太阳能供电冷库系统设计论述参考

专业文献综述题 目 : 太阳能供电冷库系统设计论述姓 名 : 学 院 : 专 业 : 班 级 : 学 号 : 指 导教师 : 职称年 月 日太阳能供电冷库系统设计论述作者： 指导老师：摘要： 化石能源由于储量有限，既不能满足现代经济发展和人口增加的需要，更不宜作为未来世界能源的依托面对日益增长的能源需求，人们必须寻找一些可以长期源源不断地满足人类需要的能源，以弥补当前能源的不足，并作为未来世界能源的依托。正是在这种情况下，太阳能作为一种新型能源因其无污染，无地域限制而且近乎无穷无尽的总量使得目前在世界范围内都受到了广泛的关注并进行大量的研究。在世界潮流当中，我国作为一个能耗大国发展新型能源的情势尤为迫切，目前国内太阳能技术的研发创新处于飞速发展的阶段。各项新技术被大量应用在生活当中。国内太阳能发电行业得到了国家的大力支持出现大跨步增长。本文就利用太阳能发电提供冷藏系统的供电进行了论证。通过对太阳能发电各部件的分析，明确阐述了太阳能供电制冷系统的优势及发展前景。关键字： 太阳能； 供电系统； 并网逆变器； 利用率Systematic design of cold storage discusses solar energy current supplyName： Zhai Hong Fei Adviser:Yue YongAbstrac t:Fossil energy, due to limited reserves, can’ t satisfy the demands of modern economic growth and accretion of population and can not be inappropriate support, on which the future world energy relies to face the growing energy demands. It is an imperative to search for some energy that could satisfy mankind’ s continuous demands for ages so as to make up for the insufficiency of the current energy and seen the energy as the support for the future world energy. Just in this circumstance, worldwide attention is paid to and a lot of researches are carried out for the solar energy for its non-pollution, non-geographic limitation and nearly inexhaustible volume as a new type of energy. In the world trend, it is extremely urgent for China, as a energy consumption country, to develop new type of energy. Currently, the research and innovation of the solar energy technology is at the fast development stage in China. Various technologies are applied in our daily life. Great step has been witnessed in the growth of China’ s solar electrical energy generation industry under the great support of our country. The power supply of cryogenic storage system supplied by the use of solar energy is demonstrated in the passage. The advantages and prospect of the solar energy power supply and refrigerating system is definitely elaborated through the analysis of various components of the solar electrical energy generation. Key words ： Solar energy； Feed system ； Grid-connected Inverter ； Utilization ratio前言 ：目前，太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。但是，由于太阳能发电的利用率低， 收益缓慢， 发电装机量小等因素导致迟迟未能大范围的利用光能发电。我国一直大力支持太阳能的开发利用，伴随着越来越深入的研究和贴近生活的设计应用，目前太阳能在生活中的利用越来越多。