定日镜研究报告

1 / 22 定日镜研究报告 目录 一概述 . 2 太阳能的特点 . 2 太 阳 能 的 技 术 原理 . 4 光伏的技术原理 . 4 光 热 的 技 术 原理 . 4 2 / 22 二 太 阳 能 的 应用 . 5 三 太 阳 能 产 业链 . 13 光 伏 产业 . 13 光 热 产业 . 13 光 伏 发 电 和 光 热 发 电 的 比较 . 16 四市场分析 .3 / 22 . 18 光 热 发 电 国 际 市场 . 18 光 热 发 电 国 内 市场 . 21 五总结 . 22 太 阳 能 是 未 来 能 源 发 展 的 趋势 . 22 中国正在取代美国成为清洁能源的投资中心 . 25 掌握核心技术是未来中国太阳能发展的关键 . 26 4 / 22 六投资建议 . 28 太阳能行业的特点导致需要大 规模持续投资 . 28 光伏发展尽管开始复苏，但仍然受自身因素制约 . 29 目前光热技术实现应用在于替代部分燃煤、燃气锅炉 . 30 宝 能 在 太 阳 能 行 业 的 投资 . 31 七附件 . 错误！未定义书签。 一概述 太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球形成以来，生物 就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒5 / 22 干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有被动式利用和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。 作为 21 世纪最清洁的能源之一 , 太阳能在人们生活、工作中起到广泛的作用，越来越受到人们的青睐。人们对太阳能的利用，其中最有经济价值的就是将太阳能转换为电能。太阳能发电能够降低发电的成本 ,攻克传统的发电方式：火电和水电 长期以来存在的难以克服的弱点和缺点。并且在促进环保事业发展的同时降低对化石能源的消耗，缓解能源危机。所以 ,太阳能的投资前景毋庸臵疑。 太阳能的特点 优点 1. 普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。 2. 无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 3. 巨大：根据统计，全球目前每年 的能源总消耗量，只相当于太阳 24 小 时照射在地球上的能量。每年到达地球表面上的太6 / 22 阳辐射能约相当于 130 万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 4. 长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而 地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。 缺点 1. 分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。 平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下， 正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向 1 平方米面积上接收到的太阳能平均有 1,000W 左右；若按全年日夜平均，则只有 200W 左右。而 在冬季大致只有一半，阴天一般只有 1/5 左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。 2. 不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限 制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，7 / 22 这给 太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。 3. 效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的， 技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装臵，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。 