
BALLUFF(巴鲁夫)
运输/安装/维修服务及工具
机构名称
上海凯道贸易有限公司
广州市齐多工业设备有限公司(机组装配/检修维护工具)
新疆鑫风安装工程有限公司
天津通天科技有限公司
北京诺鼎工业设备有限责任公司
上海希瑞实业有限公司
德莱奇起重吊索具(昆山)有限公司
常州爱普超高压系统有限公司
北京加汇通机电技术有限公司
科尼起重机集团
美国特科阿普液压扳手公司
咨询/认证/评估/培训
机构名称
中国气象局风能太阳能资源评估中心
浩瀚国际风电中心
北京计鹏信息咨询有限公司
中国船级社产品处
机械工业第六设计研究院天津分院
英国Garrad Hassan伙伴有限公司北京代表处(GH)公司
通标标准技术服务有限公司
诺德麦康国投风电设备有限公司
黑龙江省国测风力资源评估中心
河北省电力勘察设计院
中国气象科学研究所
黑龙江省电力勘察设计院
中国福霖风能开发公司
中国水电顾问集团中南勘测设计研究院
河北省电力勘测设计研究院
苏州白鹭风电职业技术培训中心
风力发电投资商/运营管理/风场
机构名称
中国水利投资集团投资开发部
中国节能投资公司
大唐发电集团
华能集团公司
EVER E控股集团公司
美国美腾能源集团有限公司北京代表处
辽宁恒祥风力发电科技开发有限公司
中国广东核电集团公司
中国水利投资集团投资开发部
浙江华仪风能开发有限公司
世纪恒丰控股有限公司
国电龙源集团
中国水利水电建设集团公司
风电行业大专院校/科研院所及行业组织
机构名称
中国农机工业协会风能设备分会
中国资源综合利用协会可再生资源专业委员会
机械工业第六设计研究院天津分院
汕头大学能源研究所
西华大学风电技术研究所
上海玻璃钢研究所
中国气象局风能太阳能资源评估中心
沈阳工业大学风能技术研究所
全国风力机械标准化技术委员会
国家风力发电工程技术研究中心
上海图书馆上海科技情报研究所信息咨询与研究中心
重庆大学风力发电技术及装备研究所
据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。 加上问题补充,这段话的出处是什么?也就是说书名是什么
这是从一篇叫做《太阳能简介》的论文中写到的,原文如下。
太阳能简介
摘要
太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源,受到世界各国的重视。太阳能广泛用于发电、制冷、制热等方面,已经和世界的经济生活联系在一起
关键词
太阳能污染硅电池
1. 前言
太阳能(Solar Energy),一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电,是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。广义太阳能包括:地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能,化石燃料(如煤、石油、天然气等)。狭义太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能源自太阳。太阳是一个炽热的气态球体,它的直径约为1.39×106km,质量约为2.2×l027t,为地球质量的3.32×105倍,体积是地球的1.3×106倍,平均密度为地球的1/4。太阳作为一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量(3.75×10^26KW)的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
总的说来太阳能具有能量十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境的优点。但也存在问题:1)能量分散,能量密度低;2)稳定性差,受日夜季候、地理纬度等影响,太阳能不断地生变化;3)装置成本过高;4)制造过程中污染严重,使用中可能有视觉污染。
我国的太阳能资源和分布广泛,有着十分丰富的太阳能资源。根据中国气象科学研究院的研究,有2/3以上国土面积,年日照在2000小时以上,年平均辐射量超过0.6GJ/cm2,各地太阳年辐射量大致在930~2330kW·h/m2之间。
从全国太阳年辐射总量的分布来看,西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。
2. 太阳能利用历史
人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率 不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造。
20世纪太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 :
第一阶段(1900-1920)
太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。建造的典型装置有:
1. 1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置;
2. 1902 -1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;
3. 1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。
第二阶段(1920-1945)
在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935-1945)有关,太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段(1945-1965)
二战结束后的20年中,一些有远见的人士注意到石油和天然气资源正在迅速减少,呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展。比较突出的研究进展有:
