在网上搜搜霍金的果壳中的宇宙
太阳系是双星系,除了看得见的太阳,还有颗褐矮星作为太阳伴星,循环一周25920年(又称太阳系大年),这个也是地轴倾斜的缘由,否则没有春夏秋冬,对地面生物成长不利。 共济会是光明会前身,是影子政府的关键组成部分,以前号称300人主席团,基辛格为主席,隶属于40多个外星种族的月球德古拉联盟中负面外星人领导,主要任务控制地球政府,其中主要血脉为蜥蜴人血脉,半混血的有基辛格,布什家族,罗斯柴尔德,英王室等,以前计划把地球70亿人毁灭大半,只留少数5-10亿做奴隶种族,让蜥蜴人种族重新地球上开始,实施计划有孟山都转基因粮食武器,世界卫生组织的疫苗(强烈建议国人暂停注射疫苗),亚洲尤其中国的人口计划生育,南非每月4000儿童死亡血祭,美国100万人口卖外星做奴隶,自己导演了911,摧毁阿富汗,伊拉克,利比亚,可惜在叙利亚被识破计谋的俄罗斯牵制,印刷无抵押的120万亿美元洗劫全球(俗称剪羊毛,亚洲金融危机,广场协议等),已经登录月球和火星,上世纪末欺6000万工程师去火星基地制作宇宙飞船等与800外星种族贸易,在黄石公园设置有火山引发装置,地球外层空间设置奇美拉电子章鱼消除灵魂投胎前的记忆,几次妄图发起第三次世界大战,但被银河中央联盟5个种族的力量阻止,现在面临倒台不能继续作恶地球,金融将会重置,自由能源技术普及,环境污染解决,粮食轻松解决,人类进入全球统一的繁荣黄金时代,地表再也不需要矿石能源、战争、国界、种族分离等。 话说人是灵魂的投胎器皿,地表人有半数灵魂来源马尔戴克星的卫星火星,马尔戴克星和火星文明曾经比地球发达,只是75万年前两星交战时马尔戴克星人被炸毁成为小行星带,而火星被粉碎的小行星陨石掀去大气层和海洋,从而生态毁灭,幸存的50万年前从月球上作为难民转移到地球,所以我们灵魂有些好战基因。而我们的身体主要是25万年前以人类DNA为基础,然后组合德拉古40多个外星种族优秀基因以22个基因项目合成改造来的。 灵魂需要我们好好找到相亲相爱的路,这是所有宗教的核心,也是更高文明的方向。
浅论天文天文学历史 天文学的起源可以追溯到人类文化的萌芽时代。远古时代,人们为了指示方向、确定时间和季节,而对太阳、月亮和星星进行观察,确定它们的位置、找出它们变化的规律,并据此编制历法。从这一点上来说,天文学是最古老的自然科学学科之一。 古时候,人们通过用肉眼观察太阳、月亮、星星来确定时间和方向,制定历法,指导农业生产,这是天体测量学最早的开端。早期天文学的内容就其本质来说就是天体测量学。从十六世纪中期哥白尼提出日心体系学说开始,天文学的发展进入了全新的阶段。此前包括天文学在内的自然科学,受到宗教神学的严重束缚。哥白尼的学说使天文学摆脱宗教的束缚,并在此后的一个半世纪中从主要纯描述天体位置、运动的经典天体测量学,向着寻求造成这种运动力学机制的天体力学发展。 十八、十九世纪,经典天体力学达到了鼎盛时期。同时,由于分光学、光度学和照相术的广泛应用,天文学开始朝着深入研究天体的物理结构和物理过程发展,诞生了天体物理学。 二十世纪现代物理学和技术高度发展,并在天文学观测研究中找到了广阔的用武之地,使天体物理学成为天文学中的主流学科,同时促使经典的天体力学和天体测量学也有了新的发展,人们对宇宙及宇宙中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。 天文学就本质上说是一门观测科学。天文学上的一切发现和研究成果,离不开天文观测工具——望远镜及其后端接收设备。在十七世纪之前,人们尽管已制作了不少天文观测仪器,如中国的浑仪、简仪,但观测工作只能靠肉眼。1608年,荷兰人李波尔赛发明了望远镜,1609年伽里略制成第一架天文望远镜,并作出许多重要发现,从此天文学跨入了用望远镜时代。在此后人们对望远镜的性能不断加以改进,以期观测到更暗的天体和取得更高的分辨率。1932年美国人央斯基用他的旋转天线阵观测到了来自天体的射电波,开创了射电天文学。1937年诞生第一台抛物反射面射电望远镜。之后,随着射电望远镜在口径和接收波长、灵敏度等性能上的不断扩展、提高,射电天文观测技术为天文学的发展作出了重要的贡献。二十世纪后50年中,随着探测器和空间技术的发展以及研究工作的深入,天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个波段,形成了多波段天文学,并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段,天文学发展到了一个全新的阶段。而在望远镜后端的接收设备方面,十九世纪中叶,照相、分光和光度技术广泛应用于天文观测,对于探索天体的运动、结构、化学组成和物理状态起了极大的推动作用,可以说天体物理学正是在这些技术得以应用后才逐步发展成为天文学的主流学科。 人类很早以前就想到太空畅游一番了。1903年人类在地球上开设了第一家月亮公园。花50美分就能登上一个雪茄状、带翼的车,然后车身剧烈摇晃,最后登上一个月亮模型。 同一年,莱特兄弟在空中哒哒作响地飞行了59秒,同时一位名为康斯坦丁·焦乌科夫斯基、自学成才的俄罗斯人发表了题为《利用反作用仪器进行太空探索》的文章。他在文内演算,一枚导弹要克服地球引力就必须以1.8万英里的时速飞行。他还建议建造一枚液体驱动的多级火箭。 50年代,有一个公认的基本思想是,哪个国家第一个成功地建立永久性宇宙空间站,它迟早就能控制整个地球。冯·布劳恩向美国人描述了洲际导弹、潜艇导弹、太空镜和可能的登月旅行。他曾设想建立一个经常载人的、并能发射核导弹的宇宙空间站。他说:“如果考虑到空间站在地球上所有有人居住的地区上空飞行,那么人们就能认识到,这种核战争技术会使卫星制造者在战争中处于绝对优势地位。 1961年,加加林成为进入太空的第一人。俄国人用他说明,在天上飞来飞去的并不是天使,也不是上帝。美国约翰·肯尼迪竞选的口号是“新边疆”。他解释说:“我们又一次生活在一个充满发现的时代。宇宙空间是我们无法估量的新边疆。”对肯尼迪来说,苏联人首先进入宇宙空间是“多年来美国经历的最惨痛的失败”。唯一的出路是以攻为守。1958年美国成立了国家航空航天局,并于同年发射了第一颗卫星“探险者”号。1962年约翰·格伦成为进入地球轨道的第一位美国人。 许多科学家本来就对危险的载人太空飞行表示怀疑,他们更愿意用飞行器来探测太阳系。 而美国人当时实现了突破:三名宇航员乘“阿波罗号”飞船绕月球飞行。在这种背景下,计划在1969年1月实现的两艘载人飞船的首次对接具有特殊的意义。 20世纪的80年代,苏联的第三代空间站“和平”号轨道站使其航天活动达到高峰,都让美国人感到眼热。“和平”号被誉为“人造天宫”,1986年2月20日发射上天,是迄今人类在近地空间能够长期运行的唯一载人空间轨道站。它与其相对接的“量子1号”、“量子2号”、“晶体”舱、“光谱”舱、“自然”舱等舱室形成一个重达140吨、工作容积400立方米的庞大空间轨道联合体。在这一“太空小工厂”相继考察的俄罗斯和外国宇航员有106名,进行的科考项目多达万个,重点项目600个。 在“和平”号进行的最吸引人的实验是延长人在太空的逗留时间。延长人在空间的逗留时间是人类飞出自己的摇篮地球、迈向火星等天体最为关键的一步,要解决这一难题需克服失重、宇宙辐射及人在太空所产生的心理障碍等。俄宇航员在这方面取得重大进展,其中宇航员波利亚科夫在“和平”号上创造了单次连续飞行438天的纪录,这不能不被视为20世纪航天史上的一项重要成果。在轨道站上进行了诸如培养鹌鹑、蝾螈和种植小麦等大量的生命科学实验。 如果将和平号空间站看作人类的第三代空间站,国际空间站则属于第四代空间站了。国际空间站工程耗资600多亿美元,是人类迄今为止规模最大的载人航天工程。它从最初的构想和最后开始实施既是当年美苏竞争的产物,又是当前美俄合作的结果,从侧面折射出历史的一段进程。 国际空间站计划的实施分3个阶段进行。第一阶段是从1994年开始的准备阶段,现已完成。这期间,美俄主要进行了一系列联合载人航天活动。美国航天飞机与俄罗斯“和平”号轨道站8次对接与共同飞行,训练了美国宇航员在空间站上生活和工作的能力;第二阶段从1998年11月开始:俄罗斯使用“质子-K”火箭把空间站主舱——功能货物舱送入了轨道。它还担负着一些军事实验任务,因此该舱只允许美国宇航员使用。实验舱的发射和对接的完成,将标志着第二阶段的结束,那时空间站已初具规模,可供3名宇航员长期居住;第三阶段则是要把美国的居住舱、欧洲航天局和日本制造的实验舱和加拿大的移动服务系统等送上太空。当这些舱室与空间站对接后,则标志着国际空间站装配最终完成,这时站上的宇航员可增至7人。 美、俄等15国联手建造国际空间站,预示着一个各国共同探索和和平开发宇宙空间的时代即将到来。不过,几十年来载人航天活动的成果还远未满足他们对太空的渴求。“路漫漫其休远兮,吾将上下而求索”,人类一直都心怀征服太空的欲望和和平利用太空资源的决心。1998年11月,人类第一个进入地球轨道的美国宇航员、77岁的老格伦带着他未泯的雄心再次踏上了太空征程,这似乎在告诉人类:照此下去,征服太空不是梦。 [编辑本段]天文学概况 天文和气象不同,它的研究对象是地球大气层外各类天体的性质和天体上发生的各种现象——天象,而气象研究的对象是地球大气层内发生的各种现象——气象。 天文学所研究的对象涉及宇宙空间的各种物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子。天文学家把所有这些物体统称为天体。地球也是一个天体,不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节。另外,人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研究范围,可以称之为人造天体。 宇宙中的天体由近及远可分为几个层次:(1)太阳系天体:包括太阳、行星(包括地球)、行星的卫星(包括月球)、小行星、彗星、流星体及行星际介质等。(2)银河系中的各类恒星和恒星集团:包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质。(3)河外星系,简称星系,指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统,以及由星系组成的更大的天体集团,如双星系、多重星系、星系团、超星系团等。此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质。 天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局,这是天文学的一门分支学科——宇宙学的研究内容。天文学按照研究的内容还可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科。 天文学始终是哲学的先导,它总是站在争论的最前列。作为一门基础研究学科,天文学在不少方面是同人类社会密切相关的。时间、昼夜交替、四季变化的严格规律都须由天文学的方法来确定。人类已进入空间时代,天文学为各类空间探测的成功进行发挥着不可替代的作用。天文学也为人类和地球的防灾、减灾作着自己的贡献。天文学家也将密切关注灾难性天文事件——如彗星与地球可能发生的相撞,及时作出预防,并作出相应的对策。