【太陽能光伏光熱利用技術(shù)分析10000字（論文）】

[12]。塔式光熱的主要優(yōu)勢(shì)在于其發(fā)電系統(tǒng)對(duì)光的轉(zhuǎn)化率較高，熱損失率比較??；二是塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)有高效的熱儲(chǔ)備性；三是和槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)一樣可以大規(guī)模使用，形成太陽能光熱發(fā)電群；四是塔式太陽能光熱發(fā)電有聚焦單一的情況，現(xiàn)階段正在完成多聚焦發(fā)電的升級(jí)工作，同時(shí)，塔式太陽能的系統(tǒng)成本偏高，不太適用于企業(yè)的發(fā)展。碟式太陽能的工作原理是利用轉(zhuǎn)動(dòng)式的界面，將吸收到的太陽光反射到一個(gè)聚光點(diǎn)，并在該處放置以光電轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)而輸出電能。在美國和德國等國開始初步發(fā)展并且規(guī)?；呀?jīng)組建功率為9kw的太陽能光熱發(fā)電師范電站。碟式光熱太陽能主要特點(diǎn)一是占地少，可以節(jié)約大量的土地資源，可以小規(guī)模使用；二是成本較高，并且發(fā)電功率偏低；三是效率高，光電轉(zhuǎn)換最高能達(dá)百分之三十幾。2.4光熱發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例優(yōu)點(diǎn)是有多種形式可以利用，發(fā)熱系統(tǒng)在300℃以下的溫度能使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率比現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)提高70%以上，而且排出去的廢氣溫度較高，可以使用多余的熱量來制冷。在電力資源相對(duì)較少的市區(qū)可以起到大作用，可以在市內(nèi)分布式應(yīng)用太陽能、地?zé)岬?，可以避免遠(yuǎn)距離輸電，降低因距離問題導(dǎo)致的電能損耗問題。利用效率和轉(zhuǎn)換率較光伏高，現(xiàn)在普遍使用的光伏光電轉(zhuǎn)化效率不到20%，絕大部分因效率問題被損失掉，所以，高效的光電效率是光熱發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)。缺點(diǎn)是光熱發(fā)電的一些核心技術(shù)還不成熟。電池在高溫下的轉(zhuǎn)換效率、太陽跟蹤系統(tǒng)的精確度、太陽能電池板的加工工藝等。目前大多處在試驗(yàn)示范階段，但是缺乏大規(guī)模、與此同時(shí)，還需要論證的是投資和運(yùn)行的相關(guān)成本問題。內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站，占地面積約7300畝，并且配備了高達(dá)10小時(shí)的存儲(chǔ)熱的系統(tǒng)，可以完成24小時(shí)不間斷發(fā)電的目標(biāo)，在投入使用后，年發(fā)電量達(dá)到了約3.92億度，煤資源節(jié)省了約12萬噸，釋放的二氧化碳等有害物質(zhì)分別減少了30萬噸，以及9000和4500噸，如圖2-5所示為內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站。甘肅熔鹽塔式光熱電站圖如圖2-6所示，“超級(jí)鏡子電站”——甘肅敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷發(fā)電，夏季工況下24小時(shí)連續(xù)發(fā)電突破180萬千瓦時(shí)。這也代表了我國在熔鹽塔式發(fā)電項(xiàng)目的領(lǐng)域中，已經(jīng)走到了世界的領(lǐng)先位置。內(nèi)蒙古鄂爾多斯碟式光熱電站如圖2-7所示，內(nèi)蒙古鄂爾多斯成功完成首座碟式斯特林太陽能發(fā)電站的建設(shè)。該項(xiàng)目由華原集團(tuán)完成。與其它太陽能技術(shù)相比，該項(xiàng)目在建設(shè)的過程中降低了對(duì)太陽輻射強(qiáng)度的要求，同時(shí)，還將日均的電產(chǎn)量提高了原基礎(chǔ)的25%，裝機(jī)容量達(dá)到100千瓦時(shí)的碟式發(fā)電站是配置了10套的斯特林發(fā)電機(jī)，園區(qū)管理系統(tǒng)、園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)以及基于變頻器的配電系統(tǒng)所組成。與其他太陽能發(fā)電站的轉(zhuǎn)化率相比高出了大約一倍。同時(shí)該技術(shù)采用空氣冷卻，在發(fā)電過程中沒有水的消耗。碟式斯特林可以完成每天8到10小時(shí)的發(fā)電時(shí)間，也正式因?yàn)檫@樣，其投資成本有可能達(dá)到化石燃料的成本的地步，目前，該系統(tǒng)的發(fā)電成本在1.4元/度，預(yù)測(cè)在大規(guī)模運(yùn)行過后，成本可能會(huì)降至0.9到1.1每度。圖2-5關(guān)于內(nèi)蒙古槽式光熱發(fā)電站示意圖圖2-6甘肅熔鹽塔式光熱電圖2-7內(nèi)蒙古鄂爾多斯碟式光熱電站第3章光伏發(fā)電前景及建議3.1技術(shù)驅(qū)動(dòng)贏發(fā)展空間

