高精度太阳位置算法及在太阳能发电中的应用
第26卷第2期2008年4月
水 电 能 源 科 学
W ater Resour ces and P ow er V o l.26N o.2A pr.2008
文章编号:1000-7709(2008)02-0201-04
高精度太阳位置算法及在太阳能发电中的应用
马 健 向 平
(西北工业大学机电学院,陕西西安710072)
摘要:在主动式跟踪太阳能发电系统中,要求精确计算太阳位置以实现跟踪并提高发电效率。根据Jean M eeus 5天文算法6计算天体的方法给出了计算太阳位置的具体方法,得出太阳位置的累计误差不超过?0.0003b ,完全满足太阳跟踪的需要。应用此算法计算了太阳赤经和赤纬,并对结果进行了比较。太阳能发电应用实例表明,该方法计算精度高,误差小,易编程。关键词:太阳能;太阳赤经;太阳赤纬;水平角;高度角中图分类号:T K 51.4;T K511
文献标志码:A
收稿日期:2007-12-12,修回日期:2007-12-26
作者简介:马健(1979-),男,硕士研究生,研究方向为机电一体化、嵌入式技术,E -mail:majian@mail.nw https://www.wendangku.net/doc/1417610056.html, 通讯作者:向平(1963-),女,副教授,研究方向为生物医学工程理论和应用、自动检测技术、微机应用等,E -mail:xiang ping @https://www.wendangku.net/doc/1417610056.html,
实现全自动跟踪太阳能发电不仅能提高太阳能的利用率,而且也是太阳能发电的发展趋势[1]。目前,跟踪太阳较多采用方位)俯仰双轴跟踪系统,以垂直于地面的轴为方位轴,以平行于水平面的轴为俯仰轴,根据程序计算的太阳位置分别控制两部电机在水平面和铅锤面内驱动各自转轴转动到需要角度,从而达到跟踪目的。因此,精确计算太阳位置就成为关键[2,3]
。本文全面论述了基于5天文算法6[4]的一种精确计算方法,依据行星黄道坐标参数VSOP87计算任意时刻地球表面任一点太阳位置。该方法易编程、精度高、误差小,完全能满足太阳能发电的需要。
1 时间系统
1.1 力学时
在天文年历中,根据理论力学计算天体位置用的时间引数为均匀时间。由于世界时并非均匀不变,因此从1984年起天文年历中太阳、月亮和大行星各基本历表的时间引数采用力学时代替历书时。本文计算中,时间引数均为力学时。若将某地的地方时转化为力学时,其方法为:
世界时=地方时-所在时区/24
力学时=世界时+$T
(1)
其中,某点的地理经度以东经为正,西经为负。
式中,$T 为世界时换算为力学时的改正值,事先无法获得精确的长期推测值,2007年天文年历采用+66s [5]。
1.2 儒略日及儒略世纪
采用J2000.0作为起算点,对给定的世界时儒略日为:
J D =367Y -INT (7(Y +INT ((M +9)/12))/4)+IN T (275M/9)+D +1721013.5+t (2)式中,Y 为年数;M 为月数;D 为日数;t 为世界时;INT 表示取整。
从2000年算起的儒略世纪为:
J C =(J D -2451545)/36525(3)
天文年历里的力学时T 为:
J DE =J D +$t/86400
T =(J DE -2451545)/365250
(4)
式中,J D 、J C 、J DE 分别为儒略日、儒略世纪和以力学时计算的儒略世纪。
2 太阳的黄经、黄纬和向径
2.1 黄道坐标系
黄道坐标系是一种天球坐标系,以地球公转的平均轨道为黄道面,与天球相交的大圆称为黄道。黄道坐标系较适合表示太阳系内的天体位置和运动特征。
2.2 地球黄道经度L 、黄纬B 和向径R
L 0i =A i cos (B i +C i T )
(5)L 0=
E n
i=0
L
i
(6)
式中,A i 、B i 、C i 分别为星历表中第i 行A 、B 、C 的值[6];n 为总行数,对L 0共64行,L 1~L 5的计算方法与L 0相同。
L =(L 0+L 1T +L 2T 2
+L 3T 3
+L 4T 4
+L 5T 5
)@10
-8
(7)
以同样方法可计算地球黄纬B(弧度)和向径R(无单位)。2.3 太阳黄经、黄纬和向径在黄道坐标系内,以地球为参考点,则太阳黄经L c 、黄纬B c 和向径R c 为:
L c =L +180b B c =-B R c =R
(8)3 太阳视赤经和太阳视赤纬
3.1 黄经章动$7和交角章动$E
(1)日月平角距。
X 0=297.85036+445267.11480t -0.0019142t 2+t 3/189474
(2)太阳平近点角。
X 1=357.52772+35999.050340t -0.0001603t 2-t 3/300000(3)月亮平近点角。
X 2=134.96298+477198.867398t +0.0086972t 2
+t 3
/56250(4)月亮平升交点距。
X 3=93.27191+483202.017538t -0.0036825t 2+t 3/327270(5)月亮升交点平黄经。
X 4=125.04452-1934.136261t +
0.0020708t 2+t 3/450000
根据章动模型IAU2000的计算方法,则有:
$W
i =(a i +b i t )sin (E 4
j=0
X i Y
ij
)(9)$E i =(c i +d i t)cos (
E 4
j =0
X
j
Y ij )
(10)
其中,t =10T 。式中,a i 、b i 、c i 、d i 、Y ij 为常整数,分别为第i 行的a 、b 、c 、d 值;Y ij 的意义相同[6]。根据精度可选择行数,选择前60行的计算结果完全满足要求,见表1。则黄经章动(b )为:
$W =
E n
i=0
$W i
/36000000
(11)
交角章动(b )为:
$E =
E n
i=0
$E i
/36000000
(12)
3.2 太阳视黄经K 和黄赤交角E
(1)黄经的光行差改正(b )。$S =20.4898/(3600R)
(2)平黄赤交角(b )。
E 0=84381.448-4680.93u -1.55u 2
+
1999.25u 3-51.38u 4-249.67u 5-39.05u 6其中,u =T /10。
太阳视黄经为:
K =L c +$W +$S
(13)黄赤交角为:
E =E
0+$E (14)
3.3 太阳赤经A 和太阳赤纬D
