1.1　太陽(yáng)及太陽(yáng)能概述

太陽(yáng)能是由太陽(yáng)中的氫經(jīng)過(guò)聚變而產(chǎn)生的一種能源。它分布廣泛，可自由利用，取之不盡，用之不竭，是人類最終可以依賴的能源。太陽(yáng)能以輻射的形式每秒鐘向太空發(fā)射3.8×1019MW能量，其中有二十二億分之一投射到地球表面。地球上一年中接受到的太陽(yáng)輻射能高達(dá)1.8×1018kW·h，是全球能耗的數(shù)萬(wàn)倍，由此可見太陽(yáng)的能量有多么巨大。利用太陽(yáng)能的分布式能源系統(tǒng)逐漸受到各國(guó)政府的重視。要想合理的利用太陽(yáng)能，首先要了解太陽(yáng)的物理特性、太陽(yáng)輻射的性質(zhì)以及我國(guó)的太陽(yáng)能資源分布與利用形式等。

1.1.1　太陽(yáng)的物理特性

人類對(duì)太陽(yáng)的利用已有悠久的歷史，中國(guó)早在兩千多年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已經(jīng)懂得用金屬做成的凹面鏡聚集太陽(yáng)光來(lái)點(diǎn)火。那么，太陽(yáng)的能量是從哪里來(lái)的呢？正像一年四季里人們親身感受到的那樣，太陽(yáng)是一個(gè)熱烘烘的大火球，每天都在向人們住居的地球放射出大量的光和熱。太陽(yáng)位于地球所在的太陽(yáng)系的中心，太陽(yáng)星系如圖1-1所示。

太陽(yáng)與地球、月亮最大的區(qū)別在于它是一個(gè)發(fā)光的巨大的氣體恒星，是一個(gè)熾熱的大氣球。天文學(xué)家通常把其結(jié)構(gòu)分成“里三層”和“外三層”。太陽(yáng)內(nèi)部的“里三層”，由中心向外依次是核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)流區(qū)。核反應(yīng)區(qū)是太陽(yáng)能產(chǎn)生的基地；輻射區(qū)是向外傳播太陽(yáng)能的區(qū)域；對(duì)流區(qū)是將太陽(yáng)能向表層傳播的區(qū)域。太陽(yáng)外部有“外三層”，也就是我們?nèi)粘Ｋ芸匆姷奶?yáng)大氣層，它從里向外分別為光球?qū)印⑸驅(qū)雍腿彰釋樱ㄈ鐖D1-2所示）。太陽(yáng)表面溫度約5770K，中心溫度約1.56×108K，壓力約為兩千多億大氣壓。由于太陽(yáng)內(nèi)部溫度極高，壓力極大，其內(nèi)部物質(zhì)早已離化而呈離子態(tài)，不同原子核的相互碰撞引起一系列類似于氫彈爆炸的核子反應(yīng)是太陽(yáng)能量的主要來(lái)源。表1-1簡(jiǎn)要介紹了太陽(yáng)的物理性質(zhì)。

① 1erg/s=10-7W。

1.1.2　太陽(yáng)能輻射與吸收

太陽(yáng)是以光輻射的方式將能量輸送到地球表面的，其中一部分光線被反射或散射，一部分光線被吸收，只有大約70%的光線通過(guò)大氣層到達(dá)地球表面，如圖1-3所示。太陽(yáng)光在到達(dá)地球平均距離處，垂直于太陽(yáng)光方向的輻射強(qiáng)度（輻射強(qiáng)度也稱輻照強(qiáng)度，是指在單位時(shí)間內(nèi)，垂直投射到地球某一單位面積上的太陽(yáng)輻射能量，通常用W/m2或kW/m2表示）為一常數(shù)1.367kW/m2，此值稱為太陽(yáng)常數(shù)（Solar Constant）。到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻照度（輻照度也稱輻射通量，是指在單位時(shí)間內(nèi)，投射在地球某一單位面積上太陽(yáng)輻射能的量值，通常用kW·h/m2表示）與穿透大氣層的厚度有關(guān)。通過(guò)太陽(yáng)在任何位置與在天頂時(shí)，日照通過(guò)大氣到達(dá)測(cè)點(diǎn)路徑的比值來(lái)描述大氣質(zhì)量AM（Air Mass）。

大氣質(zhì)量為零的狀態(tài)（AM0），是指在地球空間外接收太陽(yáng)光的情況。太陽(yáng)與天頂軸重合時(shí)，路程最短，只通過(guò)一個(gè)大氣層的厚度，太陽(yáng)光線的實(shí)際路程與此最短距離之比稱為光學(xué)大氣質(zhì)量。光學(xué)大氣質(zhì)量為1時(shí)的輻射也稱為大氣質(zhì)量為1（AM1）的輻射。當(dāng)太陽(yáng)光線與地面垂直線成一個(gè)角度θ時(shí)（如圖1-4所示），大氣質(zhì)量=1/cosθ。估算大氣質(zhì)量的簡(jiǎn)易方法是，測(cè)量高度為h的物體的投射陰影長(zhǎng)度s，則大氣質(zhì)量。