非技術(shù)成本亟待降低光伏發(fā)電項(xiàng)目之所以可以在中國取得如此傲人的成績，主要?dú)w功于光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)快速迭代更新，技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵和核心是光伏制造業(yè)相關(guān)工藝優(yōu)化和太陽電池和光伏組件轉(zhuǎn)換效率提升。技術(shù)進(jìn)步的環(huán)節(jié)主要包括多晶硅原材料制備、拉單晶技術(shù)、硅錠和硅片切割技術(shù)以及PERC等新型高效率電池技術(shù)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游多晶硅原材料制造成本下降以及硅片工藝的改進(jìn)，直接導(dǎo)致了下游電池片和組件成本的下降。從全球范圍看，過去10年多項(xiàng)可再生能源發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了成本的大幅度下降，尤以光伏發(fā)電的成本下降為最，下降幅度約為82%，據(jù)國內(nèi)相關(guān)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，光伏的發(fā)電成本在國內(nèi)也有著明顯的下降趨勢(shì)，2020年光伏組件價(jià)格較2019年下降10.3%，低至1.57元/W；光伏發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)較2019年下降12.3%，低至3.99元/W。組件在系統(tǒng)造價(jià)中的比重降低到50%以下。由此可見，未來降低光伏發(fā)電系統(tǒng)成本不僅僅應(yīng)該關(guān)注組件、逆變器等平衡部件的技術(shù)成本，而且也應(yīng)關(guān)注光伏系統(tǒng)建設(shè)過程中的非技術(shù)成本，非技術(shù)成本或成為制約未來光伏度電成本進(jìn)一步下降的關(guān)鍵。為不斷提高光伏發(fā)電的效率，世界各國紛紛投入巨資開展太陽電池等光伏領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)，美國和日本占比分別為第一名和第二名，我國占比排名第三。我國在太陽能電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新成果相較于我國制造業(yè)和光伏發(fā)電應(yīng)用第一大國地位尚顯不足。為推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，建議國家持續(xù)引導(dǎo)科研院所和光伏企業(yè)加大基礎(chǔ)研發(fā)的投入，以彌補(bǔ)我國光伏領(lǐng)域基礎(chǔ)研究的短板。3.2光伏應(yīng)用正蓬勃發(fā)展，市場(chǎng)布局受消納約束隨著光伏發(fā)電成本的下降，平價(jià)的上網(wǎng)時(shí)代也隨之到來了，國內(nèi)每年的裝機(jī)容量都會(huì)以千萬千瓦的速度在增長，2019年我國裝機(jī)總?cè)萘吭谌虻恼急燃s為36%，截止到2020年年底，關(guān)于我國新增的裝機(jī)容量已經(jīng)連續(xù)8年居世界首位，累計(jì)裝機(jī)容量連續(xù)6年居世界首位。光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量和發(fā)電量中占比較小，但增速較快，和風(fēng)電已經(jīng)成為第一、第二大電源。根據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，受國家新能源監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制的引導(dǎo)，新能源發(fā)電主要向易于消納的地區(qū)布局，新增的裝機(jī)容量有差不多90%都在對(duì)太陽能的轉(zhuǎn)換率達(dá)到95%的區(qū)域，僅2020年一年，國內(nèi)新增的裝機(jī)容量就達(dá)到了4820萬千瓦，其中聚集和分散的分別是有3268和1552萬千瓦，從整體的分布來看，中東部和南部的占比約為36%，“三北”區(qū)域的占比為大約64%，從棄光率來看，2020年西北地區(qū)的比率降到了約4.8%，同比下降了1.1%，這其中最為突出的是新疆等地區(qū)，占比分別為4.6%等，同比下降了2.8%等。相比較而言，東部省份的太陽能資源條件更差，土地資源更為緊張。但是，從光伏發(fā)電裝機(jī)容量分布來看，受前幾年累積的棄光問題的影響，形成了當(dāng)前總裝機(jī)容量前5名的省份均為中東部省份的分布格局。3.3面臨新發(fā)展機(jī)遇光伏產(chǎn)業(yè)值得思考的幾個(gè)問題一是光伏全生命周期的排放問題。

