光伏专业前景.ppt

太阳能光伏发电了解程度 比较了解听说过第一次听说 太阳与太阳能 什么是光伏 狭义的光伏 太阳能发电 广义的光伏 与光 电相关的一切学科 光伏 光 伏 太阳光 电压 光生电压 太阳能发电 太阳能发电 光电导 光敏电阻 光生电 LED LCD 讨论 目前使用的化石燃料是什么 存在哪些缺点 同学们知道哪些新能源呢 风能 生物质能 太阳能 氢能 波浪能 地热能 秦山一期核电站 秦山二期核电站 秦山三期核电站 由英国安装的世界首台潮汐发电机 葡萄牙的 海蛇 海浪发电站 浙江江厦潮汐电站广东汕尾潮汐电站 西藏 羊八井 地热电站 云南大理地热国 河北晋州的秸秆发电厂 广西隆安的生物质发电厂 沼气发电厂 西班牙的太阳能电站 葡萄牙阿马雷莱雅太阳能光伏电站 在新能源中 太阳能 生物质能 氢能和风能 海洋能 地热能等都是可以再生能源 其中太阳能是最诱人的 世界能源的现状 1 目前世界能源主要取自于化石能源 石油 天然气与煤炭 2 随着社会经济的发展 对能源的需求也日益增长 预计 2010年全球能源需求量达到105 99亿吨油当量 2020年达到128 89亿吨油当量 2025年则达到136 50亿吨油当量 平均年增率为2 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 3 目前世界的化石能源岌岌可危 截止到2003年底 全球剩余的石油已探明的可开采量为1565 8亿吨 如果 以后没有发现新的蕴藏量可观的油田的话 估计到2040年 最多到2050年就要用完 而天然气估计可以用到2050年 加上可能再发现的天然气田 最多用到2090年 煤炭的情况好一些 估计可以再用200年甚至300年 综上所述 到本世纪末 除煤炭外 其它的化石能源就要开采殆尽 能源危机 之说绝不是危言耸听 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 4 与此同时 化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严重 减排任务相当艰巨 2009年12月18日在哥本哈根召开的世界气候会议的主要议题是 工业化国家减少温室气体的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁 由于欧美等发达国家的消极态度 最后没有达成实质性协议 可见 世界性的减排 低碳之路任重而道远 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 我国现有能源结构我国已探明的煤炭将在80年内采光石油将在15年左右枯竭天然气也将在30年用尽根据中国电力科学院预测 我国电力供应缺口在2010年和2020年分别为3700万千瓦和1亿千瓦发展可再生能源是未来能源发展的必由之路小水电和风电已经达到了商业化发电的水平 但它们的资源量毕竟有限 即使全部开发也可能满足不了未来的需要 太阳能光伏发电是有潜力的电力来源 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 最近国外的研究报告指出 在几年内我国将成为温室气体量排放最多的国家 世界银行估计 2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失 将达到GDP总量的13 环境污染 1956 1996 传统发电技术对环境污染日益加剧 温室效应导致全球年经济损失达4300亿美元 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 财富效应 2002年 施正荣回国创业 成立无锡尚德2006年底 无锡尚德在纽约证券交易所成功上市施正荣成为中国首富 22亿美元 光伏基础 太阳能光伏兴起原因 太阳是太阳系的中心天体是距地球最近 与地球关系最密切的一颗恒星 主要由氢和氦组成 1 太阳基本物理参数日地平均距离 1 496 108km 即天文单位 大小 半径约700000km 为地球半径的109倍 表面积 地球表面积的12000倍体积 地球体积的1300000倍质量 约为地球质量的33万倍 光伏基础 太阳和太阳能 2 太阳的结构 太阳是一个炽热的大气球 可以分为里三层和外三层 里三层 由内向外 核反应区 辐射区 对流区 外三层 由里到外 光球层 色球层 日冕层 光伏基础 太阳和太阳能 太阳的内部主要可以分为三层 核心区 辐射区和对流区 核心区域 半径是太阳半径的1 4 约为整个太阳质量的一半以上 太阳核心的温度极高 达到1500万 压力也极大 相当于2500亿个大气压 使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生 从而释放出极大的能量 这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递 才得以传送到达太阳光球的底部 并通过光球向外辐射出去 太阳中心区的物质密度非常高 每立方厘米可达160克 太阳在自身强大重力吸引下 太阳中心区处于高密度 高温和高压状态 