[编辑本段]太阳系 (注:在2006年8月24日于布拉格举行的第26界国际天文联会中通过的第5号决议中,冥王星被划为矮行星,并命名为小行星134340号,从太阳系九大行星中被除名。所以现在太阳系只有八大行星。文中所有涉及“九大行星”的都已改为“八大行星”。) 太阳系(solar system)是由太阳、8颗大行星、66颗卫星以及无数的小行星、彗星及陨星组成的。 行星由太阳起往外的顺序是:水星(mercury)、金星(venus)、地球(earth)、火星(mars)、木星(jupiter)、土星(saturn)、天王星(uranus)和海王星(neptune)。 离太阳较近的水星、金星、地球及火星称为类地行星(terrestrial planets)。宇宙飞船对它们都进行了探测,还曾在火星与金星上着陆,获得了重要成果。它们的共同特征是密度大(大于克/立方厘米)、体积小、自转慢、卫星少、主要由石质和铁质构成、内部成分主要为硅酸盐(silicate)并且具有固体外壳。 离太阳较远的木星、土星、天王星及海王星称为类木行星(jovian planets)。宇宙飞船也都对它们进行了探测,但未曾着陆。它们都有很厚的大气圈、主要由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成、质量和半径均远大于地球,但密度却较低,其表面特征很难了解,一般推断,它们都具有与类地行星相似的固体内核。 在火星与木星之间有100000个以上的小行星(asteroid)(即由岩石组成的不规则的小星体)。推测它们可能是由位置界于火星与木星之间的某一颗行星碎裂而成的,或者是一些未能聚积成为统一行星的石质碎块。陨星存在于行星之间,成分是石质或者铁质。 星,距离(AU),半径(地球),质量(地球),轨道倾角(度),轨道偏心率,倾斜度,密度(g/cm3) 太 阳,0 ,109 ,332,800 ,--- ,--- ,--- , 水 星 , , , ,7 , ,° , 金 星 , , , , , ,° , 地 球 , , ,, , ,° , 火 星 ,, , , ,, ° , 木 星 , , ,318 , , ,° , 土 星 ,, ,95 , , ,° , 天王星 ,, ,17 , , ,° , 海王星 , , ,17 , , ,° , 行星离太阳的距离具有规律性,即从离太阳由近到远计算,行星到太阳的距离(用a表示)a=*2n-2(天文单位)其中n表示由近到远第n个行星(详见上表) 地球、火星、木星、土星、天王星、海王星的自转周期为12小时到一天左右,但水星、金星自转周期很长,分别为天和243天,多数行星的自转方向和公转方向相同,但金星则相反。 除了水星和金星,其它行星都有卫星绕转,构成卫星系。 在太阳系中,现已发现1600多颗彗星,大致一半彗星是朝同一方向绕太阳公转,另一半逆向公转的。彗星绕太阳运行中呈现奇特的形状变化。 太阳系中还有数量众多的大小流星体,有些流星体是成群的,这些流星群是彗星瓦解的产物。大流星体降落到地面成为陨石。 太阳系是银河系的极微小部分,太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一个,它离银河系中心约千秒差距,即不到3万光年。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见,太阳系不在宇宙中心,也不在银河系中心。 太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团小云塌缩而成的,它的寿命约为100亿年。[编辑本段]宇宙航天 宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。 宇宙是物质世界,它处于不断的运动和发展中。 千百年来,科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的。 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,之后发生了大爆炸。 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的。 然而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西? “大爆炸理论”是伽莫夫于1946年创建的。 大爆炸理论 (big-bang cosmology)现代宇宙系中最有影响的一种学说,又称大爆炸宇宙学。与其他宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。大爆炸模型能统一地说明以下几个观测事实: (1)大爆炸理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的,因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短,即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 (2)观测到河外天体有系统性的谱线红移,而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释,那么红移就是宇宙膨胀的反映。 (3)在各种不同天体上,氦丰度相当大,而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论,早期温度很高,产生氦的效率也很高,则可以说明这一事实。 (4)根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等,可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。大爆炸理论的创始人之一伽莫夫曾预言,今天的宇宙已经很冷,只有绝对温度几度。1965年,果然在微波波段上探测到具有热辐射谱的微波背景辐射,温度约为3K。
天文观测精确地检验了牛顿力学,并把它推上科学巅峰 1845年,当时的巴黎天文台台长阿喇果(Dominique F. J. Arago)建议勒威耶(Urbain Le Verrier)研究天王星运动的反常问题。勒威耶利用有关天王星的大量观测资料,运用牛顿万有引力定律计算出对天王星起摄动作用的未知行星的轨道和质量,并且预测了它的位置。他将计算结果呈送给法国科学院,与此同时他还写信给当时拥有较大望远镜的几位天文学家,请求帮助观测。他的工作在法国同行中受到了冷遇,但是却获得了德国天文学家伽勒(Johann G. Galle)的协助。1846年9月23日,伽勒收到勒威耶信的当天晚上就进行了观测搜寻。他仅用一个半小时就在偏离勒威耶预言的位置52′处观测到了这颗当时星图上没有的星,即后来大名鼎鼎的海王星。海王星的发现把牛顿力学推上了科学的巅峰。 后来,勒威耶发现水星的近日点进动,在排除太阳引力和其它已知天体的轨道摄动影响后,还有每百年43角秒的多余进动。这是牛顿引力所不能解释的。受海王星发现的启示,勒威耶由此预言了“水内行星”的存在。然而勒威耶穷其一生也无法找到这颗预言的行星。他的水星近日点进动观测结果后来被爱因斯坦用广义相对论成功地加以解释。与牛顿力学不同,在广义相对论中,两个没有自转的物体之间的引力与它们自转起来之后的引力是不同的。这一效应会引起自转轴的进动,水星进动就是由这一效应所产生的。 天文观测对爱因斯坦广义相对论的验证 广义相对论的验证主要是通过天文观测进行的。“天文验证”之一是用广义相对论成功地解释了水星近日点进动问题,计算的进动值在扣除了其它行星的影响后为每100年移动〃,与观测值——43〃十分吻合。后来观测到的地球、金星等行星近日点的进动值也与广义相对论的计算值吻合得相当好。 “天文验证”之二是利用日全食的观测,验证了引力场中光线弯曲的量是符合广义相对论的。1911年,爱因斯坦就在理论上预言了这一现象。他认为在发生日全食时,可以通过测量太阳附近引力场的某一恒星的星光,与先前这颗恒星的位置相比较,便可以测出偏转的角度。从1912年到1922年,天文学家进行了多次日全食观测。特别是英国著名天文学家爱丁顿(Arthur S. Eddington)自爱因斯坦提出这一理论开始就支持他的预言,并为此做了大量的日全食观测。爱因斯坦关于“太阳的引力可能引起恒星光线偏折”预言的正确性,经坎普贝尔(William W. Campbell)1922年的观测结果的检验才最终被主流科学界所确认。。 “天文验证”之三是在一颗白矮星上观测到了谱线的引力红移。广义相对论认为,光线在引力场中传播时,它的频率会发生变化。当光线从引力场强的地方传播到引力场弱的地方时,其频率会略有降低,即发生引力红移现象。1911年,爱因斯坦计算从太阳射到地球的光线的相对引力红移变化是2×10-6。这个数值很小,测量起来相当困难。而白矮星的质量与太阳接近,但半径只有太阳的百分之一,其发出光的引力红移效应比较显著。1925年,美国天文学家亚当斯(Walter S. Adams)观测了一颗白矮星(天狼星B),测到的引力红移与广义相对论的理论计算值基本相符。 值得一提的是,在1974年,美国科学家赫尔斯(Russell A. Hulse)和泰勒(Joseph H. Taylor)发现了一颗新的脉冲双星PSR1913+16。通过对这颗脉冲星的转动周期衰减测量,间接证实了广义相对论所预言的引力波。赫尔斯和泰勒也由于此项工作而荣获1993年诺贝尔物理学奖。 天文观测推翻了托勒玫地心说的统治地位 哥白尼通过三十年的天象观测,渐渐地对长期以来居于宗教统治地位的托勒玫地心说产生了怀疑。哥白尼在他的《天体运行论》中详细讨论太阳、地球、月亮和各个行星的运动,认为太阳是不动的,是宇宙的中心,而地球只是一个围绕太阳转动的普通行星。 1609年,伽利略首次将望远镜用于天文观测,并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后,日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心,金星盈亏的发现暴露了托勒玫地心说体系的错误。然而,由于支持哥白尼日心说的数据与支持托勒玫体系的数据都不能与第谷的观测相吻合,因此日心说当时仍不具有优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后,日心说在与地心说的长期斗争中才取得了真正的胜利。人类终于认识到地球不是宇宙的中心。德国诗人歌德曾说:“哥白尼撼动人类意识之深,自古无一种创见、无一种发明,可与之相比。”可以毫不夸张地说是哥白尼的日心说揭开了近代科学革命的序幕。 然而,太阳真的位于宇宙中心吗?这是人们一直非常关心的问题。自从18世纪以来,包括赫歇尔等在内的许多著名天文学家,都认为太阳是在银河系中心。美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)通过观测发现球状星团并不均匀地分布在全天,而是比较集中在南天,尤其是人马座一带。他大胆而明确地提出,这是由于太阳并不在银河系中心,而是远离中心的缘故,银河系中心在人马座方向。沙普利把太阳从银河系中心挪开,放到它应该在的地方,其见解意义重大。 