大工14春《新能源发电》辅导资料三

新能源发电辅导资料三

主题：第二章太阳能及其利用（第5～7节）

学习时间：2014年4月14日—4月20日

内容：

我们这周主要学习太阳能及其利用（第5～7节）。

一、学习要求

掌握三种太阳能热电系统的特点和发展应用

理解太阳能蒸汽动力发电的原理和系统构成

理解光伏电池的结构原理

掌握光伏发电系统的构成及其光伏发电的特点

了解国内外光伏发电的发展历史和现状

二、主要内容

第五节太阳能热发电

（一）太阳能热发电系统的构成

太阳能蒸汽热动力发电的原理和传统火力发电的原理类似，所采用的发电机组和动力循环都基本相同。

太阳能热发电系统，由集热部分、热传输部分、蓄热与热交换部分和汽轮发电部分组成。典型的太阳能蒸汽热动力发电系统的原理图如下图所示:

太阳能热发电系统的构成:

1、集热部分

定日镜（聚光系统）的作用是提高功率密度。集热器的作用是将聚焦后的太阳能辐射吸收，并转换为热能提供给工质，是各种利用太阳能装置的关键部分。

2、热能传输部分

把集热器收集起来的热能传输给蓄热部分。

3、蓄热与热交换部分

蓄热装置保证发电系统的热源稳定。热能通过热交换装置，转化为高温高压蒸汽。

4、汽轮发电部分

（二）太阳能热发电系统的基本类型

较大规模的热发电系统，往往需要设计大面积的聚光系统，形成一个庞大的太阳能收集场，来实现聚光功能。

太阳能热发电系统可以分为三个基本类型：槽式线聚焦系统、塔式定日镜聚

焦系统和碟式点聚焦系统。也有一些不用聚焦结构的太阳能发电系统，多采用真空管集热器。

1、槽式太阳能热发电系统

整个槽式系统由多个呈抛物线形弯曲的槽型反射镜构成。每个槽式反射镜都将其接收到的太阳光聚集到处于其截面焦点连线的一个管状接收器上。

2、塔式太阳能热发电系统

一般是在空旷平地上建立高塔，高塔顶上安装接收器；以高塔为中心，在周围地面上布置大量的太阳能反射镜群；把阳光积聚到接收器上，加热工质，产生高温高压蒸汽推动汽轮机发电。塔式系统聚光比高，易于实现较高的工作温度，系统容量大、效率高，因而适用于大规模太阳能热发电系统。最早的和最大的太阳能热电站，都是塔式太阳能热电站。

3、碟式太阳能热发电系统

碟式太阳热发电系统，由许多反射镜组成一个大型抛物面，类似大型的抛物面雷达天线，聚光比可达数百倍到数千倍；在该抛物面的焦点上安放热能接收器，利用反射镜把入射的太阳光聚集到热能接收器所在的很小的面积上，收集的热能将接收器内的传热工质加热到很高温度，驱动发动机进行发电。

第六节太阳能光伏发电

（一）光伏效应与光伏材料

光伏效应，是指当光照在不均匀半导体或半导体与金属组合材料上，在不同的部位之间产生电位差的现象。光伏效应是物质吸收光能产生电动势的现象，是太阳的光辐射能通过半导体物质转变为电能的过程。

光伏发电对光伏材料的一般要求是：

－要有较高的光电转换效率；

－材料本身对环境不造成污染；

－材料便于工业化生产，

－材料的性能要稳定；等等。

制造光伏电池的半导体材料，已知的有十几种。第一代光伏电池主要基于硅晶片，采用单晶硅和多晶硅材料制成，目前仍然是光伏产品市场的主流。（二）光伏电池

1、光伏电池的结构和原理

光伏电池，是利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的器件，也叫太阳能电池，都是由很多单体光伏电池构成的。

单体光伏电池是指具有正、负电极，并能把光能转换成电能的最小光伏电池单元。

2、光伏电池的类型

按电池的结构（主要是P-N 结的特点）分类，有

同质结光伏电池、

异质结光伏电池、

肖特基结光伏电池、

薄膜光伏电池、

叠层光伏电池

湿式光伏电池，等。

（三）光伏发电系统

光伏发电系统，一般由太阳能电池方阵、储能蓄电池、保护和控制系统、逆变器等设备组成。

1、光伏电池方阵

根据功率需要，将多个光伏单体电池经串并联，并封装在一起，组成一个可以单独作为电源使用的最小单元，即光伏电池组件。还可把多个电池组件再串、并联起来并装在支架上，组成光伏电池阵列。

2、储能蓄电池