太阳能发电技术论文十篇

太阳能发电技术论文篇1

关键词：太阳能发电绿色照明一体化

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solarcells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。

1太阳能发电原理

太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。

1.1太阳能电源系统

太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

(1)电池单元：

由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。

(2)电能储存单元：

太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。

1.2控制器

控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。

1.3DC-AC逆变器

逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流

电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照

明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

2太阳能发电系统的效率

在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率。

充分利用太阳能是绿色照明的重要内容之一。而真正意义上的绿色照明至少还包括：照明系统的高效率，高稳定性，高效节能的绿色光源等。

3.1发电--建筑照明一体化

目前成功地把太阳能组件和建筑构件加以整合，如太阳能屋面(顶)、墙壁及门窗等，实现了"光伏--建筑照明一体化(BIPV)"。1997年6月，美国宣布了以总统命名的"太阳能百万屋顶计划"，在2010年以前为100万座住宅实施太阳能发电系统。日本"新阳光计划"已在2000年以前将光伏建筑组件装机成本降到170～210日元/W，太阳能电池年产量达10MW，电池成本降到25～30日元/W。1999年5月14日，德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂，完全用可再生能源提供电力，生产中不排放CO2。工厂的南墙面为约10m高的PV阵列玻璃幕墙，包括屋顶PV组件，整个工厂建筑装有575m2的太阳能电池组件，仅此可为该建筑提供三分之一以上的电能，其墙面和屋顶PV组件造型、色彩、建筑风格与建筑物的结合，与周围的自然环境的整合达到了十分完美的协调。该建筑另有约45kW容量，由以自然状态的菜子油作燃料的热电厂提供，经设计燃烧菜子油时产生的CO2与油菜生长所需的CO2基本平衡，是一座真正意义上的零排放工厂。BIPV还注重建筑装饰艺术方面的研究，在捷克由德国WIP公司和捷克合作，建成了世界第一面彩色PV幕墙。印度西孟加拉邦为一无电岛117家村民安装了12.5kW的BIPV。国内常州天合铝板幕墙制造有限公司研制成功一种"太阳房"，把发电、节能、环保、增值融于一房，成功地把光电技术与建筑技术结合起来，称为太阳能建筑系统(SPBS)，SPBS已于2000年9月20日通过专家论证。近日在上海浦东建成了国内首座太阳能--照明一体化的公厕，所有用电由屋顶太阳能电池提供。这将有力地推动太阳能建筑节能产业化与市场化的进程。

3.2绿色照明光源研究

绿色照明系统优化设计，要求低能耗下获得高的光效输出，并延长灯的使用寿命。因此DC-AC逆变器设计，应获得合理的灯丝预热时间和激励灯管的电压和电流波形。目前处在研究开发中的太阳能照明光源激励方式有四种典型电路：①自激推挽振荡电路，通过灯丝串联启辉器预热启动。该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，输出光效＞495Lm/支，灯管额定效率9W，有效寿命3200h,连续开启次数＞1000次。②自激推挽振荡(简单式)电路，该光源系统的主要参数是：输入电压DC＝12V，灯管功率9W，输出光效315Lm/支，连续启动次数＞1500次。③自激单管振荡电路，灯丝串联继电器预热启动方式。④自激单管振荡(简单式)电路等方式的高效节能绿色光源。

太阳能发电技术论文篇2

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[3]袁婉玲.危机中见机遇 太阳能光伏产业正和时宜[J].无线电技术,428.

[4]我国太阳能光伏产业的近期进展、挑战和政策建议[J].宏观经济研究,2009,(2).

[5]刘慧芬,史占中.我国发展太阳能产业政策刍议[J].科学技术与工程,2008,8(22).

[6]李晓刚.中国光伏产业发展战略研究[D].吉林大学博士学位论文,2007.

太阳能发电技术论文篇3

[关键词]新能源 发电特性 经济型 分析研究

中图分类号：TM619 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0192-01

1.前言

当代，随着社会的发展与人类的进步，生产生活中对高效环保的标准日益增高。而在电力行业，新能源革命正在进行。传统能源依靠资源有限的化石能源为主，最具代表性的有煤、石油、天然气[1]。

新能源l电包括：太阳能光伏发电技术、太阳能热发电技术、风力发电技术、生物质能发电技术、地热发电技术、潮汐能发电技术和燃料电池发电技术等，本文基于新能源发电特性从技术研发、成熟运用、维护保养、经济价值等方面综合论述，与传统发电行业对比分析其经济性。

2.新能源发电技术的现状

传统化石能源的超负荷开采与利用带来了资源枯竭、环境污染问题，严重威胁人类社会发展，违背可持续发展原则，所以新能源发电技术应运而生。

据不完全统计，2000-2015年，世界新能源发电装机容量（除水电外）共增长3.56倍。若包含水电在内，新能源发电共贡献世界发电量的21%;除水电外的新能源贡献了全球发电量的3.8%。其中，2000-2015年风电和太阳能共增长了14倍，为新能源发电量中增长最快。

2015年，全球光伏发电装机量排名第一的是德国，而美国在风电、地热、生物质发电等方面都处于全球领先地位[2]。

本领域中，我国在学习其他国家基础上取得了较大的进步，但与世界先进水平相比仍存在较大差距。2015年，我国电力拨款达3986亿元人民币，其中，新能源投资额比例占77.66%，规模上电力装机总量已经超欧洲先进国家。但与欧盟相比仍然低44.86%。2015年新增装机容量中，非化石燃料装机容量占35.84%，比欧洲国家低37.11%，发电量仅为27.5%，发展上存在区域发展不均衡，发电种类布局不合理等问题。而欧盟国家利用的新能源种类较多，技术较发达，成本得到有效控制所以发展均衡[3]。当前，我国新能源发展极不平衡的为水电，其发展较快，占新能源总量的80.36%。下步我国应及时调整发展结构，在引进欧美技术同时加大对电力远距离输送、储蓄电技术、电力并网与调配技术的发展。为下一阶段的新能源发电大规模运用做足准备[4]。

3.新能源发电特性与并网技术分析

风力发电和太阳能发电受季节、天气等因素影响目前这两种新能源在实际中利用较多，所以应分析这两种新能源发电的动态输出特性并建立相应的输出特性模型，针对不同区域实例分析其全年的出力变化和光伏电站并网后对峰谷差的影响。

风的移动过程中，具有动能与势能的双重变化。在一定时间和空间范围内，风速的变化具有随机性。风力发电机组能量来源于风的动能。不同地区的风速都存在易变性和不可控性，风力发电机组时刻都遭受到较大程度的扰动，这种扰动会影响机组本身和对与之相连的电力系统。而太阳能随着地球运行与太阳距离的变化而变化，加之天气影响与各地日照长度的不同。由统计结果可知，光伏电站每天出力时间集中在6点到19点，冬季出力时间短，夏季出力时间长[5]。

目前风力发电具有独立运行的离网运行电和接入电力系统并网运行两种方式。离网型风力发电与并网型风力发电相比其风力发电规模较小，其通过电能存储装置或者与其他发电技术相结合可以为没有电网的偏远地区供电。并网型风力发电是世界风力发电发展的主要方向，其发电容量较大，通常为几兆瓦到几百兆瓦，由于其与大电网相连，从而可以得到大电网的补偿和支撑，可以使风资源更加充分的开发和利用。随着风力发电技术的不断进步，风力发电的成本也在不断降低，在考虑环境效益等因素的情况下，风力发电在经济上具有很大的吸引力。