1924年,哈勃利用威尔逊山天文台的米望远镜分析一批造父变星的亮度以后断定,这些造父变星和它们所在的“星云”距离我们远达几十万光年,因而一定位于银河系外。这一发现使人们不得不改变对宇宙的看法,即银河系在宇宙中也是一个非常普通的星系。1925年,哈勃对河外星系的最新观测显示星系看起来都在远离我们而去,且距离越远,远离的速度越快。这项发现是20世纪天文学的重大成就,它颠覆了人类对宇宙已往的理解与认识。一直以来,人们都认为宇宙是静止的,而现在发现宇宙是在膨胀的,这一结论意义深远。今天,通过天文观测,人类终于认识到宇宙是没有中心的,整个宇宙各个部分都在彼此远离,并正在加速膨胀。 天文观测正逐渐推翻地球是宇宙生命中心说 人类在抛弃地球是宇宙中心地位的过程中,也提出了地球是否是宇宙中唯一的生命家园,即地球是不是宇宙生命中心的问题。事实上,每个人都在根据自己的认识来寻找着上述问题的答案。对这些问题的回答与思考贯穿于整个文学、艺术和科学的发展史中。新的科学发现使我们更为接近揭开太阳系外生命的一些基本问题,但又提出了更多的新问题。 随着新千年的到来,人类希望凭借自己掌握和拥有的先进的科学和技术能力来回答这些最古老和深奥的问题。虽然对此问题尚无确切的答案,但是至少太阳系外行星存在的理论已为近年的最新天文观测所证实。90年代以来,通过大口径光学望远镜观测,对发现具有类似太阳系的恒星行星系统有了许多突破性进展。到目前为止,天文学家已确定了400余颗有行星系统的恒星候选体。观测还表明,这些具有行星环绕的恒星系统和行星本身都存在多样性。约40颗恒星行星系统具有多行星存在,其中一个恒星系统拥有5颗行星,2个恒星系统拥有4颗行星。从统计来看,至少5%的类太阳恒星存在行星系统。最近已探测到一颗质量大约为2个地球质量的类地行星候选体。特别令人振奋的是天文学家相继在多个行星状星云和多颗行星上发现了生命所必需的一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水等大气谱线。天文学家甚至已经能够通过大望远镜和先进的技术方法直接观测到围绕恒星旋转的行星了。目前,通过太阳系外行星的探测,正朝着推翻宇宙生命中心说的方向发展。越来越多的天文观测表明,地球并不是宇宙中唯一存在生命的星球。 我们有理由相信,人类与生俱来的好奇心和求知欲将是驱动人们进行太阳系外行星及其生命搜寻的原动力。新的天文观测和发现必将并继续深刻地影响和改变着整个人类的宇宙观,不断加深人类对宇宙的认识。这种在理性指导下的实践活动体现了现代的科学探索精神,也必将为人类认识自然、与自然和谐相处带来无穷的益处。
有。《太阳能学报》(月刊)创刊于1980年,由中国科协主管,中国太阳能学会主办,在进行审稿时,审核不通过就会有退稿处理,北京市太阳能研究所承办。主要报道我国太阳能、生物质能等。
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好过。《太阳能学报》创刊于1980年,是由中国科学技术协会主管、中国可再生能源学会主办、《太阳能》杂志社有限公司承办的中国国内外公开发行的学术性期刊。其中外审好过,只要有新颖度或是有一些别人没有研究过的点,这样的文章都很好过外审。
在论文没有定稿之前是可以修改的。无论是毕业论文还是投稿的论文,只要在定稿之前。论文的内容是完全可以随意进行修改的,当然一旦定稿之后就不要随意乱动,因为接下来要么是通过毕业答辩,要么是通过投稿发表,论文的内容已经完全确定,就不能够随意更改了。期刊级别:CA,国家级期刊,太阳能学报属于统计源核心、中文核心、CSCD,就国内刊物来说,属于顶尖的了。太阳能学报创刊时间:1980年。本刊是我国新能源领域的国家级学术刊物,由中国科协主管,中国太阳能学会主办,北京市太阳能研究所承办,自1980年创刊以来,为我国新能源领域的学术交流、人才培养及促进科研成果产业化等方面做出了贡献。
太阳能长期以来,人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能,只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右,这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍,可谓取之不尽,用之不竭。其次,宇宙空间没有昼夜和四季之分,也没有乌云和阴影,辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单,而且在无重量、高真空的宇宙环境中,对设备构件的强度要求也不太高。再者,太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同,不会导致"温室效应"和全球性气候变化,也不会造成环境污染。正因为如此,太阳能的利用受到许多国家的重视,大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料,以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来,在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下,我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置,其应用十分广泛,在某些领域,太阳能的利用已开始进入实用阶段。1974年至1997年,美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级:从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为,要使太阳能电站与传统电站(主要是火电站)相比具有经济竞争力,还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池,为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8.3%面积(约8000平方千米)建成太阳池,为600兆瓦的发电机组供热。今年6月,亚美尼亚无线电物理所的专家宣布,已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的,而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机,装机容量仅100千瓦,但发电成本仅0.5美分/千瓦小时,效率高达40%—50%。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合,给太阳池附设冰槽等设施,设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计,一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池,便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想,即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来,使太阳池发电的成本大大下降,在北高加索地区能与火电站竞争,并且一年四季都可用,夏天可用于空调,冬天可用于采暖。对于淡水资源缺乏的国家来说,太阳池还有另一项不可多得的好处:据专家测算,在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深米的太阳池,可为10吉瓦的发电机组供热,并可每年产淡水2立方千米。在欧美一些先进国家,目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”,这是一种将太阳能转换硅片密封在(尤如夹层玻璃)双层钢化玻璃中,安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮,极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家,各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年,政府已批出了首个太阳能计划,在澳洲政府“海外援助计划”的协助下,在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划,整个计划耗资4800万美元,是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期,受惠的除了民居外,还包括25个灌溉系统、97个净水及分配系统、68间学校和社区中心,及35间诊所。由此看来,全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前,包括到太空去收集太阳能,把它传输到地球,使之变为电力,以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步,这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站,最近将在太空组装,不久将开始向地面供电。在我国,太阳能的利用也一直是最热门的话题,经过多年的发展,国内在集热器(含太阳能热水器)已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元,其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划,将在两年内投入亿元人民币开展研究,建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地,该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体,一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力,填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白,并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析,国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚,尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平,整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明,国内目前仅建有5个(单晶硅)太阳能电池生产厂,年产量约有兆瓦(注:1兆瓦(MW)为1000千瓦),工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达%,比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍,我国太阳能电池平均转换效率不高,其主要原因是专用材料国产化程度低,如封装玻璃就完全依赖进口,低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求,科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持,国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一。