1、太阳能利用现今，因为人类的发展和地球人类使用的主要能源（化石能源）的枯竭，人类迫切需要解决能源问题。为 了 解 决 能 源 问 题 人 们 在 不 断 探 索 可 再 生 能 源 的 获 取 及 使 用 方 法 ，诸 如 风能、潮汐能、生物质能、太阳能等等。太阳可以说是地球的母亲，人们每天抬头都能见到的天体，地球上绝大部分的能源都来自于太阳，今天人类所使用的能源也都来自太阳。竟官如此人类甚至地球对太阳所赐予的能量应用仍然很有限，而人类每年消耗的能量约为太阳能总量的 12%。足 见人类对太阳能的开发还很初级，可以说太阳能是未来人类最好的 可 再 生 能 源 ，为 了 人 类 的 可 持 续 发
2、展 对 太 阳 能 进 行 进 一 步 开 发 是 非 常 有 必要 的。太 阳 能 （Solar），一 般 是 指 太 阳 光 的 辐 射 能 量 ，在 现 代 一 般 用 作 发 电 。自 地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴 的可再生能源。广 义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的 势能等等。太阳能的利用方式有多种，如光伏发电、太阳能 热发电，以及太阳能 热水器和太阳房、太阳
3、能空调等。而电能在人类生活中扮演着重要的角色， 电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技 术发展、国民经济飞跃的主要动力。而太阳能光伏发电和太阳能热发电两种方式的原理又是截然不同的。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不 论是独立使用还 是并网发电，光伏 发电系 统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它 们主要由电 子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长 、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具
4、，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜 电 池等。也 叫 聚 焦 型 太 阳 能 热 发 电 （Concentrating Solar Power，简 称 CSP），通 过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，再运用其他工艺手段将太阳能转化为电能。太 阳 能 热 发 电 通 常 叫 做 聚 光 式 太 阳 能 发 电 ，与 传 统 发 电 站 不 一 样 的 是 ，它 们 是 通 过 聚 集 太 阳 辐 射 获 得 热 能 ，将 热 能 转 化 成 高 温 蒸 汽 驱 动 蒸 汽 轮 机来 发 电 的 。当 前 太 阳 能 热
5、发 电 按 照 太 阳 能 采 集 方 式 可 划 分 为 （1）太 阳 能 槽 式发 电 ；（2）太 阳 能 塔 式 热 发 电 ；（3）太 阳 能 碟 式 热 发 电 。槽 式 发 电 是 最 早 实 现 商 业 化 的 太 阳 能 热 发 电 系 统 。右 图 为 一 个 槽 式 太阳 能 热 发 电 系 统 。它 采 用 大 面 积 的 槽 式 抛 物 面 反 射 镜 将 太 阳 光 聚 焦 反 射 到线 形 接 收 器 （集 热 管 ）上 ，通 过 管 内 热 载 体 将 水 加 热 成 蒸 汽 ，同 时 在 热 转 换 设备 中 产 生 高 压 、过 热 蒸 汽 ，然 后 送 入
6、常 规 的 蒸 气 涡 轮 发 电 机 内 进 行 发 电 。槽式 抛 物 面 太 阳 能 发 电 站 的 功 率 为 101000 MW，是 目 前 所 有 太 阳 能 热 发 电站 中 功 率 最 大 的 。通 常 接 收 太 阳 光 的 采 光 板 采 用 模 块 化 布 局 ，许 多 采 光 板 通过 串 并 联 的 方 式 ，均 匀 的 分 布 在 南 北 轴 线 方 向 。为 了 保 证 发 电 的 稳 定 性 ，通常 在 发 电 系 统 中 加 入 化 石 燃 料 发 电 机 。当 太 阳 光 不 稳 定 的 时 候 ，化 石 燃 料 发电 机 补 充 发 电 ，来 保 证 发
