《清潔能源利用技術》第2章-太陽能利用技術

《清潔能源利用技術》第二章太陽能利用技術1/402.0知識回顧空氣污染化石燃料燃燒產生有害氣體：CO2、SO2、NOx，空氣質量下降水污染煤炭和石油開采產生大量廢水，造成地下水和地表水污染

土地污染化石能源開采產生固體廢物，如煤矸石、油泥等氣候變化溫室氣體大量排放，導致全球變暖、極端天氣事件增多傳統(tǒng)能源的局限性傳統(tǒng)能源的環(huán)境影響2/402.0知識回顧“綠色”新能源革命“低碳”太陽能生物質能風能核能地熱能水能3/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析4/402.1太陽能基本概念與原理太陽輻射及能量來源能量來源太陽的能量來源于核聚變反應。在太陽內部，氫原子核在極高的溫度和壓力下聚變成氦原子核，并釋放出巨大能量。5/402.1太陽能基本概念與原理太陽輻射及能量來源太陽輻射太陽以電磁波的形式向外傳遞能量，稱為太陽輻射。太陽輻射包括可見光、紫外線和紅外線等。6/402.1太陽能基本概念與原理太陽能光譜與分布特點太陽能光譜是指太陽輻射按波長分布的情況。太陽光譜包括紫外線、可見光和紅外線等部分，其中可見光占太陽總輻射能量的約50%。太陽能光譜太陽輻射在地球上的分布受到地理位置、季節(jié)、氣候等多種因素的影響。一般來說，赤道地區(qū)太陽輻射強度較高，兩極地區(qū)較低；夏季太陽輻射強度高于冬季。分布特點提問：輻射距離和輻射角度，誰對太陽輻射強度影響更大？7/402.1太陽能基本概念與原理太陽能光譜與分布特點地球公轉近日點遠日點8/402.1太陽能基本概念與原理太陽能轉換原理及效率太陽能轉換原理將太陽輻射能轉換成其他形式能量的過程。主要有光熱轉換、光電轉換和光化學轉換三種方式。光熱轉換是利用太陽輻射能產生熱能；光電轉換是利用光伏效應將太陽輻射能直接轉換成電能；光化學轉換是利用光化學反應將太陽輻射能轉換成化學能。太陽能集熱器光伏發(fā)電光合作用重點19/402.1太陽能基本概念與原理太陽能轉換原理及效率轉換效率太陽能轉換效率是指太陽能轉換成有用能量的效率。不同的太陽能利用技術具有不同的轉換效率。目前，太陽能電池的轉換效率已達到20%以上，而太陽能熱利用的效率則取決于具體的集熱器類型和系統(tǒng)設計。太陽能集熱器效率40%~55%光伏發(fā)電效率15%~20%光合作用效率5%~15%10/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析11/402.2太陽能技術應用領域光伏發(fā)電技術及應用光伏發(fā)電原理利用光伏效應，將太陽光能轉化為直流電能。光伏電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其主要材料為硅。光伏發(fā)電系統(tǒng)組成包括光伏電池板、控制器、逆變器和蓄電池等組成部分。光伏電池板將太陽能轉化為電能，控制器用于保護電池板和蓄電池，逆變器將直流電轉換為交流電，蓄電池用于儲存電能。光伏發(fā)電技術應用廣泛應用于離網發(fā)電、并網發(fā)電、太陽能路燈、太陽能交通信號燈、太陽能航標燈等領域。12/402.2太陽能技術應用領域光伏發(fā)電技術及應用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理圖重點213/402.2太陽能技術應用領域光伏發(fā)電技術及應用單相全橋逆變電路圖逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉變成交流電（一般為220v50HZ正弦或方波）。通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。14/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用利用太陽能集熱器吸收太陽光能，將光能轉化為熱能，通過熱傳導或熱對流方式將熱量傳遞給水，使水溫升高。太陽能熱水器原理主要包括平板型、真空管型、陶瓷中空平板型等類型。平板型集熱器具有結構簡單、成本較低等優(yōu)點；真空管型集熱器則具有熱效率高、耐受能力強等特點。太陽能熱水器類型廣泛應用于家庭、學校、醫(yī)院、酒店等場所的熱水供應系統(tǒng)。太陽能熱水器技術應用重點315/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用太陽能集熱器——平板型平板型太陽能集熱器16/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用太陽能集熱器——平板型平板型太陽能集熱器內部結構17/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用真空管型真空管型太陽能集熱器內部結構18/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用太陽能集熱器——真空管型真空管型太陽能集熱器內部結構優(yōu)點：1）抗凍能力強，-50℃的南極；2）熱效率高達93%，系統(tǒng)熱效率達46%；3）啟動快、不結垢、保溫好、承壓高、安裝連接簡單。19/402.2太陽能技術應用領域太陽能熱水器技術及應用太陽能熱水器系統(tǒng)原理圖20/402.2太陽能技術應用領域太陽能建筑一體化設計太陽能建筑一體化設計技術包括太陽能集熱器與建筑圍護結構的結合、光伏電池板與建筑立面的結合、太陽能通風與建筑設計的結合等技術。太陽能建筑一體化設計應用在綠色建筑、被動式超低能耗建筑等領域得到廣泛應用，為建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。太陽能建筑一體化設計原則在建筑設計中充分考慮太陽能的利用，實現(xiàn)建筑與太陽能技術的有機結合，提高建筑的節(jié)能性和環(huán)保性。21/402.2太陽能技術應用領域其他領域應用（如交通，農業(yè)等）太陽能航標燈太陽能交通信號燈太陽能汽車溫室大棚的供暖、供電以及農業(yè)灌溉等提高農業(yè)生產效率和質量降低農業(yè)生產成本海洋開發(fā)航空航天軍事等領域太陽能交通應用太陽能農業(yè)應用其他領域應用22/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析23/402.