于1998年在国内首家引进了76千瓦国际上先进的屋面太阳能发电系统,至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12千瓦时以上,可满足1个小康之家用电要求。该集团还与瑞士的ATLANTIS公司合资组建了北京-阿脱兰太阳能科技有限公司,合资生产太阳能光伏发电组件和屋面发电组件两大系列、多个品种的光伏发电产品,并将这一世界领先的太阳能利用新技术引入了中国。河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿(Piikington)太阳能国际有限公司在中国独家总代理,现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料,如德国凯米特化学制品有限公司的优质湿法玻璃层压设备、湿法灌浆液(封装介质)等。振海集团的基地于1999年11月已在我国率先安装了100多平方米的光电玻璃幕墙示范建筑物,现已竣工投入应用,其运行使用效果良好,已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。太阳能集热管是清华大学的一项专利技术,经清华阳光公司的产业化生产,目前其年产量为世界第一,其产品性能为世界领先,清华阳光公司的晒乐牌太阳能集热管及集热装置,用六七年时间完成了小试、中试到大规模生产,目前已经建成世界上生产规模最大的集热管生产厂,每年可生产500万支全世界集热效率最高的全玻璃真空集热管,预计这个项目的经营额再过不久将达到10亿元。
关于太阳能利用现状的报告
未来太阳能光伏并网发电对电网的影响【摘要】尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了,但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中,人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限,但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少,总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯,光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。一、光伏发电的基本原理1. 太阳能光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组,光伏系统电池控制器,蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是: 光伏电池:光电转换。控制器:作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多,如2点式控制器,多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等,我国目前使用的大都是简单设计的控制器,智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。蓄电池:蓄电池是光伏发电系统中的关键部件,用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池,而是使用常规的铅酸蓄电池。交直流逆变器:由于它的功能是交直流转换,因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术,最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。2. 太阳能光伏电池板:太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中,推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热(*)。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率,也就是光伏电池效率大约是单晶硅13%-15%,多晶硅11%-13%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。3. 太阳能光伏发电系统的分类:目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类,离网光伏蓄电系统,光伏并网发电系统及前两者混合系统。A)离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单,而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。B)光伏并网发电系统,当用电负荷较大时,太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时,或用不完电力时,就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下,该系统省掉了蓄电池,从而扩张了使用的范围和灵活性,并降低了造价。C)A, B两者混合系统,这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性,例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的优点进入70年代后,由于2次石油危机的影响,光伏发电在世界范围内受到高度重视,发展非常迅速。从远期看,光伏发电将以分散式电源进入电力市场,并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看,光伏发电可以作为常规能源的补充,在解决特殊应用领域,如通信、信电源,和边远无电地区民用生活用电需求方面,从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面:1. 充分的清洁性。 (如果采用蓄电池方案,要考虑对废旧蓄电池的处理)2. 绝对的安全性。 (并网电压一般在220V以下3. 相对的广泛性。4. 确实的长寿命和免维护性。5. 初步的实用性。6. 资源的充足性及潜在的经济性等。三、光伏发电局限性。任何事物总是具有两面性。目前有太多的文章介绍光伏发电的优点和优势,这里有必要指出光伏发电的一些局限性。太阳能具有能量密度低,稳定性差的弱点,并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响。光伏发电的局限性包括以下几个方面:1. 时间周期局限。由于光伏发电的条件是出太阳时,光伏发电设备才能正常工作发电。因此,白昼黑夜,一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的负荷影响巨大。为了应付这个情况,电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。2. 地理位置局限。光伏发电设备基本上只能依附建筑物安装建设,也就是所谓的光伏屋顶就地供电。如果离开建筑物来建设光伏发电,将会大大增加成本或者破坏环境和生态。3. 气象条件局限。气候对光伏发电影响。采用光伏并网发电无蓄电池方案时,如果一个城市上空的气候大幅变化,将造成电力负荷的大幅波动;当一个城市上空的空气质量比如空气污染,或能见度变差比如雾天,阴天等都将使光伏发电在线或实时出力下降。4. 容量传输局限。在解决了光伏发电的成本问题后,大功率,高电压,远距离从荒漠面积输送电力到负荷中心,由于光伏发电没有传统电机的旋转惯量,调速器及励磁系统,将给交流电网带来新的经济和稳定问题。不论采用交流或是直流高电压大功率远距离从荒漠地区输送电力,由于上述1,2,3的局限性将大大增加单位千瓦的输送成本。下面将会讨论这个问题。5. 光能转换效率偏低。和传统能源(矿物能源,石油,水能,原子能,等)的转换效率相比,光伏能量的转换效率不能令人满意。四、光伏发电未来展望我国光伏产业正以每年30%的速度增长。最近三年全球太阳能电池总产量平均年增长率高达以上。按照日本新能源计划、欧盟可再生能源白皮书、美国光伏计划等推算,2010年全球光伏发电并网装机容量将达到15GW(1500万千瓦,届时仍不到全球发电总装机容量的1%),至2030年全球光伏发电装机容量将达到300GW(届时整个产业的产值有可能突破3000亿美元),至2040年光伏发电将达到全球发电总量的15%-20%。按此计划推算,2010-2040年,光伏行业的复合增长率将高达25%以上(参看资料:15)。其中并网应用会有较大的发展,从而形成并网发电(约46%)、离网供电(约27%)和通讯机站(约21%)3个主要应用领域(参看资料:16)。太阳的能量对人类而言几乎是无限的,但是实际上,在地球上能够获取太阳能资源的资源是有限的。并不象有些文章中所说的那样巨大。例如,当我们在在屋顶安装太阳能热水器时,就失去了安装太阳能电池的机会。除建筑物和荒漠外,在其他地点建设太阳能电池板群将是不现实和得不偿失。这不仅仅是因为成本巨大的原因,问题是显而易见的,主要的问题是离开建筑物和荒漠来建设光伏发电站将破坏环境和生态,你会发现在太阳能电池板下面将寸草不生。总之,节能降耗是人类的一个永恒话题。从某种意义上讲,淘汰旧技术和产品的同时,也就浪费掉了当初生产这些技术和产品的能源。出国考察的人往往会发现,西方发达国家有些场合还在使用20-30年代的产品和设备,他们并非要保护“古迹”,某种意义上讲是在节约能源。新旧产品和技术的换代是要以耗费能源为代价的,过快的产品更新换代,将加快能源的消耗。当然,这里需要有一个总体的经济指标来判断能耗。我们是否应该考虑节约“used能源”的问题?(**)另一方面,任何先进的技术,进入商业使用的必要条件是价格能为市场所接受。如果使用成本太高,再好的技术必将只能停留在试验室中或者示范工程阶段五、光伏发电并网对未来电网的影响随着我国《可再生能源法》的颁布实施,常规能源价格的不断升高和石油价格逼近$100,世界范围内围绕利用太阳能科技,商业发展非常迅速,其中光伏并网发电技术发展非常快。目前制约光伏发电的主要因素是成本问题。太阳能光伏发电造价高(每千瓦3万元以上),发电成本贵(1.5元/千瓦时以上)。随着光伏发电成本的降低和耗能发电成本的提高,总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到那时侯,光伏发电将会进入商业化应用阶段。为了提早迎接这一天的到来,我们将有必要提前考虑光伏并网发电对现有发电模式的技术、经济、政策和环境效益的影响。我们先假设这个时代已经到来,并且现有的发电模式并未发生较大的改变。