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1、課程設(shè)計(論文)專業(yè)班次姓名指導(dǎo)老師四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)院二0一2年第一章緒論1.1能源形勢隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展,人類步入了21世紀(jì),社會發(fā)展對能源的需求大幅度提高,全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)也日益突出。傳統(tǒng)的能源,尤其是煤炭、石油、天然氣三大化石燃料更是有限,不合理地使用傳統(tǒng)能源,它們在21世紀(jì)內(nèi)就會瀕臨枯竭,產(chǎn)生能源危機(jī),還會造成全球的環(huán)境問題。這類常規(guī)能源不僅枯竭有期,不能再生,它的利用還帶來了溫室效應(yīng)和環(huán)境污染等問題。能源危機(jī)已經(jīng)成為制約社會發(fā)展的重要問題。目前,開發(fā)利用可再生綠色能源是解決能源問題的一個
2、重要途徑。開發(fā)和利用新能源己成為迫在眉睫的重要課題。隨著化石能源的減少,其價格也會提高,將會嚴(yán)重制約生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高。在礦物資源有限,并且污染愈演愈烈阻礙人類發(fā)展的情況下,發(fā)展清潔、高效、有再生循環(huán)能力的環(huán)保新能源己成為科學(xué)發(fā)展的必然。因此自然能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用受到越來越普遍的重視,潔凈廉價的太陽能正適合作為可再生的替代能源。太陽能可謂是地球上取之不盡,用之不竭的清潔能源,它以光輻射的形式每秒向太空發(fā)射約3.8×MW的能量,其中有22億分之一投射到地球。到達(dá)地球大氣層外的太陽輻射能在132.8-14
3、1.8MW/之間,被大氣反射、散射和吸收之后,約有70%投射到地面。地球上一年中接收到的太陽輻射能高達(dá)1.8kWh,是全球能耗的數(shù)萬倍。太陽傳送到地球上的能量,每40秒就有相當(dāng)于210億桶石油的能量,約等于全球一天的能源消耗。充分利用太陽能具有持續(xù)供能和環(huán)保雙重偉大的意義。太陽能具有廣泛性、分散性的特點(diǎn),具備可綠色清潔和持續(xù)發(fā)展雙重優(yōu)勢,是社會公認(rèn)的理想替代能源。當(dāng)前開發(fā)利用的可再生能源包括水能、風(fēng)能、地?zé)?、生物能、海洋能及太陽能等。而目前研究較廣,實(shí)現(xiàn)可能性好的是太陽能發(fā)電技術(shù)。利用太陽能發(fā)電具有以下一些優(yōu)點(diǎn)
4、:(1)安全、無噪聲及其它公害。不產(chǎn)生任何固體、液體和氣體有害廢棄物,噪音幾乎沒有,無環(huán)境污染和公害問題。(2)太陽能電池使用壽命長,可靠性高,使用方便。太陽能電源很少用到運(yùn)動部件,工作可靠。而且晶體硅的壽命可達(dá)20年以上,目前已有數(shù)千套太陽能系統(tǒng)的運(yùn)行先例。(3)安裝維護(hù)簡單,運(yùn)行成本低。(4)兼容性好,太陽能發(fā)電可以與其他能源配合使用。(5)標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高,可由組件的串并聯(lián)滿足不同用電需要,通用性強(qiáng)。(6)應(yīng)用范圍廣等?;谝陨蟽?yōu)點(diǎn),太陽能發(fā)電技術(shù)己成為研究熱點(diǎn)。太陽能的利用正在成為世界電力發(fā)展的主潮流之
5、一。其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,市場迅速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)已達(dá)規(guī)?;⒆詣踊A段,預(yù)計將成為火力發(fā)電的主要競爭者之一,前景十分廣闊。太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展得很快,特別是70年代爆發(fā)的世界性的石油危機(jī),其有力促進(jìn)了太陽能的開發(fā)利用。20世紀(jì)70年代后,人們開始采用廉價的非晶硅材料制造太陽能電池,探索新的制造技術(shù)。經(jīng)過多年研究,已經(jīng)研制出單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、薄膜電池和多種化合物電池,電池的轉(zhuǎn)換效率顯著提高了,生產(chǎn)成本也不斷下降。利用太陽能的方式有很多,主要有“太陽能發(fā)電”、“太陽能熱利用”、“太陽能動力利用”、“太
6、陽能光化利用”、“太陽能生物利用”和“太陽能光一光利用”等。因電能是現(xiàn)代工業(yè)中最常用的直接能源,由太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能是太陽能利用中的最具有前景的方式,而太陽能光伏發(fā)電是其最重要的形式。截止到2000年底全世界光伏保有量已超過1000MW。各國紛紛建立太陽能供電的“屋頂計劃”,上萬家用戶實(shí)現(xiàn)了光伏供電。目前我國在西藏、新疆等地建設(shè)較大的太陽能光伏電站,解決光照充足、電網(wǎng)達(dá)不到的邊遠(yuǎn)地區(qū)用電問題。1.2太陽能及太陽能發(fā)電1.2.1太陽能與光伏技術(shù)隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,社會生活質(zhì)量的不斷提高,人類對能源的需求也越
7、來越旺盛,能源已經(jīng)成為人類社會存在和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)以“煤炭、石油”為代表的化石類能源因?yàn)槠鋷淼奈廴締栴}而日益受到挑戰(zhàn),化石能源不可再生,最終將被耗盡。化石能源的大量開發(fā)和使用造成了全球氣候變暖和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染,這是一個無可爭議的事實(shí)。目前,由于大量使用礦物燃料,人類每天向大氣中排放約1億噸溫室氣體,加劇了地球的溫室效應(yīng)。在過去100年中,導(dǎo)致全球平均氣溫上升和全球海平面的上升,如果不對溫室氣體采取減排措施,從21世紀(jì)初起,全球平均氣溫每10年將升高0.2℃。氣溫的升高不可避免地使極地冰層融解,引
8、起海平面的上升。海平面上升將淹沒海拔較低的港口與島嶼,嚴(yán)重影響人類社會生存和發(fā)展。此外,二氧化硫的大量排放也加劇了酸雨等災(zāi)害性天氣的發(fā)生。大量不可再生資源的使用使地球上礦產(chǎn)資源日益枯竭。據(jù)有關(guān)國際組織預(yù)測,地球上可探明的石油資源只夠人類再使用50年?,F(xiàn)在世界各國都紛紛采取提高能源效率、節(jié)約能源、發(fā)展清潔干凈的新能源和可再生能源等措施,以逐步減少化石能源的使用,推廣可再生能源與新能源,逐