是太阳巨大能量的发祥地 太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式 核心区的气体被极度压缩至水密度的150倍 在这里发生着核聚变 每秒钟有七亿吨的氢被转化成氦 在这过程中 约有五百万吨的净能量被释放 大概相当于38600亿亿兆焦耳 3 86后面26个0 聚变产生的能量通过对流和辐射过程向外传送 核心产生的能量需要通过几百万年才能到达表面 光伏基础 太阳和太阳能 太阳中心区之外就是辐射层 辐射层的范围是从热核中心区顶部的0 25个太阳半径向外到0 71个太阳半径 这里的温度 密度和压力都是从内向外递减 从体积来说 辐射层占整个太阳体积的绝大部分 这一层的气体也处在高温高压状态下 但低于核心区 粒子间的频繁碰撞 使得在核心区产生的能量经过很久 几百万年 才能穿过这一层到达对流区 太阳内部能量向外传播除辐射 还有对流过程 从太阳0 71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部 这一区间叫对流层 这一层气体性质变化很大 很不稳定 形成明显的上下对流运动 这是太阳内部结构的最外层 能量在对流区的传递要比辐射区快的多 这一层中的大量气体以对流的方式向外输送能量 有点像烧开水 被加热的部分向上升 冷却了的部分向下降 对流产生的气泡一样的结构就是我们在太阳大气的光球层中看到的 米粒组织 光伏基础 太阳和太阳能 光球层位于对流层之外 属太阳大气层中的最低层或最里层 光球层的厚度约500公里 与约70万公里的太阳半径相比 好似人的皮肤和肌肉之比 我们说太阳表现的平均温度约6000摄氏度 指的就是这一层 光球之外便是色球 平时由于地球大气把强烈的光球可见散射开 色球便被淹没在蓝天之中 只有在日全食的时候才有机会直接饱览色球红艳的姿容 太阳色球是充满磁场的等离子体层 厚约2500公里 其温度从里向外增加 与光球顶衔接的部分约4500摄氏度 到外层达几万摄氏度 密度则随高度增加而减低 整个色球层的结构不均匀 由于磁场的不稳定性 太阳高层大气经常产生爆发活动 产生耀斑现象 日冕是太阳大气的最外层 日冕中的物质也是等离子体 它的密度比色球层更低 而它的温度反比色球层高 可达上百万摄氏度 日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕 光伏基础 太阳和太阳能 3 太阳的成分 主要成分 氢和氦 氢占71 3 氦占27 太阳的一生是从星云开始的 最后一直到红巨星 白矮星 成为太阳的死骸 这一过程大约要经过100亿年 也就是说再过50亿年将是太阳的死期 而我们人类生活的地球将在太阳变成膨胀的红巨星时被其吞掉 如果我们人类能生存到那个时代的话 就只能飞到其他星球上去生活了 光伏基础 太阳和太阳能 4 太阳能的来源 氢变为氦的核聚变太阳能一般指太阳光的辐射能量 在太阳内部进行的由 氢 聚变成 氦 的原子核反应 不停地释放出巨大的能量 并不断向宇宙空间辐射能量 这种能量就是太阳能 光伏基础 太阳和太阳能 5 太阳能量的传递和辐射 太阳下地面变热是热辐射还是热传递 解答 热有三种传递方式 热辐射 热传导 对流 1 辐射 物体之间利用放射和吸收彼此的红外线 而不必有任何介质 就可以达成温度平衡 2 传导 物体之间直接接触 热能直接以原子振动 由高温处传递到低温处 3 对流 物体之间以流体为介质 利用流体的热胀冷缩和可以流动的特性 传递热能 显然 太阳能量传递到地球 是利用热辐射 热辐射是能量远距离传送递的主要方式 中间不需要任何介质 光伏基础 太阳和太阳能 探究与计算 太阳辐射一小时到达地表的能量相当于我国2006年发电总量的63倍 相当于同时燃烧1 86 1014升汽油释放的能量 每台南方125摩托每百公里油耗约为3升 计算一小时到达地表的太阳辐射能量能同时供多少台南方125摩托跑100公里 1 86 1014 3 6 2 1013台 光伏基础 太阳和太阳能 6 太阳光谱solarspectrum 定义 太阳辐射经色散分光后按波长大小排列的图案 太阳光谱包括无线电波 红外线 可见光 紫外线 X射线 射线等几个波谱范围 光伏基础 太阳和太阳能 7 太阳高度角 太阳的高度角是指太阳直射到地面的光线与地 水 平面的夹角 即是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角 太阳高度角是反映地球表面获得太阳能强弱的重要因素 日出日落时 高度角为零度 正午时高度角为最大 人们感觉早晚与中午的阳光强度有很大差异 原因就在于太阳高度角的不同 光伏基础 太阳和太阳能 sinh sin sin cos cos cost 一般时间太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化 太阳赤纬 与太阳直射点纬度相等 以 表示 观测地地理纬度用 表示 太阳赤纬与地理纬度都是北纬为正 南纬为负 地方时 时角 以t表示 有太阳高度角的计算公式 太阳的高度角计算公式 光伏基础 太阳和太阳能 正午时间日升日落 同一地点一天内太阳高度角是不断变化的 日出日落时角度