1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件;
1954年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础。
这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有:
1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。
1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。
1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。
第四阶段(1965-1973)
这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。
第五阶段(1973-1980)
“能源危机”(有的称“石油危机”)在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持,在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。
1973年,美国制定了政府级阳光发电计划,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。
日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”,其中太阳能的研究开发项目有:太阳房 、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。
这一时间太阳能研究领域不断扩大,研究工作日益深入,取得一批较大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。
太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化,太阳能产业初步建立,但规模较小,经济效益尚不理想。
第六阶段(1980-1992)
开发利用太阳能热潮,进入80年代后逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。
导致这种现象的主要原因是:世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力;太阳能技术没有重大突破,提高效率和降低成本的目标没有实现,以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心;核电发展较快,对太阳能的发展起到了一定的抑制作用
第七阶段(1992-今)
由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下,1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”,会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件,把环境与发展纳入统一的框架,确立了 可持续发展的模式。这次会议之后,世界各国加强了清洁能源技术的开发,将利用太阳能与环境保护结合在 一起,使太阳能利用工作走出低谷,逐渐得到加强。世界环发大会之后,中国政府对环境与发展十分重视,提出10条对策和措施,明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”,制定了《中国21世纪议程》,进一步明确 了太阳能重点发展项目。
3. 太阳能利用方式
3.1 光-热能转换
光热转换是利用太阳辐射加热物体而获得热能的一种太阳能利用方式。常见应用有太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等。
3.1.1集热器
太阳辐射的能流密度低,在利用太阳能时为了获得足够的能量,或者为了提高温度,必须采用一定的技术和装置(集热器),对太阳能进行采集。太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备,它是太阳能热利用中的关键设备。常见有可分为聚光型和非聚光型。
3.1.1.1非聚光型集热器
非聚光型集热器常见有平板和真空管集热器。
平板集热器
平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等,能利用太阳的直射和漫射辐射。按工质划分有空气集热器和液体集热器,目前大量使用的是液体集热器;按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等; 按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器,还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等;按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。
目前,国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。铜翅和铜管的结合,国外一般采用高频焊,国内以往采用介质焊,1995年我国也开发成功全铜高频焊集热器。1937年从加拿大引进铜铝复合生产线,通过消化吸收,现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。 为了减少集热器的热损失,可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料,但这些材料价格较高,一时难以推广应用。
真空管集热器