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢全球太陽能產業(yè)現(xiàn)狀概述產業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大技術創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)政策支持不斷加強03020124/402.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢中國太陽能產業(yè)發(fā)展歷程與成就中國太陽能產業(yè)經歷了從無到有、從小到大的發(fā)展歷程，目前已經形成了完整的產業(yè)鏈和強大的生產能力。發(fā)展歷程中國已經成為全球最大的太陽能電池生產國，光伏組件、逆變器等關鍵設備的研發(fā)和生產也取得了重要突破。產業(yè)成就中國政府出臺了一系列支持太陽能產業(yè)發(fā)展的政策，包括“光伏扶貧”、“分布式光伏”等，推動了太陽能產業(yè)的快速發(fā)展。政策支持25/402.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢未來發(fā)展趨勢預測與挑戰(zhàn)分析發(fā)展趨勢隨著全球能源結構的轉型和環(huán)保意識的提高，太陽能產業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展，產業(yè)升級與變革。挑戰(zhàn)分析太陽能產業(yè)發(fā)展面臨著一些挑戰(zhàn)，包括光伏組件回收處理、電網接入和消納、儲能技術等，需要不斷加強技術創(chuàng)新和政策引導，推動產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。26/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析27/402.4政策法規(guī)與標準體系建設國家層面政策法規(guī)支持情況123《可再生能源法》太陽能利用政策能源戰(zhàn)略規(guī)劃28/402.4政策法規(guī)與標準體系建設地方層面政策法規(guī)實施效果評估03示范項目建設01地方政府積極響應02政策實施效果評估29/402.4政策法規(guī)與標準體系建設行業(yè)標準體系建設及執(zhí)行情況太陽能行業(yè)標準體系我國已經建立了較為完善的太陽能行業(yè)標準體系，涵蓋了太陽能熱水器、太陽能光伏等領域，為太陽能產品的生產和應用提供了技術依據。標準執(zhí)行情況太陽能行業(yè)相關企業(yè)積極執(zhí)行國家和行業(yè)標準，加強產品質量管理，提高太陽能產品的性能和安全性。標準更新與完善隨著太陽能技術的不斷進步和市場需求的變化，太陽能行業(yè)標準不斷更新和完善，以適應行業(yè)發(fā)展的需要。30/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析31/402.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破關鍵核心技術突破路徑探討新型太陽能電池技術研發(fā)新型高效、低成本、長壽命的太陽能電池技術，如鈣鈦礦電池、有機太陽能電池等太陽能光熱發(fā)電技術突破太陽能光熱發(fā)電關鍵技術，提高光熱轉換效率和發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低發(fā)電成本。太陽能儲能技術發(fā)展高效、安全的太陽能儲能技術，如鋰離子電池、液流電池等，解決太陽能電力波動性問題。32/402.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破新疆哈密50MW塔式光熱發(fā)電站有14500塊定日鏡，將陽光反射到中央塔上，加熱熔鹽以產生和儲存能量。日落后，儲存的能量繼續(xù)為電站供電，確保24小時運行。到2025年，塔式太陽能熱電站的電力成本預計將降至每千瓦時0.61元人民幣，到2027年降至約0.53元人民幣。33/402.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破熔鹽管道上的電纜伴熱技術光熱電站熔鹽伴熱需要至少290℃的高溫，對于蒸汽伴熱與熱水伴熱的的方式都存在工作壓力高、系統(tǒng)復雜、易泄露等缺點，所以，目前太陽能光熱電站熔鹽管道上采用防凝伴熱措施為電纜伴熱。34/402.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破希臘克里特島50MW塔式光熱發(fā)電項目2019年，中國能源建設集團承辦，總投資22.5億元，50MW塔式熔鹽太陽能光熱發(fā)電，儲能發(fā)電5小時，滿足克里特島10%的電力需求，創(chuàng)造就業(yè)500個。35/402.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破企業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競爭力提升策略企業(yè)加大在太陽能領域的研發(fā)投入，引進高端人才和技術團隊，提升自主創(chuàng)新能力加強研發(fā)投入企業(yè)與高校、科研機構建立緊密的產學研合作關系，共同開展技術攻關和成果轉化強化產學研合作企業(yè)積極開拓太陽能應用領域，如光伏農業(yè)、光伏扶貧、太陽能熱水器等，提高市場競爭力拓展應用領域36/40第二章太陽能利用技術2.1太陽能基本概念與原理2.2太陽能技術應用領域2.3太陽能產業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.4政策法規(guī)與標準體系建設2.5創(chuàng)新驅動與核心技術突破2.6市場前景與投資機遇分析37/402.6市場前景與投資機遇分析國內外市場需求變化趨勢預測國內外市場需求持續(xù)增長隨著全球對可再生能源的需求增加，太陽能市場將持續(xù)擴大。國內外政府和企業(yè)對太陽能項目的投資和支持也將推動市場需求增長。技術創(chuàng)新推動市場發(fā)展太陽能利用技術的不斷創(chuàng)新，如光