太阳能的技术原理 光伏的技术原理 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装臵，由几乎全部以半导体物料制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电能。天台及建筑物表面均可使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装臵的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光 伏系统。 8 / 22 光热的技术原理 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。海上太阳能项目新型船舶由它们反射的阳光都自动聚集到甲板中心的中央，加热锅炉里的水 ,产生高温高压蒸汽，推动发动机，从而产生电力。 二太阳能的应用 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输 ，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 太阳能的应用目前主要分为一下几个方面： 光伏发电 光伏技术是利用半导体的光电效应直接将太阳能转化为电能的一种技术。目前光伏技术已历经三代：晶硅电池、薄膜电池和聚光光伏电池。技术的发展来源于人们希望提高对光能的吸收效率、提高光能电能的转换效率、同时控制成本的要求。所以三代电池有着不同的技术特点： ? 晶硅电池：由于硅是最理想的太阳能电池材料，具有良好的光电转换效率， 所以，人们首先想到了单一的以9 / 22 硅板作为介质接受太阳光并将其转换成电能。但由于硅的开采和提炼成本居高不下，所以成本高是这种电池的主要弊端。 ? 薄膜电池：顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，因为其主要以铜铟镓硒或碲化镉作为硅的替代品进行光电反应，所以其制造成本较 晶硅电池要低廉许多，但其效率也要明显低于晶硅电池，并且稳定性差。 ? 聚光电池：根本思想是利用旋转抛物面作为反射镜将太阳光汇聚到一交点上，并在这一点上安装一晶硅电池，从而增加光能转换率。与大面积铺设硅板不同，聚光电池只需在焦点处安装一 小面积晶硅电池，从而大大降低了成本。缺点是在这种情况下晶硅电池的温度极易升高从而降低光电转换率。 太阳能行业研究报告 1 太 阳 能 发 电 技术 . 3 概述 . 3 10 / 22 光 伏 技术 . 3 光 热 发电 . 4 光 热 发 电 与 光 伏 发 电 的 优 劣 势 比较 . 7 2 行业分析 . 10 产 业 链 分析 . 10 光 伏 发电 . 10 光 热 发11 / 22 电 . 11 3 市场分析 . 13 光 热 发 电 国 际 市场 . 13 光 热 发 电 国 内 市场 . 15 4 相关行业政策 . 17 光 伏 产业 . 17 光 热 产业 .12 / 22 . 18 5 太 阳 能 行 业 重 点 提示 . 19 1 太阳能发电技术 概述 太阳能的开发利用历来是困扰人们的一个难题。其收集能源、转化能源以及储存能源的过程与传统的火力、水利发电大相径庭。目前人们已经拥有的太阳能采集以及转化电能的技术主要有光伏发电和光热发电两种。其中光伏发电技术已经历经三代，已经是一种比较成熟的太阳能发电技术。而光热技术刚刚兴起，具有良 好的发展前景。 光伏技术 光伏技术是利用半导体的光电效应直接将太阳能转化为电能的一种技术。目前光伏技术已历经三代：晶硅电池、薄膜电池和聚光光伏电池。技术的发展来源于人们希望提高对光能的吸收效率、提高光能电能的转换效率、同时控制成本的要求。所以三代电池有着不同的技术特点： ? 晶硅电池：由于硅是最理想的太阳能电池材料，具有良好的光电转换效率，所以，人们首先想到了单一的以硅板作为介质接受太阳光并将其转换成电能。但由于硅的开13 / 22 采和提炼成本居高不下，所以成本高是这种电池的主要弊端 。 ? 薄膜电池：顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，因为其主要以铜铟镓硒或碲化镉作为硅的替代品进行光电反应，所以其制造成本较晶硅电池要低廉许多，但其效率也要明显低于晶硅电池，并且稳定性差。 ? 聚光电池：根本思想是利用旋转抛物面作为反射镜将太阳光汇聚到一交点 上，并在这一点上安装一晶硅电池，从而增加光能转换率。与大面积铺设硅板不同，聚光电池只需在焦点处安装一小面积晶硅电池，从而大大降低了成本。