太阳赤经和太阳赤纬是指在第二天球坐标系中度量的,因此由太阳黄经和黄纬转换为太阳视赤经和视赤纬需经过坐标转换。
太阳视赤经为:
A =arctan sin K cos E -tan
B c sin E
cos K
太阳视赤纬为:
D =arcsin (sin B c cos
E +co s B c sin E sin K )由上述方法计算出2007年每月1日零时(力
学时)太阳赤经和太阳赤纬(表1),并与52007年天文年历6的结果比较,见图1。
表1 2007年每月1日零时太阳视赤纬和太阳视赤经
Ta b.1 So la r appare nt de c linat io n and so lar a ppa re nt right asc e nsio n o n ze ro ,
t he f irst da y of e v ery mo nt h of 2007
日期 太阳视赤经/s
太阳视赤纬/(b )
日期 太阳视赤经/s
太阳视赤纬/(b )
1月1日67456.00240-23.050607月1日23902.715123.147302月1日75406.22420-17.269308月1日31397.040018.165503月1日81971.79250-7.813559月1日38363.05218.496684月1日2402.17688 4.3096610月1日44839.5509-2.952175月1日9082.8277014.8966011月1日51793.5205-14.233506月1日
16445.93896
21.97290
12月1日
59196.4697
-21.70610
注:计算时章动常数取前60项。
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202#水 电 能 源 科 学 2008年
由图1可知,太阳赤经的计算结果与天文年历值十分接近,最大差值[0.01s。以同样方法比较太阳赤纬计算结果,最大差值[0.03s。
3.4太阳时角计算
(1)格林尼治平太阳时。
s0=280.460618+360.98565(J D-2451545)+
0.0003879J2C
(2)格林尼治视太阳时。
s=s0+$W cos E
(3)某地太阳时角。
S=s-A+l on
式中,l on为当地的地理经度,东经为正,西经为负。4应用
4.1太阳方位角和当地太阳高度角
在方位-俯仰双轴太阳能发电中,由两步电机跟踪太阳的方位角和俯仰角[7],因此还需计算对地球表面某点某时刻的太阳高度角和太阳方位角。由于太阳视赤经和太阳视赤纬计算太阳高度角和太阳方位角,是由赤道坐标系向地平坐标系的转换过程。
太阳高度角:
sin h=sin D sin l at+co s D cos l at cos S
太阳方位角:
tan A=sin S/(cos S sin l at-tan D cos l at)
式中,D为太阳视赤纬;l at为当地地理纬度,北纬为正;S为太阳时角。
利用上述方法计算出西安市2007年10月1日(经度+108.8602b,纬度+34.1613b)太阳高度角的变化如图2所示。
4.2在太阳能发电中的应用
由图2可知,太阳1d中高度角变化并不均匀,变化范围[60b。通过计算表明,西安市1a 中太阳高度角[80b,因此在跟踪太阳发电中跟踪高度角在0b~80b之间变化就可满足跟踪要求。1a中,太阳每天升起的时间和方位并不相同,例如1月1日与7月1日太阳升起的时间相差约1 h,而方位角相差约50b。考虑到光的强弱,跟踪程序可简化设计。
本算法中:1未考虑大气折射影响)))蒙气差的存在。由文献[4]可得蒙气差最大时达0.5b ~0.6b,因此应加以修正。o计算太阳位置时未采用力学时而采用了世界时。由于短期内两者之间的差值不影响计算精度,若要确保较长时间内的计算精度,则需要修正。
5结语
a.讨论了精确计算太阳位置的方法,基于行星黄道坐标参数理论,采用J2000作为新的基准历元。
b.由计算结果可看出计算误差小,完全能满足太阳能发电的需要,且较适合计算机程序计算,对大型太阳能发电具有重要意义。
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第26卷第2期马健等:高精度太阳位置算法及在太阳能发电中的应用
High Precision Computation for Sun Position and Its
Application in Solar Power G eneration
M A Jian XIANG Ping
(Institute of Elect romechanical Eng.,N or thwestern Po ly technical U niv.,Xi c an 710072,China)
Abstract:In t he dr iv ing -ty pe track sy stem for solar electr ical po wer g ener ation,calculating the solar positio n to r ealize the t rack in order to impr ove efficiency of the electr icity g ener ation is request ed.Reg arding open -loo p contro l solar ener gy tracking system,solar position co mputatio na l accuracy is especially impor tant.T his repor t described the alg or ithm wr itten in a bo ok by Jean M eeus in 1998is effective for one t ho usand y ears fro m no w.,w ith uncertainties fo r 0.003b .A t last in the paper,we co mpute sola r declinatio n and solar rig ht ascensio n based on this a lg or ithm and co mpar e the r esult with the g iven dat a.T he results show high accur acy,small er ro r and easy pr og ramming.
