一、新能源概念及种类

　　1、定义：新能源是指由于经济、技术、能源品质等因素未被大规模使用的能源。它是一个相对的概念，不同历史时期会发生变化，这取决于应用历史和使用规模。

　　2、种类：太阳能风力发电生物质能生物柴油燃料乙醇新能源汽车燃料电池氢能垃圾发电建筑节能地热能二甲醚可燃冰等。

　　二、为什么要大力发展新能源

　　中国是世界能源生产和消费大国，但以煤为主的能源生产和消费结构不尽合理，煤炭比重太大，带来了巨大的环境压力。

　　中国正处于经济高速发展时期，但在发展的同时也面临着很多问题，新能源作为一种“绿色”新技术，在减少环境污染，缓解环境压力的同时，也可以缓解我国的能源危机，充分体现了“科学发展”、“可持续发展”、“和谐发展”的发展理念，发展潜力巨大，新能源开发正迎来前所未有的历史发展机遇。清洁、高效的新型能源的开发利用，例如太阳能电池、新型半导体照明设备。一方面，采取切实措施，广泛宣传节约能源和鼓励使用清洁、高效的新型能源，使全社会都了解节能和利用新能源和可再生能源的意义，加大新型清洁、高效能源在中国的推广和应用力度。另一方面，把新能源的推广应用工作作为一项能源政策，纳入中央各部委的重要议事日程和中国经济建设的总体规划之中。

　　能源问题以及由此而引起的环境问题，已成为中国和世界都必须严肃面对并必须解决的重要问题之一，根本出路是大力发展没有环境污染的新能源。

　　三、太阳能的两种利用方式

　　1、光-电作用：太阳光辐射能直接转化为电能，往往称这种发电的方式叫做光伏发电。

　　1）原理：光伏效应：指光照在半导体上（那么，通常用的最多半导体材料是硅）。系统吸收光能后两端会产生电动势。

　　一块太阳能电池是用两种半导体材料组成的，一个是N型硅，另一个是P型硅，（N型硅导电主要靠电子决定，P型硅导电主要靠空穴决定）两种材料紧密接触后，由于交界面处存在电子和空穴的浓度差，（N区中的电子远远大于P区的电子，P区的空穴远远大于N区中的空穴，）因此N区中的多数载流子电子向P区扩散，P区中的多数载流子空穴向N区扩散，由于交界面的N区失去电子而留下正电荷，P区失去空穴而留下负电荷，这种运动叫“扩散运动”，因此形成了形成了一个“空间电荷区“，即P-N结。P-N结内产生了一个“内建电场“（板书），方向由N指向P，它会阻止扩散运动的进行，并会将少数空穴拉回P区，少数电子拉回N区，这种运动叫做：漂移运动。这两个运动方向完全相反。

　　当扩散载流子数目跟漂移载流子数目达到相等时，就达到了一个动态平衡。

　　当P端接正极，N端接负极，外加电场方向由P指向N，与内建电场方向相反，使空间电荷区减弱，这样就打破了动态平衡，有电子源源不断地从N区扩散到P区，空穴从P区扩散到N区，使载流子的扩散运动超过漂移运动，通过PN结电流很大，即呈实现了太阳能电池的导电性。

　　如图所示：

　　图1.1太阳能电池的原理图

　　2）光伏发电的应用及典型案例

　　I、独立电源系统：仅仅依靠或者主要依靠太阳能电池供电的光伏发电。这个系统主要由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器组成。

　　（1）可以运用太阳能电池为航标、路灯、交通信号灯提供电源，与传统路灯相比较，它还具有安装简单、节能无消耗、没有安全隐患等优点。

　　（2）太阳能光伏电源系统在工业领域最成熟的应用体现在通信领域。太阳能发电应用于无人值守的微波中继站、光缆维护站、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　（3）2011年10月16日，世界太阳能汽车挑战赛在澳大利亚举行。据媒体报道，该项赛事每两年在澳大利亚举办一次，比赛挑战设计团队们制造出能行驶3000公里的超高效率的太阳能汽车，参赛车辆要从达尔文市出发，行驶至目的地阿德莱德。

