可再生能源发电技术发展动态-程明

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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电 太阳跟踪
单轴跟踪器—只能跟踪一日 单轴跟踪器 只能跟踪一日 内太阳由东向西的变化； 内太阳由东向西的变化； 双轴跟踪器—既能跟踪一日 双轴跟踪器 既能跟踪一日 内太阳的变化， 内太阳的变化，也能跟踪一 年四季太阳的变化。 年四季太阳的变化。
53 ×106GW 178 ×106GW 82 40 122 ×106GW
(70%)
被吸收后转换 成热能 用于蒸发 水分 光合作用 人类应用
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.1 .01
World Potential Map
The highest potential is in the southern emisphere
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烟囱， 气体 (烟囱，Stirling) 烟囱 太阳能集热器 太阳能灶、太阳房、 太阳能灶、太阳房、温室 太阳能空调、制冷、 太阳能空调、制冷、干燥 太阳能海水淡化 太阳能建筑一体化 自然光合作用(效率低， ％ 自然光合作用 效率低，1％) 效率低 人工光合作用(基因转换 催化) 基因转换、 人工光合作用 基因转换、催化 能源植物(switchgrass) 能源植物 制氢(光催化 热分解) 光催化、 制氢 光催化、热分解
Power plants
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
光伏发电成本预测
并网光伏发电系统的成本分析
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
光伏电价与棠规电价的发展趋势
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
化石燃料 石 油 天然气 煤 炭 储量比 2.3％ 0.9% 11.6%
中国能源发展报告》 《2006中国能源发展报告》 中国能源发展报告
储采比 20.1/40.6年 49.3/65.1年 114.5/164年
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一、必要性—环境污染 必要性 环境污染
二大影响Biblioteka Baidu 温室效应 酸雨
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温室效应
360
Temperature variation（℃） variation（
盘（碟）式太阳能热发电系统
以单个旋转抛物面反射镜为基础，构成一个完整的聚光、 以单个旋转抛物面反射镜为基础，构成一个完整的聚光、 集热、 集热、发电单元 单个功率较小， 单个功率较小，5-50kW 可以分散独立发电，也可由多个单元组成较大的发电系 可以分散独立发电， 统。 汇聚光线
4.6 MWp, Springerfield, Tucson, Arizona, USA,
Roof-integrated PV system
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
各种电池市场份额（2006年）
薄膜电池 约7.6%
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近20年光伏电池效率逐渐缓慢提高：第一代单晶硅商业 年光伏电池效率逐渐缓慢提高： 电池转换效率达17％，实验室达24.7％。 电池转换效率达 ％，实验室达 ％，实验室达 ％。 第三代单晶 硅多结聚光 太阳电池 第一代单 晶硅太阳 电池
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8
世界人均的能量消耗则不断上升， 世界人均的能量消耗则不断上升， 在过去一世纪 中总能耗增长到25.8倍！ 总能耗增长到 倍
年份 1900 1950 2000 总人口 (亿） 15.71 25.01 60.50 人均能耗 标准煤/( /(人 [t 标准煤/(人.年)] 0.493 1.026 3.300
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转为化学能 （光－化） 其它： 其它：光－光；热－机
二、太阳能发电技术
槽式
光伏
塔式 碟式
池式 气式
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
优点： 优点： 结构简单，体积小且轻，易安装，易运输， 结构简单，体积小且轻，易安装，易运输，建设周期短 容易启动， 容易启动，维护简单 清洁，安全， 清洁，安全，无噪声 可靠性高， 可靠性高，寿命长 太阳能无处没有， 太阳能无处没有，应用范围广 缺点： 缺点： 能量分散，占地面积大（大多小于 能量分散，占地面积大（大多小于1kW/m2) 间歇性大 地域性强 转换效率低 成本高
第二条 补助资金使用范围 城市光电建筑一体化应用， （一）城市光电建筑一体化应用，农村及偏远地区建筑光电利用等 给予定额补助。 给予定额补助。 太阳能光电产品建筑安装技术标准规程的编制。 （二）太阳能光电产品建筑安装技术标准规程的编制。 太阳能光电建筑应用共性关键技术的集成与推广。 （三）太阳能光电建筑应用共性关键技术的集成与推广。 第三条 补助资金支持项目应满足以下条件： 补助资金支持项目应满足以下条件： 单项工程应用太阳能光电产品装机容量应不小于50kWp； （一）单项工程应用太阳能光电产品装机容量应不小于 ； 应用的太阳能光电产品发电效率应达到先进水平， （二）应用的太阳能光电产品发电效率应达到先进水平，其中单晶 硅光电产品效率应超过16％，多晶硅光电产品效率应超过14％， ％，多晶硅光电产品效率应超过 ％，非晶 硅光电产品效率应超过 ％，多晶硅光电产品效率应超过 ％，非晶 硅光电产品效率应超过6%； 硅光电产品效率应超过 ； 优先支持太阳能光伏组件应与建筑物实现构件化、 （三）优先支持太阳能光伏组件应与建筑物实现构件化、一体化项 目； 优先支持并网式太阳能光电建筑应用项目； （四）优先支持并网式太阳能光电建筑应用项目； 优先支持学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。 （五）优先支持学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。
可再生能源发电技术 发展动态
东南大学 风力发电研究中心 电 气 工 程 学 院
程 明 主任 院长 教授
http://windpower.seu.edu.cn
要点
发展可再生能源的必要性 太阳能发电技术 生物质能发电技术 海洋能发电技术 风力发电技术
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一、必要性—能源形势 必要性 能源形势
化石燃料面临枯竭危险 根据BP世界能源统计，全球化石燃料可 根据 世界能源统计，全球化石燃料可用情况如下： 世界能源统计 化石燃料 储量 1636亿吨 亿吨 179.8万亿立方米 万亿立方米 9091亿吨 亿吨
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二、太阳能发电技术—热发电 太阳能发电技术—
接收器
聚光器
槽式聚光器 汇聚光线 接收与 转换器 塔 式 聚 光 器
接收器
抛物 面碟 式聚 光器
定 日 镜
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二、太阳能发电技术—热发电 太阳能发电技术 热发电
槽式抛物面反射镜太阳能热发电