Key words:so lar ener gy ;solar r ig ht ascension;solar declination;azimuth ang le;zenith ang le
(上接第159页)
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Mult-i machine PSS Parameter Optimization Based on Differential
Particle Swarm Optimization Algorithm
ZH AO Wenkai FANG Xiny an
(D epar tment o f Electrical Eng.,Shang ha i Jiaoto ng U niv.,Shang hai 200240,China)
Abstract:A new evo lutio n computatio n method -Differ ent ial Ev olution Based Par ticle Swar m O ptimizat ion(DEBP SO)used to o ptimize t he parameters of mult-i machine Pow er System Stabilizer s (PSSs),is presented in this paper.By this a p -pro ach,w ith an o bject ive function for the m inimal damp r atio o f all electro mechanical modes under co nv entional system operating co ndit ion,the parameter o pt imizatio n o f PSS is refer red as a matt er of nonlinear ,non differential and no n con -v ex funct ion optimization over a co nt inuous rea-l w o rld space.A new different ial evo lutio n strat eg y considering the optimal indiv idual and directio nal informat ion,based o n the conventio nal differentia l ev olution str ategy ,is pro po sed in o rder to ac -celer ate the co nv erg ence of this algo rit hm.T he simulation in 4-machine sy st em indicates t hat the pr oposed alg or ithm has ex tensive search space,fast er conver gence speed and better optimization effect in co mpar ison w ith the conventional opt-i mization alg or ithm.
Key words:DEBPSO ;pow er system stabilizer ;mult-i machine pow er sy stem;pa rameter o ptimization
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浅析光伏电站发电量与光伏组件衰减的关系
浅析光伏电站发电量与光伏组件衰减的关系 摘要：在光伏电站建设前期的项目可行性评估中，对光伏电站的发电量进行估算具有非常重要的意义，因为这将直接影响到项目的收益预期。目前系统设计人员常用软件来模拟第一年的发电量，本文将基于第一年估算的发电量，并试图计算随后24年发电量。 关键词：光伏电站组件衰减发电量估算 PVSYST模拟 1 前言 由于全球的能源危机问题，风能、太阳能等资源丰富的新能源逐渐占有重要的地位。世界太阳能光伏发电系统在近几年里保持持续高速增长，到2012年世界光伏发电累积装机容量已经达到102GW[1]，并且成为增长速度最快的发电技术，光伏发电在20多个国家实现平价上网。 随着核心器件光伏组件的技术不断突破，效率不断提升，光伏发电系统的度电成本会逐渐的逼近传统的火力发电成本，同时随着储能技术的不断发展，届时，光伏发电系统由于它的系统规模随意、安装要求门槛低等优点将会在世界各地更普遍的应用开来。 在整个光伏系统应用市场里，目前并网光伏系统占有绝对主导的地位，皆依赖于并网光伏技术的不断发展成熟、相应设备性能成本的不断研发进步以及各国政府在政策方面的积极推进。 2 光伏发电系统的原理 由于光伏发电系统根据实际的应用大体上分为并网系统和独立系统[2]，由于并网系统应用所占的份额较大，本文着重分析并网系统的发电量估算。 同时，由于系统规模和场合条件的不同，并网系统也有多种系统形式，本文对发电量的评估是按较大规模的光伏电站作为模型，且光伏电站所处的环境条件比较好。 图2-1为一个典型的大型地面电站的发电原理框图 图2-1 大型电站发电原理简图
整个系统主要由光伏方阵和交（直）流输变电组成，光伏方阵输出的直流电经过直流线路汇流后通过逆变器转变为波形规则、频率稳定的交流电，然后就地进行一次升压到中压后，在中压交流线路上进行汇流后再进行二次集中升压，最后接入电网进行并网。 根据图示，通常在产权点会安装一个有效的电能计量表对光伏电站发电量进行计量，这是最为准确的统计数据。根据最初几年的计量统计数据对模拟数据进行分析修正，可以较为准确的预估今后的发电量。 3 光伏电站发电量损耗因素分析[3] 要在项目前期比较准确的预估光伏电站的发电量，除了对光伏电站的系统结构有深刻的了解外，也必须对主要的设备性能参数有很深刻的了解。同时，如果要对发电量进行更长年限的预估时，则必须全面考虑长时间内外界环境因素的影响和电站运营状况的预估。 分析第一年光伏电站的发电量估算时，通常需要考虑的损耗因素如下： ⑴倾斜面太阳光辐照量修正； ⑵组件表面灰尘等异物挡光的影响； ⑶温度对光伏组件输出的影响； ⑷光伏组件的自身衰减； ⑸组串内组件的匹配损失； ⑹方阵前后排之间的阴影遮挡损失； ⑺直流线路损失； ⑻逆变器转换效率损失； ⑼本地变压器损耗； ⑽交流线路损失； ⑾主变压器损耗； ⑿电站自用电损耗； ⒀停机时间损失； 通常采用PVSYST软件模拟发电量时，没有考虑自用电和停机时间的损耗，只是考虑其它因素的一个综合数据。
便携式太阳能电池板的结构设计
便携式太阳能电池板的结构设计 （工程技术学院机械设计制造及其自动化专业潘颖萱） （学号：2001111024） 内容摘要：近年来世界能源紧缺，促使太阳能技术飞速发展，在各个生产、生活领域得到广泛应用。从为住宅、工厂供电的大型建筑发电系统，到为手机、PDA等电子产品充电的便携式太阳能充电器，都是太阳能技术重点发展方向。这次设计的项目是与创益科技有限公司合作，配合公司的发展需求，改良现有的太阳能电池边框，并设计新款塑料边框，开发折叠式太阳能电池。本设计总共分三个部分，用于不同的领域。第一，针对现在铝合金边框的四个连接角处过于锋利，易于伤人的缺点，设计一个保护角。第二，根据现有铝合金边框的结构，设计出新型塑料边框的便携式太阳能电池。第三，针对太阳能电池板是一种板式结构，携带很不方便，尤其是需要电源功率较大时，板的面积也同步增大，大面积板的携带是困难的，甚至是不可能的。参考前面设计的单板便携式电池板，设计出两重折叠的便携式太阳能电池板。 关键词：太阳能电池板；边框；便携式；折叠式 教师点评：该设计是在市场调研的基础上，并参考原有公司的产品，利用计算机软件设计出的太阳能电池板产品，这些产品充分体现了新的设计思路和设计方法，取得了满意的结果，受到了创益科技有限公司技术人员的好评，是一篇优秀的设计论文。（点评教师：梁莉，副教授） 一、市场调研 太阳电池应用的范围非常广，可分为下列几项: 电力:大功率发电系统、家庭发电系统等。通讯:无线电力、无线通讯等。消费性电子产品:计算器、手表、电动玩具、收音机等。交通运输:汽车、船舶、交通号志、道路照明、灯塔等。农业：抽水机、灌溉等。其它：冷藏疫苗、茶叶烘焙、学校用电等。 随着电子科技的快速发展，各种电子产品也是日新月异，其中通讯与信息产品，更成为人类日常生活中，不可缺少的日常用品，诸如大哥大的手机、掌上型计算机与个人数字助理(PDA)等，这些电子产品都必须要有电源供应才能发挥功能。 所以结合创益公司的发展趋势，开发便携式太阳能电池具有很大的实际效益。我们的设计是修改现有边框，和参照现有的铝合金边框，做出新型塑料边框，务求做到更时尚更方便携带。 1．太阳能电池的现有的形式
太阳能光伏发电原理与应用实验报告资料
太阳能光伏发电原理与应用 实验报告 课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子01 学生学号：1209040110 学生姓名：胡超 学生成绩： 指导教师：刘国华 课题工作时间：2015.6.1至2015.6.4