那么光伏发电给我们带来好处的同时将会对现有的电网产生什么样的问题?由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差,调节能力差的能源,发电量受天气及地域的影响较大,并网发电后会对电网安全,稳定,经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。至于有多大的影响目前尚不清楚。我们知道目前电能是不能大规模低成本储存的,在可以预见的将来也不能大规模低成本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约,同时也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展,当光伏发电的上网电量在电网中与火电厂,水电,核电等电厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时,光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带来如下问题:(如果光伏并网发电系统采用有蓄电池方案,光伏并网发电的优点和优势将大打折扣。但是为光伏并网发电优化配置的蓄电池系统可以部分解决以下1,2和3点提出的问题。)1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力,这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少传统旋转机组的拥有量,电网必须为光伏发电系统准备大量的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿意看到的。2. 昼夜变化,东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性,光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求。3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时,如果地理气象出现大幅变化,电网将为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量,来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下,电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时,由于光伏并网发电没有旋转惯量,调速器及励磁系统,它将给交流电网带来新的稳定问题。如果光伏并网发电形成规模采用高压交直流送电,将会给与光伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题,(专门用于光伏并网发电的输电线路,由于使用效率低,将对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏并网发电系统电能的输电线路,由于负荷率低下,显得很不经济。)不论采用高压交流或直流送出,光伏并网发电站都必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响,目前还未见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型(包括电源模型和负荷模型)。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有多大的影响目前尚不清楚。5. 降耗问题;光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂旋转发电机的旋转备用或者是热备用,因此,光伏并网发电的实际降耗比率应该扣除旋转备用或热备用损失的能量。光伏并网发电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。由于电力系统是作为一个整体来运行的,光伏并网发电向电网输送电力将侵害其他发电商的利益,这是作为政策制定者需要考虑的问题。这是由于电网在考虑安全,稳定和经济运行时,不仅仅只由水电厂担任旋转备用。因此,系统中总的光伏并网发电量所等效的理论降耗标煤量前应该乘以一个小于1的系数,并且等比例的减去旋转备用机组的厂用电损耗。6. 环保问题;光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待研究,因为当光伏并网发电时,同样电网在考虑电网安全,稳定和经济运行时,往往减少出力的不仅仅是火电厂,而考虑旋转备用时,也不仅仅是水电厂来承担旋转备用的任务(水电厂承当旋转备用任务损失较小)。因此,在考虑光伏并网发电系统的减排贡献时,也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。这个结论并不象一些文章中所讲的那么乐观。7. 顺便指出,风力发电也存在环保生态问题。国外有环保人士指出大型的风力发电站往往建在季风的风道上,这往往是候鸟迁徙的最佳路线。结束语光伏发电的优势在于解决离网地区通信,微波等设备的能源动力,分散人口地区的小容量电力消费及为有条件建立光伏屋顶的建筑就地提供电力。未来电网在做发展规划时,对负荷预测应充分考虑离网光伏发电和光伏并网发电对电网的影响和数学模型。离网光伏发电系统可以作为在线有源可变负荷模型来考虑(这里指的是城市中既可由离网的光伏发电系统,也可以由市电网供电的负荷)。光伏并网发电系统如果以110V或220V并网供电时,也可以把光伏并网发电系统考虑为可从负到正变化的有源负荷模型。通过上述分析,光伏并网发电远期定位只能作为电网节能降耗的重要补充手段。如果超出这个战略定位,将造成投资和额外的能源浪费,对减少污染排放量的乐观看法也要大打折扣。麻烦-设.置下-最佳;
随着我国经济的快速增长 ,能源需求大幅度增加 ,特别是用电紧张进一步加剧 ,寻求新能源和可再生能源迫在眉捷。太阳能是一种非常重要的可再生能源 ,而太阳能灯正是一种太阳能应用产品 ,随着我国城市亮化工程的日益兴起 ,这就给太阳能灯的普及和发展铺平了道路。太阳能灯是由太阳电池板将白天太阳的光能转变成电能 ,而加以存储。晚上 ,经发光元件又由电能转化为光的一种新产品。目前 ,太阳能电池板有多晶硅和单晶硅两种。国内已经可以大量生产。电能的存储则是由可充电电池或蓄电池担任。 太阳能灯工作原理:由太阳能电池板转换为电能。在白天,即使是在阴天,这个太阳能发电机(太阳能板)收集,存储需要的能量。因此,太阳产生能量,是用来生产电力。在实践中,当然,太阳能室外照明有点更加复杂。除了大容量电池和太阳能电池板,该系统还包括先进的专用监控器,而停止照明工作时,太阳能发电的电池开始充电,然后重新充满电时,就得到更多的动力。这个关键就是太阳室外照明、太阳能光伏房子装太阳能电池板,都有一个专用的微处理器控制系统和电池。它是连接到专门设计的负载灯配有超反射率和高能量镇流器。具有亮度高、安装简便、工作可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点。采用高亮度LED发光二极管设计,无需人工操作,天黑灯具自动点亮,天亮自动熄灭。产品时尚感强、质感亮丽、精细、具有现代感,主要应用于小区绿化带、工业园区绿化带、旅游风景区、公园、庭院、广场绿地等场所的亮化装饰。 太阳能灯,可广泛用于草地、广场、公园等场合的点缀装饰,属于灯具技术领域。其主要采用灯罩连接底托,电池板置于电池盒上内置于灯罩内,电池盒安装在底托上,发光二极管安装在电池板上,北京天柱阳光太阳能电池板采用导线连接可充蓄电池及控制电路。实用新型结构一体性、简单、紧凑,合理;无外接电源线,使用安装方便,外形美观;由于采用发光二极管置于底托内,发光后整个灯体都被照亮,光感效果更佳;所有电器元件内置,具有很好的实用性。包括蛇形灯、板型灯、太阳能霓虹灯、按摩灯等多种 太阳能作为能源技术的应用主要来自于两方面: 种是太阳能作为热能的应用,取暖,烧水。如夏天的太阳能热水器。另一种则是作为电能的应用,主要是太阳能电池。 前者一方面由于太阳能转化为热能的转化率较低,功率不是很大;另一方面是太阳能的应用依赖于天气的变化,在阴天的时候太阳能将不能使用。应用范围在地域上有一定的范围,阴雨较多的地方则很少使用太阳能了。在季节上也同样是这样,冬天应用的很少。 后者由于成本较高,功率较低,应用的也较少,生活中很少用。主要应用于一些特殊的仪器设备中。 太阳能技术应用的优点: 能源的使用上,太阳能是一种没有任何污染的绿色能源,普遍的推广太阳能技术,对于改善地球的整体环境有着非常重要的意义。比如改善植被、减少水土流失、降低温室效应对地球温度的影响、降低环境污染等,都有很重要的意义。 太阳能主要有两大产业,即太阳能热利用和太阳能光伏发电,其中光伏发电是最重要的用途 ●家庭太阳能发电,比较理想的方式是电网以较高价格购买居民利用太阳能设备发的电,然后使用者再以普通价格购买电网用电 ●太阳能利用推广,需要法律规范,也需要统一的规划和专门的管理,在全社会形成合力 前沿 太阳能,离我们越来越近。它作为一种分布广泛、取之不尽的绿色清洁能源,逐渐成为可持续发展过程中的首选目标。如今,国内越来越多的城市中安装了太阳能路灯、太阳能交通指示牌,越来越多的家庭安装了太阳能热水器,甚至太阳能发电机。 每年夏季,不少大城市都要拉闸限电,城市的美丽和便利大打折扣。在上海,一项正在进行的计划将破解这一烦恼,即《2005年—2007年上海开发利用太阳能行动计划》,它的出台,意味着太阳能利用已经从想法变成了行动,阳光将被更多地留在城市中。 每秒钟能量相当于500万吨煤 优势明显 前景广阔 我国是能源消耗大国,每年的煤炭、石油消耗量都居世界前列,人们越来越清楚地认识到能源对于经济发展、城市建设的重要性,而在环境保护呼声越来越高的今天,寻找绿色能源已经成为新能源时代人类的共识。 “人们千方百计去寻找能源,最后却发现最清洁最高效的能源就在我们身边。”上海交通大学太阳能研究所崔容强教授说,“据我所知,世界上没有一种发电的方式比太阳能发电更安全、更环保。”科学资料显示,太阳能是可再生能源,太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨煤,可免费使用,并且对环境没有任何污染。 早在10年前,太阳能热水器就已经在我国推广,也是老百姓最早见识到的太阳能的作用。但是太阳能热水器仅仅利用了太阳能很小一部分,崔容强教授说:“对于太阳能的利用才刚刚开始,太阳能主要有两大产业,即太阳能热利用和太阳能光伏发电,其中光伏发电是最重要的用途。” 自去年10月起,上海松江区石湖荡镇的休闲广场和部分主干道开始陆续使用太阳能路灯,奉贤区和闵行高科技园区也已分别拥有10千瓦装机和5千瓦装机的太阳能发电并网示范项目。另据南京市太阳能学会副秘书长邵工介绍,南京的一些路段也已经开始使用太阳能交通灯。 从德国、日本等太阳能发电技术应用比较成熟的国家来看,家庭太阳能发电站并网发电是大势所趋。如果居民的家里设置一个太阳能发电设备,不仅可以解决自家用电问题,还将大大缓解整个城市的用电紧张问题。