家用太阳能发电装置论文开题报告

太阳能热发电是指将太阳光聚集并将其转化为工作流体的高，温热能，然后通过常规的热机或其它发电技术将其转换成电能的技术。下面是我整理的太阳能热发电技术论文，希望你能从中得到感悟!

浅谈太阳能热发电技术的应用

摘要：太阳能光伏发电已成为人们摆脱对化石燃料依赖的巨大功臣之一，尤其是化石燃料在提供能量的同时对居住环境带来的温室效应等各种负面影响及化石燃料的逐渐枯竭，世界各国都在研究和探索清洁、环保的可再生能源，如太阳能、风能、水能等。太阳能作为新型清洁能源之一，拥有巨大潜力。尽管太阳能具有很多优点，但太阳能的分散性、不易储存、受环境影响等多方面的不利因素影响着太阳能的开发及利用。经过国内外专家的潜心研究，太阳能技术的开发不断深入，太阳能热发电技术已进入了商业运用阶段。

关键词：太阳能电池;热发电;太阳能发电技术

能源已成为影响经济社会发展的一大主要因素，尤其是煤炭、石油等化石燃料的逐渐枯竭，当今世界已出现了能源争夺之战。局部地区的动乱很多都是由不可再生能源的争夺引发的。面对人们能源需求量的增加而不可再生能源的减少，人们开始转而寻求对可再生能源的开发，如风能、水能、太阳能等。尽管目前太阳能占能源总量的比重不大，但未来的发展潜力不可限量，有专家推测，到2100年来自太阳的能源超过世界能源需求总量的一半以上。

一、太阳能热发电技术概述

太阳能作为一种清洁能源之所以被人们开发利用的时间不长是因为太阳热能的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，使太阳能的收集和利用比较困难。因此，要想研发太阳能光伏发电技术，必须要找到有效地收集和利用太阳能的方法，也是太阳能热发电技术的关键。因此太阳能光伏发电技术有四个关键技术，即聚光器技术、吸收器技术、跟踪技术和热能存储技术。聚光器技术、吸收器技术主要是研究如何更高效地获取太阳光源，难点在于解决太阳光热能的低密度、分布不断变化等特点;热能存储技术攻克的难点在于如何将收集到的太阳光源存储起来，并减少热量的损失，以备在阴天、下雨、夜间等无太阳光源时提供能量。

尽管太阳能是一种天然的、清洁的、可再生的能源，但由于太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，造成其开发利用投入的成本较高，阻碍了人们对太阳热能的开发。但是太阳热能技术一旦前期投入完成(固定投入)，后期将带来可观的经济效益，再加上化石燃料对地区环境带来的负面影响及其本身的不可再生性，促使各国政府转向大力支持太阳热能的开发。太阳能热发电这基础的四方面技术解决的核心在于新型材料的研发。当前太阳能发电技术主要是太阳能光伏(PV)电池技术和聚光太阳能(CSP)技术。我国幅员辽阔，横跨多个纬度，再加上地形地貌的多样，太阳能开发前景广阔，根据2009年的世界太阳能发电关联产品的统计数据显示，我国大陆在结晶硅太阳能电池及结晶硅太阳能电池组件上的产业规模已位居世界第一，占世界总量的一半左右，是重要的太阳能光伏电池生产国。

二、太阳能热发电常见的模式及比较分析

在能源危机的驱动下，各国专家的持续研究下，人们对太阳能的开发已进入了一个新的时期，目前已开发出多种形式的太阳能热发电模式，其中有部分技术较为成熟，已投入商业运行中。太阳能热发电的关键技术之一就是集热器，太阳能热发电模式也可按集热器类型的不同，分为平板型光伏发电系统和聚光型光伏发电系统。