　　II、并网电源系统

　　除了独立电源系统，光伏发电的主流发展趋势是并网电源系统。太阳能电池所发出来的直流电通过逆变器转变成交流电，再同电网并网供电给负载，由电网统一调配。其工作原理是：太阳能电池方阵在太阳辐照下发出直流电，经逆变器转为交流电，供电器使用；系统同时又与电网相接，白天将天阳能方阵发出的多余电能经并网逆变器逆变为符合所接电网电能质量要求的交流电溃入电网，在晚上或阴雨天发电量不足时，由电网向用户供电。典型案例有：

　　（1）巴西太阳能瀑布塔

　　这是为了迎接2016巴西里约热内卢奥运会，瑞士建筑设计公司RAFFA设计了这个SolarCityTower太阳能瀑布塔，它也有一个非常漂亮的名字，叫做“太阳城”。

　　那这副美景到底怎么形成的呢？这个建筑高105米，其表面是由无数块太阳能电池板组成的。白天通过太阳能电池板蓄积能量，将太阳能转成电能，为整个奥运城市和里约部分地区提供能源，多余的能量将海水泵入大厦顶部，，然后再从塔顶一泻而下，形成了美轮美奂的瀑布。到了晚上，这些水重新回到海里，造成了一个位差，那么就跟常规的水力发电的原理一样，利用涡轮机发电，来为奥运村和周边城市提供电能。

　　（2）2013年6月29日，亚洲最大的单体建筑光伏发电项目――杭州火车东站屋顶光伏电站并网发电。杭州市电力局的工作人员做了一个很具象的计算，东站屋顶发的电，可供杭州5000多户城市家庭、2万余人全年生活用电。

　　（3）甘肃敦煌一期50MWp光伏电站项目位于河西走廊西部的敦煌市敦煌光电产业园区内，项目建成达产后,第一年可发电8800万kWh，年平均发电量7900万kWh，25年累计发电量为19.7亿kWh，所发电并入甘肃电网，极大地提高敦煌地区供电可靠性、保障新型工业化能源需求。

　　2、光-热作用：也就是利用太阳光巨大的热量来发电，这种方式叫做太阳能热发电。其原理跟常规的火力发电厂的原理相似。

　　按照其结构（聚光集热子系统）的不同分三类：

　　1）塔式热发电站：它是利用独立跟踪系统太阳的定日镜群，对太阳辐射聚集到置于高塔顶部的太阳接收器上，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，从而将太阳能转换成电能。如：

　　这是习近平参观八达岭太阳能热发电实验电站模型。于2013年2月2日建成，这是我国首个、亚洲最大的塔式太阳能热发电电站。，八达岭太阳能热发电实验电站119米高的集热塔及安装了100面定日镜的镜场。使我国成为继美国、德国、西班牙之后世界上第四个实现大型太阳能热发电的国家。

　　美国加利福利亚的热发电站

　　2）槽式热发电站：它是将众多的只向一个方向弯曲的槽型抛物面聚光集热器，经过串并联的排列，将太阳光聚焦反射到位于焦线的中心管上，从而可以收集较高温度的热能，加热工质，产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。

　　它可与常规能源热力发电厂相竞争，为太阳能热发电技术开辟了美好的前景。

　　3）碟式热发电站：碟式热发电系统由于单台装置旋转抛物面不可能做的很大，因此单台功率都较小，若要建设大容量的电站，所需要的设备要非常多，系统复杂，投资很大。而且每台装置都必须配备单独的跟踪系统，因此它跟塔式系统一样，投资大，维护工作量也很大！

　　四、太阳能的优缺点：

　　1、优点：免费；无任何排放，洁净环保型能源；遥远地区、场合可发电（野外考察、灯塔航标……）；数量巨大每年到达地球表面的太阳辐射能约为130万亿吨标准煤，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1×104倍。

　　2、缺点：间断性和不稳定性，由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴阴雨等随机因素的影响，太阳辐射既是间断的，又是不稳定的。太阳能电池成本高，按电池寿命折合，电价昂贵。能量密度低，需要大面积的接受面积。