由于地面陽(yáng)光的強(qiáng)度和光譜成分變化都很大，因此為了對(duì)不同地點(diǎn)測(cè)得的不同太陽(yáng)能電池的性能進(jìn)行有意義的比較，就必須確定一個(gè)地面標(biāo)準(zhǔn)，然后參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量（一般采用AM1.5的分布，即總功率密度為1kW/m2，即接近地球表面接收到的功率密度最大值）。太陽(yáng)光的波長(zhǎng)范圍為10pm～10km，但絕大多數(shù)太陽(yáng)輻射能的波長(zhǎng)位于0.29～3.0μm之間，太陽(yáng)能光譜分布如圖1-5所示（由圖可知，a線和c線幾乎重合，意味著大氣層外的太陽(yáng)光譜基本上接近在5900K時(shí)的黑體輻射）。

a—大氣層以外（AM0）；b—在海平面上（AM1.5）；c—在5900K時(shí)的黑體輻射

1.1.3　日地運(yùn)動(dòng)

地球以橢圓形的軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，橢圓形的軌道稱為黃道，在黃道平面內(nèi)，長(zhǎng)軸為1.52×108km，短軸為1.47×108km。

① 赤黃交角　地球與太陽(yáng)赤道面大約成23.45°（23°26′）夾角方向運(yùn)行（如圖1-6所示）被太陽(yáng)俘獲，變成繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的行星。地軸（即地球斜軸，又稱地球自轉(zhuǎn)軸）與黃道平面的夾角稱為赤黃交角。

② 角速度　地軸相對(duì)太陽(yáng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不一樣，對(duì)北半球而言，夏天快、冬天慢，對(duì)南半球而言，夏天慢、冬天快。

③ 南北回歸線與夏至、冬至日　當(dāng)北半球?yàn)橄闹寥眨?月21/22日）時(shí)，南半球恰好為冬至日，太陽(yáng)直射北緯23.45°的天頂，因而稱北緯23.45°N緯度圈為北回歸線。當(dāng)北半球?yàn)槎寥眨?2月21/22日）時(shí)，南半球恰好為夏至日，太陽(yáng)直射南緯23.45°的天頂，因而稱南緯23.45°S為南回歸線。

④ 春分與秋分日　春分日（3月20/21日）與秋分日（9月22/23日），太陽(yáng)恰好直射地球的赤道平面（如圖1-7所示）。

1.1.4　天球坐標(biāo)

觀察者站在地球表面，仰望星空，平視四周所看到的假想球面，按照相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，太陽(yáng)似乎在這個(gè)球面上自東向西周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)。要確定太陽(yáng)在天球上的位置，最方便的方法是采用天球坐標(biāo)，常用的天球坐標(biāo)有赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系兩種。

（1）赤道坐標(biāo)系

赤道坐標(biāo)系是以天赤道QQ′為基本圈，以天子午圈的交點(diǎn)O為原點(diǎn)的天球坐標(biāo)系，PP′分別為北天極和南天極。由圖1-8可見，通過(guò)PP′的大圓都垂直于天赤道。顯然，通過(guò)P和球面上的太陽(yáng)（Sθ）的半圓也垂直于天赤道，兩者相交于B點(diǎn)。在赤道坐標(biāo)系中，太陽(yáng)的位置Sθ由時(shí)角ω和赤緯角δ兩個(gè)坐標(biāo)決定。

① 時(shí)角ω　相對(duì)于圓弧QB，從天子午圈上的Q點(diǎn)起算（即從太陽(yáng)的正午起算），規(guī)定順時(shí)針方向?yàn)檎鏁r(shí)針方向?yàn)樨?fù)，即上午為負(fù)，下午為正。通常用ω表示，其數(shù)值等于離正午的時(shí)間（小時(shí)）乘以15°。

② 赤緯角δ　同赤道平面平行的平面與地球的交線稱為地球的緯度。通常將太陽(yáng)的直射點(diǎn)的緯度，即太陽(yáng)中心和地心的連線與赤道平面的夾角稱為赤緯角，通常以δ表示。地球上赤緯角的變化如圖1-9所示。對(duì)于太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，春分日和秋分日的δ=0°，向北極由0°變化到夏至日的+23.45°；向南極由0°變化到冬至日的-23.45°。赤緯角是時(shí)間的連續(xù)函數(shù)，其變化率在春分日和秋分日最大，大約一天變化0.5°。赤緯角僅僅與一年中的哪一天有關(guān)，而與地點(diǎn)無(wú)關(guān)，即地球上任何位置的赤緯角都是相同的。