实验一、太阳辐射能的测量 下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记 录一次）的太阳辐射强度： 太阳辐射监测系统 瞬时值累计值 时间 总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06 538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:08 404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10 449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12 416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14 645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16 198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18 549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.007 0.003 0.012 10:20 610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22 631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24 619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26 465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28 653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30 690 111 337 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32 693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34 653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36 713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38 575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40 717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006 0.010
太阳能发电过程与原理
太阳能发电过程与原理 太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。1.1太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 ⑴电池单元 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当
葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3DC-AC逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流 电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照 明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 1.4发电系统反充二极管 太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管，在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时，擂电池组通过太阳电池方阵放电。防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中，起单向导通作用。因此它必须保证回路中有最大电流，而且要承受最大反向电压的冲击。一般可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。一块板的话可以不用任何二极管，因为控制器本来就可防反冲。板子串联的话，需要安装旁路二极管，如果是并联的话就要装个防反冲二极管，防止板子直接冲电。防反充二极管只是保护作用，不会影响发电效果。 2效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、
太阳能发电技术论文太阳能发电原理论文
太阳能发电技术论文太阳能发电原理论文 利用太阳能的热电偶正向串联发电技术研究 [摘要] 根据热电偶传感器的测温原理逆向思维,与光电传感器串联制成光伏阵列类似,将热电偶串联产生的热电势转换为电能。测量端利用太阳能加热,参考端靠水冷却,初步研究热电势与热电偶材料 的直径、长度、补偿导线之间的关系,由此制造出的绿色发电机无污染,成本低,其结果论证了本方法的实用性与可行性。 [关键词] E型热电偶热电势补偿导线绿色发电机 一、引言 目前,能源告急,如何用绿色能源生产电能对我国可持续发展具 有很重要的现实意义,太阳能电池利用光电传感器中产生的电动势, 将其串并联得到太阳能电池阵列发电,类似地,我们利用热电偶传感 器中产生的热电动势,并将热电偶串联得到发电组件,其测量端采用 太阳能集中加热,参考端自然冷却,将来做成一种新型绿色发电机,成本有望比太阳能电池更低。本论文从此观点出发利用试验对太阳能热偶发电技术进行初步研究,通过对试验数据结果分析总结出一些规律,这对我们进一步研究新能源开发与利用十分有利。 二、热电偶的测温原理与串联 1.热电偶的测温原理 热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电动势,又称
塞贝克效应。本论文中逆向思维,不是用于测温而是利用产生的热电动势发电,具有创新性。 2.热电偶的串联 热电偶的基本定律有中间导体定律、参考电极定律、中间温度定律。在试验前,我们根据中间温度定律、参考分度表可以对产生的热电动势进行估算。根据中间导体定律可知,加设补偿导线既不会降低热电动势,又可以节约成本,这对于实际生产具有十分重要的意义。 热电偶可串联使用,如下图2所示。但只能是同一分度号的热电偶,且参考端应在同一温度下。当热电偶正向串联,可获得较高的热电动势,其总热电动势的输出等于各热电动势输出之和,如式3,这正符合我们利用热电偶串联达到发电的目的。 三、试验过程 1.试验器材的选用 目前,我国工业上采用的4种标准化热电偶有4种分别是:镍铬-考铜(E型)、镍铬-镍铝(K型)、铂铑30-铂铑6(B型)、铂铑10-铂(S 型)。其特性曲线如图3所示,由图可知,我们选用E型最合理,这种热电偶在同等的温度差条件下产生的热电动势最大。 本次试验所选用主要材料及仪器清单如下表1所示: 2.试验数据
便携式太阳能发电系统设计
浙江科技学院学报,第22卷第3期,2010年6月 Journal of Zhejiang University of Science and Technology Vol.22No.3,J une2010 DOI:10.3969/j.issn.167128798.2010.03.007 便携式太阳能发电系统设计 郑玉珍1,李武华2,何湘宁2 (1.浙江科技学院自动化及电气工程学院,杭州310023;2.浙江大学电气工程学院,杭州310027) 摘 要:介绍了便携式太阳能发电系统的组成,直流变换模块和逆变模块中主电路和控制电路的设计,给出了电路中各主要器件的具体参数,并给出实验结果。直流变换主电路采用带高频变压器的推挽电路、全桥整流和滤波电路。控制电路采用专用的脉宽调制集成电路芯片;逆变电路采用全桥逆变电路和滤波电路。控制电路采用AVR单片机,产生单极性正弦脉宽调制(SPWM)的控制信号,使主电路输出标准的正弦波交流电压。 关键词:太阳能发电系统;直流变换电路;逆变电路;正弦脉宽调制;AVR单片机 中图分类号:TM464 文献标识码:A 文章编号:167128798(2010)0320186206 Design of portable photovoltaic generation system ZH EN G Yu2zhen1,L I Wu2hua2,H E Xiang2ning2 (1.School of Automation and Electrical Engineering,Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou310023,China;2.College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310027,China) Abstract:A const ruction of a portable PV generation system was int roduced,along wit h which were t he main circuit topology and t he design of cont rol system.Parameters of t he key component s were designed,and t he experimental result s were showed.The DC2DC converter employed a p ush2p ull topology wit h high2f requency t ransformer,f ull2bridge rectification circuit and filter circuit,while a specified PWM IC was adopted in t he cont rol system.The main circuit of DC2AC inverter consisted of a f ull2bridge circuit and a L C filter,while an AVR SCM took t he role of controlling and producing a unipolar SPWM signal,which enabled t he DC2AC inverter o utp ut a standard sinusoidal voltage. K ey w ords:PV generation system;DC2DC converter;DC2AC inverter;SPWM;AVR SCM 为保护人类的生存环境,越来越多的人致力于开发可再生能源特别是太阳能的利用,太阳能发电技术得到广泛的关注[1]。