太阳能发电技术论文

新能源发电技术

——太阳能

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太阳能发电技术小论

摘要：随着时代的进步，科技的发展，今天的人类正面临着全球气温上升、海洋变酸、冰原融化等严重威胁，对此我们能做些什么呢?科学家提出，使用可再生能源(清洁能源)是向着削减二氧化碳排放量迈出的正确一步。在帮助地球降温时，利用和开发太阳能是必不可少的。可以说，太阳能是取之不尽，用之不竭的，并且是无污染的能源，是最具可持续发展理想特征的可再生能源技术之一。平均而言，地球上暴露在太阳光下的每一平方米面积每年都能够接收到1700kWh的能量。据欧洲能源研究中心预测，到2050年，太阳能电池将为人类提供总电能需求的20%~30%。所以说，太阳光的充分利用对减少二氧化碳起着举足轻重的作用。

关键词：太阳能发电、太阳能发电原理、装机容量、

我们常说的太阳能发电大致分两类，一种是太阳能光伏发电，另一种是太阳能集热发电。光伏发电是利用光能驱动半导体的电荷运动产生电能。集热发电是利用太阳能把水加温，利用热能转化为机械能再进行发电。

一、太阳能发电系统

太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或 110V，还需要配置逆变器。

1.太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系

统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

2.太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到

过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

3.蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。

其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

4.逆变器：在很多场合，都需要提供220V AC、110V AC的交流电源。由于太阳能的直

接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220V AC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能。

二、太阳能发电原理

太阳能光利用最成功的是用光—电转换原理制成的太阳电池（又称光电池）。太阳电池1954年诞生于美国贝尔实验室，随后1958年被用作“先锋1号”人造卫星的电源上了天。这种电池一下子就使人造卫星的电源可安全工作达20年之久，从而彻底取代了只能连续工作几天的化学电池，为航天事业的发展提供了一种新的能源动力。

太阳电池是利用半导体内部的光电效应，当太阳光照射到一种称为“P—N结”的半导体上时，波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞硅原子中的“价电子”使“价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。

三、太阳能的优越性及其发展的两大重点方向

在太阳能、风能、生物质能、潮汐能等各类可再生能源中，太阳能成为专家们的首选。不管从资源的数量、分布的普遍性，还是从清洁性、技术的可靠性来看，太阳能都比其它可

再生能源更具有优越性。我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103~8.4×106 kJ/ (m2·a)之间, 相当于2.4×104亿t标准煤,属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h，日照在5×106 kJ/ (m2·a)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。

太阳能的利用主要有两大重点方向，一是把太阳能转化为热能，另一个就是将太阳能转化为电能（即通常所说的光伏发电），其中重点是后者。目前我国能源结构极不合理，煤炭年消耗量约为13亿t，在我国能源总量中的比重超过60%。我国已成为世界第二大二氧化碳排放国。二氧化碳产生的污染不仅对我国的居民健康和工农业生产造成严重损害，还使我们面临巨大的国际压力。太阳能资源理论存储总量达每年17000亿t标准煤，与美国相近，比欧洲、日本优越得多。专家统计，如果把全国1%的荒漠中的太阳能用于发电，就可以发出相当于2003年全年的耗电量。届时，新疆、西藏、甘肃等广大西部地区将成为我国新的能源基地。此外，目前太阳能光伏发电技术已日趋成熟，是最具可持续发展理想特征的可再生能源技术之一。

四、太阳能与建筑的结合

目前，人类对于太阳能利用的方式有两种：一种是在荒芜人烟的地区直接安装太阳能设备，另一种则是与建筑融为一体。由于太阳能设备也需要维护和保养，因而选择与建筑融为一体更具有发展潜力。

在这方面，德国弗莱堡——“太阳村”首当其冲，因为它是第一个建筑可旋转的太阳能屋的地方。早在1995年村长罗尔夫·迪舒设计出第一座可旋转的太阳能屋的地方。，名为“向日葵”，源于希腊语“太阳”和“转动”，最大独特之处是，它能跟随太阳进行缓慢自转，最大地吸取热能。“向日葵”屋有4层高，呈圆柱形，屋顶装有太阳能电池板，以最大角度对准太阳，即使在冬季也能吸取足够热量。“向日葵”屋露台和屋顶隔热一流，不论炎夏达50摄氏度或寒冬至零下20摄氏度，即使没有冷暖空调调节，室内温度都保持在15~25摄氏度。

对于日本，日本政府对住宅太阳能发电大力扶持，采取了各种各样的措施。首先是住宅安装太阳能电池模板给予补助，太阳能发电1千瓦的装置约需要50多万日元，每个家庭大约需要3千瓦～4千瓦的装置。日本政府为了减轻家庭负担，从2009年1月起每1千瓦的装置补助7万日元，此外，各地方政府机构还有其他补贴制度。为了鼓励居民使用住宅太阳能设备发电，2009年11月起，日本的电力公司实施了“固定价格购买制度”，用高出普通电价一倍的价格购买有太阳能设备家庭的剩余电能。其次是加大力度支持科研，降低太阳能发电的成本。太阳能住宅在日本前景看好，据经济产业省推算，到2020年，安装太阳能电池模板的住宅每年将以50万户的速度增长，到2020年可再生能源发电将增加3200万千瓦～3500万千瓦，二氧化碳排放量将因此减少1.8%至2.2%，生产太阳能发电装置的相关市场规模有望达到10万亿日元。

在我国，2010年9月，深圳决定把所有新建保障性住房建成绿色建筑并安装太阳能热水系统和使用绿色再生建材产品。按照实施方案，在两年内，深圳要在712万平方米建筑面积上安