1、太阳能利用的基本原理太阳能利用的基本原理 和应用技术和应用技术 谢建谢建 xiejian9 云南师范大学能源与环境科学学院云南师范大学能源与环境科学学院 云南师范大学太阳能研究所云南师范大学太阳能研究所 2017年年7月月19日日 农村供能与用能概述农村供能与用能概述 一、太阳能利用的基础知识一、太阳能利用的基础知识 二、太阳能光伏发电原理和应用二、太阳能光伏发电原理和应用 三、太阳能热利用技术和应用三、太阳能热利用技术和应用 目目 录录 可再生能源规划和发展(光伏)可再生能源规划和发展(光伏) 可再生能源“十三五”发展规划,到可再生能源“十三五”发展规划,到2020 年非化石能源占能源消费总量比例达到年非化石能源占能源消费总量比例达到15% ,2030年达到年达到20%; 其中,太阳能发电其中,太阳能发电1.6亿千瓦(光伏亿千瓦(光伏1.5亿千亿千 瓦)。瓦)。“十三五十三五”规划,光伏能源成为中国未来规划,光伏能源成为中国未来 新能源发展重要的一个方向;新能源发展重要的一个方向; 截止截止2016年光伏占能源比重仅为年光伏占能源比重
2、仅为1%,到,到 2035-2040年光伏的能源消费占比要达到年光伏的能源消费占比要达到 10%,光伏发电总量达到,光伏发电总量达到1.2万亿度,替代万亿度,替代 煤炭煤炭5亿。亿。 2017年年7月月18日日 国家发改委新闻发言人严鹏程指出:国家发改委新闻发言人严鹏程指出: 据统计据统计,上半年全国清洁能源发电量同比增上半年全国清洁能源发电量同比增 长长5.15%,占全部发电量的比重达到占全部发电量的比重达到 27.2%,同比提高同比提高1.8个百分点。其中个百分点。其中,风风 电增长电增长25.7%,太阳能发电增长太阳能发电增长80.3%, 核电增长核电增长20.8%。 据测算据测算,上半年清洁能源发电量相当于减发上半年清洁能源发电量相当于减发 煤电煤电500亿千瓦时亿千瓦时,减少电煤消耗减少电煤消耗2200万万 吨。吨。 农村供能与用能模式概述农村供能与用能模式概述 一、太阳能利用的基础知识一、太阳能利用的基础知识 1、太阳与地球、太阳与地球 2、我国的太阳能资源简介、我国的太阳能资源简介 1、太阳与地球、太阳与地球 一年内太阳运行轨迹图一年内太阳运行轨迹图 根据地球运动规律正确
3、选择太阳能装置的方位角和倾角根据地球运动规律正确选择太阳能装置的方位角和倾角 等级等级 资源带号资源带号 年总辐射量(年总辐射量(MJ/ m2) 年总辐射量(年总辐射量(kWh/ m2) 平均日辐射量平均日辐射量 (kWh/m2) 最丰富带最丰富带 I 6300 1750 4.8 很丰富带很丰富带 II 5040 6300 1400 1750 3.8 4.8 较丰富带较丰富带 III 3780 5040 1050 1400 2.9 3.8 一般一般 IV 3780 1050 2.9 中国水中国水 平面太平面太 阳辐射阳辐射 分布图分布图 1、我国的太阳能资源、我国的太阳能资源 2、太阳能光伏发电原理和应用技术、太阳能光伏发电原理和应用技术 家庭分布式微网家庭分布式微网 商业地产智能微网商业地产智能微网 公共建筑智能微网公共建筑智能微网 公共设施系统公共设施系统 工业园区、海岛智能微网工业园区、海岛智能微网 地面集中式电站地面集中式电站 2、太阳能光伏发电原理和应用技术、太阳能光伏发电原理和应用技术 单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池 实验室最高效率:实验室最高效率: 商业化批量生产效率:商业