太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。太阳能热发电系统主要由集热部分、传输部分、储热部分构成。根据聚光式系统的不同可以分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。太阳能光伏发电并网系统主要由光伏电池模拟器、充电控制器、超级电容、蓄电池组、正弦波逆变器和系统监控部分组成。

4.提高光伏发电经济性的技术研究

首先太阳能光伏设备的成本过高。设备价格是影响光伏发电经济性的首要因素。具体表现在：提高技术进步，扩大生产规模降低单位成本，通过市场调查与企业经验增加工作效率提高实现产业链纵向一体化，实现市场准入机制，加大价格竞争杠杆。

太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。因此，国家应该加强太阳能光伏设备方面的技术研发投入，通过技术创新把太阳能光伏设备的成本降下来，这样光伏发电的大规模应用才有基础。另外，发展分布式太阳能系统也是提高太阳能光伏发电竞争力的一个方式。太阳能光伏发电的使用应该让消费者具有选择权。分布式太阳能光伏系统为更广大的电力消费者提供了一种可选择的替代能源，发展这一系统技术及相关网络技术，无疑将使太阳能得到更为广泛地利用[6]。

5.结论

对于风力发电，国家无需长期大量地对风力发电项目进行补贴，为了有效地降低风力发电成本应该进一步加强风力发电配套设施的建设与维护。对于太阳能光伏发电，太阳能光伏设备成本是影响太阳能光伏产业发展的决定性因素之一。只有有效地降低太阳能光伏发电的设备本才能提高太阳能光伏发电的市场竞争力。通过采用分布式太阳能光伏系统为将使太阳能得到更为广泛地利用。

传统化石能源的开采和利用将会带来资源枯竭与气候异常等问题，违背可持续发展原则。寻求可持续的清洁代替方案，成为能源工业的使命。清洁无污染的太阳能、风能等新能源具备可再生的特点，发展前景广阔。但任何技术的发展成本与经济性最为关键，未来只有当新能源与可再生能源在价格上能与传统能源匹敌才能具备住够市场竞争力，这需要能源政策、技术进步的支持。所以经济可行的的能源发展战略才能真正引发能源革命的高潮。

参考文献

[1]李剑平.新能源发电的特性及经济性分析[J].中国科技纵横，2015（21）：9-9.

[2]赵宇思，吴林林，宋玮，等.新能源发电系统运行特性评价分析方法的研究综述[J]. 华北电力技术，2015（3）：18-24.

太阳能发电技术论文篇4

关键词：建筑环境与能源应用工程；建筑节能；太阳能利用；课程建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0222-02

随着能源与环境问题的日益严峻，“节能减排”已经成为国家发展战略的重要组成部分。“建筑环境与能源应用工程”专业在未来社会发展与建设中肩负历史使命，即要从可持续发展的观念出发，利用能源为人类提供生存和发展所必需的建筑环境，一方面要尽可能节约不可再生能源，另一方面要积极开发利用可再生的新能源。

一、课程开设的意义

目前建筑节能是公认的最有潜力和最有效的节能途径，建筑节能的本质是指在保证和提高建筑环境舒适性的前提下，通过合理的建筑用能规划和设计，推进科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本。而各类建筑是利用太阳能等可再生能源的良好载体，如太阳能能够为建筑提供供暖、热水、自然采光、强化通风以及空调制冷和部分电力供应等[1]。太阳能作为清洁环保的可再生能源，已经成为我国节能减排目标的主力军，也是建筑环境可持续发展的重要内容。近年来，政府部门在太阳能技术应用方面给予了大力支持，同时由于巨大的市场需求，使太阳能行业目前以30%的速度扩张，这也导致相关专业人才需求量剧增[2]，而建环专业毕业学生在太阳能利用技术方面知识匮乏，已难以满足太阳能建筑规模利用的社会需求。在这样的社会背景下，建筑环境与能源应用工程专业必须肩负起历史的重任，抓住机遇，迎接挑战，引领本领域的创新。国内有多所高等院校的本科教学开设了太阳能利用技术方面的课程，如南京理工大学开设的公共选修课《太阳能的利用》，上海交通大学在热动专业和建环专业开设的《建筑节能与太阳能利用》课程，北方工业大学在建环专业开设的《太阳能利用》课程，安徽工业大学在热动专业开设的《太阳能基础与应用》课程，江苏大学在热动专业开设的《太阳能应用技术》课程，淮海工学院在新能源专业开设的《太阳能热利用技术》、《太阳能光伏发电》、《太阳能建筑一体化》等课程。上述院校中大多数是在热能与动力工程专业或新能源科学与工程专业开设的，而在建筑环境与能源应用工程专业开设的比较少，并且各个院校开设课程的内容及侧重点有较大差异。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程要根据专业特点，明确教学目标，优化教学内容，采用合理的教学方法。

二、课程目标

该课程教学目标遵循本专业人才培养定位原则来确定。首先，要满足社会的需求。太阳能作为近年来快速发展的行业，已经出现人才供应的严重短缺[3]。其次，适应学科发展。太阳能作为实现建筑能源结构可持续发展的重要内容，已经被多个专业关注，而且各个学科之间交叉、融合发展趋向越来越明显。最后，要具有专业特色。各院校要结合自己的地域特点及研究方向，具备自己的特色，以专业特色争取地位和影响。建筑环境与能源应用工程专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程，目的是培养学生树立太阳能利用与建筑节能的基本思想，用正确的理论和方法处理气候、资源环境、建筑结构、用能设备以及室内环境需求要素间的关系，最终运用所学知识对特定的建筑太阳能系统进行综合设计和评价，使学生步入社会成为绿色建筑技术方面的倡导者，良好室内环境与健康生活技术的实现者，为国家可持续发展目标的实现做出应有的贡献。

三、教学内容与教学要求

《太阳能利用与建筑节能》课程针对太阳能及其在建筑中的利用方式，其教学内容主要包括三部分：第一部分，太阳能转换利用原理与方法。学生在了解太阳能利用优缺点的基础上，认识我国太阳能资源分布情况，掌握太阳能转换利用基本原理，了解太阳能转换技术途径和方法。掌握太阳辐射能、高度角、方位角等基本概念。学习太阳能光电转换和光化学转换的技术途径和常用设备，理解各类建筑是太阳能利用的良好载体，太阳能结合建筑规模化利用是实现建筑节能的重要手段。第二部分，太阳能光热利用技术。首先，“与建筑结合的太阳能热水系统”要求学生掌握太阳能集热器工作原理和常用集热循环系统方式，学习太阳能热水系统设计计算方法，了解太阳能集热系统性能监测和评估的原则。另外，“太阳能供热与空调系统”要求学生掌握利用太阳能集热器实现供热和空调过程的原理和常用太阳能供热、空调系统方式，包括主动式和被动式。学习太阳能采暖和空调评估以及设计方法，了解太阳能空调、供暖系统的具体应用实例。第三部分，建筑一体化太阳能发电与光伏光热技术。首先，要求学生掌握太阳能光伏发电常用建筑结合应用方式，学习太阳能光伏系统设计计算方法，了解太阳能光伏系统性能监测和评估的原则。另外，建筑一体化光伏光热技术（即BIPV/T）是一种具有广泛应用前景的太阳能综合利用技术与建筑节能方式。这一部分内容要求学生掌握太阳能热电联供系统的常用形式、系统设计方法，了解系统运行控制策略等。当然，太阳能在建筑中的应用还有自然采光、遮阳、通风、储能应用等技术，教学过程中可根据学时安排及学生掌握情况灵活处理。