缺点是在这种情况下晶硅电池的温度极易升高从而降低光电转换率。 三 代光伏技术转化效率比较 光热发电 光热发电是利用聚光和集热装置先将光能转化为热能，再将热能转化为电能的太阳能利用技术。其核心部件就是聚光器和集热器。原理是利用聚光器加热集热管，从而使里面的传导液升温并汽化，利用蒸汽机发电原理推动涡轮机发电。目前主要有四种光热发电技术：槽式、菲涅尔式、塔式和碟式。 ? 槽式系统：技术成熟度和商业化验证程度最高的 槽式太阳能热发电系统的核心是槽式聚光集热器，14 / 22 由聚光镜和集热管两部分组成。其中，聚光镜做成抛物柱面状，根据光学原理，照 射在上面的太阳光会反射到一条直线上，这样，在这条直线的位置上安装一长直的集热器，可达到收集光热的作用。集热管分为内外两层，内层为吸热管，通常为金属材质，用来吸收聚光镜反射的阳光；外层为玻 璃套管，套管和吸热管间抽成真空，防止吸收到的热耗散到空气中。吸热管内含合成油、熔盐等物质的导热液，被加热到一定温度后汽化，然后蒸汽会推动涡轮转动，从而起到发电的目的。 ? 菲涅尔系统：简化了的槽式系统 菲涅尔系统其实就是用一组平板镜来取代槽式系统里的抛物面型的曲面镜聚焦。通过调整控制平面镜 的倾斜角度，将阳光反射到集热管中，实现聚焦加热。为了简化系统，一般采用水 /水蒸气作为吸热介质。相比于抛物面式的曲面镜，平面反射镜制造难度低，因此大大降低了初始投资成本，但聚焦精度比槽式差。目前菲涅尔还在示范阶段，没有商业化运行的电站。 ? 塔式系统：效率较高，且能储热 塔式系统利用多面定日镜跟踪太阳光，将阳光反射并集中到接收塔的顶部的吸热器。吸热器中的工作介质的温度在 500 C-1000 C。相对于槽式系统，由于省掉了管道传输系统，热损失小，系统效率高，也更便于存储热量。塔式15 / 22 的工作介 质可用空气、水或者水蒸气、以及熔盐。商业化初期的电站为了降低技术风险，多用水、水蒸气作为工作介质。熔盐应该为大型商业化塔式系统的选择。 ? 碟式系统：转换效率最高，但成本下降尚需时日 和其它太阳能集热发电系统不同，碟式系统是由发动机实现由热能到机械能的转化，而不是汽轮机。利用旋转抛物面反射镜，将入射阳光聚集在焦点上，放置在焦点处的太阳能接收器收集热能，加热工质，从而驱 网络教育学院 新能源发电课 程 设 计 题 目：太阳能的利用综述 学习中心：深州市宝安区西乡奥鹏学习中心 层 次：高中起点专科 专 业：电力系统自动化技术 年 级： 2016 年秋 季 学 号： 101242228338 学 生： 辅导教师： 完成日期： 2016 年 9 月 2 日 太阳能是理想的可再生能源太阳能热利用技术目前还处于发展时期。文章对太阳能热利用成熟技术、先进技术以及当前研究的中心问题进行了简要的概述。在简述太阳能16 / 22 利用技术发展历史的基础上 ,介绍国内外太阳能热利用及太 阳能光伏发电技术发展现状 ,并对未来一段时期内太阳能利用技术的发展前景进 行讨论。清洁、环保、可再生的太阳能日益引起世界的广泛关注。本文首先分析成熟技术部分主要包括热水器、太阳灶、太阳房等广为人们使用的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能烟囱发电等；在当前研究的中心问题部分，主要论述解决太阳能热利用的关键技术问题。其次，分析了我国太阳能利用技术现状：我国太阳能热利用取得显著成绩，太阳能发电取得一定进展，但在太阳能光伏产业存 在原材料依赖进口、企业缺乏核心技术与装备、国内市场欠发育致使产品出口国外等问题；最后介绍了太阳能利用的发展趋势。 关键词 :太阳能利用技术；太阳能发电；光伏发电；发展现状及趋势 太阳能利用技术指太阳能的直接转化和利用技术。把太阳辐射能转换成热 引言能并加以利用属于太阳能热利用技术；利用半导体器件的光伏效应原理把太阳能能转换成电能称为太阳能光伏技术。由于人类对能源需求的日益增长，常规能源的日益短缺，石油价格不断上涨，全球气候变暖以及环境的压力，世界各国为寻求能源安全和人类社会可持续发展，将战略目光转 向可再生能源的开发新能源要同时17 / 22 符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。太阳能是最理想的可再生能源，具有清洁、无污染、辐射总功率巨大且取之不尽的优点，开发和利用太阳能是人类社会可持续发展的重要举措。人类利用太阳能虽然已有 3000 多年的历史 ,但把太阳能作为一种能源和动力加以利用 ,却只有不到 400年的历史。 1 太阳能 太阳能 一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。 