“30·60目標(biāo)”約束下，光伏發(fā)電要零碳，光伏制造過程也要零碳。要發(fā)揮光發(fā)電能源替代和碳減排的作用，不僅要考慮其發(fā)電過程中無需燃料和不產(chǎn)生碳排放，而且要考慮全產(chǎn)業(yè)鏈的能量回收期縮短和碳減排效果提升。當(dāng)前，在產(chǎn)業(yè)鏈能量消耗比較高的多晶硅原料環(huán)節(jié)，有部分企業(yè)已經(jīng)開始考慮到制造過程用綠色能源的問題。但是，從行業(yè)整體來看，仍存在對(duì)煤電依賴較高的問題，未來要滿足光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈零碳的要求，多晶硅原料環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)關(guān)注。二是光伏發(fā)電的非技術(shù)成本問題。

過去十余年光伏度電成本下降歸根結(jié)底是多晶硅材料及與之配套的硅片、電池片和組件技術(shù)的進(jìn)步，而影響光伏發(fā)電度電成本的其他非技術(shù)成本因素對(duì)降低光伏發(fā)電度電成本的貢獻(xiàn)并不顯著，未來值得認(rèn)真思考非技術(shù)成本降低需要如何進(jìn)行機(jī)制創(chuàng)新來解決。三是光伏發(fā)電成本下降與選址布局間的平衡問題。

太陽能資源條件是影響發(fā)電成本最為顯著的因素之一。光伏發(fā)電是依靠太陽能輻射來發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝的位置太陽能資源越好單位裝機(jī)的發(fā)電量越多、發(fā)電成本越低。然而，受消納條件的約束，光伏發(fā)電系統(tǒng)不得以安裝在太陽能資源相對(duì)較差的中東部地區(qū)。未來希望在降低增加光伏消納能力所需投入和提高光伏發(fā)電產(chǎn)出之間找到最優(yōu)解的方案。第四章光熱發(fā)電前景及建議在三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，目前，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的也只有槽式發(fā)電系統(tǒng)，其他還有兩種雖然正處于試驗(yàn)階段，但是具備達(dá)到商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)潛力，舉例的這三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)都具備獨(dú)立運(yùn)行的能力，其系統(tǒng)內(nèi)部配置的燃料互補(bǔ)系統(tǒng)是該系統(tǒng)中最突出的部分。與其他兩款系統(tǒng)相比，目前最成熟的系統(tǒng)就是槽式發(fā)電系統(tǒng)，其已被商業(yè)領(lǐng)域普遍運(yùn)用了起來，配置了斯特林發(fā)電機(jī)的盤式發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的指標(biāo)但目前運(yùn)用的主要位置還是在邊遠(yuǎn)地區(qū)，規(guī)模以及成熟度還是稍微欠缺了一些，但有一個(gè)共同點(diǎn)是這三種太陽能發(fā)電系統(tǒng)在全球的重視度都是一樣的，目前我國在太陽能發(fā)電領(lǐng)域過程中存在的最大的問題就是關(guān)于成本的問題如何建立起高效以及大容量的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是目前有待解決的問題也是該領(lǐng)域?qū)＜液蛯W(xué)者未來研究的方向?yàn)榱四軌蚴固柲馨l(fā)電系統(tǒng)可以盡快的轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)性的發(fā)電系統(tǒng)必須考慮的問題就是太陽能無法連續(xù)進(jìn)行輻射這個(gè)問題同時(shí)也提出了可以利用化石燃料這種方式進(jìn)行互補(bǔ)。4.1槽式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)盡管槽式系統(tǒng)已經(jīng)被普遍的運(yùn)用到了商業(yè)領(lǐng)域中，其發(fā)電成本也比光伏發(fā)電的成本低，但是增長的速度卻沒有光伏發(fā)電市場(chǎng)增長的速度快。因此太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)方面還有很大進(jìn)步的空間，譬如：提升集熱管的效率研究高科技的存儲(chǔ)熱的技術(shù)等。目前，槽式太陽能集熱管主要使用直通式金屬—玻璃管，集中體現(xiàn)了吸收膜層技術(shù)、玻璃與金屬封接技術(shù)和波紋管技術(shù)等尖端科技。目前我國的真空金屬玻璃的應(yīng)用只能是在小容量的熱力系統(tǒng)中，且制作的最大長度是2m，這也是其投產(chǎn)過程中最大的攔路虎。