4、化批量生产效率:18% 多晶硅太阳电池多晶硅太阳电池 实验室最高效率:实验室最高效率: 商业化批量生产效率:商业化批量生产效率:17% 太阳电池发电原理太阳电池发电原理 太阳电池组件与阵列太阳电池组件与阵列 商品化太阳电池组件信息商品化太阳电池组件信息 离网型光伏发电系统离网型光伏发电系统 并网光伏发电系统组成并网光伏发电系统组成 光伏组件方阵光伏组件方阵 光伏防雷汇线箱光伏防雷汇线箱 直流配电柜直流配电柜 并网逆变器并网逆变器 交流配电柜交流配电柜 计量装置计量装置 监测装置监测装置 防逆流装置(不可逆流并网系统安装)防逆流装置(不可逆流并网系统安装) 可逆流系统:光伏系统电力可逆流系统:光伏系统电力剩余剩余时送入电网,电时送入电网,电 力力不足不足时由电网供电。时由电网供电。 不可逆流系统:光伏系统的发电量始终小于或等不可逆流系统:光伏系统的发电量始终小于或等 于负荷用电量,电力不足由电网供电,即光伏系统于负荷用电量,电力不足由电网供电,即光伏系统 与电网形成并联与电网形成并联向负载供电。向负载供电。 图(图(a) 可逆流系统可逆流系统 图(图(b) 不可逆流系统不可逆流系统 并网
5、光伏发电系统的两种形式并网光伏发电系统的两种形式 BIPV 建筑集建筑集 成光伏成光伏 BAPV 建筑附加光伏建筑附加光伏 户用光伏发电系统户用光伏发电系统 户用光伏发电系统户用光伏发电系统 家庭分布式光伏解决方案家庭分布式光伏解决方案 家庭屋顶光伏家庭屋顶光伏 家庭屋顶光伏家庭屋顶光伏 家庭庭院光伏家庭庭院光伏 家庭庭院光伏(薄膜电池)家庭庭院光伏(薄膜电池) 家庭阳光顶家庭阳光顶 商业地产智能光伏(企业)商业地产智能光伏(企业) 商业商业 公共建筑智能光伏(学校)公共建筑智能光伏(学校) 医院医院 展览馆展览馆 杭州火车站光伏系统杭州火车站光伏系统 2017年年6月月29日,杭州火车日,杭州火车 南站屋顶分布式光伏发电项南站屋顶分布式光伏发电项 目通过验收,正式并入国家目通过验收,正式并入国家 电网。电网。该项目占用屋顶面积该项目占用屋顶面积 约约5.2万平方米,总装机容量万平方米,总装机容量 4.2兆瓦,预计年发电量兆瓦,预计年发电量420 万千瓦时。万千瓦时。 光伏幕墙光伏幕墙 公共设施光伏系统(移动通讯)公共设施光伏系统(移动通讯) 光伏公交站台、广告灯箱光伏公交站台、广告灯
6、箱 光伏遮阳棚光伏遮阳棚 工业园区、海岛智能光伏工业园区、海岛智能光伏 大型集中式地面光伏电站大型集中式地面光伏电站 分布式扶贫屋顶光伏电站分布式扶贫屋顶光伏电站 分户式光伏系统分户式光伏系统 村落光伏集中供电系统村落光伏集中供电系统 小区庭院灯光伏系统小区庭院灯光伏系统 道路安全监控道路安全监控 道路应急电话道路应急电话 太阳能路灯太阳能路灯 草原应用的太阳能路灯草原应用的太阳能路灯 太阳能路灯的主要部件太阳能路灯的主要部件 护林防火中继站通讯系统护林防火中继站通讯系统(165W) 交通信号灯交通信号灯 并网光伏电站并网光伏电站 山西省运城市万荣县依托荒山坡地优势,加快发展光伏发山西省运城市万荣县依托荒山坡地优势,加快发展光伏发 电,总投资电,总投资4.7亿元的亿元的50兆瓦光伏发电站目前在万荣县皇甫兆瓦光伏发电站目前在万荣县皇甫 乡加紧建设,预计投产后年发电量可达乡加紧建设,预计投产后年发电量可达6500万千瓦时。万千瓦时。 并网光伏电站并网光伏电站 云南省在石林县建设的云南省在石林县建设的20MW光伏电站光伏电站 并网光伏电站(单轴跟踪)并网光伏电站(单轴跟踪) 并网光伏屋顶(防
7、逆流)并网光伏屋顶(防逆流) Solar Products 什么是光伏农业什么是光伏农业 光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植 、养殖、灌溉、病虫害防治,以及农业机械动力等领、养殖、灌溉、病虫害防治,以及农业机械动力等领 域的一种新型农业。域的一种新型农业。 它以太阳能设施农业一体化发电站为核心,它以太阳能设施农业一体化发电站为核心,将将太阳能太阳能 发电发电和现代和现代农业农业技术相结合技术相结合,应用在应用在种植种植、养殖、加养殖、加 工和综合利用工和综合利用 ,农业种植和养殖技术交流推广,人才,农业种植和养殖技术交流推广,人才 培训、观光农业、农产品物流等功能于一体。培训、观光农业、农产品物流等功能于一体。 将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业 相结合,可以说,光伏农业是一场实现农场变工厂、相结合,可以说,光伏农业是一场实现农场变工厂、 田间变车间的生产方式的变革。(目前光伏农业自发田间变车间的生产方式的变革。(目前光伏农业自发 展至今称谓有光伏农业、农光互补、农业光伏