正文 ：太阳能是太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间所发射的辐射功率为 3.8*10 23 千瓦，即每年发射出约相当于 3.8*10 11 万亿吨煤的能量，其中只有 20亿分之一（约相当于 190 万亿吨标煤的能量）到达地球大气层。其中约有 45%（相当于每年 85.5 万亿吨标煤）的辐射能到达地球表面。如果，世界每年总能耗量按 150 亿吨标煤计算，那么每年到地面的太阳能便是世界年能耗的 5700 倍，所以 20 世纪以来，在新能源和可再生能源的开发及利用中。太阳能是一种清洁的，可再生的能源。太阳能的利用技术主要有：太阳能——热能转换。太阳能——电能转化（如用特殊半导体材料和光的伏打效应，直接将太阳能转化成电能）；太阳能化学能转换（如利用太阳能分解水，变成氧气和氢气）。目前太阳能已在人们日常生活中得到广泛应用，如大量应用的太阳能热水器，太阳能感应饰品，太阳能电池等等。而伴随着世界范围内的能源危机和国际形势的改变，作为能耗大国的中国亟需开发新能源以减小对化石类能源的依赖以维持可持续发展战略的实施。因此生活用太阳能发电设备的开发被提上日程。1.1 国内外发展形势作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能发电具有一系列明显优点，首先，其全生命周期的碳排放量非常低，根据国外研究仅有 18g/kwh。另外，该技术在现有太阳能发电技术中成本最低，更易于迅速实现大规模产业化。此外，太阳能发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。2009 年全球新装置的太阳能发电容量为 7.2GW，其中欧盟就占了 5.8GW。至于德国，由于第 4 季需求大增，全年新增的太阳能发电容量有 3.8GW，约占全球的 1/2 。2010 年 7 月下旬美国通过的千万太阳能屋顶计划引发全球光伏市场激增。 随着发电成本下降和补贴政策出台，美国光伏发电安装量不断攀升，正逐步追赶传统的欧洲市场，预计北美市场将在未来几年成为全球光伏发电应用的主要新兴市场。而随着成本的持续降低，光伏发电应用最终将向中国和世界其他地区转移。2008 年中国光伏安装总量是 40MW，累计安装总量只有 140MW，而 2009 年全年安装量就有 160MW，是上一年的 4 倍，比以往累计安装总量还要多，足见中国光伏呈现飞速发展的趋势。1.2 太阳能发展前景目前，太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。在当今能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本， 使其 2015 年达到商业化竞争的水平。 日本也提出了在 2020 年达到 28GW的光伏发电总量。欧洲光伏协会提出了“ setfor2020 ”规划，规划在 2020 年让光伏发电做到商业化竞争。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。2009 年我国相继提出了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》 、金太阳示范工程等鼓励光伏发电产业发展的政策， 2020 年的光伏发电目标从原先的 1.6GW提高到现在的 20GW，一系列的政策支持和长远规划让中国的光伏发电发展之路更加宽广。2009 年 10 月， “ 中国太阳能光热产业技术创新战略联盟 ” 成立， 该联盟计划在 “ 十二五 ”期间，争取在中国西部建设 1000 兆瓦级规模的太阳能热发电站。 2009 年 12 月，中国科学院电工研究所作为第一承担单位的国家重点基础研究计划（即 “ 973计划 ” ） “ 高效规模化太阳能热发电的基础研究 ” 项目正式启动。从 2009 年起，五大发电集团频繁进出电工所，希望以持股形式参与电站建设，被压抑许久的光热投资热情正迅速释放。“ 十二五 ” 期间，光热产业将获得一个爆发式的发展。政府的支持必将对国内的太阳能热利用发展起到推波助澜的作用。由此，国内太阳能热利用企业也将获得发展良机，可以预计，未来光热发电市场必将成为实力企业必争之地。2.1 太阳能供电技术太阳能的利用技术主要有：太阳能——热能转换。太阳能——电能转化（如用特殊半导体材料和光的伏打效应，直接将太阳能转化成电能）；太阳能化学能转换（如利用太阳能分解水，变成氧气和氢气）。目前生活中使用的太阳能热水器普遍采用的是太阳能——热能转换，通过吸收太阳能加热生活用水。近几年伴随着太阳能发电的成本降低和电网电费的增长野外施工的一些地方开始使用太阳能发电进行供电，解决了野外供电难的问题。作为太阳能供电系统因为供电量小，发电时间有限制因此并不能大量提供稳定的工业供电。而供电要求小耗能少的冷库系统完全可能利用太阳能发电作为供电的辅助系统提供电力来源。通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件， 利用半导体材料的电子学特性， 当太阳光照射在半导体 PN结上， 由于 P－ N 结势垒区产生了较强的内建静电场， 因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴， 在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使 P 区电势升高， N 区电势降低， 从而在外电路中产生电压和电流， 将光能转化成电能。 