　　五、展望太阳能的未来（前景）

　　根据现状去探索未来的发展趋势的话，太阳能事业的远景目标可以归纳以下三个基本概念。

　　1.零能建筑（太阳能与建筑结合）

　　居家生活用能约占社会总能耗的30%，主要消费电和天然气，如家用电器、烹饪、热水、空调等。在这里，零能建筑的概念是，建系统，完全满足住户居家生活用能，外部净供能为零。

　　2.新型太阳能农业工程（太阳能与农业建筑结合）

　　农业是人类社会生存的基础。自古以来，农业生产就是太阳能的自然利用。这里所讲的农业包括农、林、牧、副、渔，以及大自然的改造。而所谓的农业工程，是指农业像工业那样，进行高技术的规模化生产，如育种、各种温室工程、农产品干燥、农副产品加工、沼气发酵、改造土壤等，处处用到太阳能。其结果，必将促进农业生产向高科技发展，大幅度提高农副产品的质量和产量，改善农村生产和生活条件，改造大自然，建设新农村。

　　3.太阳能空间电站（太阳能与空间结合）

　　随着对能源需求的日益增长，人们势必不满足于地面上的太阳能利用，追求向太空要能。空间太阳能没有昼夜之分，没有阴天下雨之忧，常年如此，是个稳定的能源，而且强度要高于地球表面。多年来科学家设想，在太空建立大型空间光伏电站，在以微波方式将电能输向地面接收站。

　　但也应该看到，太阳能的各种应用技术，各有其自身的特点和不同的应用范围，只有与其他能源互为补充，才能相得益彰。太阳能利用发展到今天，推动太阳能热水系统的全面普及，倡导太阳能光伏发电系统的大力开发，促进太阳能热动力发电系统的实验研究等，已是刻不容缓。21世纪将是人类大规模开发利用太阳能的新纪元，这是客观的需要，更是历史发展的必然结果。

　　太阳能发电技术

　　一、新能源概念及种类

　　1、定义：新能源是指由于经济、技术、能源品质等因素未被大规模使用的能源。它是一个相对的概念，不同历史时期会发生变化，这取决于应用历史和使用规模。

　　2、种类：太阳能风力发电生物质能生物柴油燃料乙醇新能源汽车燃料电池氢能垃圾发电建筑节能地热能二甲醚可燃冰等。

　　二、为什么要大力发展新能源

　　中国是世界能源生产和消费大国，但以煤为主的能源生产和消费结构不尽合理，煤炭比重太大，带来了巨大的环境压力。

　　中国正处于经济高速发展时期，但在发展的同时也面临着很多问题，新能源作为一种“绿色”新技术，在减少环境污染，缓解环境压力的同时，也可以缓解我国的能源危机，充分体现了“科学发展”、“可持续发展”、“和谐发展”的发展理念，发展潜力巨大，新能源开发正迎来前所未有的历史发展机遇。清洁、高效的新型能源的开发利用，例如太阳能电池、新型半导体照明设备。一方面，采取切实措施，广泛宣传节约能源和鼓励使用清洁、高效的新型能源，使全社会都了解节能和利用新能源和可再生能源的意义，加大新型清洁、高效能源在中国的推广和应用力度。另一方面，把新能源的推广应用工作作为一项能源政策，纳入中央各部委的重要议事日程和中国经济建设的总体规划之中。

　　能源问题以及由此而引起的环境问题，已成为中国和世界都必须严肃面对并必须解决的重要问题之一，根本出路是大力发展没有环境污染的新能源。

　　三、太阳能的两种利用方式

　　1、光-电作用：太阳光辐射能直接转化为电能，往往称这种发电的方式叫做光伏发电。

　　1）原理：光伏效应：指光照在半导体上（那么，通常用的最多半导体材料是硅）。系统吸收光能后两端会产生电动势。

　　一块太阳能电池是用两种半导体材料组成的，一个是N型硅，另一个是P型硅，（N型硅导电主要靠电子决定，P型硅导电主要靠空穴决定）两种材料紧密接触后，由于交界面处存在电子和空穴的浓度差，（N区中的电子远远大于P区的电子，P区的空穴远远大于N区中的空穴，）因此N区中的多数载流子电子向P区扩散，P区中的多数载流子空穴向N区扩散，由于交界面的N区失去电子而留下正电荷，P区失去空穴而留下负电荷，这种运动叫“扩散运动”，因此形成了形成了一个“空间电荷区“，即P-N结。P-N结内产生了一个“内建电场“（板书），方向由N指向P，它会阻止扩散运动的进行，并会将少数空穴拉回P区，少数电子拉回N区，这种运动叫做：漂移运动。这两个运动方向完全相反。