邵工介绍说:“白天光照越强,太阳能的发电量越大,除了供给小区住宅内的通信、照明、电器用电外,用不完的电还可以直接并入普通电网,以维持家庭用户的夜间用电,一户普通家庭,一套功率为3千瓦的太阳电池发电系统,就足以满足基本用电需求。” 除此之外,太阳能在建筑领域也大有用武之地。如今,太阳能建筑已经从太阳能采暖建筑发展到可以集太阳能光电、太阳能热水、太阳能吸收式制冷、太阳能通风降温、可控自然采光等新技术于一体的建筑。中国太阳能学会和中国建筑学会每两年联合举办一次中国太阳能建筑设计竞赛,太阳能正被越来越多的人关注,被越来越多的人应用。 发电成本元�千瓦时,改造一个路灯2万元 成本较高 推广不易 虽然太阳能的好处显而易见,但太阳能利用推广并不如想象那样简单,可以说是任重道远。 上海奉贤区是率先在全国实现“太阳电”入网的地区,参观过那里的人都有同样的感受,其实太阳能发电的原理十分简单:100平方米左右的采光板,利用表面的黑色低反射材料,将吸收到的太阳能“送入”蓄电池,每天可产生10千瓦的电能,电能并入普通电网后,可以24小时直接输送到各个住宅小区。 这样一套设备,需要一次性投入十几万元。崔容强教授说:“一般一套3千瓦的太阳能发电设备需要15万元,一般家庭负担不了。”在奉贤海湾生态别墅和闵行高科技园区的2个太阳能发电并网示范项目,太阳能发电的成本也超过元�千瓦时。 成本高,是太阳能产品长期推广不力的主要原因。据专家介绍,如果家庭太阳能发电不并网,那么,太阳能发电的成本很难降下来,比较理想的方式是电网以较高价格购买居民利用太阳能设备发的电,然后使用者再以普通价格购买电网用电。 邵工分析指出:“南京市民对太阳能的利用主要是太阳能热水器,几乎没有用太阳能发电,主要原因是成本太高,老百姓的经济承受能力有限,政府也缺少相关的鼓励政策。” 由于太阳能发电成本较高和政策有待完善,我国生产的大部分太阳能产品也是直接销往国外,国内很少使用。据了解,我国太阳能产业的原材料9成以上依赖进口,产品也是9成以上出口。天威英利新能源公司在世界太阳能光伏发电产品中排名第三,90%以上的原材料依靠进口,产品则100%出口。公司国内销售部经理方圆对记者说:“国内的市场还没有完全打开,环保和消费能力有时也是一对矛盾。打个比方,普通路灯和太阳能路灯价钱差不多,但是要把一个普通路灯设施改造成太阳能的则需要2万多元。” 由此看来,太阳能产品的推广和普及不可能一步到位。正如崔容强教授所说:“中国的光伏事业,要让老百姓得到实实在在的好处,没有政策推动肯定不行,需要有统一的规划和专门的管理,在全社会形成合力。”
本人不能当教师,偶见到你的问题在一天后就要结束封贴了,就来滥竽充数,怕将要被你的板砖砸废了。因为预后太恐怖,就用最小的篇幅污染本版面:太阳能光源,时下流行与风能发电互补,具体可以上网下载。如果仅仅是太阳能充电,在一般的情况下,太阳能电池面积有限,就可以不限制充电电流,尤其对于容量偏大的铅酸电池而言。而在蓄电池电压高于额定值的时候,就要结束充电,如果是当面指导,马上就可以画出其中一种电路图,其基本的出发点,是将蓄电池电压的分压值与稳压管电压(一般取蓄电池最低电压的一半,在蓄电池长期不充电或电池有可自愈故障的时候,这个基准电压高了,对于可靠性有不利,以取低些为妥,但取高了又有利于低功耗设计)用电压比较器比较,电压比较器的输出决定串联在太阳能电池与蓄电池之间的半导体开关的导通或截止状态。电光源要用不受该电光源照度影响的环境照度测量装置的控制,也可以设计为与环境照度成反比例的关系,用三极管放大器就能实现。其实,现在的大学生,还难以找到能在闭卷的条件下设计出以上电路的人,而可以在本科期间撰写的论文进入国际三大检索。
什么是太阳能光伏太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高;在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行,省去蓄电池,不仅可以大幅度降低造价,而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。太阳能电池发电历史自从1954年第一块实用光伏电池问世以来,太阳光伏发电取得了长足的进步。但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。其原因可能是人们对信息的追求特别强烈,而常规能源还能满足人类对能源的需求。1973年的石油危机和90年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。其发展过程简列如下:1839年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”,即“光伏效应”。1876年 亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。1883年 制成第一个“硒光电池”,用作敏感器件。1930年 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年,朗格首次提 出用“光伏效应”制造“太阳电池”,使太阳能变成电能。1931年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液,在阳光下启动了一个电动机。1932年 奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。1941年 奥尔在硅上发现光伏效应。1954年 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室,首次制成了实用的单晶太阳电池,效率为6%。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第一块薄膜太阳电池。1955年 吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年,第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。1957年 硅太阳电池效率达8%。1958年 太阳电池首次在空间应用,装备美国先锋1号卫星电源。1959年 第一个多晶硅太阳电池问世,效率达5%。1960年 硅太阳电池首次实现并网运行。1962年 砷化镓太阳电池光电转换效率达13%。1969年 薄膜硫化镉太阳电池效率达8%。1972年 罗非斯基研制出紫光电池,效率达16%。1972年 美国宇航公司背场电池问世。1973年 砷化镓太阳电池效率达15%。1974年 COMSAT研究所提出无反射绒面电池,硅太阳电池效率达18%。1975年 非晶硅太阳电池问世。同年,带硅电池效率达6%~%。1976年 多晶硅太阳电池效率达10%。1978年 美国建成100kWp太阳地面光伏电站。1980年 单晶硅太阳电池效率达20%,砷化镓电池达,多晶硅电池达,硫化镉电池达。1983年 美国建成1MWp光伏电站;冶金硅(外延)电池效率达。1986年 美国建成光伏电站。1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”,每个家庭的屋顶装3~5kWp光伏电池。1995年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达32%。1997年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”,在2010年以前为100万户,每户安装3~5kWp。光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电,电表反转;无太阳时电网向家庭供电,电表正转。家庭只需交“净电费”。1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光伏电池。1997年 欧洲联盟计划到2010年生产37亿Wp光伏电池。1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”,到2020年完成。中国光伏发电产业的发展中国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力,已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下,中国光伏发电产业迅猛发展。2007年,中国光伏电池产量首次超过德国和日本,居世界第一位。2008年的产量继续提高,达到了200万千瓦。近5年来,中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍,光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年%增长到2008年的近15%。商业化晶体硅太阳能电池的效率也从3年前的13%-14%提高到16%-17%。因美国次贷问题而引发的金融危机,从华尔街迅速向全球蔓延,致使部分金融机构轰然倒塌,证券市场持续低迷,石油价格大幅下滑。中国光伏发电产业近年发展迅速,成为政府重视、股市活跃、风投青睐、各行各业蜂涌相聚的世界太阳谷。由于设备、原料和市场三头在外,它对美国、欧洲和日本等国际市场存在很大依存度。随着这场金融危机特别是国际油价的大幅下挫,对中国光伏发电业的投资资金、出口订单等方面产生重大影响,但金融危机对光伏产业的巨大影响一定会在未来的某个时间得到消化。长远来看,世界光伏市场的政策推动力依然存在,光伏产业的市场成长依然强劲。注:更多资料,请参考光电新闻网,里面有太阳能光伏频道专讲的
