太陽能熱發(fā)電技術論文
太陽能熱發(fā)電技術論文
太陽能熱發(fā)電是指將太陽光聚集并將其轉化為工作流體的高，溫熱能，然后通過常規(guī)的熱機或其它發(fā)電技術將其轉換成電能的技術。下面是學習啦小編整理的太陽能熱發(fā)電技術論文，希望你能從中得到感悟!
太陽能熱發(fā)電技術論文篇一
淺談太陽能熱發(fā)電技術的應用
摘要：太陽能光伏發(fā)電已成為人們擺脫對化石燃料依賴的巨大功臣之一，尤其是化石燃料在提供能量的同時對居住環(huán)境帶來的溫室效應等各種負面影響及化石燃料的逐漸枯竭，世界各國都在研究和探索清潔、環(huán)保的可再生能源，如太陽能、風能、水能等。太陽能作為新型清潔能源之一，擁有巨大潛力。盡管太陽能具有很多優(yōu)點，但太陽能的分散性、不易儲存、受環(huán)境影響等多方面的不利因素影響著太陽能的開發(fā)及利用。經過國內外專家的潛心研究，太陽能技術的開發(fā)不斷深入，太陽能熱發(fā)電技術已進入了商業(yè)運用階段。
關鍵詞：太陽能電池;熱發(fā)電;太陽能發(fā)電技術
能源已成為影響經濟社會發(fā)展的一大主要因素，尤其是煤炭、石油等化石燃料的逐漸枯竭，當今世界已出現(xiàn)了能源爭奪之戰(zhàn)。局部地區(qū)的動亂很多都是由不可再生能源的爭奪引發(fā)的。面對人們能源需求量的增加而不可再生能源的減少，人們開始轉而尋求對可再生能源的開發(fā)，如風能、水能、太陽能等。盡管目前太陽能占能源總量的比重不大，但未來的發(fā)展?jié)摿Σ豢上蘖?，有專家推測，到2100年來自太陽的能源超過世界能源需求總量的一半以上。
一、太陽能熱發(fā)電技術概述
太陽能作為一種清潔能源之所以被人們開發(fā)利用的時間不長是因為太陽熱能的低密度、間歇性、空間分布不斷變化等特點，使太陽能的收集和利用比較困難。因此，要想研發(fā)太陽能光伏發(fā)電技術，必須要找到有效地收集和利用太陽能的方法，也是太陽能熱發(fā)電技術的關鍵。因此太陽能光伏發(fā)電技術有四個關鍵技術，即聚光器技術、吸收器技術、跟蹤技術和熱能存儲技術。聚光器技術、吸收器技術主要是研究如何更高效地獲取太陽光源，難點在于解決太陽光熱能的低密度、分布不斷變化等特點;熱能存儲技術攻克的難點在于如何將收集到的太陽光源存儲起來，并減少熱量的損失，以備在陰天、下雨、夜間等無太陽光源時提供能量。
盡管太陽能是一種天然的、清潔的、可再生的能源，但由于太陽能所具有的低密度、間歇性、空間分布不斷變化等特點，造成其開發(fā)利用投入的成本較高，阻礙了人們對太陽熱能的開發(fā)。但是太陽熱能技術一旦前期投入完成(固定投入)，后期將帶來可觀的經濟效益，再加上化石燃料對地區(qū)環(huán)境帶來的負面影響及其本身的不可再生性，促使各國政府轉向大力支持太陽熱能的開發(fā)。太陽能熱發(fā)電這基礎的四方面技術解決的核心在于新型材料的研發(fā)。當前太陽能發(fā)電技術主要是太陽能光伏(PV)電池技術和聚光太陽能(CSP)技術。我國幅員遼闊，橫跨多個緯度，再加上地形地貌的多樣，太陽能開發(fā)前景廣闊，根據(jù)2009年的世界太陽能發(fā)電關聯(lián)產品的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國大陸在結晶硅太陽能電池及結晶硅太陽能電池組件上的產業(yè)規(guī)模已位居世界第一，占世界總量的一半左右，是重要的太陽能光伏電池生產國。
二、太陽能熱發(fā)電常見的模式及比較分析
在能源危機的驅動下，各國專家的持續(xù)研究下，人們對太陽能的開發(fā)已進入了一個新的時期，目前已開發(fā)出多種形式的太陽能熱發(fā)電模式，其中有部分技術較為成熟，已投入商業(yè)運行中。太陽能熱發(fā)電的關鍵技術之一就是集熱器，太陽能熱發(fā)電模式也可按集熱器類型的不同，分為平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)和聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)。
(一)平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)
平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板、直流保護與匯集系統(tǒng)、交流保護與開關系統(tǒng)、逆變器、發(fā)電量計量、基礎結構等幾部分。此系統(tǒng)的工作原理是電池板陣列經匯線箱(盒)匯集后直接向直流負荷供電，再經逆變器將匯集后的直流電源轉變成符合交流電壓、頻率的單相或三相交流電，最后匯入用戶的電源系統(tǒng)。平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)主要在大規(guī)模并網型電廠使用，在應用中需要考慮直流線路、交流線路、升壓站等部分，在發(fā)電過程中，為了提高太陽光的利用率，通常采用單軸或雙軸追蹤系統(tǒng)，加長陽光直射的時間，提高發(fā)電量。因追蹤系統(tǒng)的原理是根據(jù)太陽方位角的旋轉產生陰影效應來驅動電池板，所以該系統(tǒng)占地面積較大?？傮w來看平板式光伏發(fā)電系統(tǒng)結構簡單、技術含量低、安裝施工方便，所需的硅晶體材料的降價，成本呈下降趨勢。據(jù)估算平板式光伏發(fā)電系統(tǒng)每千瓦發(fā)電量的綜合投資成本約為3.5～4萬元。但該系統(tǒng)存在發(fā)電效率低、不便運輸、不便于維護等缺點。