四、教学方法

该课程采用理论教学与实践教学相结合的教学方法，教学全程加强节能减排理念的渗透与贯彻。首先，学生通过理论学习，初步掌握太阳能利用建筑系统的基本原理、一般设计方法及设备结构等知识。然后，开展实验及参观实习等实践教学环节，深入学习太阳能建筑供能系统的工作性能及运行操作等知识。另外，开设太阳能复合系统工程设计环节，使学生在实际解决工程问题过程中加强独立思考能力与实践能力。最后，鼓励学生参与国内外太阳能相关竞赛及教师所承担的科研项目，了解太阳能利用方向的科学前沿动态，勇于探索创新太阳能利用的新技术与新方法。通过上述系列教学过程及产学研相结合的方法，使学生掌握太阳能利用与建筑节能的基础知识，增强学生科学用能、提高能源利用效率、降低用能成本的节能环保意识，具备太阳能利用建筑节能系统设计、运行、维护管理的综合能力。

针对建环专业开设《太阳能利用与建筑节能》课程进行了探讨。结合专业发展简述了课程开设的意义与目标，介绍了课程教学内容与教学要求，探讨了教学方法。该课程将弥补本校建环专业在“太阳能利用与建筑节能”领域理论与实践教学的空白，也是对应用型创新人才培养体系的一个重要补充。

参考文献：

[1]仲敏波，吉恒松，宋新南.《太阳能利用》课程教学探讨[J].科技创新导报，2011，（28）：171.

太阳能发电技术论文篇5

关键词：分布式发电 电力系统 光伏 风能

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0011-01

1 分布式发电对电力系统主要影响

1.1 DG对电力系统规划影响

运行中电网随机投入或者退出大量DG设备，将给整个电力系统负荷预测带来更多的不确定性，增加配电系统规划者在预测负荷增长情况上的难度。在实际工作中，配电网规划属于动态规划过程，配电网的很多动态属性都与具体维数有着非常紧密的联系。加之配电网其自身结构特性，网络中存在大量节点，如果在系统中额外增加较大数量的分布式发电机节点，势必会给设计最优网络布置方案增加巨大难度。所以，电力系统规划设计方一定要全面可靠的评估DG系统出现之后给整体造成的影响程度，根据负荷预测方法和优化理论，准确设计DG切入位置以及DG系统容量，进而保证DG系统接入配电网络之后，不会对其安全性和经济型造成过大影响。

1.2 DG对系统潮流、电能质量的影响

DG接入配电系统之后会对其单向潮流结构造成一定的影响，甚至于改变以往结构形式，使得系统潮流大小及方向难以分析预测。DG在电力系统中的接入位置不同，也会产生不同效果，既有可能是馈线段潮流增加，同时也有可能使之减少。一旦馈线上DG的输出功率大于负荷需求时，就会导致馈线某段线路或者整个线路潮流完全逆向，进而使得原有电压调整设备无法正常工作。此外，DG系统的接入随机性较大，而且通常情况下是由很多可再生能源的存在，这些发电机每一次启停操作均会引起系统电压波动和闪变。

1.3 DG对系统运行可靠安全性的影响

DG接入电力系统之后极有可能导致整个系统运行可靠性和安全性的下降，特别是典型放射状配电系统，DG的接入将直接改变原有电力系统结构，使得短路电流等关键参数均发生不同程度的变化。甚至于会促使原有网络设计的保护装置出现误动作情况，严重破坏了保护设备相互之间的协调运行，降低自动重合闸的保护性能。如要要进行DG并网运行时，一定要保证系统可靠接地，以防止单相接地短路时非故障相出现过电压，给工作人员的人身安全造成危害。在DG系统与主网分离之后，就会有孤岛的出现，而且很多情况下这种孤岛的出现是难以避免的。

2 基于可再生能源的分布式发电技术

2.1 太阳能发电技术

太阳能是目前使用最为广泛同时也是技术相对较为成熟的可再生能源，它不需要燃料费用，而且取用方式较为简单。太阳能发电技术有两种，一种是光伏发电，另一种是太阳热发电。光伏发电是基于光伏效应理论研发而成的，太阳光照射在太阳能电池硅板上产生直流电；太阳热发电基于能量转换理论，通过集热器将太阳照射所产生的热能，进而把水转化为水蒸气推动汽轮机转动，由发电机输出工频交流电。太阳能电池发电技术是当前使用更为广泛的一种，它的系统示意图如图1所示，普通太阳能电池片只有1 m2大小，经过太阳照射后能够产生0.5 V左右电压，其输出功率非常有限，一般是在1W以内。所以我们在日常生活中往往会看到由很多电池板组成的大型太阳能电池组件，目的就在于增大电池板与太阳光的接触面积，进而获得更大的输出功率。

太阳能电池生产成本较高，更为重要的一点是，太阳能电池的发电时间受到日照时间的严格限制，必须要配备相应的高性能蓄电池或者其他发电设备来辅助跟踪系统负荷变化，这无疑会给太阳能发电站的建设和运行增加额外成本。就目前情况来看，光伏发电是DG技术应用较为广泛的一种，但受限于其高昂的安装费用、电力供应随机性、较低的发电效率等因素，太阳能电池全面推广还有较大的难度。

2.2 风能发电技术

现阶段风能利用主要有两种形式，一种是独立的少量风力发电机，这种通常情况下是由个人投资商所拥有，供其个人电力需求；另一种是大数目的风力发电机，也就是我们通常所指的风力发电场。在风电场中可以安装数目众多的风机，发电容量可以达到1500 kW左右。

风力发电和水力发电都是一次能源开发和建设同时完工的项目，它不需要消耗燃料，而且初期投资很成本均较低。风力发电之所以受到广泛关注，主要原因就是分能蕴藏量大，可再生无污染，而且建设周期短，投资灵活。

3 结语

分布式发电虽然是未来电力系统的一个发展趋势，但目前还有很多关键技术和重点问题没有得到解决。笔者目前的研究内容之一就是分布式发电的并网，在今后的工作中，将继续致力于该领域的深入研究，以期能够得到更多有价值的成果。

太阳能发电技术论文篇6

【关键词】太阳能热发电；槽式；塔式；碟式；关键技术

1.引言

伴随着世界性的能源短缺和环境污染问题，人类将目光投向了可再生能源。太阳能以其资源丰富、取之不尽、用之不竭、清洁无污染等特点，吸引了广泛的关注。太阳能热发电是利用聚光镜将太阳辐射能聚焦到吸热器上，产生的高温热能通过热力循环，驱动发电机发电。与常规化石能源发电相比，太阳能热发电在经济性和温室气体排放等方面具有无可比拟的优势，前景非常广阔。当前由于基础理论与制造工艺的限制，太阳能热发电成本过高、效率较低，阻碍了其大规模发展。本文着重分析太阳能热发电系统所涉及的关键技术，在此基础上，对中国发展太阳能热发电所需突破的瓶颈与限制作出了一些有益探讨。