[1-1] 师宇腾.太阳能光伏阵列模拟器综述.电源技术.[1-2] 董振利.基于DSP与dsPIC的数字式太阳能电池阵列模拟器研究[D].合肥:合肥工业大学,2007[1-3] 刘志强.10kW光伏并网逆变器的研制[D].北京:北方工业大学,2011[1-4] 赵玉文.太阳能光伏技术的发展概况.第五届全国光伏技术学术研讨会论文集.1998 [1-5] BennerJP,KazmerskiL. Photovoltaicsgaininggreatervisibility. SPeetrum,(9):34-42 [1-6] 余蜜.光伏发电并网与并联关键技术研究:[博士学位论文].武汉:华中科技大学,2009[1-7] 许颇.基于源型逆变器的光伏并网发电系统的研究:[博士学位论文].合肥:合肥工业大学,2006[1-8] 林安中,王斯成.国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景.太阳能学报,增刊. 1999:68-74[1-9] 汪海宁.光伏并网功率调节系统及其控制的研究:[博士学位论文].合肥:合肥工业大学,2005[1-10] 周德佳.太阳能光伏发电技术现状及其发展,电气应用. 2007[1-11] 曹伟.基于DSP的数字光伏模拟器研究[D].合肥:合肥工业大学,2009.[1-12] 韩珏.太阳能电池阵列模拟器的研究和设计[D].杭州:浙江大学,2006.[1-13] OLILLA J. A medium power PV-arraysimulator with a robust control strategy. Tampere,Finland: Tampere Universityof Technology, 1995, IEEE: 40. [1-14] 韩朋乐.数字式光伏电池阵列模拟器的研究与设计[D].成都:电子科技大学,2009.[2-1] 董密.太阳能光伏并网发电系统的优化设计与控制策略研究:[博士学位论文]. 长沙:中南大学,2007.[2-2] 吴忠军,刘国海,廖志凌.硅太阳电池工程用数学模型参数的优化设计.电源技术. 2007.[2-3] 苏建徽,余世杰,赵为.硅太阳电池工程用数学模型.太阳能学报. 2001.[2-4] 裴云庆.开关稳压电源的设计和应用[M].北京:机械工业出版社,2010.[2-5] 孙孝金.太阳能电池阵列模拟器的研究与设计[D].济南:山东大学,2009.[2-6] 朱丽.一个光伏阵列模拟器的设计[D].合肥:合肥工业大学,2007.[2-7] 刘万明.数字式太阳能阵列模拟器的研究[D].成都:电子科技大学,2009.[2-8] 谢文涛.新型光伏阵列模拟器的研究与设计[D].杭州:浙江大学,2007.[2-9] 李欣.数字式光伏阵列模拟器的研制[D].杭州:浙江大学,2007.[2-10] 杜柯.基于DSP的光伏电池数字模拟系统研究[D].武汉:华中科技大学,2006.[2-11] 陈亚爱.开关变换器控制技术综述[J].电器应用,2008,27(4):4-10.[3-1] Cho J G,Sabate J A,Zero-voltageZero-current Switching Full-bridge PWM converter for High Power Applications,IEEETrans 0n Power Electronics,1996 [3-2] Cho J G,Jeong C Y,Lee FC,Zero-voltage and Zero-current switching Full—bridge PWM Convener UsingSecondary Active Clamp,IEEE Trans 0n Power Electronics,l998 [3-3] Kim E S,Joe K Y,Park S G,An ImprovedSoft Switching PWM FB DC/DC Converter Using the Modified Energy Recovery Snubber,IEEE AppliedPower Electronics Conference and exposition,2000 [3-4] Ruan XB,Yall Y G,An Improved Phaseshifted Zero-voltage Zero-current Switching PWM Converter,IEEE Applied PowerElectronics Conference and exposition,1998 [3-5] Cho J G, Back J W, Jeong C Y, NovelZero-voltage and zero-current-switching(ZVZCS) Full Bridge PWM Converter Usinga Simple Auxiliary Circuit,IEEE Applied Power Electronics Conference andexposition,l998
建筑节能技术中太阳能的应用论文
摘要: 在建筑行业飞速发展与人们生活质量不断提升的背景下,清洁性能源—太阳能在现代建筑中得到广泛应用。鉴于此,本文主要结合太阳能的技术特征和应用优势,具体探讨了太阳能在建筑节能方面的应用方式,旨在缓解当前能源短缺的紧张局面,不断丰富现代建筑节能技术内容,从而营造节约型社会。
关键词: 建筑节能技术;太阳能;优势;应用
环境污染和能源短缺是全世界目前面临的重要挑战,严重限制了社会与经济的可持续发展。在人们生活质量逐渐提升的背景下,加剧了对建筑能源的耗费。现代建筑行业的发展方向,在于及时发现新能源,并应用到建筑节能设计中。而太阳能作为可再生能源的一种,在现代建筑节能设计中得到尤为广泛的应用。
1太阳能技术的特征、应用优势及必要性
太阳能技术特征
太阳能属于新型能源、可再生能源的一种,具备其他能源无法相比的功能特征。
1)普遍性。我国的太阳能资源较为丰富,国土面积中有2/3以上的年日照量超出2200小时,可以实现对太阳能资源的最大化利用[1]。
2)无污染。石油与煤炭等不可再生能源在燃烧过程中,容易形成废渣与有害、有毒气体,对环境造成严重污染。而太阳能资源的利用,不会对环境造成污染,也不会形成有害气体。
3)安全性。核能发电一旦出现安全事故,则会对环境造成严重污染,形成生态环境危机。而太阳能发电则全然不同,其可靠性与安全性不会对环境造成污染。
4)取之不尽,用之不竭。太阳内部通过裂变而释放出的能量,属于太阳能。在漫长的11亿年发展进程中,太阳对自身能量的消耗不超过20%[2];因此,相对于人类短暂的生活年限而言,太阳能资源是取之不尽、用之不竭的。
太阳能的应用优势
1)能源蕴藏的丰富性。通过相关专家研究发现,太阳在漫长的11亿年间,只消耗了自身能源的20%左右。同时,太阳能资源在地球中的供应,可以保证几十亿年的使用或者更久,具备取之不尽且用之不竭的特征。
2)广泛的适用空间。太阳能资源的应用不会受到地域因素的制约。在地球任何地方都可以开发应用太阳能,不需要进行运输,为交通状况落后的农村、山区等提供了较大便利性。而我国处于地球北半球的东部,蕴藏的太阳能资源较为丰富。
3)使用的安全性与环保性。太阳能作为清洁能源的一种,在使用过程中存在较大便利因素。在利用与开发太阳能的过程中,不会形成有害气体、废渣、废水等,同样不会产生噪音污染,可以实现对生态环境平衡的维护,并降低环境污染。
太阳能应用于建筑节能技术中的必要性
在改革开放逐渐深入的背景下,人们的生活质量得到飞速提升,实现了对热水淋浴设备的广泛应用。在建筑能源消耗中,生活热水的能源消耗占据较大比重;由于煤气热水器、电热水器对煤炭与石油资源的消耗过大,面临能源短缺的紧张现状。而太阳能热水器属于我国建筑行业当前最为成熟完善的技术,可以切实解决居民住宅中对部分生活热水的利用问题。
2太阳能在建筑节能技术中的实际应用分析
太阳能空调方面
太阳能空调,主要是以太阳能为动力源,实现空调的正常运转;其工作原理主要分为两个方面,即吸收式制冷技术与吸附式制冷技术。
1)吸收式制冷技术。能够借助于吸收剂的蒸发与吸收功能,进行制冷工作。依据吸收剂的差异性,具体包括溴化锂—水吸收式制冷与氨—吸收式制冷两个方面;主要利用太阳能集热器对太阳能进行收集,形成热空气和热水,实现太阳能热空气或太阳能热水对锅炉热水输入制冷机的替代,进一步展开制冷工作。考虑到造价、工艺与效率等因素,需要保证制冷机尺寸的合理性,不可以过小。因此,吸收式制冷技术的太阳能空调系统,在中央空调中得到普遍应用,其规模相对较大。
2)吸附式制冷技术。通过固体吸附剂对制冷剂形成的吸附作用进行制冷,对分子筛—水以及活性炭—甲醇吸附质制冷技术的应用较广泛。由上述论述可知,在建筑节能技术不断成熟完善的背景下,太阳能空调在建筑节能工程中发挥着尤为关键的影响及作用。
太阳能热水器方面
在人们的日常生活中,对太阳能热水器的应用较为普遍,可以通过太阳能热水器获取相应的生活热水。对太阳能热水器的充分利用,能够有效缓解建筑能源的短缺局面,最大限度节约建筑能源[3]。比如,某一居民住宅区将太阳能供热系统安装在中央热水系统中,对小区内4栋住宅建筑与1栋写字楼的热水进行供应。在安装工作完成后,日出水量较稳定,通过对太阳能热水器的应用,该小区在1年以内节约了10万元左右。
太阳能发电方面
利用太阳能电池,光伏发电可以借助半导体界面具备的光生伏特特点,实现光能向电能的直接转变。在串联太阳能电池之后,展开封装保护工作,可以组成大面积的太阳能电池构件,并结合功率控制设备构成光伏发电装置。光伏行业方面要结合自身丰富的发展经验,适当扩大生产量与生产规模,并降低成本。其中,发电成本需要具体参考经济使用年限、整体系统价格、利率、运行费用与维护、保险费用等因素,对成本造价进行合理预算。现阶段,我国现代居民住宅区内部的工程照明系统,选用太阳能发电为辅助性电源。通过太阳能发电,在一定程度上实现了对能源消耗量的降低,同时降低了太阳辐射能带来的影响,实现了对生态环境的优化与保护。此外,太阳能热发电内容主要是将太阳辐射能直接转变为热能,然后利用热能进行发电,在建筑节能技术方面同样得到广泛应用。
太阳能沼气技术方面
太阳能的转换形式丰富多样,其中,植物秸秆属于重要的转换形式之一。通过生物质实现对建筑物的照明活动与供暖活动,构建了集成太阳能恒温沼气池系统,可以视为太阳能在现代建筑节能技术中的应用手段之一[4]。太阳能沼气技术在我国农村得到普遍应用,其工作原理体现在:通过部分太阳光线进行的加热与加热发酵。分析发酵过程发现,可以展开连续工作且具备一定规模的发酵池,极少需要采用辅助加热措施。所以不难发现,现代太阳能沼气技术的功能优势,不是采光与加热功能,而是较小的土建工程,并且构建成本不高。通常在照明、炊事、保鲜、储粮以及发电等多方面的生产与生活活动中,沼气的应用较为普遍。一般的沼气池为6立方米,每天可以生产出立方米左右的沼气,同时每立方米的沼气等同于原煤的公斤,可以实现对水的煮沸,充分满足1个家庭1天之内的'生活用水量。此外,沼气还可以进行照明工作,每一立方米的沼气可以将一盏沼气灯的照明时间保持在6h范围内。由太阳能在建筑节能技术中的应用可见,建筑物能源的消耗比重过大,尤其是照明、供暖以及空调方面对能源的消耗比重最为明显。在现代建筑节能设计中对太阳能技术的应用,在降低能源消耗的同时,可以实现对生态环境的保护。将太阳能技术应用在供电、供暖以及照明等活动中,有助于改善现代人们居住的生活环境,如对排放温室气体而形成的“热岛效应”的改善。
3结束语
综上所述,在现代建筑节能工作中,太阳能技术已经成为建筑节能的关键所在。尽管目前对太阳能的利用依然停留在热水设备阶段,在光电转换过程中依然存在高成本、低效率的问题。通过国家方面对建筑节能环保工作的大力支持,充分借助太阳能资源巨大的功能优势,可以有效改善这一现状。同时,建筑节能是现代科技进步的关键标志,太阳能资源的高效利用在推动建筑行业可持续发展方面发挥着关键作用,需要相关领域的专业人才不断完善新型的太阳能利用方案与技术、产品等,严格遵循“因地制宜”的原则合理应用太阳能,从而为建筑物可以大规模使用太阳能资源提供可靠保障。
参考文献
[1]中国储能网新闻中心.我国太阳能辐照资源分布概况[EB/OL]..
[2]刘彤.太阳能在建筑节能技术中的广泛应用[J].林产工业,2015,42(3):562-563.
[3]朱学荣.太阳能热水系统的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2013,(5):119-121.
[4]李金平,马思聪,刁荣丹等.新型农村绿色建筑的构建与能耗分析[J].中国沼气,2012,30(6):28-32.
新能源是指传统能源之外的各种能源形式。我整理了浅谈新能源技术论文,欢迎阅读!