4.2塔式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)雖然塔式發(fā)電系統(tǒng)起步早，且發(fā)電功率也挺好，但是由于其制作成本過高且降低造價(jià)十分困難，因此太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)逐漸冷落下來。在塔式系統(tǒng)中，各定日鏡相對(duì)于中心塔有著不同的朝向和距離。因此，每個(gè)定日鏡的跟蹤都要進(jìn)行單獨(dú)的二維控制，且各定日鏡的控制各不相同，極大增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和安裝調(diào)試特別是光學(xué)調(diào)整的難度，同時(shí)光學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性大大增加了建設(shè)成本。由于對(duì)其抗風(fēng)和追蹤太陽能功能要求的提高，進(jìn)而造成了集熱器配置的極限公差和負(fù)荷要求也要提高，以及配置器械的大體積等都導(dǎo)致了成本的持續(xù)加大。4.3碟式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)通過碟式聚光器的相關(guān)功能將光聚集到吸熱器上，在通過斯特林和布雷頓的循環(huán)功能，這樣的發(fā)電方式是目前效率最高的一種方式，占比高達(dá)29.4%，美國和西班牙在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行研究的過程中，其研究成果在世界上屬于領(lǐng)先的地位，2007年西班牙設(shè)計(jì)建成了7座發(fā)電量達(dá)11.2kw的發(fā)電站，美國則緊隨其后建立了60座發(fā)電量達(dá)25kw和1.5MW的發(fā)電站，在對(duì)比其他發(fā)電系統(tǒng)的過程中，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段該系統(tǒng)還是處于試驗(yàn)期，其具有規(guī)模小成本高的特點(diǎn)，很難在大規(guī)模放電的過程中派上用場(chǎng)。4.4應(yīng)發(fā)展更新熱存儲(chǔ)技術(shù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)在外界陽光不是很充足的情況下，其是依靠內(nèi)部存儲(chǔ)的電量維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在通過儲(chǔ)備能量發(fā)電的過程中其溫度決定了機(jī)組的參數(shù)，進(jìn)而確定機(jī)組整體的效率，目前使用范圍比較廣的儲(chǔ)熱方法有以下五種等，即一是高溫導(dǎo)熱油躍層儲(chǔ)能；二是高壓飽和水/飽和蒸汽；三是熔融鹽儲(chǔ)能；四是高溫混凝土蓄熱；五是SiC陶瓷蓄熱等，提高儲(chǔ)熱功能的關(guān)鍵就是提升其材料的熱熔和運(yùn)行時(shí)的溫度等，進(jìn)而增強(qiáng)其抗腐蝕的能力，現(xiàn)階段關(guān)于傳熱功能比較好的復(fù)合材料以及蓄熱裝置都還是正處于試驗(yàn)階段。太陽能熱發(fā)電是新能源中必不可少的一項(xiàng)重要工程，在經(jīng)過十年的摸爬滾打，在國外已經(jīng)普遍的運(yùn)用在了商業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)的發(fā)展也是在逐漸的朝著好的方向在進(jìn)步，因?yàn)?，太陽能發(fā)電具有清潔無污染的特點(diǎn)，再加上其配置了熔融鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，白天將多余的電量進(jìn)行存儲(chǔ)，晚上利用存儲(chǔ)的電力為系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的電能，這既可以保證電量的穩(wěn)定，還能有效的規(guī)避光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電之間產(chǎn)生的矛盾，，也正是因?yàn)檫@樣，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)才能以火箭般的速度，迅速的發(fā)展起來。結(jié)語隨著光伏建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，棄光限電的現(xiàn)象也逐漸出現(xiàn)。