2.太阳能热发电的基本形式

根据太阳能聚光形式的不同，太阳能热发电系统可分为槽式系统、塔式系统和碟式系统3大类。

2.1 槽式太阳能热发电系统

槽式太阳能热发电是利用槽型抛物面反射镜，将太阳辐射聚焦到位于镜面焦线上的吸热管，对其内部的传热工质进行加热，直接或间接产生高温蒸汽，进而推动涡轮发电机进行发电，如图1所示。

槽式系统的抛物面集热装置的制造所需的构件形式不多，容易实现标准化，适合批量生产，各聚光镜可同步跟踪，使控制成本大为降低。另外其聚光镜和吸热器都布置在地面上，安装和维护比较方便。

2.2 塔式太阳能热发电系统

塔式太阳能热发电是利用许多立跟踪太阳的大型反射镜，将太阳辐射聚焦到一个高塔顶部的接收器上。聚焦的热能将传递给工质，输入热动力机膨胀做功，带动发电机，最后以电能的形式输出，如图2所示。

塔式太阳能热发电系统具有规模大、热损耗少、聚光比大等特点，其吸热器散热面积相对较小，光热转换效率高，容易达到较高的工作温度。另外塔式系统的参数可与常规火力发电站一致，因此很容易获得配套设备。

2.3 碟式太阳能热发电系统

碟式太阳能热发电是利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳光聚焦到焦点上，放置在焦点处的太阳能接收器收集高温热能，加热工质，驱动发电机组发电；或在焦点处直接放置斯特林发电装置，驱动电动机发电，如图3所示。

碟式太阳能热发电系统规模较小，可以独立运行也可以集成使用，试验效率较高，可以组成混合发电系统，但造价昂贵。

3种太阳能热发电系统的性能比较如表1所示。目前槽式系统己经在世界范围内广泛铺开，完全达到了商业化。塔式系统在大规模发电中最有发展潜力，是国际上研究最为热门的技术，初步达到了商业化。碟式系统尚处于商业化试验阶段，大规模应用技术还不成熟，主要用于边远地区的小型独立供电。

3.国际太阳能热发电的发展现状

20世纪70年代初石油危机爆发后，世界发达国家如美国、西班牙、德国等都将太阳能热发电技术作为未来能源研究开发的重点，逐步开始规模化发展太阳能热发电技术。20世纪90年代后，太阳能热发电技术得到了世界各国的高度重视，在政府及相关部门的支持下，太阳能热发电技术研究及其示范电站建设，得到了蓬勃发展[1]。

目前槽式热发电是最为成熟的太阳能热发电利用技术。一份由世界可再生能源实验室发出的报告称：槽式太阳能热发电系统的发电成本到2020年将降至4.3～6.2美分/千瓦时，完全有能力与传统能源相抗衡。塔式太阳能热发电技术得到了迅猛发展，一大批塔式太阳能试验电站先后投入试运行。美国能源部研究表明，在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将产出成本最低的太阳能热电，可低至5.5美分/千瓦时。

绿色和平国际组织、欧洲太阳能热电协会（ESTELA）和IEA Solar PACES于2009年5月联合预测报告，太阳能聚光热发电到2030年将可满足世界电力需求的7%，到2050年将可满足世界电力需求的25%。在未来5年内，全球聚光型太阳能热发电能力每隔16个月将翻一番，单机容量规模正朝百万千瓦级方向发展。目前太阳能热发电技术发展方向是高参数，长时间蓄热，24小时发电，可承担电力基础负荷发展；以模块化技术为基础，形成大容量太阳能热发电厂[2]。

4.太阳能热发电的国内研究现状

我国对太阳能热发电技术的研究起步较晚，直到20世纪70年代才开始一些基础研究。与发达国家相比，无论在技术、规模、水平还是在发展速度上仍然存在较大的差距，国内至今还没有一个成功的太阳能热发电示范项目运行。目前中国太阳能热发电项目主要由科技部支持，进行自主技术的研发和示范电站建设。

2009年10月，中科院电工所、中国华电集团公司、皇明太阳能集团有限公司等30多家单位联合成立了太阳能光热产业技术创新战略联盟。该联盟的成立，将有助于推动我国太阳能热发电技术和装备制造业的发展，同时，在确立太阳能热发电行业发展标准、规范行业发展方面有所建树[3]。

5.关键技术

5.1 聚光镜

由于太阳辐射能流密度低，因此需采用聚光镜将太阳辐射聚焦到吸热器上形成光斑，继而产生高温热能。聚光镜是实现光热转换的核心部件，占太阳能热发电系统投资成本最高，约为50%。因此聚光镜能否做到高效率、低成本是太阳能热发电能否实现商业化的关键。

从镜表面形状上讲，主要有平四面镜、曲面镜、球面镜等几种。国内外采用的聚光镜大多是镜表面具有微小弧度的平四面镜。中国科技大学陈应天教授发明了“陈氏曲面镜”，其镜表面是高次曲面。陈氏曲面镜的优点是聚光倍数大为提高，缺点是加工难度大和成本较高，无法大型化，主要适用于小型碟式太阳能热发电站。

从镜面材料来讲，主要有玻璃聚光镜和金属膜聚光镜。镀银玻璃镜具有重量轻，抗变形能力强，反射率高，易于清洁等优点，但其安全性差。金属膜反射镜的镜面是用不锈钢等金属材料制作而成，优点是其镜面由一整面连续的金属膜构成，可以仅仅通过调节定日镜的内部压力调整定日镜的焦点，缺点是反射率较低、结构复杂[4]。

5.2 吸热器

吸热器是实现太阳能转化为热能的核心部件。

槽式热发电的吸收器主要是真空吸热管，一般采用双层管结构，被置于抛物面聚光镜焦线上，内侧为热载体，外侧为真空，以防热流失。从真空吸热管的材料来看，又可分为全玻璃真空吸热管和玻璃-金属真空吸热管。塔式太阳能接收器主要分为间接照射接收器和直接照射接收器两大类。间接照射接收器的主要特点是接收器向载热工质的传热过程不发生在太阳照射面，工作时聚焦入射的太阳能先加热受热面，受热面升温后再通过壁面将热量向另一侧的工质传递。直接照射接收器的主要特点是接收器向工质传热与入射阳光加热受热面在同一表面发生[5]。碟式太阳能接收器包括直接吸热式和间接吸热式。前者是将太阳光聚集后直接照在热机的换热管上；后者则通过某种中间媒介将太阳能传递到热机。

