太阳能教学课件PPT1.ppt

太阳能solarenergy 太阳能是太阳内部氢原子连续不断的发生聚变释放出巨大核能而产生的能量地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw 地球赤道的周长为40000km 从而可计算出 地球获得的能量可达173000tw 在海平面上的标准峰值强度为1kw m2 地球表面某一点24小时的年平均辐射强度为0 20kw m2 相当于有102000tw的能量 除地热能外 人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳 植物通过光合作用释放氧气 吸收二氧化碳 并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来 煤炭 石油 天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的 此外 水能 风能等也都是由太阳能转换来的 主要应用的原理 太阳能光伏太阳能光热 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 理论上 伏发电技术可以用于任何需要电源的场合 上至航天器 下至家用电源 大到兆瓦级电站 小到玩具 光伏电源无处不在 光伏发电产品主要用于三大方面 一是为无电场合提供电源 二是太阳能日用电子产品 如各类太阳能充电器 太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等 三是并网发电 美国纽约街头一辆简易的电力 太阳能汽车 亮相于瑞士帕耶讷的第二代太阳能飞机solarimpulse2飞机完全靠太阳能提供动力 并拥有72米长的机翼 据预测 太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位 不但要替代部分常规能源 而且将成为世界能源供应的主体 预计到2030年 可再生能源在总能源结构中将占到30 以上 而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10 以上 到2040年 可再生能源将占总能耗的50 以上 太阳能光伏发电将占总电力的20 以上 到21世纪末 可再生能源在能源结构中将占到80 以上 太阳能发电将占到60 以上 发展历程 1839年 法国科学家贝克雷尔 becqurel 发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差 这种现象后来被称为 光生伏打效应 简称 光伏效应 1954年 美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池 诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术 20世纪70年代后 随着现代工业的发展 全球能源危机和大气污染问题日益突出 太阳能成为人们重视的焦点 20世纪80年代后 太阳能电池的种类不断增多 应用范围日益广阔 市场规模也逐步扩大 20世纪90年代后 光伏发电快速发展 到2006年 世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统 6个兆瓦级的联网光伏发电站 美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家 1997年又提出 百万屋顶 计划 日本1992年启动了新阳光计划 到2003年日本光伏组件生产占世界的50 世界前10大厂商有4家在日本 德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价 大大推动了光伏市场和产业发展 使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家 瑞士 法国 意大利 西班牙 芬兰等国 也纷纷制定光伏发展计划 并投巨资进行技术开发和加速工业化进程 太阳能光伏发电系统设备 太阳能电池方阵蓄电池组 充放电控制器逆变器交流配电柜太阳跟踪控制系统等设备组成 太阳能电池方阵 在有光照 无论是太阳光 还是其它发光体产生的光照 情况下 电池吸收光能 电池两端出现异号电荷的积累 即产生 光生电压 这就是 光生伏特效应 在光生伏打效应的作用下 太阳能电池的两端产生电动势 将光能转换成电能 是能量转换的器件 太阳能电池一般为硅电池 分为单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池 蓄电池组 其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电 太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是 a 自放电率低 b 使用寿命长 c 深放电能力强 d 充电效率高 e 少维护或免维护 f 工作温度范围宽 g 价格低廉 充放电控制器 是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备 由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素 因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备 逆变器 是将直流电转换成交流电的设备 由于太阳能电池和蓄电池是直流电源 而负载是交流负载时 逆变器是必不可少的 太阳跟踪控制系统 对于一个固定地点的太阳能光伏发电系统 如果太阳能电池板能够时刻正对太阳 发电效率才会达到最佳状态 世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度 将一年中每个时刻的太阳位置存储到plc 单片机或电脑软件中 也就是靠计算太阳位置以实现跟踪 采用的是电脑数据理论 需要地球经纬度地区的的数据和设定 一旦安装 就不便移动或装拆 每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数 世界上首家拥有夜间发电能力的太阳能电站吉马太阳能电站 西班牙 世界上规模最大的集中式太阳能发电站在阿联酋首都阿布扎比落成 太阳一号 太阳能光热是指太阳辐射的热能 除太阳能热水器外 还有太阳房 太阳灶 太阳能温室 太阳能干燥系统 太阳能土壤消毒杀茵技术等太阳能光热利用 太阳能与建筑 包括高层 一体化研究与实施 是未来太阳能开发利用的重要方向 也是整个太阳能行业做大的根本所在 最理想的方案是用太阳能全方位地解决建筑内热水 采暖 空调和照明用能 光化利用 利用太阳辐射能直接分解水制氢的光 化学转换方式 包括光合作用 光电化学作用 光敏化学作用及光分解反应 光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程 其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应 光化学利用 通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程 目前主要有速生植物 如薪炭林 油料作物和巨型海藻 太阳能的优点 1 普遍 太阳光普照大地 无论陆地或海洋 无论高山或岛屿 处处皆有 没有地域的限制 可直接开发和利用无须开采和运输 2 无害 它是清洁能源 开发利用太阳能不会污染环境 3 巨大 每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于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 根据目前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 从该角度看可以说太阳的能量是用之不竭的 太阳能的缺点 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 2 不稳定性 由于受到昼夜 季节 地理纬度和海拔高