8、等名称展至今称谓有光伏农业、农光互补、农业光伏等名称 ,有待统一),有待统一) 光伏农业有何优点光伏农业有何优点 一、不破坏土地性质,节约资源一、不破坏土地性质,节约资源 二、可根据作物需要创造生长环境二、可根据作物需要创造生长环境 三、可满足农业用电需求,产生发电效益三、可满足农业用电需求,产生发电效益 四、可发展观光科技农业四、可发展观光科技农业 光伏农业是现代化农业与清洁能源紧密结合光伏农业是现代化农业与清洁能源紧密结合 的产物。与传统农业相比,更重视科技要素的产物。与传统农业相比168体育官网,更重视科技要素 的投入,更加注重经营管理,对劳动者的素的投入,更加注重经营管理,对劳动者的素 质有更高的要求。将农业活动、科技示范等质有更高的要求。将农业活动、科技示范等 元素融为一体,发挥产业集群效应元素融为一体,发挥产业集群效应。 光伏光伏+生态农业生态农业 太阳能杀虫灯太阳能杀虫灯 光伏种植光伏种植 光伏光伏+生态牧业生态牧业 光伏养殖:光伏养殖: 畜禽畜禽(牧业牧业)光伏模式:光伏模式: 畜牧屋顶畜牧屋顶 太阳能光伏提水太阳能光伏提水 太阳能农业灌溉的应用太阳能农业灌溉的应用 光伏农业灌溉光伏
9、农业灌溉 云南在金沙江的光伏提水项目云南在金沙江的光伏提水项目 云南在金沙江的光伏提水项目云南在金沙江的光伏提水项目 云南省目前最大太阳能光伏抽水工程在元谋云南省目前最大太阳能光伏抽水工程在元谋 县姜驿乡建成,项目从金沙江提水,总扬程县姜驿乡建成,项目从金沙江提水,总扬程 为为1100米,分抽水,水泵总功率米,分抽水,水泵总功率 15x75kw,太阳电池,太阳电池1.6MW,解决干热,解决干热 河谷地区人畜饮水和农作物裁培用水。河谷地区人畜饮水和农作物裁培用水。 造价:含光伏、水泵造价:含光伏、水泵 1-1.2万元万元/KW 不含:管网建设、修建蓄水池、修建道路、不含:管网建设、修建蓄水池、修建道路、 净水设备等。净水设备等。 光伏屋顶光伏屋顶 光伏村舍:光伏村舍: 浙江宁波市浙江宁波市农村农村 山东省沂源县东里镇梅家坡山东省沂源县东里镇梅家坡光伏光伏村村 食用食用菌光伏模式菌光伏模式 河北省承德市平河北省承德市平 泉县黄土梁子镇泉县黄土梁子镇 梁后村光伏设施梁后村光伏设施 农业食用菌扶贫农业食用菌扶贫 园区内种植香菇园区内种植香菇 固定式水面电站固定式水面电站 漂浮式水面电站漂浮式水面电站 光伏光伏+生态渔业生态渔业 渔光互补:渔光互补: 四川通威集团推出的四川通威集团推出的“渔光一体渔光一体”养殖模式养殖模式 蔬菜蔬菜(瓜果瓜果)光伏模式:光伏模式: 林光模式:林光模式: 药材光伏模式药材光伏模式:(山东)(山东) 水利光水利光伏伏模式模式(甘肃、沙漠治理)(甘肃、沙漠治理) 牧光互补牧光互补 光伏大棚光伏大棚 薄膜光伏大棚薄膜光伏大棚 光伏大棚光伏大棚 光伏农业光伏农业 种水稻种水稻 种玉米种玉米 种生姜种生姜 种茶叶种茶叶 种大豆种大豆 养殖养殖 油菜油菜-水稻循环种植水稻循环种植 其他应用其他应用 阳光温室阳光温室 各种自动跟踪系统各种自动跟踪系统 Solar Tracking Systems 聚光光伏系统 低倍聚光太阳电池低倍聚光太阳电池 我国未来的空间站我国未来的空间站 3、太阳能热利用技术、太阳能热利用技术
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