7、电 的 稳 定 性 和 实 用 性 。塔 式 太 阳 能 热 发 电 是 采 用 大 量 的 定 向 反 射 镜 (定 日 镜 )将 太 阳 光 聚 集 到一 个 装 在 塔 顶 的 中 央 热 交 换 器 (接 受 器 )上 ，接 受 器 一 般 可 以 收 集 100MW 的辐 射 功 率 ，产 生 1100C 的 高 温 。碟式（又称盘式）太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统，是目前太阳能发电效率最高的太阳能发电系统，最高可达到 29.4。碟式系统的主要特征是采用碟（盘）状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到 750左右，驱动发动机进行发电 。这
8、种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为 1025Kw，聚光镜直径约 1015m；也可用于较大的用户，把数台至十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。对 于 太 阳 能 以 上 的 现 今 各 国 对 以 上 的 利 用 方 式 实 验 多 年 。 中 国 光 伏 发 电 产 业 于 20 世 纪 70 年 代 起 步 ，90 年 代 中 期 进 入 稳 步 发展 时 期 。太 阳 电 池 及 组 件 产 量 逐 年 稳 步 增 加 。经 过 30 多 年 的 努 力 ，已 迎 来了 快 速 发 展 的 新 阶 段 。在 “光 明 工 程 ”先 导 项 目 和 “送 电 到
9、 乡 ”工 程 等 国 家 项目 及 世 界 光 伏 市 场 的 有 力 拉 动 下 ，我 国 光 伏 发 电 产 业 迅 猛 发 展 。早 在 1973 年 石 油 危 机 的 前 几 百 年 就 开 始 了 利 用 太 阳 光 开 发 可 再 生 能 源的 研 究 工 作 了 ，石 油 危 机 的 爆 发 触 发 了 可 再 生 能 源 的 近 代 发 展 。最 早 的 试 验是 19 世 纪 60 年 代 ，Auguste Mouchout 的 以 太 阳 能 为 动 力 的 第 一 辆 汽 车 ，在一 玻 璃 封 闭 的 铁 釜 内 生 产 蒸 汽 来 驱 动 汽 车 。19 世 纪
10、80 年 代 ，美 国 人 John Ericsson 采 用 槽 式 抛 物 面 太 阳 能 集 热 装 置 驱 动 了 一 台 热 风 机 。1950 年 ，原 苏 联 设 计 了 世 界 上 第 一 座 塔 式 太 阳 能 热 发 电 站 的 小 型 实 验装 置 ，对 太 阳 能 热 发 电 技 术 进 行 了 广 泛 的 、基 础 性 的 探 索 和 研 究 。1952 年 ，法 国 国 家 研 究 中 心 在 比 利 牛 斯 山 东 部 建 成 一 座 功 率 为 1MW 的 太 阳 炉 。1980 年 美 国 在 加 州 建 成 太 阳 I 号 塔 式 太 阳 能 热 发 电 站
11、 ，装 机 容 量 10MW。经 过 一 段 时 间 试 验 运 行 后 ，在 此 基 础 上 又 建 造 了 太 阳 II 号 塔 式 太 阳 能 热 发电 站 ，并 于 1996 年 1 月 投 入 试 验 运 行 。早 在 1878 年 ，一 个 小 的 太 阳 能 动 力 站 在 巴 黎 建 立 ，该 装 置 是 一 个 小 型点 聚 集 太 阳 能 热 动 力 系 统 ，碟 式 抛 物 面 反 射 镜 将 阳 光 聚 焦 到 置 于 其 焦 点 处的 蒸 汽 锅 炉 ，由 此 产 生 的 蒸 汽 驱 动 一 个 很 小 的 互 交 式 蒸 汽 机 运 行 。1983 年美 国 加 州
12、 喷 气 推 进 试 验 室 完 成 的 碟 式 斯 特 林 太 阳 能 热 发 电 系 统 ，其 聚 光 器直 径 为 11m，最 大 发 电 功 率 为 24.6 kW，转 换 效 率 为 29%。1901 年 ，美 国 工程 师 研 制 成 功 7.35 kW 的 太 阳 能 蒸 汽 机 ，采 用 70 平 方 米 的 太 阳 聚 光 集 热 器 ，该 装 置 安 装 在 美 国 加 州 做 实 验 运 行 。1992 年 ，德 国 一 农 工 程 公 司 开 发 的 一种 盘 式 斯 特 林 太 阳 能 热 发 电 系 统 的 发 电 功 率 为 9 kW，到 1995 年 3 月 底 ，累计 运 行 了 17000h，峰 值 净 效 率 20%，月 净 效 率 16%，该 公 司 计 划 用 100 台 这样 的 发 电 系 统 组 建 一 座 1MW 的 碟 式 太 阳 能 热 发 电 示 范 电 站 。
