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[分享] 光伏发电与光热发电两者有什么不同

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发表于 2018-10-17 09:29:35 |只看该作者 |倒序浏览
随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有4种,即火电、水电、核电和风力发电。火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面,化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险;另一方面燃烧将排出二氧化碳和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境。水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想。另外,一个国家的水力资源也是有限的,而且还要受季节的影响。



核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故已使900万人受到了不同程度的损害;2011年3月11日13时46分,日本福岛发生9.0级地震,引发震惊国际的福岛核电站事故,造成核电站附近30公里成为无人区;方圆5公里的海洋资源将受到不同程度的影响或是海洋生物变异。



风力发电作为一种清洁的可再生能源,具有广泛的发展前景。风能储量大,广泛发展风力发电是解决中国能源供应应不足的有效途径;风力发电属于清洁能源的应用,是减少温室气体排放的有效途径。





新能源要同时符合两个条件: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。找到的新能源主要有两种,一是太阳能,二是燃料电池。



21世纪内太阳能将成为全球主要能源之一,是最原始的能源,地球上几乎所有其他能源都直接或间接来自太阳能。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能太阳能具有资源充足、长寿,分布广泛、安全、清洁,技术可靠等优点。 由于太阳能可以转换成多种其他形式的能量,因此应用范围非常广泛,在热利用方面有太阳能温室、物品干燥和太阳灶、太阳能热水器等。 经过多年的开发,太阳能发电也得到了长足的发展。



从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同。要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同的电网联网。



光伏发电
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光伏发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池,目前得到实际应用的是光伏电池。



光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成,其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分,太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两类,前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种,后者主要包括非晶体硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。



单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高可达23%,在太阳能电池中光电转换效率最高,但其制造成本高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年,最高可达25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率为14%到16%,其制作成本低于单晶硅太阳能电池,因此得到大量发展,但多晶硅太阳能电池的使用寿命要比单晶硅太阳能电池要短。



薄膜太阳能电池是用硅、硫化镉、砷化镓等薄膜为基体材料的太阳能电池。薄膜太阳能电池可以使用质轻、价低的基底材料(如玻璃、塑料、陶瓷等)来制造,形成可产生电压的薄膜厚度不到1微米,便于运输和安装。然而,沉淀在异质基底上的薄膜会产生一些缺陷,因此现有的碲化镉和铜铟镓硒太阳能电池的规模化量产转换效率只有12%到14%,而其理论上限可达29%。如果在生产过程中能够减少碲化镉的缺陷,将会增加电池的寿命,并提高其转化效率。这就需要研究缺陷产生的原因,以及减少缺陷和控制质量的途径。太阳能电池界面也很关键,需要大量的研发投入。



光热发电
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通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式,称为光热发电。先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式:一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电转换,以及磁流体发电等;另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电,与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。太阳能热发电有多种类型,主要有以下五种:塔式系统、槽式系统、盘式系统、太阳池和太阳能塔热气流发电。 前三种是聚光型太阳能热发电系统,后两种是非聚光型。 一些发达国家将太阳能热发电技术作为国家研发重点,制造了数十台各种类型的太阳能热发电示范电站,已达到并网发电的实际应用水平。



目前世界上现有的最有前途的太阳能热发电系统大致可分为:槽形抛物面聚焦系统、中央接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。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(简称抛物面槽式);30~ 200MW点聚焦中央接收式太阳能热发电技术(简称中央接收式);7.5~ 25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。



聚焦式太阳能热发电系统的传热工质主要是水、水蒸汽和熔盐等,这些传热工质在接收器内可以加热到摄氏450度然后用于发电。此外,该发电方式的储热系统可以将热能暂时储存数小时,以备用电高峰时之需。



抛物槽式聚焦系统是利用抛物柱面槽式发射镜将阳光聚集到管形的接收器上,并将管内传热工质加热,在热换气器内产生蒸汽,推动常规汽轮机发电。塔式太阳能热发电系统是利用一组独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚集到一个固定塔顶部的接收器上以产生高温。



除了上述几种传统的太阳能热发电方式以外,太阳能烟囱发电、太阳池发电等新领域的研究也有进展。

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