(一)平板型光伏发电系统

平板型光伏发电系统包括太阳能电池板、直流保护与汇集系统、交流保护与开关系统、逆变器、发电量计量、基础结构等几部分。此系统的工作原理是电池板阵列经汇线箱(盒)汇集后直接向直流负荷供电，再经逆变器将汇集后的直流电源转变成符合交流电压、频率的单相或三相交流电，最后汇入用户的电源系统。平板型光伏发电系统主要在大规模并网型电厂使用，在应用中需要考虑直流线路、交流线路、升压站等部分，在发电过程中，为了提高太阳光的利用率，通常采用单轴或双轴追踪系统，加长阳光直射的时间，提高发电量。因追踪系统的原理是根据太阳方位角的旋转产生阴影效应来驱动电池板，所以该系统占地面积较大。总体来看平板式光伏发电系统结构简单、技术含量低、安装施工方便，所需的硅晶体材料的降价，成本呈下降趋势。据估算平板式光伏发电系统每千瓦发电量的综合投资成本约为～4万元。但该系统存在发电效率低、不便运输、不便于维护等缺点。

(二)聚光型光伏发电系统

聚光型光伏发电技术，是最近几年发展起来的大规模光伏发电技术，多用于兆瓦以上规模的并网型太阳能光伏发电厂。聚光型光伏发电技术与平板型光伏发电技术相比，具有更经济、建设周期短、维护方便、占地面积小、对场地平整程度要求不高等优点。聚光型光伏发电系统又可分为槽式聚光热发电系统、塔式聚光热发电系统和碟式斯特林太阳能热发电系统三大类。

1.槽式聚光热发电系统。太阳能发电最早被使用的技术就是槽式聚光技术，其也成为聚光式太阳能技术中最为成熟的技术。槽式太阳能热发电是借助槽形抛物面聚光器将太阳光聚焦反射到接收聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电。因此，槽式热发电的关键技术是太阳热能聚光器、吸收器、跟踪技术及高温热能储存技术。槽式太阳能热发电厂主要包括集热和发电两大部分。其中集热部分不同于传统发电，主要包括：抛物面槽形反光镜、热接受器、单轴追踪控制系统、集热器基础结构几部分。槽式聚光热发电系统是目前使用最早，最成熟也最为经济的发电系统。

2.塔式聚光热发电系统。塔式聚光技术是通过接受器聚焦分布安装在聚光塔周围呈环形排布的定日镜阵反射的太阳光。在接受器内实现热能的转化，进而驱动涡轮机带动发电机发电。西班牙的PS20是目前建设的最大的塔式热发电厂，装机容量为20MW，占地约1 415亩。若场地条件允许，此系统可以搭配传统热电厂，形成循环蒸汽涡轮机发电系统，减少对化石燃料的依赖。

3.碟式斯特林聚光热发电系统。碟式斯特林聚光热发电系统主要由旋转抛物面反射镜、吸热器、跟踪装置和热功转换装置等组成，安装在一个双轴跟踪支撑装置上，实现定项跟踪，连续发电。碟式斯特林聚光热发电系统既保留了塔式系统聚焦比高、规模大的优点，又较好地解决了塔顶吸热器热损大的缺点，安装维护成本较低。但碟式斯特林聚光热发电系统也存在一些明显的缺点，如发电效率低、占地面积大、使用材料多等。

针对三种聚光式热发电系统在规模、运行温度、年容量因子、峰值效率、年净效率、商业化情况及技术开发风险等因素做出的综合比较，从各项指标可以看出，槽式系统目前在商业运行中比较成熟。

三、太阳能热发电技术的应用前景

能源危机加上太阳能资源的多种优势，大量的传统的靠化石燃料获取能源的公司转而进入太阳能发电的开发，尤其是一些资源贫乏的发达国家，如日本等。太阳能的存储是一项关键技术，目前涉猎太阳能电池的企业已形成规模。太阳能电池按材料组成可分为结晶系、薄膜系、多接合系、有机系等，市面常见的是结晶硅型，而薄膜系太阳能电池未来也将有较大的市场。我国作为能源需求大国，在结晶硅太阳能电池和结晶硅太阳能电池组件的生产上成绩显著，总量均占到世界总量的一半左右。在世界各国的努力下，新型复合材料的制成，获取太阳能技术将不断成熟，成本也会降低，大规模的太阳能热电厂会越来越多，当太阳能发电成本降低到一定程度时，将会成为未来电网的主力。

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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。

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。”