太阳能发电本科毕业论文(编辑修改稿)

太阳能发电本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

通住户。 同年，日本制定太阳能剩余电力回收政策，该政策是一个全民参与的能源利用推广政策。 即由电力公司以原成本价 2 倍的价格回收太阳能发电剩余电力，其产生的成本将不动用国家的税金，而是由国民平摊负担，且该项制度将实施 10年。 到目前为止，日本住宅使用太阳能发电装置的已达到 80%。 而日本政府还在继续规划，将进一步扩大太阳能发电装置的安装规模。 日本是以技术支持为导向，注重技术创新促进太阳能产业发展水平的提高。 政府通 过价格机制使消费者竞相购买技术含量高的产品，从而激活企业技术创新的内在动力，使得高水平的技术不断地持续供给。 英国实践 在太阳能热水器领域，英国研制出了米能超级太阳能健康热水器，解决了水质问题。 其平板式集热器比真空管式集热器的市场份额高出 20%。 ①法律法规 20xx 年，英国政府颁布《可再生能源义务令》，强制提高可再生能源在电力生产中的比例。 同年，英国政府又提出百万“绿色住宅”计划，政府通过增值税等优惠政策支持居民用 10 年的时间，建设 100 万栋“绿色住宅”。 ②技术支持类政策 20xx 年，英 国太阳能补贴政策出台，进一步促进了太阳能产业应用技术的研究。 ②市场支撑类政策 20xx 年，实施的太阳能屋顶计划，即投入 400 万英镑资助 18 个位于北爱尔兰、苏格兰、威尔斯和英格兰的公共建筑物太阳能屋顶。 20xx年，英国成为能源净进口国，其对进口天然气和石油依赖程度不断增加的事实，促使英国政府更加致力于新能源开发与利用。 为提高本国太阳能厂产品销售，英国政府于 20xx 年推动新的太阳能发电补贴方案，又因当年德国下调上网电价补贴政策，从而相应地河南城建学院本科毕业设计（论文） 9 加剧了供应商们看好英国市场，使得其太阳能市场急速增长。 20xx 年 4 月， 英国实行太阳能光伏补贴，旨在促进市场增长强劲。 英国通过支持性计划，强制可再生能源使用比例在电力生产中不断提升。 通过英国政府颁发的特别绿色证书，证明发电企业的可再生电力发电是经过许可的。 以色列实践 以色列国土 60%多的面积位于沙漠地带，其太阳能资源很丰富。 以色列政府和科研机构高度重视太阳能产业相关技术研究与开发，推行了上网电价政策。 并与欧洲、美国和澳洲等国家和地区建立了广泛的合作关系，因此，太阳能产业相关技术位于世界领先行列。 早在 1980 年，为激发居民安装太阳能热水器的自觉性，以色列颁布了强 制安装太阳能热水器法令，即“所有建筑物的供热水装置或系统必须是由太阳能供热，否则不得建造。 促进了太阳热水器的普及，现全国家庭太阳热水器的普及率已达 85%。 20xx 年，为普及太阳能私人发电，以色列电力部门决定对在屋顶安装太阳能发电装置的住户可以将富余电力以优惠的价格出售给国家电网。 以色列强调太阳能热水器的强制安装，即不需要政府提供财政补贴，而是通过政策在用户端实施强制安装，有效促进太阳能热水器市场的持续稳定发展，促进技术水平的提高。 第 2 章 太阳能光伏发电 将吸收的太阳能辐射热 能转换成电能的发电技术称为太阳能热发电技术。 太阳能热发电技术包括两大类型：一类是利用太阳能直接发电，这种发电技术目前或处于原理性试验阶段，或功率很小，均未进入商业化应用；另一类是将太阳能通过热机带动发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只不过其热能是从太阳能转化而来的，这类技术已达到实际应用水平。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 10 2. 1太阳能光伏系统简介 半导体在太阳光照射下产生电位差的现象被称为光伏效应，太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网 运行两种方式。 太阳能光伏发电的发展历史 早在 1839 年，法国科学家贝克雷尔 (Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。 这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。 1954 年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。 虽然太阳能光伏发电取得了长足的进步，但比计算机和光纤通讯的发展要慢的多。 其原因可能是人们对信息的追求特别强烈，而常规能源还能满足人类对能源的需求。 1973 年的石油危机和 90 年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。 其发展过程简列如下 : 1893 年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应” 1930年朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。 1941 年奥尔在硅上发现光伏效应。 1954 年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳能电池，效率为 6%。 同年，韦克尔首次发现了砷化嫁有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化福薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。 1955 年吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。 同年，第一个光电航标灯问世。 1957 年 硅太阳电池效率达 8%0 1958 年太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋 1 号卫星电源。 1990 年德国提出“ 1000 个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装 3 个 5kWp 光伏电池。 1995 年高效聚光砷化嫁太阳能电池效率达 32%， 1997 年美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，在 20xx 年以前为 100 万户，每户安装 3～ 5kWp光伏板。 自 1996 年以来，世界光伏发电高速发展。 表现在几种主要太阳电池效率不断提高，总产量年增幅保持在 30%～ 40%, 1998 年己达 200MWp。 应用范围越来越广，尤其是光伏技术的屋顶计划 ，为光伏发电展现了无限光明的前途。 光伏系统基本组成 一套基本的太阳能发电系统是由太阳能光伏板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成，下面对各部分的功能做一个简单的介绍 : 河南城建学院本科毕业设计（论文） 11 太阳光伏板的作用是将太阳辐射能直接转换成电能，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。 