5.3 跟踪系统

为了提高太阳能热发电系统的效率，必须利用自动跟踪装置，使聚光镜时刻对准太阳，以保证从源头上最大限度地吸收太阳能。

按被控制量是否对控制量存在反馈，可分为开环控制、闭环控制和开-闭环结合控制三种。开环控制利用太阳运行规律、聚光镜的地理位置和吸热器的空间位置等参数及其几何关系，计算聚光镜的控制方向。该控制方式的优点是系统简单、费用较低；缺点是存在累积误差，需要定期校正。闭环控制利用光电传感器实时监测聚光镜反射光线的方向，并以此作为反馈量调节控制聚光镜运动。该控制方式的优点是控制精度较高；缺点是多云或阴雨天时，感光元件容易失效，导致跟踪系统误动作。开-闭环结合控制，吸收了上述两种控制方式的优点，即先利用开环控制粗略计算、控制聚光镜的方向，再利用闭环控制进行校正以消除累积误差。跟踪的方式还可以分为方位角-仰角跟踪以及自旋-仰角跟踪。方位角-仰角跟踪方式是采用转动基座（圆形底座式）或转动基座上部转动机构（单立柱支撑式）来调整聚光镜方位变化，同时调整镜面仰角的方式。自旋-仰角跟踪方式是采用镜自旋，同时调整镜面仰角的方式来实现聚光镜的运行跟踪[6]。

5.4 储热材料

为克服太阳能热发电中由于天气变化造成的间歇性，实现全天候连续供电，最大程度发挥太阳能热发电系统的发电能力、降低发电成本，太阳能热发电系统中一般都会配备储热装置。

太阳能储热主要有三种形式：显热储热、相变储热和化学反应储热。显热蓄热是目前技术最成熟且具有商业可行性的蓄热方式。显热储热分为液体显热储热、固体显热储热、液-固联合显热储热3种。

液态储热材料主要有水、合成油、熔融盐。水的比热大，成本低，但水在高温下有很强的腐蚀性，并存在两相流问题，因此主要用于低温储热。合成油的沸点比较高，但其分解温度低，无法应用在较高的工作温度下（如超过450℃）；熔融盐因其熔点高，在冬天或晚上易冻结，为保证其处于液态，需要高的运行成本。

相变储热具有相变潜热大、相变温区窄等特点，能明显地降低储热装置的规模。现阶段研究主要集中在固液相变材料，因为固液相变在很窄的温度范围内，可吸收或放出大量的热量，而且体积变化小。

化学反应储热是利用可逆化学反应的结合热来储存热能，具有储能密度大的特点。在某些工业领域，化学反应储热已经有所应用，但总体看来，其技术和工艺太复杂，存在许多不确定性[7]。

5.5 太阳能热机

太阳能热机是将热能转化为机械能的装置。

槽式和塔式太阳能热发电系统，由于其规模、容量比较大，系统参数与常规化石能源发电相当，因此可以使用为煤炭和天然气发电开发的超临界透平机。美国奥斯拉公司创造性地使用原子能工业中的饱和蒸汽汽轮机技术。由于核工业用的汽轮机能够处理不同压力的蒸汽，不需使用过热级，因此系统可以承受阴云天气下太阳时隐时现造成的波动，省略价格昂贵的控制系统，也不需要使用天然气辅助发电，使得系统发电过程大为简化[8]。

碟式太阳能热发电系统容量比较小，一般适用于斯特林发电机或布雷登发电机。斯特林发动机具有所有热引擎中最高的效率。与内燃机相比，它具有燃料多样化、转换效率高（是内燃机的1.5-2倍）、运转平稳、噪声小（只有内燃机的一半）、对大气污染小、维修保养容易等特点，适用于低品位能源的综合利用。布雷登发电机的热效率高、结构简单，并与传统技术有很好的继承性，能较好地兼顾工作性能和技术成熟度的问题，热机采用单相惰性气体工质，具有较好的可靠性和寿命指标[9]。

6.瓶颈与限制

6.1 相关技术不太成熟

我国在太阳能热发电领域的研究起步较晚，相关技术大多处于初级阶段，至今尚未有太阳能热发电的商业化示范系统建成，在系统集成和可靠性研究上，无法得到验证。

与一些发达国家相比，大部分太阳能热发电产品的生产厂家生产规模小、过于分散，集约化程度低，工艺落后，产品质量不稳定。由于技术上存在障碍，使中国太阳能热发电成本过高，相较于常规能源发电没有竞争力。

6.2 成本过于高昂

中国太阳能热发电所面临的最关键问题是“高成本”。太阳能热发电比光伏发电在成本上低得多，但是它比一般火力发电的成本又高得多。光热发电遵循着规模越大成本越低的规律，目前业界普遍认可的规模是1000兆瓦，届时发电成本能降低至0.7元每千瓦时到0.8元每千瓦时。

6.3 缺乏政策支持

虽然国家明确表示对经营光热电站的企业给予补贴，但补贴细则没有具体化，这在一定程度上削弱了企业进行技术研发的热情与积极性。由于建设太阳能热发电站的资金投入量很大，建设周期长，面临着太多不确定性，在缺乏国家相关政策和财力支持的情况下，商业资金就不会过多的流入太阳能热发电领域。

美国的风能和太阳能在高油价、高补贴的年代迅速繁荣，而在高油价消失、补贴不再时崩溃。太阳能和风能的发展历程再次强调了长期政策的必要性。另外，上网电价不确定，太阳能热发电站的建设就不会大规模展开。太阳能热发电要健康快速发展，国家必须热电标杆电价，并出台政府补贴政策。

6.4 融入区域输电网络

大规模生产太阳能热电最好的地方都是远离人烟的偏僻之地，而那里恰恰没有大型输电线路。要把太阳能热电厂生产的电力从沙漠送到几百公里外的需求中心，就需要修建跨省电网。

新建大型电力传输线路造价昂贵，每英里超过100万美元。由于太阳能的间歇性，只有太阳光最强的时候，太阳能热电厂才有最大产量，因此专用于太阳能热电厂的输电线路将经常处于闲置状态，不能得到充分利用。

7.结论与展望

随着化石能源的日益枯竭，太阳能热发电必将成为未来的主要供电技术，对国家的能源安全和经济发展关系重大。中国未来的可持续发展，必将依赖于太阳能热发电，因此必须尽快突破其中所涉及到的关键技术，包括聚光镜、吸热器、跟踪系统、储热材料、太阳能热机，争取早日商业化应用。

参考文献

[1]纪军,何雅玲.太阳能热发电系统基础理论与关键技术战略研究[J].中国科学基金,2009(06).

[2]钱伯章.太阳能技术与应用[M].北京:科学出版社,2010.6.

[3]姚志豪.“太阳能光热产业技术创新战略联盟”理事会成立大会召开[Z].中国科学院,2009-09-27..

[4]金晓雷,王培红.太阳能热发电及其聚光装置的现状与比较[J].上海电力,2009(01).

[5]杨敏林,杨晓西,左远志.塔式太阳能热发电吸热器技术研究进展[J].科学技术与工程,2008(10).

[6]郭铁铮,刘德有,钱艳平,等.基于DSP的定日镜跟踪控制系统研究[J].太阳能学报,2010.1.

[7]左远志,丁静,杨晓西.蓄热技术在聚焦式太阳能热发电系统中的应用现状[J].化工进展,2006(25).

[8][美]弗雷德·克鲁普(Fred Krupp),[美]米丽亚姆·霍恩(Miriam Horn).决战新能源:一场影响国家兴衰的产业革命[M].陈茂云等译.北京:东方出版社,2010.1.