　　当扩散载流子数目跟漂移载流子数目达到相等时，就达到了一个动态平衡。

　　当P端接正极，N端接负极，外加电场方向由P指向N，与内建电场方向相反，使空间电荷区减弱，这样就打破了动态平衡，有电子源源不断地从N区扩散到P区，空穴从P区扩散到N区，使载流子的扩散运动超过漂移运动，通过PN结电流很大，即呈实现了太阳能电池的导电性。

　　如图所示：

　　图1.1太阳能电池的原理图

　　2）光伏发电的应用及典型案例

　　I、独立电源系统：仅仅依靠或者主要依靠太阳能电池供电的光伏发电。这个系统主要由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池、逆变器组成。

　　（1）可以运用太阳能电池为航标、路灯、交通信号灯提供电源，与传统路灯相比较，它还具有安装简单、节能无消耗、没有安全隐患等优点。

　　。

　　（2）太阳能光伏电源系统在工业领域最成熟的应用体现在通信领域。太阳能发电应用于无人值守的微波中继站、光缆维护站、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　（3）2011年10月16日，世界太阳能汽车挑战赛在澳大利亚举行。据媒体报道，该项赛事每两年在澳大利亚举办一次，比赛挑战设计团队们制造出能行驶3000公里的超高效率的太阳能汽车，参赛车辆要从达尔文市出发，行驶至目的地阿德莱德。如右图所示：

　　II、并网电源系统

　　除了独立电源系统，光伏发电的主流发展趋势是并网电源系统。太阳能电池所发出来的直流电通过逆变器转变成交流电，再同电网并网供电给负载，由电网统一调配。其工作原理是：太阳能电池方阵在太阳辐照下发出直流电，经逆变器转为交流电，供电器使用；系统同时又与电网相接，白天将天阳能方阵发出的多余电能经并网逆变器逆变为符合所接电网电能质量要求的交流电溃入电网，在晚上或阴雨天发电量不足时，由电网向用户供电。典型案例有：

　　（1）巴西太阳能瀑布塔

　　这是为了迎接2016巴西里约热内卢奥运会，瑞士建筑设计公司RAFFA设计了这个SolarCityTower太阳能瀑布塔，它也有一个非常漂亮的名字，叫做“太阳城”。

　　那这副美景到底怎么形成的呢？这个建筑高105米，其表面是由无数块太阳能电池板组成的。白天通过太阳能电池板蓄积能量，将太阳能转成电能，为整个奥运城市和里约部分地区提供能源，多余的能量将海水泵入大厦顶部，，然后再从塔顶一泻而下，形成了美轮美奂的瀑布。到了晚上，这些水重新回到海里，造成了一个位差，那么就跟常规的水力发电的原理一样，利用涡轮机发电，来为奥运村和周边城市提供电能。

　　（2）2013年6月29日，亚洲最大的单体建筑光伏发电项目――杭州火车东站屋顶光伏电站并网发电。杭州市电力局的工作人员做了一个很具象的计算，东站屋顶发的电，可供杭州5000多户城市家庭、2万余人全年生活用电。

　　（3）甘肃敦煌一期50MWp光伏电站项目位于河西走廊西部的敦煌市敦煌光电产业园区内，项目建成达产后,第一年可发电8800万kWh，年平均发电量7900万kWh，25年累计发电量为19.7亿kWh，所发电并入甘肃电网，极大地提高敦煌地区供电可靠性、保障新型工业化能源需求。

　　2、光-热作用：也就是利用太阳光巨大的热量来发电，这种方式叫做太阳能热发电。其原理跟常规的火力发电厂的原理相似。

　　按照其结构（聚光集热子系统）的不同分三类：

　　1）塔式热发电站：它是利用独立跟踪系统太阳的定日镜群，对太阳辐射聚集到置于高塔顶部的太阳接收器上，加热工质产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，从而将太阳能转换成电能。如：