便携式太阳能发电系统由太阳能电池板提供电能,输出频率为50Hz,有效值为220V,频率和幅度都稳定的正弦交流电,是一个独立的发电系统,具有高效轻便的特点。该系统对手机、笔记本电脑、照相机等设备在野外的使用提供了便利,也是野外科考设备的重要电源。直流变换和逆变技术是便携 收稿日期:2009212208 作者简介:郑玉珍(1970— ),女,浙江兰溪人,副教授,硕士,主要从事应用电子技术研究。
太阳能发电原理
太阳能发电原理 1、原理概述 太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被太阳电池板反射掉，另一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。当外部接通电路时，在该电压的作用下，则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。 通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低，一般为35V。为了提高电压，达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压，将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路，然后接入逆变器中，逆变器将输入的直流电转换成交流电。逆变后得到的交流电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网。 图1 太阳能发电系统原理 2、系统部件 2.1 太阳电池 在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板占据着举足轻重的地位，它是将太阳能转换成电能核心部件。太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带
正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。太阳能电池的核心技术就在这个“结”上，P －N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光子的能量，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。这样，在P－N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。如果分别在P型层和N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 图2 太阳能电池结构 目前，制作太阳能电池的原料有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。由于生产能力的不断提高和和科学技术的不断进步，单晶硅以其较高的转化率，高稳定性，低衰减率，成为各太阳电池生产企业重点研发的项目。单晶硅太阳电池的生产工艺一般分五个流程完成：提纯过程拉棒过程切片过程制电池过程封
浅谈太阳能发电技术 吴丽丽
浅谈太阳能发电技术吴丽丽 发表时间：2019-12-12T10:10:01.630Z 来源：《基层建设》2019年第25期作者：吴丽丽 [导读] 摘要：在能源资源中，煤炭、石油、天然气等非可再生能源，既能做原料，又能做燃料，资源相当紧缺。 山东电力工程咨询院有限公司 摘要：在能源资源中，煤炭、石油、天然气等非可再生能源，既能做原料，又能做燃料，资源相当紧缺。因此，如何优化资源配置，提高能源的有效利用率，对人类的生存繁衍、对国家的经济发展都具有十分重要的意义。 关键词：新能源；太阳能发电；技术 1新能源的种类 新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、氢能、二氧化碳能、洋流能和潮汐能等。而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。常规能源在世界一次能源消费结构中约占总和的93%。 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。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。 2太阳能发电概述 现在我们面临两个压力：一是化石能源短缺，二是环境污染与气候的变化，这都要求我们发展替代能源。 2.1太阳能光发电 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，约占总成本的50%。太阳能电池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。 2.2太阳能热发电 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,称为太阳能热发电。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。在国际上,光热发电被看作重要的技术途径,并将之视为未来的主力能源。按欧洲能源中心的预测，在2050年,光热发电在能源构成中占20%~30%的比例，而到2100年，这一比例会达到60%~70%。 一般来说，太阳能光热发电形式有槽式、塔式、碟式（盘式）、菲涅尔式四种系统。 与光伏发电相比，光热发电能够将太阳的热量保存在工质中进行存储，在阴天和晚上释放出来，以实现连续发电，一年将有超过5000小时的满发运行时间，可以在电网中作为一个基础电源来承担调节作用，可以说光热发电的前景比光伏发电更好。 2.2.1槽式光热发电 槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。 要提高槽式太阳能热发电系统的效率与正常运行，涉及到两个方面的控制问题，一个是自动跟踪装置，要求槽式聚光器时刻对准太阳，以保证从源头上最大限度的吸收太阳能，据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%。另外一个是要控制传热液体回路的温度与压力，满足汽轮机的要求实现系统的正常发电。 槽型抛物面镜集热器是一种线聚焦集热器，其聚光倍率比塔式系统低得多，吸收器的散热面积也较大，因而集热器所能达到的介质工作温度一般不超过400℃，属于中温系统。这种系统容量可大可小，不像塔式系统只能是大容量才有较好的经济效益；其集热器等装置都布置于地面上，安装和维护比较方便；特别是各种聚光集热器可以同步跟踪，使控制成本大为降低。主要缺点是能量集中过程依赖于管道和泵，致使输热管路比塔式系统复杂，输热损失和阻力损失也较大。 槽式太阳能热发电的优点是： 系统结构简单，技术成熟，商业化运营经验丰富，是当前光热发电的主流路线。目前世界上太阳能发电的80%是槽式太阳能光热发电系统。 2.2.2塔式光热发电 太阳能塔式发电应用的是塔式系统。塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台定日镜都配有跟踪机构，准确地将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍，集热器所能达到的介质工作温度在500~600℃。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。塔式光热发电系统主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。 目前，国内外采用的定日镜大多是镜表面具有微小弧度的平凹面镜。和其他两种不同的是，塔式系统可通过熔盐储热，具有聚光比高、工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点，可实现高精度、大容量、连续发电，适合大规模并网发电。塔式在大规模发电中最具有发展潜力，但是前期单位投资过大。 2.2.3碟式光热发电 碟式系统为点聚焦，于焦点处的太阳能接收器收集高温热能，加热工质，驱动发电机组，或在焦点处直接放置太阳能斯特林发电装置。这种系统具有寿命长、效率高（接收器内的传热工质能被加热到750℃左右）、灵活性强等特点，可以独立运行，非常适合作为边远地区的小型电源使用。 一般碟式太阳能热发电功率为10.25kW，聚光镜直径为5.10米。 碟式的热效率最高，结构紧凑、安装方便，非常适合分布式小规模能源系统，但斯特林热机关键技术难度大，目前仍处于试验示范阶段。
便携式太阳能充电器的设计.