[9]廖葵,龙新峰.基于小型发电机的碟式太阳能热发电技术研究进展[J].能源技术,

2007.10.

太阳能发电技术论文篇7

关键词：电力电子；能量管理系统；电能质量控制

中图分类号：TU852文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 14-0000-01

Power Electronics and New Energy Power Generation Technology

Yang Lin

(Institute of Electrical Engineering,Northwest University for Nationalities,Lanzhou730030,China)

Abstract:This paper discusses several new forms of energy generation and integrated power supply system transformation,control,intelligence management and safety issues,and hope in the future development of new energy power,we can overcome difficulties and achieve electronic power of new development.

Keywords:Power electronics;Energy management system;Power quality control

我们已进入21世纪，这是一个全新的时代，经济的高速发展给人们的生活带来了很多的便利，但随之而来的却是能源的耗竭，原本丰富的能源如今已变得匮乏，并危及到人们未来的生产生活。与此同时，毫无顾忌的能源利用还造成了大气的严重污染，从而又引发能源危及，这样的恶性循环会直接危及到人类的发展，甚至威胁人类的健康和繁衍。因此，开拓新能源，减少能量源浪费成为当今世界最为关注的话题。

一、新能源的发电方式

（一）太阳能发电

太阳能发电开始于上世纪50年代，当时，第一块实用的硅太阳电池研制成功，如今，太阳能发电技术已经经历了半个世纪的发展，其技术也在日益成熟。目前，占主流的太阳电池仍然是硅太阳电池，主要分为单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。典型的太阳能供电系统结构如图1所示，太阳电池阵列进行光电转换，把太阳能变为电能，再由功率变换器将太阳电池输入到直流电中，最后转换成用户所要使用的电源模式。根据用户的需求，功率变换器可以选择直流斩波器进行DC/DC变换，或采用逆变器进行DC/AC变换。而功率变换装置还应包括蓄电池系统，主要是为了平衡电流。如果太阳光充足，可以利用太阳能，并利用蓄电池充电；如果在夜晚或者阳光不充足时，就可以使用蓄电池供电。

（二）风力发电

如今，风力的主要运用方式就是风力发电，它的发展速度最快，也最受全世界关注。风力发电主要有3种运转方式：

1.独立运行方式，利用一台小型的风力发电机向需要的用户提供电能，它还可以通过蓄电池充电，预防无风时影响发电效果；

2.风力发电与其他发电方式相结合的联合供电方式，主要向交通不便或偏远山区供电，以及地广人稀的草原牧场提供电力；

3.并网型风力发电运行方式，将风力发电网安装在条件较好的地区，常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这也是风力发电的主要发展方向。风力发电机组在不同风速的条件下运行，其发电机输出的电压的幅值和频率是变化的，所以，通常要配置电力电子功率变换器，通过这种装置控制电流，保证输出的电压是平衡稳定的。

（三）燃料电池发电系统

燃料电池（Fuel Cell）是将反应物如氢气等的化学能直接转化为电能的电化学装置。它通过燃料（通常是氢气）和氧气结合所发生的光电反应来发电。燃料电池发展了这么久，根据电介质的不同，主要分为5种燃料电池：碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）；质子交换膜燃料电池（Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC）；磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC）；熔盐燃料电池（Molten Car-bonate Fuel Cell，MCFC）；固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）。

实际上，燃料电池也有其优点，例如：发电效率高：发热少；噪音低，污染小；功率密度高。目前，燃料电池发电主要集中在以下几个方面：燃料电池特性研究；燃料电池发电系统结构和高效功率变换的研究；能量管理技术；孤岛检测和保护技术，并网电流控制；并网运行与独立运行之间的无缝切换控制技术。

燃料电池所输出的电压会随着电压的变化，发生较大范围的变化。燃料电池的输出电压在负载发生突变时还要经过一段时间才能停止反应，对于质子交换模燃料电池响应延迟达2秒。因此，燃料电池一般与负荷动态的具体要求无法很好的匹配。

二、电力储能技术

可再生能源发电装置所产生的电能主要还存在无法预测的周期性变化，例如风能、光伏发电等，如果将其电能直接输入普通电网，将会对电流带来不良影响，而电力储备装置就可以平衡能源发电输入与电网之间的矛盾。电力储能技术有蓄水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、电池储能等它们都各具特点，各有优势，但它们的正常运行主要是依靠电子电力技术。

蓄水储能与压缩空气储能主要是对电力高峰期进行调节，但是对地理条件的要求较高。电池储能的精密性高，需要在技术成熟的条件下进行，理论上可以用于电力调峰，单电池使用寿命有效，这成为蓄电技术的难点。飞轮储能的储能量有限，运行复杂，一般用于电能质量调节。

三、电能质量控制

（一）电源谐波检测和分析技术

谐波的测量和分析都是以思想谐波治理为前提条件的，精准的谐波测量和分析可以为谐波的治理提供准确的依据。自提出快速傅里叶变换算法（FFT）以来，基于傅里叶变换的谐波测量得到了普遍应用。然而基于傅里叶变换的谐波测量要求整周期同步采样，不然就会严重影响其效果。因此，怎样减少因同步偏差而引起的测量误差成为电子电力技术人员迫切要解决的难题。

（二）电能质量控制和管理

首先，电能质量的控制和管理主要包含功率因数校正和滤波器设计，由于传统的无源滤波器体积和重点都很大，还需要对不同的频率进行设计，而功率因数较技术正是提高功率因数和降低谐波污染的重要途径。如今，电能质量控制和管理的研究重点在与PFC控制技术上，比如：单开关、多开关以及软开关三相PFC电路的研制，软开关技术与PFC技术的融合已经成为未来的发展趋势，虽然目前的PFC产品受到功率的限制，但应用于分布式新能源发电系统却是重要机遇。

四、总结

综上所述，随着科技的发展，新能源的开拓和使用技术越来越成熟，但是，要真正做好新能源发电技术，还需要从解决先存的各种问题，因此，电子电力技术人员应在在电气、电子、控制和信息等工程技术领域加强合作研究，通过系统集成和技术融合，实现各种技术的突破，我相信，我们一定可以克服各种困难，迎来新能源造福人类的灿烂明天。

参考文献：

[1]Rechten H.可再生能源技术[A].中美清洁能源技术论坛论文集[C],2001

[2]汤天浩.新能源与变换:系统集成、技术融合及应用展望[J].电源技术学报,2004,2,1

[3]李俊峰,高虎,王仲颖.中国风电发展报告[M].北京:中国环境科学出版社,2008

[4]戴慧珠,陈默子,王伟胜.中国风电发展现状及有关技术服务[J].中国电力,2005,38,1

太阳能发电技术论文篇8

关键词：太阳能 利用前景 低碳经济 实际应用节能减排和保护环境是我国的基本国策。党的十七大提出，必须坚持全面协调可持续发展，建设资源节约型，环境友好型社会。

一、太阳能成为发展低碳经济的首选

低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。发展低碳经济，是各级政府的政治远见和政策水平的具体体现，也是迫在眉睫的任务，更是中国企业界的光荣使命和重大发展机遇。太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，成为发展低碳经济的首选：