为了减少平板集热器的热损,提高集热温度,国际上70年代研制成功真空集热管,其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内,大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起,即构成真空管集热器,为了增加太阳光的采集量,有的在真空集热管的背部还加装了反光板。
真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管,玻璃-U型管真空集热管,玻璃-金属热管真空集热管,直通式真空集热管和贮热式真空集热管。最近,我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集 热管。
我国已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业,用于生产集热管的磁控溅射镀膜机在百台以上,产品质量达世 界先进水平,产量雄居世界首位。我国自80年代中期开始研制热管真空集热管,经过十几年的努力,攻克了热压封等许多技术难关,建立了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地,产品质量达到世界先进水平,生产能力居世界首位。
真空管平板集热器
它是将单根真空管装配在复合抛物面反射镜的底面,兼有平板和固定式聚光的特点,它能吸收太阳光的直射和80%的散射。
3.1.1.2聚光集热器
聚光集热器通常由聚光器、吸收器和跟踪系统三部分组成。其工作原理是,自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上,并加热吸收器内流动的集热介质,跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器的位置,以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。
在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器(点聚焦)和槽形抛物面镜聚光集热器 (线聚焦)。前者可以获得高温,但要进行二维跟踪;后者可以获得中温,只要进行一维跟踪。这两种聚光集热 器在本世纪初就有应用,几十年来进行了许多改进,如提高反射面加工精度,研制高反射材料,开发高可靠性 跟踪机构等,现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求,但由于造价高,限制了它们的广泛应用。
3.1.2 太阳能热水器
基本原理:通过集热,促使管内水温高于水箱水温,热水比冷水轻,形成对流,最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。
太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类,可将太阳能热水器分成三大类:闷晒式、直流式和循环式。
3.1.3 太阳能采暖
太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水(或热风)采暖系统中的锅炉。被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的,因此它又称为被动式太阳房。
被动式太阳房构造简单,取材方便,造价便宜,无需维修,有自然的 舒适感,特别适合发展中国家的广大农村。
主动式太阳房利用集热器产生的热水采暖,结构简单,蓄热器置于室外,室内又是由地板供暖,故不占用室内居住面积是这种系统的一大优点。
3.1.4 太阳能干燥
太阳能干燥按干燥器(或干燥室)获得能量的方式可分为:
1.集热器型干燥器
2.温室型干燥器
3.集热器—温室型干燥器
实际中还有集热器与常规能源、集热器与储热装置、集热器与热泵等各种组合式太阳能干燥装置。
集热器型干燥器是利用太阳能空气集热器,先把空气加热到预定温度后再送入干燥室,干燥室视干燥物品的类型多种多样,如箱式、窑式、固定床式或流动床式等。
温室型干燥器其温室就是干燥室,它直接接受太阳的辐射能。
集热器—温室型干燥器则是上述两种形式的结合。其温室顶部为玻璃盖板,待干燥物品放在温室中的料盘上,它既直接接受太阳辐射加热,又依靠来自空气集热器的热空气加热。
属于光热转化的还有:太阳能海水淡化、太阳能制冷和空调、太阳能热动力发电、太阳坑发电技术、太阳能热推进等。
3.2 光-电转换
原理是根据光电效应,利用太阳能直接转化为电能。应用包括为无电场所提供电池,包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品等。
世界上,1941年出现有关硅太阳电池报道,1954年研制成效率达6%的单晶硅太阳电池,1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前,由于太阳电池效率低,售价昂贵,主要应用在空间。70年代以后,对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究,在提高效率和降低成本方面取得较大进展。
目前,世界上太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池24%(100px2),多晶硅电池18.6%(100px2), InGaP/GaAs双结电池30.28%(AM1),非晶硅电池14.5%(初始)、12.8(稳定),碲化镉电池15.8%, 硅带电池14.6%,二氧化钛有机纳米电池10.96%。
我国于1958年开始太阳电池的研究,40多年来取得不少成果。目前,我国太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池20.4%(50px×50px),多晶硅电池14.5%(50px×50px)、12%(250px×250px),GaAs电池 20.1%(lcm×cm),GaAs/Ge电池19.5%(AM0),CulnSe电池9%(lcm×25px),多晶硅薄膜电池13.6% (lcm×25px,非活性硅衬底),非晶硅电池8.6%(250px×250px)、7.9%(500px×500px)、6.2%(750px×750px), 二氧化钛纳米有机电池10%(25px×25px)。