赤緯角可用Cooper方程近似計(jì)算：

（1-1）

上述公式中，n為一年中的日期序號(hào)。例如，元旦為n=1，春分日為n=81，12月31日為n=365。這是一個(gè)近似計(jì)算公式，具體計(jì)算時(shí)不能得到春分日、秋分日的δ值同時(shí)為0的結(jié)果。更加精確的計(jì)算可用以下近似計(jì)算公式：

（1-2）

式中，N1=92.975為從春分日到夏至日的天數(shù)；α1為從春分日開始計(jì)算的天數(shù)；

N2=93.269為從夏至日到秋分日的天數(shù)；α2為從夏至日開始計(jì)算的天數(shù)；

N3=89.865為從秋分日到冬至日的天數(shù)；α3為從秋分日開始計(jì)算的天數(shù)；

N4=89.012為從冬至日到春分日的天數(shù)；α4為從冬至日開始計(jì)算的天數(shù)；

例如，在春分日，α1=0，以此類推。

式（1-2）比式（1-1）計(jì)算值的精確度提高了5倍，但計(jì)算較復(fù)雜，所以在一般情況下都用式（1-1）來(lái)計(jì)算赤緯角δ。

（2）地平坐標(biāo)系

人在地區(qū)上觀看空中的太陽(yáng)相對(duì)地面的位置時(shí)，太陽(yáng)相對(duì)地球的位置是相對(duì)于地面而言的，通常用高度角和方位角兩個(gè)坐標(biāo)決定，如圖1-10所示。在某個(gè)時(shí)刻，由于地球上各處的位置不同，因而各處的高度角和方位角也不相同。

① 天頂角θZ　天頂角就是太陽(yáng)光線OP與地平面法線QP之間的夾角。

② 高度角αS　高度角就是太陽(yáng)光線OP與其在地平面上投影線Pg之間的夾角，它表示太陽(yáng)高出水平面的角度。高度角與天頂角之間的關(guān)系為

θZ+αS=90°

（1-3）

③ 方位角γS　方位角就是太陽(yáng)光線在地平面上的投影與地平面上正南方向間的夾角γS。它表示太陽(yáng)光線的水平投影偏離正南方向的角度，取正南方向?yàn)槠鹗键c(diǎn)（即0°），向西（順時(shí)針方向）為正，向東為負(fù)。

（3）太陽(yáng)能角的計(jì)算

① 太陽(yáng)高度角的計(jì)算　高度角與天頂角、緯度（φ）、赤緯角及時(shí)角之間的關(guān)系為

sinαS=cosθZ=sinφsinδ+cosφcosδcosω

（1-4）

在太陽(yáng)正午時(shí)，ω=0（正午以前為負(fù)，正午以后為正），上式可簡(jiǎn)化為

sinαS=cosθZ=sinφsinδ+cosφcosδ=cos（φ-δ）=sin[90°±（φ-δ）]

（1-5）

當(dāng)正午太陽(yáng)在天頂角以南（即對(duì)于北半球而言，φ>δ）時(shí)

αS=90°-（φ-δ）

（1-6）

當(dāng)正午太陽(yáng)在天頂角以北（即對(duì)于南半球而言，φ<δ）時(shí)

αS=90°+（φ-δ）

（1-7）

② 方位角γS的計(jì)算　方位角與赤緯角、高度角、緯度及時(shí)角之間的關(guān)系為

sinγS=cosδsinω/sinαS

（1-8）

（1-9）

③ 日出、日落時(shí)的時(shí)角ωS　日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為0°，由式（1-4）可得

cosωS=-tanφtanδ

（1-10）

日出時(shí)的時(shí)角為ωSr，其角度為負(fù)值；日落時(shí)的時(shí)角為ωSs，其角度為正值。對(duì)于某一地點(diǎn)而言，太陽(yáng)日出與日落時(shí)的時(shí)角相對(duì)于太陽(yáng)正午是對(duì)稱的。

④ 日照時(shí)間N　日照時(shí)間是當(dāng)?shù)貜娜粘龅饺章渲g的時(shí)間間隔。由于地球每小時(shí)自轉(zhuǎn)15°，所以日照時(shí)間N可以用日出、日落時(shí)角的絕對(duì)值之和除以15°得到：

（1-11）

⑤ 日出、日落時(shí)的方位角　日出、日落時(shí)太陽(yáng)高度角為0°，此時(shí)，cosαS=1，sinαS=0，由式（1-9）可得

（1-12）

由此可知，由上述公式所得到的日出、日落時(shí)的方位角都有兩組解，但只有一組是正確的解。我國(guó)所處位置大致可劃分為北熱帶（0°～23.45°）和北溫帶（23.45°～66.55°）兩個(gè)氣候帶，當(dāng)太陽(yáng)赤緯角δ>0°（夏半年）時(shí)，太陽(yáng)升起和降落都落在北面的象限（即數(shù)學(xué)上的第一、二象限）；當(dāng)太陽(yáng)赤緯角δ<0°（冬半年）時(shí)，太陽(yáng)升起和降落都落在南面的象限（即數(shù)學(xué)上的第三、四象限）。