太阳能概述 风能、水能、生物质能、海洋能等可再生能源，都来自太阳能的转化。就连煤、石油等化石燃料，也是远古贮存下来的太阳能。广义的太阳能，包括上述能源。当把太阳能作为可再生能源的一种进行讨论时，太阳 能指的是直接照射到地球表面的太阳辐射能；通常所说的太阳能利用，是指18 / 22 太阳辐射能的直接转化和利用。太阳的能量，来自其内部的热核反应。以光辐射的形式，每秒钟向太空发射约 1026J 的能量。因距离遥远，太阳释放的能量只有 22 亿分之一投射到地球。到达大气层上界的太阳辐射功率，经过大气层的反射和吸收，能够投射到地面的只有 47%左右。尽管如此，每年到达地球表面的太阳能仍高达 ? kWh，相当于 1300 万亿吨标准煤，是全球能耗的上万倍。太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，其分布最广，也最容易获取。如果能有效地利 用太阳提供的能量，那么人类未来就不会为能源的枯竭问题担忧了。 太阳能资源分布 就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、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。我国陆地大部分处 于北温带，太阳能资源十分丰富，每年陆地接收的太阳辐射总量，大约是 1016 kWh。全国各地太阳年辐射总量基本都在 3000 8500 MJ/ m2 之间，平均值超过 5000MJ/ m2。而且大部分国土面积年日照时间都超过 2200 小时。 太阳能 资源的特点 与常规能源相比，太阳能具有如下优点：储量丰富。维持长久。分布广泛。维护方便，运行成本低。清洁，无污染。太阳的主要缺点： 19 / 22 能量的分散性。能量的不稳定性。能量的间歇性，不连续。 2 太阳能的利用方式 太阳能热利用 直接把太阳能转换为热能供人类使用，称为太阳能的热利用，或者叫光热利用。直接热利用是最古老的应用方式，也是目前技术最成熟、成本最低、应用最广泛的太阳能利用模式。 太阳能热发电 太阳能热发电就是利用太 阳辐射所产生的热能发电，是在太阳能热利用的基础上实现的。一般需要先将太阳辐射能转变为热能，然后再将热能转变为电能，实际上是“光热电”的转换过程。 太阳能发电有两种方式：一种是利用半导体光伏效应而制成的太阳能电池来发电的方式；另一种是太阳能热发电。太阳能热发电作为一种太阳能高温热利用技术，美国、西班牙、以色列、意大利、澳大利亚、日本、俄罗斯等国家都投入了大量资金和人力进行研究，取得了大量科研成果，先后建立了几十座太阳能热发电系统。太阳能热发电大致有三类：槽式线聚焦系统、碟式系统和塔式系统。研究 成果表明，太阳能塔式热发电是最可能引起能源革命、实现大功率发电、替代常规能源的最经济手段之一，将完全有可能给紧20 / 22 张的能源问题带来革命性的解决方案，目前已经处于商业化应用前期和工业化应用初期。目前 , 太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是 : 30-80MW 聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术； 30-200MW 点聚焦中央接收式太阳能热发电技术； 的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术。 塔式太阳能热发电 塔式太阳能热发电系统的设计思想是 20 世纪 50 年代前苏联提出的，用于传热 的循环介质可以是水、油、熔盐或液态钠。聚光比可达 300 1500，运行温度可达 15000C。塔式太阳能热发电系统由定。日镜装置、高温接收器、蓄热装置和发电系统阴部分组成。定日镜负责采集太阳能，接收器负责将采集的太阳能转 化为热能，热能由蓄热装置收集，并由装置内的工作流体通过热力循环将热能传输至动力设备并带动发电机发电，最终将热能转化成电能。其特点是：采用高温熔融盐来蓄热储能，聚光比高，容易达到较高的工作温度，接收器散热面积相对较小，可以得到较高的光热转换效率，这种电姑的运行参数与高温高压的常规热电 站基本一致。 槽式太阳能热发电 槽式太阳能热发电通过槽式聚光镜面将太阳光聚焦在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射能，管内的流体被加热后，流经换热器的加热21 / 22 工质，借助于蒸汽动力循环来发电。抛物面可对太阳进行一维跟踪，聚光比在 10 一 100 之间，温度可达 400。槽式太阳能热