由于各种不同材料制成的太阳电池所吸收的太阳光谱是不同的,因此将不同材料的电池串联起来,就可以充分利用太阳光谱的能量,大大提高太阳电池的效率,因此叠层串联电池的研究已引起世界各国的重视,成为最有前途的太阳电池。
太阳电池重量轻,无活动部件,使用安全。单位质量输出功率大,即可作小型电源,又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业,走向千家万户,太阳能汽车,太阳能游艇,太阳能自行车,太阳能飞机都相继问世,它们中有的已进入市场。然而对人类最有吸引力的是所谓太空太阳站。
3.2.1 太阳空间电站
空间电站实际上是利用太阳能发电的卫星,这些卫星表面覆盖有太阳能电池板,能够吸收积聚大量太阳能并将其转化为电能,通过微波束将电能传送回地面。
它是由永远朝向太阳的太阳电池列阵,能把直流电转换成微波能的微波转换站,发射微波束能的列阵天线等三部分组成,通过天线以微波形式向地面输电。在地面上则要建一个面积达几十平方公里的巨型接受系统。
空间发电有两大优点:一是可以充分利用太阳能,同时又不会污染环境,二是 不用架设输电线路,可直接向空中的飞船和飞机提供电力,也可向边远的山区、沙漠和孤岛送电。科学家预测,一旦建成空间电站,人类可以不断获得能源,地球能源利用将产生革命性变化。
问题:一是空间运输成本问题,按推测,至少空间运输成本要降低99%才有可能;二是能量转换的效率问题。
3.2.2 太阳能发电系统
太阳能电源是由太阳能电池发电,经蓄电池贮能,从而给负载供电的一种新型电源,广泛应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、村庄、海岛提供电力。 有以下好处:
1.不必拉设电线,不必挖开马路,安装使用方便;
2.一次性投资,可保证二十年不间断供电(蓄电池一般为5年需更换);
3.免维护,无任何污染。
太阳能电源可分为直流供电系统和交直流供电系统二种。
我们预计太阳能光伏发电在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位,它的发展不但要替代部分常规能源,而且还将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源的消耗将占总能源消耗比例的30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占有比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源消耗将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源消耗将占总能耗的80%以上,太阳能发电将占到60%以上。以上这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域所占有的重要地位。根据《可再生能源中长期发展规划》报道,到2020年,我国将力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW(百万千瓦),到2050年将达到600GW(百万千瓦)。预计到2050年,我国可再生能源的电力装机将占全国总电力装机容量的25%,其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年,将是我国太阳能光伏产业发展继续迅猛的一个阶段。
3.3 光-化学能转化
这种转换技术包括半导体电极产生电而电解水产生氢,利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等形式。太阳能制氢问题解决了,才有真正意义上的氢能利用(包括燃料电池),这将引起时代的变革。
正在研究的太阳能制氢。有以下几种方式:
1)太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法,效率较高(75%-85%),但耗电大,用常规电制氢,从能量利用而言得不偿失。所以,只有当太阳能发电的成本大幅度下降后,才能实现大规模电解水制氢。
2)太阳能热分解水制氢 。将水或水蒸汽加热到3000K以上,水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高,但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度,一般不采用这种方法制氢。
3)太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温,发展了一种热化学循环制氢方法,即在水中加入一种或几种中间物,然后加热到较低温度,经历不同的反应阶段,最终将水分解成氢和氧,而中间物不消耗,可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K,这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度,其分解水的效率在17.5%-75.5%。存在的主要问题是中间物的还原,即使按99.9%-99. 99%还原,也还要作0.1%-0.01%的补充,这将影响氢的价格,并造成环境污染。
4)太阳能光化学分解水制氢 。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处,在水中添加某种光敏物质作催化剂,增加对阳光中长波光能的吸收,利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性,设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程,每小时可产氢97升,效率达10%左右。