在未來的發(fā)展中，關(guān)于新能源發(fā)電模式的開發(fā)工作，將成為未來太陽能發(fā)電的主要發(fā)展形式，目前光伏和光熱互補(bǔ)這兩種發(fā)電技術(shù)作為最前沿的技術(shù)，其具有如下幾種特點(diǎn)：（1）從技術(shù)的角度出發(fā)，利用配置和性價(jià)比都高的儲(chǔ)熱系統(tǒng)與光伏進(jìn)行良好的結(jié)合在根據(jù)相關(guān)配置和運(yùn)行模式，對(duì)其進(jìn)行整體的升級(jí)，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成清潔污染的新能源電源，這對(duì)于解決用電高峰和低谷時(shí)期輸出電力不穩(wěn)定的問題有著很大的幫助作用，利用處熱功能可以有效地填補(bǔ)因外界因素?zé)o法進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換的弊。同時(shí)減少光伏在發(fā)電過程中的棄電問題，提升新能源電力的整體質(zhì)量，加強(qiáng)輸出的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高上網(wǎng)的效率。（2）從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，兩者互補(bǔ)的發(fā)電功能可以很大程度的降低棄電現(xiàn)象，同時(shí)提高電力資源的利用率，同時(shí)，也因?yàn)楣夥a(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致了光伏的價(jià)格很大幅度的降低了，其發(fā)電成本也是隨之在下降，利用價(jià)格偏高的光熱系統(tǒng)，使其有效的和光伏進(jìn)行結(jié)合，這對(duì)于成本的降低有著很大的幫助，實(shí)現(xiàn)電價(jià)降低的目標(biāo)，主要是依托與調(diào)整光熱和光伏裝機(jī)的占比，讓其具備可以投資的可能性。（3）從效率的角度出發(fā)，光伏和光熱的結(jié)合，可以有效的解決電力在高峰和低谷時(shí)期的輸出穩(wěn)定性，在提高電力利用率的情況下，提升發(fā)出電量的質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到消耗和可再生的綜合能力，讓其具備光明的發(fā)展前景。太陽能空間發(fā)電站比地面上的效率要高5至10倍，可以在新能源發(fā)電領(lǐng)域中占很大的份額。人類要利用好新能源，利用好太陽能，才可以在可持續(xù)發(fā)展的道路上越走越遠(yuǎn)。參考文獻(xiàn)馬維唯.國際太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].太陽能,2020(01):5-12.徐政,劉濱,熊強(qiáng),等.多地區(qū)太陽能資源的監(jiān)測(cè)與分析[J].太陽能學(xué)報(bào),2020,41(10):1-5.劉單.用于光伏電站的太陽位置實(shí)時(shí)測(cè)量方法研究[D].北京:華北電力大學(xué),2019.李想.光伏發(fā)電中的最大功率研究與實(shí)現(xiàn)[D].大慶:東北石油大學(xué),2020.朱偉偉.光伏發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)研究[D].西安:西安科技大學(xué),2019.張政.太陽能光伏發(fā)電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行研究[D].沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2018.何恒禮.太陽能光伏發(fā)電材料發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].現(xiàn)代鹽化工,2018,45(04):31-32.張福君,李鳳梅.綜述太陽能光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展[J].鍋爐制造,2019(04):33-36.張亮.青海地區(qū)太陽能光熱發(fā)電前景分析[J].化肥設(shè)計(jì),2019,57(04):3-6.許慶巖,任元文.太陽能電池研究進(jìn)展[J].功能材料與器件學(xué)報(bào),2020,26(04):257-262.于云鵬.太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)能耗研究與節(jié)能設(shè)計(jì)[D].大連:大連理工大學(xué),2019.賈秋波,王雪,于中橫,等.新能源“薄膜太陽能電池”的發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2020,28(25):82-83.吳艇.雙層鈣鈦礦薄膜電池制備及其光電性能[D].廈門:廈門大學(xué),2019.武敏.高質(zhì)量全無機(jī)鈣鈦礦薄膜制備及其光伏應(yīng)用[D].廣州:華南理工大學(xué),2020.鄧云龍.高性能CdS/CdSe量子點(diǎn)敏化太陽能電池研發(fā)及其柔性探究[D].蘭州:蘭州大學(xué),2020.趙海峰.量子點(diǎn)敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)調(diào)控及光伏性能研究[D].石河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