太阳能的利用从航天到日常生活

太阳能的利用从航天到日常生活2一、太阳能利用技术31、一切能量均来自于太阳能太阳能光子能量电能热能动能生物质能化学能2、太阳光伏发电原理是利用光伏组件半导体材料的“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。1954年美国贝尔实验室首次发明了以p-n结为基本结构的具有实用价值的晶体硅太阳电池3、太阳能利用分类及主要产品5单晶硅太阳电池晶体硅太阳电池多晶硅太阳电池带状硅太阳电池按基体材料分类非晶硅太阳电微晶硅薄膜太阳电池多晶硅薄膜太阳电池纳米晶硅薄膜太阳电池硅薄膜太阳电池硒光电池硫化镉太阳电池硒铟铜太阳电池碲化镉太阳电池砷化镓太阳电池磷化铟太阳电池染料敏化太阳电池有机薄膜太阳电池化合物太阳电池6空间太阳电池地面太阳电池光伏传感器按用途分类同质结太阳电池异质结太阳电池肖特基结太阳电池复合结太阳电池分光太阳电池液结太阳电池按结构分类平板太阳电池聚光太阳电池分光太阳电池按使用状态分类4、太阳能利用领域7太阳能光－电转换除了用于卫星、空间站外，已在灯塔、航标、微波中继站、铁路信号中得到广泛应用，还有太阳电池汽车、飞机，还建成了太阳电池节能住房和太阳能电站等。一些发达国家还在探索建造太空太阳能电站。8二、空间太阳能应用91、应用太阳能的航天器分类102、空间太阳能应用的主要方向大于99%的空间飞行器采用了太阳能电源系统，包括：1、近日探测：金星、水星等2、远日探测：火星、木星等3、地球观测：分为对地观测和对空观测。由不同轨道、不同类型的卫星组成。军事侦察、天基作战、空间站、望远镜、通讯、气象、导航以及小卫星。5、大气层内观测系统：飞机、飞艇4、电推进113、空间太阳能应用的空间环境•低照度•低温•强辐射、强颗粒悬浮环境•电子、质子•原子氧•场/粒子•强照度•高温124、空间任务的太阳能需求太阳系统探索推动需求:星际间太阳电推进(SEP)需求特点:高功率和低成本太阳方阵高重量比功率方阵低强低温工作方阵火星探索推动需求:火星表面驱动需求特点:高面积功率比方阵灰尘环境中长寿命工作近日探索需求特点:高温高光强工作太阳电池发站高效电池,薄膜电池,低强低温电池,火星电池,高温电池太阳方阵发展高功率低质量方阵,长寿命火星方阵,高温方阵需要为太阳电推进发展高功率80kW方阵近日探测13需求:在0.2AU或者更少工作在400到450℃工作其他低强低温工作金星快车水手2号金星表面环境：表面温度为摄氏447度气压为90个大气压大气密度约为地球的100倍远日探测需求特征:方阵:高功率:80kW高电压高比功率:400W/kg低成本:低强低温工作火星探索、火星表面任务对太阳方阵的要求太阳方阵功率密度巡视器的面积非常有限高功率密度(W/m2)是关键因素延长工作寿命能够在灰尘环境中延长工作寿命5、国内外空间太阳能应用主要形式—方阵15刚性方阵柔性方阵6、卫星太阳能安装方式：四大类16体装式：•简单•无展开装置•仅仅约40%电池发挥作用平面展开式：•简单、价格低•堆叠体积大•机械展开装置17卷绕式：•应用于大功率阵列•重量轻•堆叠紧凑•价格贵聚光式：•高功率、可应用于低光强环境•可大大缩小面积•机构复杂7、空间太阳能应用实例18•12个阵列•Si&GaAscells混合阵列•15-20kW功率和平号空间站国际空间站19通信卫星20通信卫星，是作为无线电通信中继站的卫星。由于它轨道高（36000公里），覆盖面特别大，一颗卫星就可以负责1/3地球表面的通信。所以要求大功率、高电压电源系统。通信卫星特点：大功率，几千瓦；长寿命（15年）；需要大面积、可靠性高、母线电压高、效率高的太阳方阵。一般为刚性（半刚性方阵）。Zhongxing9通信卫星－中国Molniya-3K通信卫星－Russia预警卫星21Oko预警卫星－U.S.S.R./Russia半刚性方阵柔性太阳能方阵平流层无人驾驶飞行器（UAV）NASA的UAV：Helios翼宽75m负载50-100kg平流层飞艇(HAA)Lockheed公司的平流层飞艇效果图和日本平流层验证艇实物图25三、太阳能的普及应用26离网应用，有储能系统，可作为城市用电应急，大型UPS，西藏等边远地区、用电不方便地区，不需要拉线，如路灯（用完后可移动，不涉及后续规划，施工方便）并网应用，直接并入电网，城市采用建筑一体化方式（BIPV），既不影响建筑美观，又成为建筑的一部分，也可直接做为建材，以降低整体造价，在城市土地紧张，太阳能又属于低密度能源，需要用面积来达到一定功率，采用BIPV可提高土地利用率，2、太阳能应用的主要形式：2类2、太阳能光伏发电优点271.体积小、重量轻。单位重量比功率：100-1000W/kg2.寿命长：20-50年（工作25年，效率下降20%）3.零排放：无工质消耗，无噪声，无污染4.运行可靠，使用安全，免维护5.资源广泛（有太阳就有电），分布式电站6.规模大小皆宜，100W-100GW7.能量回收期短：0.8-3.0年；能量增值效应明显：8-30倍8.光伏电含金量高：晴天发电可调峰9.安装容易，建设周期短10.降价潜力大：→1$/Wp，6€/Kwh3、太阳能光伏发电缺点28目前价格较高能量密度低平面能源，收集面积大有周期性、间歇性、随机性变化价格问题？这一问题容易理解，最清洁的能源、价格昂贵是自然界发展的规律。技术在不断地进步，有望降低成本！太阳能推广应用的主要障碍：294、太阳能产品1）、晶体硅太阳电池最为成熟，应用形式多、市场最大，约占88%左右，产品分为单、多晶硅两种，颜色为黑、蓝两种，但也可根据需要制作为不同颜色。晶体硅目前占主导地位，而且至少在未来10年内（到2017年）很可能会继续保持主导地位。就目前来看，晶体硅光伏电池拥有最低的成本，并已拥有最好的可靠性。中国科学院电工研究所IEE,CAS302）、薄膜太阳能种类：a-Si:HCIGSCdTe313）、聚光太阳能特点：单位面积上节约原材料效率得到提高ARCSiO2/TiOxWINAlInP2GaInP2CellBSFAlInP2TJWINAlInP2BSFTJWinGecellelectrodeInGaAsCell5。各种太阳能电池至2030年所占比例326、我国太阳能利用332002年上海航天在国家“光明工程”招标中，获得“西藏日喀则地区无电乡42个电站工程”的总承包。解决了西藏日喀则地区10万贫困人口的生活、工作、学习的用电问题。西藏日喀则地区无电乡通电工程西藏珠穆朗玛峰宾馆光伏电站中国海区航海标志广东台山微波电站XX电源(35KW)甘肃马鬃山50KW电站上海奉贤10KW并网示范电站上海崇明50KW屋顶并网发电系统）上海市政府门卫厅上海建科院生态楼5KW并网系统上海科学会堂南京河滨花园上海市陇西市场15KW并网系统河北廊坊航天培训中心130KW并网电站国家发改委新办公楼屋顶网球场并网电站（100KW）44谢谢!