1. 储量的“无限性”。太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。太阳能每秒钟放射的能量大约是1.6x1023kW，是目前世界主要能源探明储量的―万倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。开发利用太阳能是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。

2. 存在的普遍性。虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀，但相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。

3. 利用的清洁性。太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎不产生任何污染。

4. 利用的经济性。在接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用：太阳能热能设备一次投入较高，但其使用过程不耗能。

随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破，太阳能利用的经济性将会更明显。太阳能以其独具的优势，是人类理想的替代能源，其开发利用是最终解决常规能源，特别是化石能源带来的能源短缺、环境污染和温室效应等问题的有效途径，其开发利用必将在2l世纪得到长足的发展，并在世界能源结构转移中担纲重任，成为21世纪后期的主导能源。

二、太阳能产业在我国的实际应用

由于我国的太阳能资源及其丰富占我国土地面积的96%以上，因此太阳能产业有着很大的发展空间。而且随着科技的不断进步，我国的太阳能开发技术也逐渐的成熟起来。目前太阳能技术在我国也有了很大的发展，除了建立太阳能发电站以外，我们还进行太阳能设备的研发，例如太阳能热水器、太阳灶、太阳能空调等设备。而且现在还有许多企业也开始独自的对太阳能技术，进行了一定的研究，并且取得了不错的效果。

1. 太阳能热泵供暖系统

在冬季，我国大部分地区由于温度过低的缘故，使得我国的经济发展得到了很大程度的制约。因此，我们就采用供暖设备为室内空间进行暖气的供给，以保证人们的生产生活可以正常的运行。但是，这些供暖设备对能源的消耗极大，对我国的低碳经济和可持续发展方针，有着很多的出入，因此在近几年来人们不断的努力下，研究出来了太阳能热泵供暖系统。

太阳能热泵供暖系统技术是一种通过能源转化材料，把低能源向高能源转化的技术。而且这种太阳能设备是采暖、供热水和光电功能一体化的太阳能设备，不但为我们生活带来了很大的便利，还减少了能源消耗，把现代化的建筑物改造成为零排放、无污染的绿色建筑。由于太阳能供暖系统的热量散发是从建筑物的地底由上往下进行散发，使得建筑物中的湿度和温度都保持在一个固定状态，对人体有着一定的保健作用，而且由于供热管道是埋藏在建筑的地底或者墙体中对于建筑的外观没有太大的影响，从而给人们一种视觉明亮的效果。

在我国，有很多地区的建筑中都开始应用这种太阳能技术，尤其是在冬季特别寒冷的北方，这种太阳能技术应用范围十分的广泛。而且由于这种系统是“一机多用”给人们生活带来了极大的方便，并且安全可靠，对人们的体质也有着一定的保健作用。

2. 太阳能热水器

太阳能热水器在我国太阳能设备中应用范围时最广的，而且由于我国科技的不断发展，对太阳能热水器的太阳能吸收涂层进行了一定程度改变，从而克服了以前太阳能热水器中的存在的大部分问题。目前，我国的太阳能热水器的应用已经占世界第一，而且技术水平也已经在世界处于领先的水平。

我国目前已经把太阳能热水器广泛的应用在各个方面，而且有绝大部分太阳能热水器企业也有着良好的发展，这也带动我国社会主义经济的发展，当前，由于太阳能热水器得到了人们的广泛的青睐，因此这也成为企业开发的项目，现在在我国已有成百上千的企业开始对太阳能电热水器进行了开发，并且也得到了很好地发展。而且由于太阳能热水器在节能和环保方面有着很好的作用，也为我国的环境保护做出了很多的贡献，这也大量的发挥了和会效益，使得我国在能源的方面的利用更加广泛。

3. 太阳能热发电

自改革开放以后，人们对电能的需求也越来越高，因此建立了很多的发电厂。但是都是以水利发电、火力发电为主，但是这种发电技术对我们的能量利用方面还有着很多的不足，而且对我国的自然环境也有着一定的危害。因此为了增大有限能源的开发利用，提高环境的保护，在我国20世纪70年代末，就已经对开始太阳能发电站进行一定的开发研究，但是由于我国的材料使用和施工技术都存在着严重的不足，因此当时就没有很好对发展起来。直到90年代末，我国在太阳能发电方面才有了很大的突破。但是，这也与许多发达国家的太阳能发电设施有着很大的区别，所以我们在太阳能发电开发研究方面还要进行一定的努力。

三、政府应尽快出台相关扶持政策

与国际低碳经济、太阳能开发技术与推广状况相比，我国低碳经济和太阳能开发利用及其推广应用有其成功和可喜之处，但在舆论导向、政策支持、规范管理、推广先进技术、售后服务等方面，都存在很多问题和不足，对既有建筑，对耗能污染大户一一燃煤燃油锅炉还没有强制性进行改造的规划，限制措施。全国有2亿台左右的高耗电空调在运转，造成不可估量的浪费和污染。

不过还是存在着一定的问题，主要有：是我国目前还没有一套完整的控制节能数据政策；二是没有规范的行业标准；三是没有发展太阳能的中远期规划；四是目前太阳能市场十分混乱。

结束语

综上所述，太阳能的开发和利用大幅度的减少我国能源的消耗，也大大减少了对环境的污染。目前，我国在太阳能技术的应用已经有了很大的成就，并且取得了不错的效果。但是，还是有很多方面存在严重的不足，所以我们还需要这方面进行不断的开发和研究，这样才能有利于我国经济的发展。

参考文献

太阳能发电技术论文篇9

关键词 光伏发电；超声波；无线输电

中图分类号 TU391 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0044-02

随着社会的进步，人们对地球资源的使用愈演愈烈，环境已经遭遇到了不可逆转的破坏，现在人们已经发现了这些问题，开始寻求清洁资源来满足发展和环境保护。至此，太阳能开始进入人们的视线。

1 太阳能发电趋势与现状

20世纪90年代以来我国光伏发电组件生产能力逐渐增强，光伏发电将一步步登上时代舞台，成为人类可使用资源的重要组成部分。同时，我们应该注意到目前的光伏发电还处在初级阶段，还有许多问题有待解决。

1）继续研制太阳的储存方式，提高太阳能的光电转化效率；

2）研究太阳能光转化为电能最大功率跟踪算法，实现太阳光最大功率跟踪；

3）研究太阳能光伏发电的软并网技术，减少光伏电能对电网的冲击。

在以上这些问题中，我们发现更多的是在研究如何高效的存储电能进行利用，同时需要保护现有电网，防止目前的电网受到过大的冲击。因此，我们可以将视线转移到另一个技术上――无线电输电。

无线电，也就是太阳能转换成一种特殊频段的电波，然后类似于广播的形式发射出去。利用电波输电是目前正在研究中的一项革命性的技术。其主要特点是：1）弥补了当前电网传输时的建造费用；2）充分将已有技术与最新科研成果相结合，保护环境；3）共用一套送变电设备，降低工程造价；4）同用一套经营管理人员，提高工作效率，降低运行成本；5）将太阳能发电技术与电力传输技术加以综合利用。