(二)聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)
聚光型光伏發(fā)電技術，是最近幾年發(fā)展起來的大規(guī)模光伏發(fā)電技術，多用于兆瓦以上規(guī)模的并網型太陽能光伏發(fā)電廠。聚光型光伏發(fā)電技術與平板型光伏發(fā)電技術相比，具有更經濟、建設周期短、維護方便、占地面積小、對場地平整程度要求不高等優(yōu)點。聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)又可分為槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)、塔式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)和碟式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)三大類。
1.槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。太陽能發(fā)電最早被使用的技術就是槽式聚光技術，其也成為聚光式太陽能技術中最為成熟的技術。槽式太陽能熱發(fā)電是借助槽形拋物面聚光器將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上，通過管內熱載體將水加熱成蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。因此，槽式熱發(fā)電的關鍵技術是太陽熱能聚光器、吸收器、跟蹤技術及高溫熱能儲存技術。槽式太陽能熱發(fā)電廠主要包括集熱和發(fā)電兩大部分。其中集熱部分不同于傳統(tǒng)發(fā)電，主要包括：拋物面槽形反光鏡、熱接受器、單軸追蹤控制系統(tǒng)、集熱器基礎結構幾部分。槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)是目前使用最早，最成熟也最為經濟的發(fā)電系統(tǒng)。
2.塔式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式聚光技術是通過接受器聚焦分布安裝在聚光塔周圍呈環(huán)形排布的定日鏡陣反射的太陽光。在接受器內實現(xiàn)熱能的轉化，進而驅動渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。西班牙的PS20是目前建設的最大的塔式熱發(fā)電廠，裝機容量為20MW，占地約1 415畝。若場地條件允許，此系統(tǒng)可以搭配傳統(tǒng)熱電廠，形成循環(huán)蒸汽渦輪機發(fā)電系統(tǒng)，減少對化石燃料的依賴。
3.碟式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。碟式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)主要由旋轉拋物面反射鏡、吸熱器、跟蹤裝置和熱功轉換裝置等組成，安裝在一個雙軸跟蹤支撐裝置上，實現(xiàn)定項跟蹤，連續(xù)發(fā)電。碟式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)既保留了塔式系統(tǒng)聚焦比高、規(guī)模大的優(yōu)點，又較好地解決了塔頂吸熱器熱損大的缺點，安裝維護成本較低。但碟式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)也存在一些明顯的缺點，如發(fā)電效率低、占地面積大、使用材料多等。
針對三種聚光式熱發(fā)電系統(tǒng)在規(guī)模、運行溫度、年容量因子、峰值效率、年凈效率、商業(yè)化情況及技術開發(fā)風險等因素做出的綜合比較，從各項指標可以看出，槽式系統(tǒng)目前在商業(yè)運行中比較成熟。
三、太陽能熱發(fā)電技術的應用前景
能源危機加上太陽能資源的多種優(yōu)勢，大量的傳統(tǒng)的靠化石燃料獲取能源的公司轉而進入太陽能發(fā)電的開發(fā)，尤其是一些資源貧乏的發(fā)達國家，如日本等。太陽能的存儲是一項關鍵技術，目前涉獵太陽能電池的企業(yè)已形成規(guī)模。太陽能電池按材料組成可分為結晶系、薄膜系、多接合系、有機系等，市面常見的是結晶硅型，而薄膜系太陽能電池未來也將有較大的市場。我國作為能源需求大國，在結晶硅太陽能電池和結晶硅太陽能電池組件的生產上成績顯著，總量均占到世界總量的一半左右。在世界各國的努力下，新型復合材料的制成，獲取太陽能技術將不斷成熟，成本也會降低，大規(guī)模的太陽能熱電廠會越來越多，當太陽能發(fā)電成本降低到一定程度時，將會成為未來電網的主力。
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