太阳能发电的现状及发展太阳能发电的现状及发展 刘志杰 (苏州科技学院机电工程系电气1112 01号江苏苏州 215009) 摘要:目前,世界各国都在大力研究新型太阳能电池,提高光电转换率,使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能的开发方兴未艾,研制出的新太阳能产品层出不穷。太阳能发电将来必定是一个非常有前景的能源获得的方式和思路。 关键词:太阳能,环境问题,资源枯竭,发电现状,发展 1.引言:人类早就开始使用太阳能。然而,人们对太阳能的深刻认识和开发利 用,直到最近的二三十年内才真正开始。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能...
太阳能发电的现状及发展 刘志杰 (苏州科技学院机电工程系电气1112 01号江苏苏州 215009) 摘要:目前,世界各国都在大力研究新型太阳能电池,提高光电转换率,使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能的开发方兴未艾,研制出的新太阳能产品层出不穷。太阳能发电将来必定是一个非常有前景的能源获得的方式和思路。 关键词:太阳能,环境问题,资源枯竭,发电现状,发展 1.引言:人类早就开始使用太阳能。然而,人们对太阳能的深刻认识和开发利 用,直到最近的二三十年内才真正开始。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油等)从根本上说也是远古时代贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 2.开发和利用太阳能的必要性: 2.1化石燃料带来的环境问题: 2.1.1温室效应: 全球平均温度已升高0.3~0.6 摄氏度。其中11个最暖的年份发生在80年代中期以后。全球变暖将带来非常严重的后果,如冰川消退、海 平面上升、荒漠化,还给生态系统、农业生产带来严重影响。人类 活动引起的大气温室效应增长可能是主要因素。大气中的二氧化碳 浓度增加,阻止地球热量的散失,使地球发生可感觉到的气温升高, 这就是有名的“温室效应”。二氧化碳是数量最多的温室气体,约占 大气总容量的0.03%,许多痕量气体也会产生温室效应,其中 有的温室效应比二氧化碳还强。 2.1.2酸雨: 酸雨是指引空气污染而造成的酸性降水,通常认为大气降水与二氧化碳气体平衡时的酸度PH5.6为降水天然酸度,并将其作为判断是否 酸化的
,当降水的PH低于5.6时,降水即称为酸雨。 近代工业,从蒸气机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗棋布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫, 约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体;燃烧产生的高温尚能促使 助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体 NOx。它们在高空中为雨雪冲刷,溶解,雨成为了酸雨;这些酸性 气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和氨离子。 2.2资源面临枯竭: 从探明的储量分析,现在地球上的石油、天然气和煤炭的总储量分别为:石油1万亿桶 天然气120万亿立方米 煤炭1万亿吨 按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算,这些能源可供人类使用的时间大约还有:石油45-50年 天然气50-60年 煤炭200-220年 如果考虑到地球的人口在过去四十年增加了28亿,在今后的五十年中将 再增加50亿,而且世界能源消耗量在过去的10年间以平均每年1.6%的速度增加,则现存的煤炭、石油等的可用年数还将大大缩短。 2.3太阳能资源的丰富性: 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达174,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。我们的地球每天都接受着太阳的恩惠,地球上的每个国家或多或少也都得到一部分太阳能,阿拉伯半岛的国家和地区每年日照时间可达4000 小时。以地球上所有天然沙漠为例,其每天受到的太阳能量为 163.2x1012千瓦小时,每年就是60x1015千瓦小时,若有5%的能量被利用,则每年有300x1013千瓦小时的太阳能变为可用能源,是估计的 2000年全世界能量需求总量50x1012千瓦小时的60倍。这是太阳赐予我们的一份珍贵礼物,如何开发和利用太阳能已成为全世界各国共同的研究课题半岛体育。 3.太阳能发电现状: 3.1太阳能资源的分布: 地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条 件有关。就全球而言,美国西南部、非洲、澳大利亚、中国、中东 等地区的全年总辐射量或日照总时数最大,为世界太阳能资源最丰富地 区。南北两极为贫乏区。 我国地处北半球,太阳能资源十分丰富,全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h。我国、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古 属世界上太阳能资源丰富的地区。我国东部、南部及东北为太阳能资源 中等区。四川盆地是太阳能资源低值区。 3.2目前太阳能发电的方式: 3.2.1太阳能热发电: 利用太阳能的热效应将水加热至变为气态,然后将得到的蒸汽输送到蒸汽发电机组,从而推动汽轮机叶片的转动,进而得到电 能。 3.2.2太阳能光伏发电: 太阳能光伏发电是根据光电效应,将太阳能直接转化为电能。 光伏发电系统主要由太阳能电池板,和逆变器三大部分组成。 其最基本的原件是太阳能电池,有单晶硅,多晶硅,非晶硅,薄膜 电池等。 目前,单晶硅和多晶硅电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算机辅助电源等。国产晶体硅电池效率在10%至13%左 右,国外同类产品效率约12%到14%。由一个或者多个太阳能电 池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。 3.3中国的太阳能发电现状: 同国外相比,我国的能源系统更加不具备可持续发展特点。能源枯竭的威胁可能来的更早。人口多,人均资源占有量仅及世界的一半,石油和天然 气资源仅占世界人均量的17.1%和13.2%;加之能源利用技术落 后,效率低下,能耗高,枯竭速度可能会比国外更加迅速,能源匮 乏的威胁可能来的更早。 能源供需缺口将越来越大。2020年全国需求量27亿吨TOE, 尚缺4.8亿吨标煤;2050年一次需求量达到40亿吨标煤,缺口达 10亿吨标煤,短缺25%以上。 过度依赖煤炭,环境影响更加严重。煤炭几乎满足了我国一次能源需求的70%,66%的城市大气颗粒物的含量和22%的城市的 二氧化硫含量均超过国家空气质量二级标准,在冬季这些污染物的 浓度更大,通常为夏季的2倍。环境专家估计,大气中90%的二 氧化硫和70%的烟尘来自于燃煤。 煤废料的处理仍是问题。煤炭开发利用过程中产生的大量的矸石、腐蚀性水、煤泥、灰渣和飞灰等,已构成对工农业生产和生态 环境的危害,成为制约所在地区可持续发展的一个制约因素。4.太阳能发电的发展: 4.1太阳能发展前景: 太阳能的利用给人类提供了诱人的前景,但太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同,人们对其认识差别大,一方面太阳能开发难度大,短时间内很难实现大规模利用;另一方面太阳能利用还受矿物能源供应、和战争等因素的影响,发展道路比较曲折。 人类利用化石能源的历史是从利用煤炭开始的,后来石油、天然气等比煤炭洁净的能源在人类利用的能源中占据越来越重要的地位,而二十世纪七十年代出现的石油危机使人类认识到化石能源是有限的,如果人类想继续更好地繁衍生活下去,那我们必须找到一种可替代化石能源的清洁可再生能源,直接利用太阳系自身辐射能(太阳能)的方式将占据越来越重要的席位。
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