太阳能资源开发利用与气象业务发展.pptVIP

太阳能资源开发利用

及其气象效劳需求;提纲;JRC预测：

未来百年世界能源结构;IEA预测：

光伏发电将成为主要的电力来源。;过去十年的事实证明：所有机构都低估了太阳能发电的快速开展趋势。;一、认识太阳能;广义太阳能包括地球上绝大多数能量，还包括风能，化学能〔化石能源、生物能〕，热能、光伏发电、聚光热发电、水势能等。太阳能是人类能源的宝库，未来的希望。

太阳能〔SolarEnergy〕，一般是指太阳光的辐射能量。;太阳能的光谱特性;全球太阳能资源空间分布;中国太阳能资源空间分布;;太阳辐射的时间变化;优势

能量巨大：每年到达地球外表上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，是现今世界上可以开发的最大能源。

可再生：据估算太阳中氢的贮量能维持上百亿年，可以说太阳的能量是用之不竭的。

无处不在：阳光普照大地，没有地域的限制，可直接开发和利用，无须开采和运输。

清洁无害：不会产生有害气体和废渣，因而不污染环境，为“干净能源〞。几乎没有噪音，没有户外旋转部件，不会对鸟类产生生态危害。;;间接利用：

化石能源〔煤、石油、天然气等〕、水势能、风能等

生物质能再利用：沼气、秸秆发电、油料作物制醇〔汽车动力〕〕

直接利用：

被动利用〔passive〕：光合作用、建筑采光

主动利用(direct)：集热〔光热转换〕、发电〔光伏、聚光热发电、制氢〕

;被动利用：

光合作用：植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在光的照射下，将二氧化碳、水或是硫化氢转化为碳水化合物。

建筑采光/采暖：通过建筑朝向和周围环境的恰当布置，建筑内、外空间布局的巧妙处理以及围护结构和建筑材料的合理选择，使建筑物本身能在冬季汲取、贮存和分配太阳热能，在夏季又能遮蔽太阳辐射、散逸室内热量。;主动利用：

太阳能集热：太阳能热水器、太阳能采暖系统、太阳能灶、太阳能空调

太阳能发电：光伏发电〔PV，CPV〕、聚光热发电〔CSP〕

光化学利用：利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。目前主要指利用光伏发电再制氢。;太阳能热利用;;;普通???伏发电及并网的根本原理;1954年研制成效率达6%的单晶硅太阳电池，1958年应用于卫星。70年代以前，效率低，售价昂贵〔$1360/W〕，主要应用在空间。

70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在效率大幅提高和本钱急剧〔$1/W〕，地面应用规模逐渐扩大。

目前，世界上实验室最高效率为：

InGaP／GaAs双结电池30．28%〔AM1〕

单晶硅电池24％〔4cm2)，多晶硅电池18.6%〔4cm2〕

非晶硅电池14.5%〔初始〕、12.8%〔稳定〕，碲化镉电池15.8%，

硅带电池14.6%，二氧化钛有机纳米电池10.96%。

商品化组件效率从10～13%提高到12～16%。目前世界上太阳能开发应用最广泛的是太阳电池。;;单晶硅电池;CPV;低倍聚光太阳电池;400X;;槽式;三种聚光发电系统的性能比较;;三、太阳能开发利用进展;截止2021年底，全球累计光伏装机容量近40GW。

德国占世界的45%，达18GW，占其电力供给的13%左右。其次是西班牙，日本，意大利，美国，捷克和法国〔占世界40%〕。

2021年年底，中国累计装机容量为893MW。;全球主要的光伏市场国家分布;并网光伏发电成为绝对主流;大规模并网光伏电站开展迅猛;未来光伏发电开展目标;中国年电池产量VS年光伏装机容量;近三年来，开展迅猛，全球在北非，西班牙和美国规划了50多个CSP工程。西班牙Andasol电站由三个50MW槽式太阳能热电站组成，1号电站已并网发电，是欧洲首座大规模商业化太阳能热电站，是世界上首座带有蓄热系统的太阳能热电站，具有7.5h的蓄热能力。

由中德合资的我国第一个槽式太阳能热发电站，已通过公开招标，将在内蒙古鄂尔多斯建设。

2021年，GTMResearch报告指出，CSP系统2021年将到达472MW，2021年将突破1200MW。然而，随着太阳能光伏发电本钱得到更快的削减，更多公共事业规模工程将选择低本钱的光伏发电而非聚光热发电。;四、太阳能资源开发的气象需求;①宏观决策的需要

太阳能资源是国家的战略资源，对其科学监测与评估是开发利用的根底性工作。;②微观选址的需要

综合考虑〔资源、土地利用、交通、电网接入点、接纳能力…〕，

根据不同气候和地理环境〔南、北方辐射分布特征〕，采用不同的利用方式，具有不同的微观选址需求。;③电站设计的需要

最正确倾斜角、最正确方位角、适合当地气候的材料选型〔单晶、多晶、薄膜等〕、规模〔面积〕……。;武汉〔E11