便携式太阳能充电器的设计 摘要 随着人们对化石能源的开采，能够利用的资源越来越少，再加上化石能源对环境的污染越来越严重，寻找新的洁净、高效的能源，成为了人们迫在眉睫的问题。从上个世纪人们就开始研究太阳能，到了今天太阳能的利用有了前所未有的进步。 人们出门在外，最大的问题就是手机等电子产品电耗完了，但是却没有可以快随直接的供电产品，这该如何解决呢？本文在这一问题的基础上提出了基于单片机的便携式太阳能充电器的设计，利用单片机的智能性实现了对电路的控制，利用光伏发电的原理将太阳能所发的电转换为电子产品所能利用的电能，从而解决了人们的一大难题。而且它不仅可以为手机等充电，还能作为一般的电源来使用，与传统的充电器相比有很大的优势。 关键词：太阳能；光伏发电；电池；单片机；智能；DC/DC变换
The Design Of The Portable Solar Charger ABSTRACT As people on fossil energy mining,less resources leave for us to use, combined with fossil energy pollution more and more serious, looking for a new clean and efficient energy, became the looming problems .From the last century, people started to research on solar energy, to the use of solar energy today,it have an unprecedented progress. People go out in the outside, the biggest problem is that mobile phones and other electronic products, power consumption, but not to fast with the direct power supply products, how to solve this? This article is based on MCU which is proposed on the basis of the design of the portable solar charger, using single-chip microcomputer intelligent realized the control of the circuit, by the use of the principle of photovoltaic solar electricity is converted to electronic products can use electricity, thus solved a big problem to people and it can not only for charging the mobile phone, also can be used as a general power, to compared with the traditional charger,it has a great advantage. Key words: Solar energy; Photovoltaic (pv) power generation; The battery; Single chip microcomputer; Smart; DC/DC conversion
太阳能发电系统的结构和工作原理
太阳能发电系统的结构和工作原理 在理解太阳能发电原理之前，如果您对太阳能还有所疑问的话，建议您先看一下什么是太阳能。 所谓太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材 料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1、太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中 ，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。 1.1 太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 (1) 电池单元： 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的 电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。 理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。(2) 电能储存单元： 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十 分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 1.2 控制器 控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常 采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3 DC-AC逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电 。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 2、太阳能发电系统的效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及 负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围
一种便携式高效集热的太阳能温差发电装置
一种便携式高效集热的太阳能温差发电装置 一、研制意义 我们团队设计了一种聚光太阳能温差发电装置，利用复合抛物面反射聚光镜进行聚光，经集热体转换为热能后提高温差发电器热端温度，冷端采用扁平热管作为传热元件，利用水冷散热，增大温差发电装置冷热端温差，提高装置输出功率及热电转换效率。它是实现热能向电能的直接转化，是一种全固态的能量转化方式。在控制板的作用下保证当电池的电量达到饱和时，使充电过程转化为浮充状态。在控制板的检测系统下，保证了在充电过程中的每块电池能均衡充电，使每块电池电量一致，从而保证了整个温差发电系统高效稳定运行。 二、太阳能温差发电基本原理 （一）塞贝克效益。 研究发现：由两种不同材料首尾相连构成的闭合回路中，当两个接点存在温差时，回路中会产生的电势差（将热能转变为电能）。这一现象即塞贝克效应。温差发电利用热点材料的塞贝克效应，将热能直接转换为电能。将P型热电材料（富余空穴材料）和N性热点材料（富电子材料）两端分别用优良导体连接起来，构成一个PN结，也称为PN电偶臂。令PN电偶臂一端受热，一端散热，即形成热端和冷端。在热激发作用下，PN电偶臂内处于热端的空穴（P型热电材料）和电子（N型热电材料）浓度大于冷端，在这种浓度梯度驱动下，空穴和电子向冷端扩散，从而在PN电偶臂两端形成电势差。单个PN电偶臂形成的电动势很小，因此在实际使用中需将多个PN电偶臂相串联。 （二）温差发电器。 在实际应用中，为了产生尽可能大的温差，通常根据热源的特征、冷端的散热方式设计PN电偶臂的排布。图3为典型的温差发电器结构图，主要包括以下部分：（1）热源；（2）半导体热电器件；（3）绝热层；（4）散热器；（5）电压变化及功率调节。早期温差发电技术主要应用于航天和军事等尖端领域，近年来随着新型热电材料的发展及温差发电器性能的提高，温差发电技术开始在工业和民用产业得到普及。美国的艾维戴尔公司研发了利用汽车发动机废热的温差发电器，它包括35个热点模块，当温度为400K时，发电功率为750W。日本的工业研究所研制成功利用工业废热的温差发电器，当工业熔炉热量为200kW时，发电量可达4kW。日本精工仪器公司研发一款利用人体体温发电的手表，其内部温差发电器在1K温差下可产生20mV的电压。 （三）太阳能真空集热管。 全玻璃真空管的构造由内玻璃管、太阳选择性吸收涂层、真空夹层、罩玻璃管、支承件（弹簧卡子）、吸气剂等部分组成。将太阳选择性吸收涂料均匀地涂