光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类：离网发电系统和并网发电系统。因为冷冻物品需要全天候的稳定供电， 所以作为冷库系统的供电设施， 太阳能发电在夜间和阴天时不能保证提供稳定的供电，因此需要并入电网使用并网发电系统。并网发电系统是将太阳能电池产生的波形频率不稳定的直流电逆变指定的正弦波交流电，并且能够适时的并网或者直接供给交流负载。并网系统对逆变器有较高要求，并网逆变器必须要有最大功率跟踪、孤岛检测技术、低电压穿越和各种保护功能。并网系统没有蓄电池组，节省了成本以及日常维护的工作，并且与电网智能的结合工作，有利于缓解电网的高峰用电紧张的情况。离网系统由于有蓄电池，日常维护工作比较多，而且蓄电池使用寿命不长。2.2 太阳能供电系统组成太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流 220V 或 110V ，还需要配置逆变器。各部分的作用为：（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。 其作用是将太阳的辐射能力转换为电能， 或送往蓄电池中存储起来， 或推动负载工作。 太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。（三）太阳跟踪系统：为了更充分、高效地利用太阳能 , 现普遍采用跟踪太阳的方式是为最大限度地获得输出功率。 太阳能跟踪系统在晴朗的气候条件下， 比固定式至少提高发电量 25%。（四）逆变器：在很多场合，都需要提供 220VAC、 110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是 12VDC、 24VDC、 48VDC。为能向 220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能， 因此需要使用 DC-AC逆变器。 目前组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串（ 1kW-5kW）通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网。许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引入“主 - 从”的概念，使得在系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主 - 从”的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。2.3 电供系统成本国内生产用太阳能供电系统由于目前大多使用单硅晶体， 目前基本装机成本为每瓦 20 元左右，每千瓦时即 2 万元。太阳能发电在国内预计今年最低成本降为大概 0.75 美分每度，而作为核心部分的太阳能电池板由于国家的大力支持现在获得了较快发展， 相较以前成本预计会进一步减小。预计在未来三年后将达到 0.65 每度，实用性能进一步提高。目前国内新研发的新型太阳能薄膜能提供更好的能源利用率， 太阳能利用率到达12.5%。将进一步减小太阳能发电板的面积，使得供电系统更稳定，成本更低，维护更容易。冷库系统的太阳能发电设备使用并网系统，将通过并网开关实现于电网的接轨。白天当天气状况良好能过提供稳定的供电时并网开关将闭合实现太阳能供电， 当天气状况不好或日照强度较弱时将自动打开并网开关， 关闭太阳能供电并自动提供电网电流维持冷库制冷系统的正常运行。结论：太阳能作为新型能源，无污染可再生的特性将会成为我国能源利用上的重要发展方向。目前国内供电以火电为主，既污染环境又浪费资源，煤炭属于不可再生资源，无论是开采还是使用都对环境产生影响。因此在冷库制冷系统上使用这类低功率大范围的环保能源势在必行，同时在商业用电领域也有着广泛的应用前景。使用太阳能供电系统是非常有远见的做法，在国内电价频频上涨的今天使用太阳能既能保证良好的环境，同时能够降低长期投资成本，这不失为一个两全其美的方法。而太阳能制冷系统不仅需要好的太阳能供能系统，同时也需要能够和供能系统形成良好接轨的制冷系统，在太阳能供电和电网供电中完美切换的系统。研发更完美接轨电网同时并行使用的转换器将是大势所趋，提高各方面的利用能力将是未来太阳能研究的主要方向。合理结合太阳能固态制冷与太阳能供电制冷将是利用率提高的新方向。参考文献 ：1. 白 宁 , 李戬洪 , 马伟斌《太阳能制冷系统研究》 ，能源工程， 2004 年第四期2．戴源德 《对太阳能吸附式制冷技术的应用分析》 ，江西能源， 2001(4),9 3. 赵争鸣 , 刘建政 , 孙晓英等 . 《太阳能光伏发电及其应用 [M] 》 . 北京 : 科学出版社 ,2005 4. 张鹏 , 王兴君 , 王松林 . 《 光线自动跟踪在太阳能光伏系统中的应用 [J] 》 2005-10-1 5. 李胜茂《 2010-2015 年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告》 2006 年 2 月6. 沈辉 . 《太阳能光伏发电技术 [M] 》 . 北京 : 化学工业出版社 , 2009 年 12 月 23 日7. 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