2 国内关于光伏发电的研究

在国内，目前正在大力推广的是分布式光伏发电，即允许下面的组织或个体建设光伏发电设施进行发电，并且将其并入国家电网的输电线路中。

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

3 无线电输电可行性研究

目前无线电导电可实施主要理由：

1）我们可以将电波以步传的方式发射，中继站可以选择已经建立好的电杆，还有目前我国移动电信等运营商建立好的信号塔，极大的方便了电波的传输；

2）在地球上传播时，电波不会经历不同的空气环境，发生折射，影响传播路径，在地球上，大气环境基本相同，路径选择更加容易，接收更加方便。更加的安全；

3）地球上的太阳板更容易被控制，无论何种环境下，地球上的太阳能吸收板都更加容易控制，建造更加的方便。

4 目前可选得无线电输电方式

电波输电在目前也存在着许多得可选方案，如，一定频率得电波，还有超声波等，但是如何从中选择出最合适的也是目前需要研究的一个问题，但是本文作者从电路及输电的一些角度选择超声波作为最好的选择。具体原因如下。

电波无线输电及等效电路：目前研究无线电波传电基本都是利用电磁效应产生的超声波进行的，其具有频率较宽，容量比较大的特点。所选择的材料都是具有逆压电效应的材料，能够方便的将超声波转化成电能。因此，我们这在里讨论的都是基于以上材料的。超声波导电主要包括超声波的发射和接收单元。系统结构图如图1：

同时，当我们将电信号转变为固有信号得时候，匹配电路这时候就有了同频率下得电波，此时的匹配电路会有一定的阻抗变换，能够明显的将输出效率提高， 从而实现了机电共振，超声波便发射出去了。此时，另外一个设施，闭环路控制电路就开始发挥作用，它通过对比实际输出信号和给定的信号误差，直接改变功率管的同段状态，使开关频率也发生改变。这个时候的主电输出电压频率也是明显可调的。接收单元这个时候将超声波转换成高频电能，在经过蒸馏和滤波装置，稳定的直流电就能够被使用了。

5 前景展望与总结

通过目前国家的一些鼓励政策和世界发展的趋势，我们可以看到，光伏发电在未来世界必定会发挥着不可忽视的作用。未来的世界必定会在光伏发电的研究上取得更为伟大的成绩。

参考文献

太阳能发电技术论文篇10

1.聚光光伏技术概述

GaAs基太阳能电池可分为单结和多结叠层式太阳能电池两类。GaAs、Ge单结太阳电池理论效率27%，实验室效率达到25.8%；多结叠层太阳能电池效率理论效率能够达到63%，目前实验室效率达到43%。CPV可以按汇聚太阳光的方式不同分为两个大类，即采用镜面聚光的反射式和采用透镜聚光的透射式，其结构可参见图1。

目前各大生产厂家的CPV系统具有多种不同的表现形式，但其结构均离不开四大部分，即：聚光模块、光电转换模块（光伏电池）、太阳追踪模块、冷却模块。各部分的成本构成如图2所示：

（1）GaAs基太阳能电池的优势

①规模化潜力较大：CPV技术因其具有光电转化效率高等特点，是未来发展大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。

②成本下降空间巨大：与晶硅和薄膜太阳能发电技术建设成本1.6美元/瓦相比，CPV目前3～4美元/瓦的建设成本并无优势，但作为一项新兴技术，随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等，成本有巨大的下降空间。

③占地面积小：在同等发电量的情况下，CPV电厂的土地占用面积比平板式太阳能要小得多。CPV系统由支柱承载其主要结构体，占地面积极小，且由于系统在地面产生的阴影面积是移动的，所以对电厂所在地的生态影响也较小，面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。

④能量回收期短：聚光组件的效率比晶硅和薄膜组件大大提高，建设想同规模的电站，所需的半导体材料大大减少，因而能量回收期大大缩短。

（2）GaAs基太阳能电池的劣势

技术和规模化进度存在不确定性：作为一项正在由实验室走向工程化的新技术，CPV的技术路线尚未定型，产业链也未形成；材料昂贵，成本上无优势，另外CPV系统建设地区对太阳光照条件有较高的要求，不利于大规模推广。对于相关企业，我们需要关注其技术或成本取得优势地位。

2.聚光光伏技术进展

聚光太阳电池是聚光光伏技术的核心和基础，目前国际上研究较为深入，技术较稳定的方案，普遍采用基于GaInP/GaAs双结和GalnP/GaAs/Ge的多结太阳电池。这种电池最早被用于空间卫星，可吸收更宽的太阳频谱能量，转换效率高，且具有很好的耐高温特性。

GaInP/GaAs双结和GaInP/CaAs/Ge三结太阳电池均基于比较成熟的GaAs电池制作工艺，而且GalnP与GaAs在晶格匹配、禁带宽度合理组合、材料性能稳定性等方面都是十分理想的材料系统，所以是目前研究最活跃、最深人的多结太阳电池。目前，对GaInP/GaAs/Ge电池研究最成熟的是美国，美国司的波音下属公司SPectrolab和Emcore公司都已批量生产，并供应空间市场。多年来，为不断提高GalnP/GaAs/Ge三结电池的光电转换效率。Spectrolab研发四结，甚至五结、六结结构，他们认为，通过增加结数可将转换效率提高到接近理论极限值72%。Emcore公司则采用IMM三结太阳电池（IMM invertedmetamorphic triple—junction solar cell）技术，根据其设计的发展路线显示，有望在近年内将聚光太阳电池效率提高到45%（电池面积lcm，聚光倍数500）。

虽然聚光光伏的研发已有30年历史，但其商业化运营仍处于初期阶段，目前全球聚光光伏系统的装机量不超过200MW，还处于小批量示范性工程阶段，其最主要部件-高倍聚光电池的成本一直居高不下，成为阻碍聚光光伏市场发展的最大难题。聚光系统成本从2007年$7-$10/Wp，降至2009年的$3-$5/Wp，2015年有望降至2$/W以下。聚光光伏技术近年来得到欧美国家的重视。2011年12月，美国能源部决定在未来3年内投资6000万美元，目标是发展聚光光伏技术，使太阳能电池成本降低75%，CPV系统成本及效率情况见表1。

3.我国聚光光伏技术现状

我国以及有一些公司可以生产聚光组件，并且有上海聚恒、成都钟顺公司、蓝天太阳等一批企业相继获得了金太阳认证；但是目前聚光器还主要依赖进口、电池也只有乾照具有产业化的生产，追踪系统虽然国内可以做，但是从示范电站的数据看，逐日效果并不好。

国内已经具有以中国电科集团第十八研究所为代表的三结砷化镓太阳电池研发力量，聚光光伏产业所涉及的聚光、散热、对日定向跟踪及控制、双轴运动系统等技术在国内均有成熟的或可以借鉴的技术，以此为基础发展聚光光伏产业可以有效促进相关技术向聚光光伏产业的扩，通过整合可以在国内形成完整的、具有自主知识产权的聚光光伏产业链，从而带动经济的发展。同时，聚光光伏产业在全世界刚刚兴起，我国与先进国家技术差距并不是很大，如果现在发展，在借鉴先进技术基础上，可以迅速赶上并超越先进国家技术水平。因此，中国发展聚光光伏正当其时，经过不懈努力，中国的聚光光伏事业也必将得到极大的发展，形成具有中同特色的地面光伏产业发展模式。

参考文献

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