太阳能光伏发电技术及其发展前景
本文由午夜寒光贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 (s' 『 1 Ⅲ…节能减排 :e l { 1 l o n l na l 一 太阳能光伏发电技术及其发展前景 ●湖北十堰刘道春 1 太阳能光伏发电市场前景广阔 当煤炭 , 油等化石能源频频告急 , 源问题日益成石能为制约国际社会经济发展的瓶颈时 ,越来越多的国家开始实行" 阳光计划 " 开发太阳能资源 , 求经济发展的新 , 寻动力 .欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源 . 国际光伏市场巨大潜力的推动下 , 国的太阳能在各电池制造商争相投入巨资 , 大生产 , 争一席之地 . 扩以 美国推出了" 阳能路灯计划 "旨在让美国一部分城太 , 阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电 . 太阳能发电有两种方式 : 种是光一热一电转换方式 , 一种是光一电一另 直接转换方式 . 光一热一电转换方式通过利用太阳辐射 产生的热能发电 .一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气 . 驱动汽轮机发电 .与普通的火力再发电一样 .太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高 , 估计它的投资至少要比普通火电站贵 5 1 — O倍 . 一座 l0 MW 的太阳能热电站需要投资 2 ～ 5亿美元 ,平均O0 02 lW 的投资为 2 0 ～ 5 0美元 .因此 . k 002O 目前只能小规模地市的路灯都改为由太阳能供电 , 据计划 , 盏路灯每年根每 可节电 8 0 Wh 日本也正在实施太阳能 " 0k . 7万套工程计 应用于特殊的场合 . 大规模利用在经济上很不合算 , 而还 不能与普通的火电站或核电站相竞争 .光一电直接转换 划 " 准备普及太阳能住宅发电系统 , 是装设在住宅屋 , 主要 方式是利用光电效应 , 太阳辐射能直接转换成电能 , 将它的基本装置就是太阳能电池 .太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件 ,是一 个半导体光电二极管 .当太阳光照到光电二极管上时 , 光电二极管就会把太阳的光能变成电能 , 生电流 .当多个产电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的 顶上的太阳能电池发电设备, 家庭剩余的电量还可以卖给 电力公司 .欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的" 尤里卡 " 科技计划 , 出了 "O万套工程计划 " 日本 , 国高推 l . 韩以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作 , 亚洲内在 陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站 . 他们的目标是将占全球陆地面积约 l , 4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来 ,为 3 0万用户提供 1 0万 0 太阳能电池方阵 .太阳能电池是一种大有前途的新型电源 , 有永久性 , 洁性和灵活性三大优点 . 太阳能电池具清
太阳能发电技术
太阳能发电技术 现代节能技术 太阳能发电技术 专业班级自动化0802 姓名林龙飞学 0120811360229 号 太阳能(Solar Energy)，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(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。 众所周知，在全球能源日渐枯竭的21世纪，作为一种清洁无污染并且可再生的太阳能必将成为新的主要能源之一。我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，它具有诸多其他能源无法取代的优点。因此，能否充分利用我国太阳能资源丰富这一巨大优势。充分成熟的掌握太阳能发电及其相关技术无疑具有重大的意义，甚至将决定着21世纪的世界经济走向。 随着经济社会的不断发展和人们生活水平的日益提高，能源的需求量越来越大。目前占主导地位的是化石能源，但由于其使用过程中可产生大量污染且具有不可再生性(因而人们一直在探寻新的清洁能源及可再生能源。其中最引人注目。开展研究工作最多，应用最广的就是太阳能。 目前，太阳能的利用有许多途径，直接的如太阳能热发电、光伏发电、太阳能热水器、太阳能电池等;间接的可以包括风力发电、水力发电、生物能等。特别是近年来，太阳能以其独具的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性，
使许多发达国家都把太阳能等可再生能源从原来的补充能源上升到战略替代能源的地位。在我国，随着建设资源节约、环境友好型社会目标的提出，太阳能等可再生能源利用步伐明显加快，尤其是开发利用太阳能、风能已经成为我国能源战略的重要内容。 太阳能转化为电能有2种主要途径:一种是通过光电装置将太阳光直接转化为电能(即“太阳光发电”，常称为“光伏发电”;另一种是收集太阳辐射能转化为电能。即“太阳热发电”。 下面就太阳能的三种发电形式作简要阐述: 1)、太阳能光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。 发电系统构成部分及工作原理: 太阳辐射的光子带有能量。当光子照射半导体材料时(光能便转换为电能，这个现象叫“光伏效应”。太阳能光伏发电，是利用光伏效应的原理将照射到太阳能电池上的太阳光转换为电能。发出的直流电采用蓄电池组储存(使用时经逆变器转化为交流电送给用户或电网。太阳能电池是光伏发电的核心部件，能够将光能直接转化为电能，发电时常将太阳能电池组件按一定方式排列成方阵，提高太阳能利用效率。目前应用较广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅3种。 光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统主要包括太阳能电池组件(阵列)、蓄电池、控制器、逆变器以及负载(如照明负荷)等。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载即系统的用户终端。 光伏发电的主要原理可表述为:
太阳能发电原理及应用论文
太阳能发电原理及应用 指导老师： 关键词：半导体，蓄电池，光伏充电控制器 摘要：本文介绍了由本人所构想的一种新型干电池，由目前比较成熟的太阳能发电系统所得到灵感经过一定的理论分析和创造所发明的一种新型干电池。主要由太阳能半导体，蓄电池，光伏充电控制器构成。太阳能半导体产生“光生电流”，“光生电流”储存在蓄电池内，需要时通过电路释放出来，而光伏充电控制器则连接在半导体与蓄电池之间可以控制太阳能电池的输出电压, 可以保护电池不被过充, 同时, 也晚上太阳能电池不发电时, 防止蓄电池的电倒流。 正文 引言 我国是电池生产和消费大国，去年电池的产量和消费高达140亿只，占世界总量的1/3。平均每人每年3.5枚。但我国目前的废旧电池的回收情况却令人非常担忧。据有关部门统计，北京市每年消耗2亿只电池，共计6000吨，1999年回收了60吨，回收率仅为1％，2005年的回收率也只有5％，回收量实在是微乎其微。上海市每年小号电池约4.5亿节，但每年回收量约50吨，不足每年耗量的1％，最近，来自上海市环保部门的一份报告显示，含铅最多的铅蓄电池回收率也比较低，150万只报废电瓶四处抛散。所以我就想到了太阳能干电池，太阳能干电池所耗太阳能无限可再生和零排放能源，对当地环境没有影响，可重复使用对于偏于地区手电筒照明，个类儿童玩具，各类家用遥控器。 一方案设计 发电原理：硅原子的外层电子壳层中有4个电子。在太阳辐照时，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中搀入能够俘获电子的3价杂质，如：硼，鋁，镓或铟等，就成了空穴型半导体，简称p型半导体。如果在硅晶体中搀入能够释放电子的磷，砷，或锑等5价杂质，就成了电子型半导体，简称n型半导体。 p-n结内建电场：
浅谈太阳能热发电技术
浅谈太阳能热发电技术 发表时间：2017-08-04T11:13:47.110Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：吴越李敏[导读] 摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 （国网宁波供电公司中国宁波 315000；国网宁波市鄞州区供电公司中国宁波 315100）摘要：太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 关键词：太阳能；储能；新技术；热发电 1 引子 目前，太阳能发电方式主要有太阳能光伏发电和太阳能热发电两种，光伏发电因太阳能电池成本不断下降和成熟的技术，在国内得到大规模应用，而太阳能热发电技术虽然在我国应用较少，但因其固有优势已经得到国家重视，一些新兴的太阳能热发电企业也已进入市场，具有较大的发展潜力。 2 新技术介绍 2.1 热发电技术介绍 2.1.1 太阳能热发电技术简介 太阳能热发电技术是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。一般来说，太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式三种系统。 槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。随着在太阳能热发电领域的太阳光方位传感器、自动跟踪系统、槽式抛物面反射镜和槽式太阳能接收器等方面技术的发展，槽式太阳能热发电系统已经进入商业化和产业化阶段。 太阳能塔式发电系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。主要由聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统、发电子系统等部分组成。 太阳能碟式发电也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。 2.1.2 太阳能热发电技术的优势 太阳能热发电技术效率较光伏发电高。目前光热转化效率为80%，热电转化效率是30%，二者相乘得出光伏热发电的转化效率为24%，而硅光电池的转化效率为22%，相比较光伏热发电转化效率具有优势。 太阳能热发电直接产生工频的三相交流电，比光负荷风电相比，更适合跟电网的配合。太阳能热发电利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在没有太阳的情况也也能在几小时内带动汽轮发电，连续稳定发电和调峰发电的能力较强。 太阳能热发电技术避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本，而且整个生产环节产业链没有污染很大、耗能很高的环节，有效避免了制造光伏电池过程中的高耗能和高污染。 太阳能热发电具有高温特性，高温光热不仅可以发电，还能用于高热化工、热电联供等领域，实现太阳能热能的高效综合利用。如在煤制油高热化工领域，目前技术情况下四吨煤可以制一吨油，用光热来做是两吨半煤就可以制一吨油，耗损低、能耗少、污染少。 2.1.3 太阳能热发电技术的应用状况 太阳能光热发电在国际上已成为可再生能源的发展热点。早在上世纪八十年代，国外就已建造了装机容量500千瓦以上的各种不同形式的太阳能光热发电站20余座，其中美国加州的碟式太阳能光热发电一号及二号装机容量分别达到了850兆瓦和750兆瓦，太阳能光热发电已经开始商业化运作。 在国内，随着国家对可再生能源的日益重视，光热发电产业的发展十分迅猛。 “十五”期间，中国科学院电工研究所、工程热物理所等科研机构和一些太阳能企业，已开始了光热发电技术的项目研究。目前，我国科学家已经对碟式发电系统、塔式发电系统以及槽式聚光单元进行了研究，掌握了一批太阳能光热发电的核心技术，如高反射率高精度反射镜、高精密度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等，现在正着手开展完全拥有自主知识产权的100kW槽式太阳能热发电试验装置。 我国内蒙古西部、青海中部、西藏西南部是太阳直接辐射资源最丰富的地区，年辐照量都在1800kWh/m2以上，最适合太阳能热发电；西部北部其他地区的直射资源较丰富，年辐照量在1400-1800kWh/m2之间，也比较适合太阳能热发电。以上两类地区占我国国土面积一半以上，所以我国太阳能热发电潜力巨大。 2.2 储能技术简介 太阳能热发电技术必须配以大规模储能技术才能实现对传统能源的替代。下面我就储能相关技术做下简单的介绍。 2.2.1 储能技术简介 电网就好比运送电力的物流企业，唯一的区别就是：这个物流没有仓储。电力系统是被誉为目前人造的最为复杂的系统，可遗憾的是在这个系统中居然没有仓储，这也直接导致了这个系统中“产品”从生产到消费“瞬时完成、实时平衡”的特点已然成为天经地义的真理，对现阶段电力系统特征产生了深远的影响。随着电网负荷峰谷差的日益拉大、间歇式可再生能源的快速发展，“瞬时完成、实时平衡”对电网提出了日益严峻的挑战。 2.2.2 大规模储能技术的应用