太阳能光伏板一般又分为 :单晶硅电池光伏板、多晶硅电池光伏板和非晶硅光伏板 (图 2. 1)。 这些光伏板因为组成的不同因而具有不同的外观和发电效率，它们的特点为 : (1)单晶硅光伏电池 :表面规则稳定，通常为黑色。 电池形状为 lOcm～ 15cm 的方 形或圆形单元。 效率约为 14%～ 17%。 (2)多晶硅光伏电池 :结构清晰，通常呈蓝色，晶状结构形成美丽的图案。 电池的尺寸可任意裁剪，可以无固定的大小单元。 效率约为 12%～ 14%。 (3)非晶硅光伏电池 :具有透光性，透光度可从 5%～ 75%，当然，随着透光性的增加，光电池的转化效率会随着下降，运用到建筑上的最理想的透光度为 25%。 效率约为 5%～ 7%。 在不同类型的光伏发电系统中，充电控制器不尽相同，其功能多少及复杂程度差别很大，这需根据系统的要求及重要程度来确定。 充电控制器主要由 电子元件、仪表、继电器、开关等组成。 在太阳能光伏发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命。 同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。 如果用户使用直流负载，通过充电控制器还能为负载提供稳定的直流电 (由于天气的原因，太阳电池方阵发出的直流电的电压和电流不是很稳定 )。 逆变器的作用就是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成 220伏交流电，供给交流负载使用。 蓄电池组是将太阳能光伏方阵发出直流电贮藏起来，供负载使用。 在光伏发电系统中，蓄电池处于浮充放电状态，夏天日照量大，除了供给负载用电外，还对蓄电池充电。 在冬天日照量少，这部分贮存的电能逐步放出。 白天太阳能电池方阵给蓄电池充电， (同时方阵还要给负载用电 )，晚上负载用电全部由蓄电池供给。 因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高，同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。 常用的蓄电池有铅酸蓄电池和硅胶蓄电池，要求较高的场合也有价格比较昂贵的镍锅蓄电池。 DC/AC逆变器 河南城建学院本科毕业设计（论文） 12 太阳能光伏系统 光伏系统的分类 太阳能光伏发电应用系统分为二大类 :独立运行和并网运行两种方式。 其中独立运行系统又分为 :直流负载独立系统 :交流负载独立系统。 独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价高。 在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。 光伏系统的应用 光伏技术已经走进了人们的生活的各个方面，它的应用领域十分广泛， 并且发挥着越来越大的作用。 光伏发电的各种应用包括 : (1)太空领域 : 光伏技术最早的应用领域就是在太空，它是作为人造卫星的电源。 (2)交通领域 : 如航标灯、交通 /铁路信号灯、交通警示 /标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路 /铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 (3)通讯 /通信领域 : 太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播 /通讯 /寻呼电源系统。 农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵 GPS 等。 (4)家庭灯具电源 : 光伏电池方阵 蓄电池组 直流负载 交流负载 控制器 河南城建学院本科毕业设计（论文） 13 如庭院灯、路灯、手提灯、野营 灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。 (5)光伏电站 : IOKW～ 50MW 独立光伏电站、风光 (柴 )互补电站、各种大型停车厂充电站等。 (6)太阳能建筑 : 将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。 可见，光伏与建筑结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，光伏电池己经能配合建筑物的外观或空间机能而结合成为一体，随着科学的不断进步，光伏组件的成本会很快下降，与光伏系统一体化的建筑会如雨后春笋般出现在我们身边。 国内外 光伏发电技术的发展 在社会发展的历史长河中，人类有利用太阳能进行生产和生活已经具有很长一段历史，但是将太阳能作为一种新兴的能源和动力并加以利用仅有二百多年历史。 在 20 世纪 70 年代，法国的工程师罗门 .德 .考克斯发明了第一台由太阳能驱动的发动机，掀开了人类利用太阳能崭新的一页。 20 世纪 70 年代，人们意识到了化石能源在未来必然消耗殆尽，并且 在使用化石能源的过程中出现了许多的环境问题。 为了解决在使用化石能源过程中出现的问题，人们开始寻找其它可以替代化石能源的新型能源。 在这一时期，太阳能技术取得了巨大的进步。 美国政府在 1973 年制定了太阳光发电计划， 1980 年又将光伏发电列入公共电力计划，向光伏发电行业投入了大量的人力和物力。 1992 年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了发展太阳能技术的长远目标。 1996 年，在美国能源部的大力支持下，美国政府开始了一项“光伏建筑物计划”，总投资约 20 亿美兀。 1997 年，美国又率先发起“太阳能屋顶计划”。 日 本政府在 1974 年提出了“阳光计划”，开始发展太阳能技术。 1994 年，日本又提出“新阳光计划’，制定了发展太阳能技术的长期计划。 日本政府相继颁布了一系列发展包括太阳能在内 的可再生能源的法规，这一系列政策极大地推动了该国太阳能技术的发展。 德国是最先倡导和发展太阳能的国家之一。 在 1990 年，德国政府便提出了 1000 太阳能屋顶计划”，在 1998 年又提出了“ 10 万太阳能屋顶计划”，将光伏发电与建筑巧妙地结合起来。 德国政府在 20xx 年颁布的“可再生能源法”极大地促进了太阳能技术的发展，使德国的光伏发电市场从 1999年的 12MW增加到 20xx年的 130MW，同时成本降低了 20%。 意大利、法国、瑞士、荷兰和西班牙都有促进光伏发电技术发展的相关计划，河南城建学院本科毕业设计（论文） 14 并投入大量的资金发展光伏发电技术， 以促进其工业化。 从世界范围内来讲，光伏发电已经完成初期开发和规模应用的发展，其应用范围几乎遍及所有用电领域。 各 国研究开发工作一直围绕着降低光伏发电成本，其中研究高效率的光伏电池和各种薄膜电池是研究的热点。 澳大利亚新南威尔士大学研制的高效单晶硅光伏电池转换效率己高达 22%，美国、日本和德国研。