5)太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年,日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极,而以铂黑作阴极,制成太阳能光电化学电池,在太阳光照射下,阴极产生氢气,阳极产生氧气,两电极用导线连接便有电流通过,即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视,认为是太阳能技术上的一次突破。但是,光电化学电他制氢效率很低,仅0.4%,只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光,且电极易受腐蚀,性能不稳定,所以至今尚未达到实用要求。
6)太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来,科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力,并从络合催化电荷转移反应,提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂,它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结,并通过一系列偶联过程,最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟,研究工作正在继续进行。
7)生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下,经太阳光照射可以放出氢气;十多年前又发现,兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间,在一定条件下都有光合放氢作用。目前,由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够,藻类放氢的效率很低,要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计,如藻类光合作用产氢效率提高到10%,则每天每平方米藻类可产氢9克分子,用5万平方公里接受的太阳能,通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。
3.4 太阳能-生物质能转换
太阳能-机械能转换。 20世纪初,俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代,前苏联物理学家提出,利用在宇宙空间中巨大的太阳帆,在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进,将太阳能直接转换成机械能。科学家估计,在未来10~20年内,太阳帆设想可以实现。通常,太阳能转换为机械能,需要通过中间过程进行间接转换。
3.5 太阳能利用中的污染
太阳能电池在使用过程中确实具有无排放,无噪音,无能耗的清洁能源称号,但当今主流却忽略了太阳能电池光鲜表面背后生产过程中的高污染、高能耗的问题。
一、高污染
主要是生产硅过程中带来的四氢化硅污染和其它易燃易爆有毒气体污染和蓄电池带来的污染。
现太阳能电池90%为晶体硅电池,其原材料为多晶硅,由金属硅(工业硅)提纯而来,目前国内均采用化学法(改良西门子法):先将金属硅转变为三氯氢硅,再进行分馏和精馏提纯,得到高纯度的三氯氢硅 (具有毒性、腐蚀性和易爆炸) 后,最终由氢气还原而成;这一过程中只有约25%的三氯氢硅传化成多晶硅,其余基本直接排放;而污染最严重的,则是在还原过程中产生的副产品——四氯化硅(一种腐蚀性极强、难以保存的有毒液体,具有急毒性。由于四氯化硅不能自然降解,如果将四氯化硅倾倒或掩埋,水体将会受到严重污染,土地会变成不毛之地)。这还不包括大量氯气等其它易燃易爆有毒气体。
每生产1KW太阳能电池板需耗费10Kg多晶硅,产生80Kg以上四氯化硅。而国内能通过氢化还原闭环工艺循环减小四氯化硅排放的仅有一家;而即使通过氢化还原闭环工艺循环,四氯化硅的排放仍到达50%;四氯化硅虽然也是化工原料,但下游的化工厂消化十分有限。国内绝大多数多晶硅生产厂家的四氯化硅少部分以低价卖给下游厂家,一部分存储,一部分则偷偷掩埋。
这还不包括硅片后期处理的其它辅料。如制绒过程中用到的各种强酸强碱溶液、扩散使用的三氯氧磷、PECVD中使用的硅烷等,这些辅材的消耗不比主材料少。
由于太阳电池具有时效性,只有阳光照射才会产生电能;所以必须用蓄电池在有阳光时蓄电,无阳光时维持供电。而蓄电池又以铅酸蓄电池为主,其污染程度是相当大的。
二、高能耗
硅石冶炼为金属硅、金属硅提纯为多晶硅、多晶硅片处理需要耗费大量的电能,主要集中在硅石冶炼、多晶硅的铸锭和扩散这几个流程;每生产1KW太阳能电池板需要耗费5800-6000度电(国内平均数)。我们可以这样计算:按平均光照时间4小时/天,太阳能电池是寿命为15至20年(按20年),1KW太阳能电池总的发电量为4x365x20=29200KW h;与耗掉的6000度电相比,其电能再生比只有4.87,这还没有算上光照效率以及逆变电源的损耗和控制电路的损耗;远远低于水电和风电。如果再加上超白玻璃、铝合金、钢材、电缆等辅件,其电能再生比是相当低的。
更大的问题是现国内生产的太阳能电池板90%以上用于出口,他国享受清洁能源,而我国却饱受能耗和污染之苦。
写在最后
据有关部门对2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例预测结果显示,其构成为:石油0,天然气13%,煤20%,核能10%,水电5%,太阳能(含风能、生物质能)50%,其它2%,以太阳能为代表的新能源与可再生能源将在可持续发展中发挥重要作用。
