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      清潔能源與自然

      太陽能(勿刪)

      發稿時間: 2014年10月31日    【 字體:

      1) 太陽能是什么?

      一般是指太陽光的輻射能量,在現代一般用作發電。太陽內部高溫核聚變反應所釋放的輻射能,其中約二十億分之一到達地球大氣層,是地球上光和熱的源泉自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽光曬干物件,但在化石燃料減少下,才有意把太陽能進一步發展。

      太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。

      2) 我國太陽能資源分布

      在我國,西藏西部太陽能資源最豐富,最高達每平方米2333千瓦時(日輻射量每平方米6.4千瓦時),居世界第二位,僅次于撒哈拉大沙漠。根據各地接受太陽總輻射量的多少,可將全國劃分為五類地區。

      3) 太陽能的利用

      (1) 光與熱的轉換。如太陽能熱水器、太陽能灶、太陽能熱發電系統等。

      (2) 光與電的轉換,如太陽能電池板、太陽能車、船等。

      太陽能清潔能源是將太陽的光能轉換成為其他形式的熱能、電能、化學能,能源轉換過程中不產生其他有害的氣體或固體廢料,是一種環保、安全、無污染的新型能源。目前開展的對太陽能綜合利用的全生命評估(LCA)結果顯示,以往的太陽能光電轉換的利用方式,由于依賴太陽能電池板這一生產過程中高污染、高耗能的材料,因此利用成本和環境代價都較高。目前研究的熱電在太陽能熱利用方向上。

      4) 光熱發電是什么?

      太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結合傳統汽輪發電機的工藝,從而達到發電的目的。采用太陽能光熱發電技術,避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝,可以大大降低太陽能發電的成本。而且,這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優勢,即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中,在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發電。

      5) 什么是光熱電站?

      這種發電站就是先將太陽能轉變成熱能,然后再通過機械能裝置轉變成電能。熱能充當了從太陽能到電能的“中介人”。太陽能熱電站的能量轉換它與分布式聚光器的主要區別是吸熱裝置不同。電站有一個高塔,塔頂上裝有鍋爐(中心接收器),塔的周圍裝有平面反射鏡(定日鏡),它把陽光反射后集中在鍋爐上,把鍋爐內的工作物質水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道一部分輸送到汽輪發電機,一部分輸送到儲熱器把熱能儲存起來,以備無陽光時使用。目前美國、日本等國已建成少量太陽能發電站。我國也已開展了大量的研究與試驗工作,特別是在分布式和塔式太陽能發電站方面,已取得可喜的進展。

      6) 光熱發電的原理

      太陽能光熱發電的原理是,通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置,利用太陽能加熱收集裝置內的傳熱介質(液體或氣體),再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發電機發電。太陽能熱發電在早上6點鐘以前即可供應能量,之后可持續供應能量到24點,這是光伏發電所不能達到的。

      7) 光熱發電的優勢在哪里?

      從技術角度上看,光熱發電有其獨到的三大優勢。一是上網功率平穩,時間長。考慮云遮情況,目前蓄熱時間10小時左右,而光伏卻沒有蓄電系統。二是余熱綜合利用,這是其他新能源所沒有的特性。這個特性可使光熱發電與常規能源實現互補,實現減煤目標,達到節能減排效果。三是優異的環境特性。光熱發電每千千瓦時電量排出二氧化碳僅有12千克,光伏發電是110千克,天然氣發電為435千克,煤電為900千克。

      8) 光伏發電是什么?

      光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。

      9) 什么是光伏電站?

      光伏電站是利用太陽能電池半導體材料的光伏效應,將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統,有獨立運行和并網運行兩種方式。

      10) 光伏發電的原理是什么呢?

      光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是并網發電,光伏發電系統主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,它們主要由電子元器件構成,不涉及機械部件。光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。

      11) 光伏發電優點有哪些?

      (1) 太陽能取之不盡,用之不竭,地球表面接受的太陽輻射能,足夠滿足目前全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統,所發電力就可以滿足全球的需要。太陽能發電安全可靠,不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的沖擊;

      (2) 太陽能隨處可處,可就近供電,不必長距離輸送,避免了長距離輸電線路的損失;

      (3) 太陽能不用燃料,運行成本很低;

      (4) 太陽能發電沒有運動部件,不易用損壞,維護簡單,特別適合于無人值守情況下使用;

      (5) 太陽能發電不會產生任何廢棄物,沒有污染、噪聲等公害,對環境無不良影響,是理想的清潔能源;

      (6) 太陽能發電系統建設周期短,方便靈活,而且可以根據負荷的增減,任意添加或減少太陽能方陣容量,避免浪費。

      12) 居民太陽能發電優勢眾多,多在哪?

      目前,我國能源產業結構主要以火電為主,每年向大氣中排放大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物。而我國太陽能資源卻很豐富。數據顯示,太陽能發電資源能達到2.1萬億千瓦,只需開發1%即達到210億千瓦,這在國家節能減排事業中發揮重要作用。

      一是能量投入產出比高。從新建電站所消耗能量與電站運行周期內的發電量之比看,太陽能發電可達10~15倍,在光照良好的地區可達到15~20倍,這么巨大的能量產出與其他能源相比有很大優勢。

      二是從電站建設成本看,隨著太陽能發電的大規模應用和推廣,尤其是晶體硅產業和光伏發電技術的日趨成熟,建筑房頂、外墻等平臺的復合開發利用,每千瓦太陽能發電建設成本在近幾年內可能降至7000元~10000元,相比其他可再生能源具有同樣經濟優勢。

      三是碳排放量最少。從目前各種發電方式的碳排放量來看,煤電為275克,油發電為20克,天然氣發電為181克,風力發電為204克,而太陽能發電則接近零排放。如果安裝90平方米的太陽能發電設備,日發電量最高可達到18度,年發電量平均達到5000度,相當于節省約1900公斤標準煤,減排二氧化碳6噸。
      四是轉換環節最少最直接。太陽能發電直接將太陽輻射能轉換為電能,對太陽能的轉換環節較少、利用也最為直接。

      13) 我的屋頂想裝太陽能發電,系統包括些什么?

      太陽能光伏發電系統主要是由太陽能電池方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等設備組成,其各部分設備的作用是:

      (1)太陽能電池方陣。太陽電池方陣由太陽電池組合板和方陣支架組成。因為單個太陽電池的電壓一般比較低,所以通常都要把它們串、并聯構成有實用價值的太陽電池板,作為一個應用單元,然后根據供電要求,再由多個應用單元的串、并聯組成太陽能電池方陣。太陽能電池板(某些半導體材料,主要是多晶硅、單晶硅以及非晶硅,經過一定工藝組裝起來)是太陽能光伏系統中的最主要組成部分,也是太陽能光伏發電系統中價值最高的部分。太陽能電池板在有光照情況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累,即產生“光生電壓”,這就是“光電效應”。在光電效應的作用下,太陽能電池的兩端產生電動勢,將光能轉換成電能,它是能量轉換的器件。

      (2)蓄電池組。其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發出的電能并可隨時向負載供電。在太陽能并網發電系統中,可不加蓄電池組。

      (3)控制器。對電能進行調節和控制的裝置。

      (4)逆變器。是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的直流電轉換成交流電的設備,是光伏并網發電系統的關鍵部件。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,當負載是交流負載時,逆變器是必不可少的。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發電系統,為獨立負載供電。


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