　　这是习近平参观八达岭太阳能热发电实验电站模型。于2013年2月2日建成，这是我国首个、亚洲最大的塔式太阳能热发电电站。，八达岭太阳能热发电实验电站119米高的集热塔及安装了100面定日镜的镜场。使我国成为继美国、德国、西班牙之后世界上第四个实现大型太阳能热发电的国家。

　　美国加利福利亚的热发电站

　　2）槽式热发电站：它是将众多的只向一个方向弯曲的槽型抛物面聚光集热器，经过串并联的排列，将太阳光聚焦反射到位于焦线的中心管上，从而可以收集较高温度的热能，加热工质，产生过热蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。

　　它可与常规能源热力发电厂相竞争，为太阳能热发电技术开辟了美好的前景。

　　3）碟式热发电站：碟式热发电系统由于单台装置旋转抛物面不可能做的很大，因此单台功率都较小，若要建设大容量的电站，所需要的设备要非常多，系统复杂，投资很大。而且每台装置都必须配备单独的跟踪系统，因此它跟塔式系统一样，投资大，维护工作量也很大！

　　四、太阳能的优缺点：

　　1、优点：免费；无任何排放，洁净环保型能源；遥远地区、场合可发电（野外考察、灯塔航标……）；数量巨大每年到达地球表面的太阳辐射能约为130万亿吨标准煤，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1×104倍。

　　2、缺点：间断性和不稳定性，由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴阴雨等随机因素的影响，太阳辐射既是间断的，又是不稳定的。太阳能电池成本高，按电池寿命折合，电价昂贵。能量密度低，需要大面积的接受面积。

　　五、展望太阳能的未来（前景）

　　根据现状去探索未来的发展趋势的话，太阳能事业的远景目标可以归纳以下三个基本概念。

　　1.零能建筑（太阳能与建筑结合）

　　居家生活用能约占社会总能耗的30%，主要消费电和天然气，如家用电器、烹饪、热水、空调等。在这里，零能建筑的概念是，建系统，完全满足住户居家生活用能，外部净供能为零。

　　2.新型太阳能农业工程（太阳能与农业建筑结合）

　　农业是人类社会生存的基础。自古以来，农业生产就是太阳能的自然利用。这里所讲的农业包括农、林、牧、副、渔，以及大自然的改造。而所谓的农业工程，是指农业像工业那样，进行高技术的规模化生产，如育种、各种温室工程、农产品干燥、农副产品加工、沼气发酵、改造土壤等，处处用到太阳能。其结果，必将促进农业生产向高科技发展，大幅度提高农副产品的质量和产量，改善农村生产和生活条件，改造大自然，建设新农村。

　　3.太阳能空间电站（太阳能与空间结合）

　　随着对能源需求的日益增长，人们势必不满足于地面上的太阳能利用，追求向太空要能。空间太阳能没有昼夜之分，没有阴天下雨之忧，常年如此，是个稳定的能源，而且强度要高于地球表面。多年来科学家设想，在太空建立大型空间光伏电站，在以微波方式将电能输向地面接收站。

　　但也应该看到，太阳能的各种应用技术，各有其自身的特点和不同的应用范围，只有与其他能源互为补充，才能相得益彰。太阳能利用发展到今天，推动太阳能热水系统的全面普及，倡导太阳能光伏发电系统的大力开发，促进太阳能热动力发电系统的实验研究等，已是刻不容缓。21世纪将是人类大规模开发利用太阳能的新纪元，这是客观的需要，更是历史发展的必然结果。

演讲嘉宾：娜娜

微信号：wei777j0na

欢迎添加嘉宾微信交流

——————————————

欢迎加入奉节乡情互动交流平台

微信公众号:cqfj398，昵称“三角坝”

三角坝人QQ群一:232290195,群二:3455452

奉节兴隆网:www.398.org.cn，更多奉节新闻、奉节旅游、招聘、二手、特产、亲子、教育、美食等请登录兴隆网。

欢迎大家访问交流并转发之！

——————————————