中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭约占商品能源消费结构的76%,已成为中国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的,向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看,太阳能利用技术和装置的大量应用,也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
参考文献
1、百度百科/view/21294.htm
2、太阳能干燥技术概况及应用前景张璧光
3、太阳能利用与可持续发展姚伟
4、太阳能热泵系统简介禚 静
5、我国太阳能利用进展陆维德 罗振涛
6、我国太阳能资源利用区划王炳忠
7、太阳能发电尚无经济可行性葛伟民
什么是风力发电
问题一:风力发电是什么 风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
问题二:风力发电是什么 发电是一个能量转化的过程,我们知道的有水力发电、火力发电、核电等。风力发电就是以风作为动力,吹动一个风扇运转,而风扇后面连接着的一台发电机随之旋转,完成一个将风能转化为机械能再转化为电能的过程。
问题三:风力发电的原理是什么 风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电;它由机头、转体、尾翼、叶片组成,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用
问题四:风力发电是什么企业 中国风力发电十大投资企业
NO1.龙源电力集团公司
NO2.中国大唐集团公司
NO3.中国华能集团公司
NO4.宁夏发电集团有限责任公司
NO5.中国节能投资公司
NO6.国华能源投资有限公司
NO7.河北承德红松风力发电有限公司
NO8.广东省粤电集团有限公司
NO9.辽宁能源投资(集团)有限责任公司
NO10.北京能源投资(集团)有限公司
问题五:风力发电属于什么企业还是事业 风力发电属于公司企业性质,不是事业单位。
在风力发电厂装置容量上,现阶段世界最大风力发电厂不过30多万千瓦,相较于水力或火力甚至是核能发电机组动辄50万千瓦以上,风力发电厂的装置容量对整体供**响不大(对大多数国家而言),对于急需用电的国家而言,风力发电厂显然并不是一个好的应急发展项目。此外,由于风能无法被控制,风力发电厂几乎无法时时刻刻都处于满载发电状态,虽然提高了装置容量,却无法使发电量有效增加,使得风力发电厂几乎都被当成辅助电力来增加供电可靠度,并无法像核能、火力发电厂来当成基载电力使用。
在附加价值方面,风力发电厂除了可供给电力外,亦提供了寓教于乐、观光休憩、环境美化等各项功能。
问题六:中国最大的风力发电站在哪里,叫什么名字 今后的新疆吐鲁番也许将不仅以盛产葡萄而闻名,中国目前规划的最大风力发电项目将使这里出现中国最为壮观的“风车森林”。
中国华电集团公司和新疆吐鲁番地区行署3月底签署合作开发协议:从2006年起,中国华电集团公司将投资150亿元,按照每年4万千瓦的速度,在吐鲁番小草湖风区建立200万千瓦的风力发电场,在初期的五年内将投资15亿元,以每年6万千瓦的速度使风电装机容量达到30万千瓦。
问题七:风力发电的并网方式指的是什么 现在的风力发电机一般是异步发电机,必须与电网相连才能产海励磁而发电。早期的风电场采用的是小型恒速风力发电机,它的优点在于并网研究相对简单,因为感应电机的自然滑动可以轻易的获得很大的阻尼,往往只需增加少量的额定功率既可产生很好效果;缺点在于它必然受困于电抗储能与释放能量的延时性同并网的瞬时性之间的矛盾。但目前这个问题已经得到解决,因为我们总可以通过吸收电抗储能的方法来限制电路中的电压升高。
但是随着风力发电机中同步发电机的出现,对于如何并网提出了很高的要求。对此人们提出了大量设计方案,例如在驱动装置上采用了可拆卸元件,或是使用弹簧调节器来反应发电机转子和变速箱结构。在适当的功率下这些装置可以很有效的发挥作用,使并网成功。值得一提的是,现代风力发电机组主要采用的就是由此装置衍生出来的软并网方式,即采用电力电子转换装置在发电机机轴转速同电力网络频率之间建立一种柔性连接。
问题八:什么是风力发电机的安全风速 我的理解就是:风机在风力下是要受控于一个恒定的安全速度之内的,在强风中风机有一个控件是要保证风叶转速控制于安全速度之内;所以survival wind speed=40m/s或55m/s即表示的是理论状态下的风机的安全极值。
在强风下,风机转速超过安全极值时,最容易的故障就是风叶的叶片无法承受扭力而断裂,导致风机损毁。
理论上汽车发电机当然可以改用家用风力发电机,但是风叶的设计制作是个难点。另外其可用性、造价和安全性等都需要认真考虑
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“survival wind speed 应该指的是在该风速以下风机不会倒,不是说在这个风速还能发电。 ”――这个说法我觉得不成立,因为一般陆地风力是没有这个级别的。当然也有可能是设计的因素之一。
问题九:风力发电的好处是什么? 优点
1、清洁,环境效益好;
2、可再生,永不枯竭;
3、基建周期短;
4、装机规模灵活。
缺点
1、噪声,视觉污染;
2、占用大片土地;
3、不稳定,不可控;
4、目前成本仍然很高。
5、影响鸟类。
问题十:大型风力发电发出来的是直流电还是交流电 老式的风力发电机都是直流,通过逆变器逆变成交流。
而新式风力发电机有交流发电机,一种是通过整流到直流后再逆变到交流,与上述直流发电机差不多。
另一种大容量发电机是用自动控制输出功率来控制发电机的转速,如果风力大,转速要升高时,发电机的输出功率增加,从而使得发电机转速基本稳定。但是如果风速很小,达不到额定转速,自然风机就停下来了。所以风力发电机的年运行小时能够在2200-2400小时已经是很好了。
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