Trough technology
• • •
field of 1-axis tracking trough collectors focus on local linear receiver heat transfer fluid-->steam-->turbine-->electricity
过去1000年北半环平均气温变化 年北半环平均气温变化 过去
0.5
大气 CO2
CO2 (ppm) in Air
by thermometer
Average temp. in 1961～1990 ～
340 320 300 280 工业革命
0.0
-0.5
from tree rings，coral，・・・ ， ，
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
Solar lighting in Mexico
PV/Wind in Korea
Solar/FC Source: IdaTech
Mobile Solar. Source Nasa
Source: Helios
A large variety of applications
第二代薄 膜太阳电 池
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
聚光式光伏发电：用聚光器取代大部分光伏电池， 聚光式光伏发电：用聚光器取代大部分光伏电池，降 低成本，要求稳定可靠的聚光器和跟踪装置， 低成本，要求稳定可靠的聚光器和跟踪装置，系统复 维护费用高，还要考虑散热。 杂、维护费用高，还要考虑散热。分单轴式跟踪和双 轴式跟踪。 轴式跟踪。 非聚光的平板式光伏发电：平板式系统简单可靠、易 非聚光的平板式光伏发电：平板式系统简单可靠、 安装、运营维护成本低廉， 安装、运营维护成本低廉，占主导地位
《BP世界能源统计 世界能源统计2006》 世界能源统计
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储采比 40.6年 40.6年 65.1年 年 164年 年
一、必要性—能源形势 必要性 能源形势
我国的形势更为严峻:人均能源拥有量仅为世界平 我国的形势更为严峻 人均能源拥有量仅为世界平 均值的一半，化石燃料的储采比低于世界平均值; 均值的一半，化石燃料的储采比低于世界平均值 但 工业能耗又高于工业发达国家, 工业能耗又高于工业发达国家 主要能源消耗已经名 列世界前茅（煤炭第一，石油第二） 列世界前茅（煤炭第一，石油第二）。
Index (1=1950)
15 12 9
可控 精确 灵活
电能
干净 快速 安全
6
GDP
3 0 1950
Energy
2000 2050 14
电力技术是通向可持续发展的桥梁
一、必要性
太阳能
地热 化石
核能
风能
潮汐和波浪
水能
生物质能
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二、太阳能发电技术
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地球得到的太阳辐射 地球得到的太阳辐射
太阳投 入辐射 立即反射 到太空
石油→CO2 石油
100
煤→CO2
It is an important issue to reduce fossil fuel consumption
0 1750 1800 1850 1900 1950 1990
6
加拿大冰山区域不断缩小
－K. Suzuki
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Arctic 1979-2003
气温上升、冰川熔化、海平面上升。 气温上升、冰川熔化、海平面上升。
-1.0 1000 1200 1400
0 1750
1800
1850
1900
1950 1990
工业革命
化石燃料排放的CO 化石燃料排放的 2 1800 2000 1600 Year Source；IPCC #3 Report
CO2 (billion tons/year)
200 天然气→CO2 天然气
Rapid Global Warming
探明的化石燃料藏量有限， 探明的化石燃料藏量有限，而工业与生活所需数 值不断增长， 这是世界能源所面临的主要问题。 值不断增长， 这是世界能源所面临的主要问题。
1kg标准煤的发热值=29308kJ 标准煤的发热值= 标准煤的发热值
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如果人类都按照美国人的方式生活… 如果人类都按照美国人的方式生活
60亿人口需要4.3个地球 !
中国太阳能分布
全年太阳能总辐射（ 全年太阳能总辐射（kJ/cm2.年） 年
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中国太阳能资源分布
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太阳能利用方式分类
转化为电能 （光－电） 太阳能光伏发电 太阳能热力发电 水蒸汽(槽 水蒸汽 槽、碟、塔式) 塔式 低沸点工质(太阳池 低沸点工质 太阳池) 太阳池
目 前 主 要 应 用
转化为热能 （光－热）
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
PV Buildings. Source BCIT , Burnaby, British Columbia
Residential, not-integrated roof Residential, integrated roof
Residential PV is developing very fast in Japan and Germany
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二、太阳能发电技术—光伏发电 太阳能发电技术 光伏发电
年补助标准原则上定为20元 第六条 2009年补助标准原则上定为 元/Wp，具体标准 年补助标准原则上定为 ， 将根据与建筑结合程度、 将根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素分 类确定。 类确定。以后年度补助标准将根据产业发展状况予以适当 调整。 调整。
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二、太阳能发电技术—热发电 太阳能发电技术 热发电
温度可达 500~2000°C °
塔式太阳能热发电原理示意图
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二、太阳能发电技术—热发电 太阳能发电技术 热发电
发电功率100MW需要镜场面积约 需要镜场面积约2.43km2 发电功率 需要镜场面积约
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二、太阳能发电技术—热发电 太阳能发电技术 热发电
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社会
可持续发展
经济
环境
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一、必要性
可持续的解决方案 更加广泛地使用可再生能源 进一步提高能源效率 减少排放
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一、必要性
能源结构预测
资料来源:《中国光伏发展报告2007》
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一、必要性—未来的智能电力
The 21st century will be electric…and intelligent