论新能源发电技术
摘要:本文从全球能源的现状,介绍了中国能源发电技术的应用情况,发现中国新能源发电对现代化建设具有重要战略意义。进一步介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统两种新能源发电技术。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式,也是近期发展的重点。燃料电池是一种将化学能直接转换成电能的装置,它能量转化效率高,几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。
关键词:新能源;风能;燃料电池;发电技术
中图分类号: F206 文献标识码: A
能源紧缺已成为制约各国经济发展的瓶颈,如何开发先进安全的新能源使用技术、如何提高能源利用率也随之成为世界各国关心的课题。欧盟就首先提出了20-20-20计划:到2020 年,可再生能源占欧盟总能源消耗的20%。2007年12月,美国前总统布什也签署了《能源独立和安全法案》(EISA),从而大力推动新能源的使用和节能计划。另外,从环境的角度来看,为了保护人们赖以生存的地球,开发新能源也是必由之路。
一、我国能源和发电技术的现状
2011年,我国新能源发电继续保持快速发展态势,并网装机容量持续增长,发电量不断增加。截至2011年底,我国新能源安装容量达到7000万kW,居世界首位,并网新能源装机容量达到5409万kW,同比增长,约占全部发电装机容量的。其中,风电并网容量约占并网新能源装机总量的;并网太阳能光伏装机容量约占并网新能源装机总量的;生物质及其他新能源发电装机容量约占并网新能源装机总量的。
2011年,我国新能源发电量约为1016亿kW?h,同比增长,约占全部发电量的。其中,风电发电量约占新能源发电总量的;太阳能光伏发电约占;生物质及其他新能源发电约占。2011年我国新能源发电量按发电煤耗320g/(kW?h)计算,相当于节约3241万tce,减排二氧化碳9030万t。
电能是国民生活和生产的根基,无论是从能源角度,还是电力系统自身方面来看,研究新能源发电技术对于我国的现代化建设和人民生活都具有相当大的现实意义和战略意义。
二、风力发电技术
风能资源主要包括陆地资源与近海离岸资源两部分。风力发电是当今非水可再生能源发电中技术最成熟、最具有大规模开发条件和商业化前景的发电方式,也是目前新能源发展的重点方向。
1.发展现状
近年来,我国风力发电产业取得了长足发展,这与我国的风能资源丰富密不可分。据有关资料显示,陆地上离地面10米高度处,我国风能资源理论储量约为43亿千瓦,技术可开发量约为3亿千瓦,离地面50米,估计可能增大一倍;近海资源10米高经济可开发量约亿千瓦,50米高约15亿千瓦。从我国联网风电场总装机量来说,到2006 年底,我国已建成约91个风电场,装机总容量达到约260万千瓦,比2005年新增装机134万千瓦,增长率为105%。根据国家中长期规划,2015年风能发电要达到1500万千瓦,2020年要达到3000万千瓦。但是,与风电发达国家相比,我国的发展规模还很小,发展速度也较缓慢。制约我国风电发展的重要因素包括技术和制度两个方面。技术方面,风电机组的制造水平较低,风电机组性能测试设备和技术也相对落后,并缺少相应的认证机构;制度方面,风电场的运行维护水平和制度与国外风电场及国内火电生产相比有明显差距,缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录、分析。
2.对电力系统的影响
风力发电机是以风作为原动力,风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的电能输出也是波动和间歇的。所以,风电场的大规模接入将会带来波动功率,从而加重电网负担,影响电网供电质量和电网稳定性等。
(1)对电能质量的影响。空气气流运动导致的风速波动周期一般为几秒到几分钟,这种短周期的风速波动以及风电机组本身的运行特性可能影响电网的电能质量。首先会对频率产生影响:风力发电有功功率波动引起电磁功率的波动,由于发电机组转子惯性,调节系统很难跟上电磁功率的瞬时变化,造成功率不平衡,使发电机转速变化,系统频率也将改变。此外,风电还会对电压产生影响:并网风电机组输出功率的波动导致电压的波动,而其输出功率的频率范围正处于电压闪变的范围之内(25Hz),因此又会造成电压闪变,最后会产生谐波电压和谐波电流。
(2)对电网稳定性的影响。对较为薄弱的电网,风电功率波动将导致瞬间电压跌落以及风力发电机的频繁掉线。在故障清除之后,发电机的磁化和转差率的增加会消耗大量无功,导致电网电压恢复困难。
(3)对调频调峰能力的影响。气流长时间、季节性运动导致的风速波动周期一般为数小时,甚至数天、数月,这种长周期的风速波动会增加现有电网调频调峰的负担。负荷曲线的低谷期常常对应了风电出力的高峰期,风电场的并网发电使电网的等效负荷峰谷差增大,大大增加了电网调频调峰负担。
三、太阳能光伏电池发电技术
1. 1 太阳能光伏电池
太阳能光伏电池发电也简称为太阳能光伏发电,被认为是未来世界上发展最快和最有前途的一种可再生新能源技术。太阳能光伏电池的基本原理是利用半导体的“光生伏打效应”( 光伏效应) 将太阳的光能直接转换成电能。能利用光伏效应产生电能的物质,称为光伏材料。利用光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件叫太阳能光伏电池或光伏电池。光伏电池是太阳能光伏发电的核心组件。
1839 年,法国物理学家贝克勒尔 ( Edmond Bec-qurel) 发现: 将两片金属浸入电解液中所构成的伏打电池,当接收到太阳光照射时电压升高,他在所发表的论文中把这种现象称为“光生伏打效应( PhotovohaicEffect) ”。“光生伏打效应”是不均匀半导体或半导体与金属混合材料在光照作用下,其内部可以传导电流的载流子分布状态和浓度发生变化,因而在不同部位之间产生电位差的现象。1941 年,奥尔在硅材料上发现了光伏效应,从而奠定了半导体硅在太阳能光伏发电中广泛应用的基础。1954 年,美国贝尔实验室的科学家恰宾( Darryl Chapin) 和皮尔松( Gerald Pearson) 研制成功世界上第一个实用的单晶硅光伏电池。同年,韦克尔发现砷化镓具有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成世界上第一块薄膜光伏电池。我国2010 年 12 月投入运行的大丰 20 MW 光伏电站,是目前全国最大的薄膜光伏电站,年发电量2 300 万 kW·h。
太阳能光伏电池的工作原理如图 1 所示。
在半导体中掺加杂质制成 PN 结,以形成在平衡状态时具有的内建电场,在该内建电场的作用下分离由外界激发而生成的过剩载流子,从而形成外部电压。在光照条件下,半导体中的电子吸收光子能量从价带跃入导带,形成电子———空穴对,成为载流子。生成载流子所需要的最低能量是半导体的禁带宽度 Eg,使用禁带宽度较小的材料制作的太阳能电池可以形成较大的电流。
基于单晶硅的第一代光伏电池是目前太阳能光伏电池市场的主流,其光电转换率已达 24. 7%; 基于薄膜技术的第二代光伏电池的光电转换效率已达到16. 5% ~ 18. 8% 。由于薄膜光伏电池大大减少了半导体材料的消耗,因此具有很好的发展前景。应该指出,光伏电池在光电转换过程中,光伏材料既不发生任何化学变化,也不产生任何机械磨损,因此太阳能光伏电池是一种无噪音、无气味、无污染的理想清洁能源。2006 年,我国太阳能电池生产总量首次达到400 MW,从而超过美国成为全球第三大生产国,也是世界上发展最快的国家。
1. 2 太阳能光伏电站
太阳能光伏电站是将若干个光伏转换器件即光伏电池封装成光伏电池组件,再根据需要将若干个组件组合成一定功率的光伏阵列,并与储能、测量、控制装置相配套,构成太阳能光伏电站。
太阳能光伏电池具有很大的灵活性,不仅可以用其建设零星规格的电站,而且可以组成应用于小型、分散电力用户的太阳能光伏发电系统。这种独立运行的太阳能光伏发电系统称之为离网型太阳能光伏发电系统。
由于受昼夜日照变化及天气的影响,离网型光伏发电系统通常需要和其他电源形式联合使用,比如柴油发电机组以及蓄电池组,从而增大了电站的投资和维护费用。离网型光伏发电系统往往建在距离电网较远的偏远山区及荒漠地带,向独立的区域用户供电。西藏措勒 20 kW 光伏电站是我国建设较早的离网型光伏电站,总投资 290 万元,1994 年 12 月正式投产发电。
离网型太阳能光伏电站系统如图 2 所示。
电站的发电系统由太阳能光伏电池方阵、蓄电池组、直流控制器、直流 - 交流逆变器、交流配电柜和备用电源系统( 包括柴油发电机组和整流充电柜) 等组成。其工作原理为太阳能光伏电池方阵经过直流控制柜向蓄电池组供电,并根据需要整定蓄电池组的上限和下限电压,由直流控制柜自动控制充电。蓄电池组通过直流控制柜向直流 - 交流逆变器供电,经逆变器将直流电变换成三相交流电,再通过交流配电柜以三相四线制向用户供电。当蓄电池组的电压下降到下限电压时,为不造成蓄电池组的过渡放电,直流控制柜将自动切除其输出电路,使直流 - 交流逆变器停止工作。柴油发电机组为电站的备用电源,必要时由备用电源通过整流充电柜向蓄电池组充电,或在光伏发电系统出现故障及停运时直接通过交流配电柜向用户供电。直流 - 交流逆变器和柴油发电机组不能同时向用户供电,为此必须在交流配电柜中设置互锁装置以保证供电电源的唯一性。
当太阳能光伏电站的容量达到一定规模时,还可与电网相联,即所谓的并网型光伏电站。这时,如果本地负荷不足,则可将多余的电能输送给电网。当本地太阳能发电量不足时,则由电网向用户提供电能。因此,并网型光伏电站可以不需要使用蓄能装置,减少系统投资和维护费用。同时由于与电网的互济,提高了发电设备的利用率和供电用电的安全可靠性,是大规模开发太阳能发电技术的必然趋势。我国第一座并网型光伏电站是 2006 年建成投运的西藏羊八井可再生能源基地 100 kW 高压并网光伏电站。2010 年底全国首个光伏并网发电项目敦煌 2 ×10 MW 光伏发电项目建成投产。
四、结论与展望
本文从全球和我国的能源现状出发,分析说明了新能源发电技术是当前迫切而有实际价值的研究课题,进而具体介绍了风力发电系统和燃料电池发电系统的特点以及我国在这两个方面的发展现状。新能源不仅仅指风能和燃料电池,还包括生物质能、海洋能、地热能和光伏电池等。我国乃至全世界的新能源发电技术发展的潜力都是巨大的。在人类明天的舞台上,新能源将取代化石燃料,扮演重要的角色。
参考文献:
[1] 徐德鸿 . 新能源电力电子导论 [D]. 杭州 : 浙江大学 ,2009.
[2] 郝伟, 舒隽, 张粒子. 新能源发电技术综述 [C].华北电力大学第五届研究生学术交流年会 ,2007.
[3] 施涛.燃料电池发电系统的建模与仿真 [D].南京:东南大学,2007:5-6,63-64.
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