1.1.5　我國(guó)的太陽(yáng)能資源

太陽(yáng)能資源的區(qū)劃通常采用三種方式。

第一級(jí)區(qū)劃按年太陽(yáng)輻射量分區(qū)。

第二級(jí)區(qū)劃是利用各月日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)這一要素為指標(biāo)。一年中各月日照時(shí)數(shù)大于6h的天數(shù)最大值與最小值之比值，可看作當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源全年變幅大小的一種度量，比值越小說(shuō)明太陽(yáng)能資源全年變化越穩(wěn)定，就越有利于太陽(yáng)能資源的利用。此外，最大值與最小值出現(xiàn)的季節(jié)也說(shuō)明了當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源分布的一種特征。

太陽(yáng)光在一天中實(shí)際的照射時(shí)數(shù)稱日照時(shí)間。日照時(shí)間可分為最大可能日照時(shí)間與地理的或地形的可能日照時(shí)間，太陽(yáng)邊緣升起與降落之間的時(shí)段稱為最大可能日照時(shí)間，太陽(yáng)輻射能夠達(dá)到一個(gè)給定平面的最長(zhǎng)時(shí)段稱為地理的或地形的可能日照時(shí)間。日照時(shí)間又可以分為天文日照時(shí)間和實(shí)際日照時(shí)間。天文日照時(shí)間是假設(shè)某地為晴天的日照時(shí)間，也就是實(shí)際日照時(shí)間的上限。實(shí)際日照時(shí)間與天文日照時(shí)間的比值稱為日照率，可用來(lái)衡量一個(gè)地方為晴天的概率。日照率由以下公式確定：

日照率

（1-13）

若干年的年日照時(shí)間與年份數(shù)的比值稱為年平均日照時(shí)間，此指標(biāo)是太陽(yáng)能利用價(jià)值的評(píng)估指標(biāo)之一，全國(guó)主要城市的年平均日照及最佳安裝傾角見表1-2。

第三級(jí)區(qū)劃是利用太陽(yáng)能日變化的特征值作為指標(biāo)。其規(guī)定為，以當(dāng)?shù)卣嫣?yáng)時(shí)（實(shí)際上日常用的計(jì)時(shí)是平太陽(yáng)時(shí)，平太陽(yáng)時(shí)假設(shè)地球繞太陽(yáng)是標(biāo)準(zhǔn)的圓形，一年中每天都是均勻的。北京時(shí)間是平太陽(yáng)時(shí)，每天都是24小時(shí)。而如果考慮地球繞日運(yùn)行的軌道是橢圓的，則地球相對(duì)于太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)并不是均勻的，每天并不都是24小時(shí)，有時(shí)候少有時(shí)候多。考慮到該因素得到的是真太陽(yáng)時(shí)。真太陽(yáng)時(shí)要求每天的中午12點(diǎn)，太陽(yáng)處在頭頂最高）。9～10時(shí)的年平均日照時(shí)數(shù)作為上午日照情況的代表，同樣以11～13時(shí)代表中午，以14～15時(shí)代表下午。哪一段的年平均日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，則表示該段有利于太陽(yáng)能的利用。第三級(jí)區(qū)劃指標(biāo)說(shuō)明了一天中太陽(yáng)能利用的最佳或不利時(shí)段。

為了便于太陽(yáng)能資源的開發(fā)與利用，按年太陽(yáng)總輻射量空間分布，也就是第一級(jí)區(qū)劃方法，中國(guó)氣象科學(xué)研究院根據(jù)1971～2000年太陽(yáng)能資源分布實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)將我國(guó)太陽(yáng)能資源劃分為四個(gè)區(qū)域，如圖1-11所示。

（Ⅰ：≥6300MJ/m2；Ⅱ ：5040～6300MJ/m2；Ⅲ ：3780～5040MJ/m2；Ⅳ：<3780MJ/m2；釣魚島、南海諸島略）

Ⅰ.太陽(yáng)能資源最豐富帶：西藏大部、新疆南部以及青海、甘肅和內(nèi)蒙古的西部。這些地區(qū)的年太陽(yáng)輻照量超過(guò)6300MJ/m2，年總輻射量大于1750kW·h/m2，平均日輻射量大于4.8kW·h/m2，而且月際最大與最小可利用日數(shù)的比值較小，年變化較穩(wěn)定，是太陽(yáng)能資源利用條件最佳的地區(qū)。

Ⅱ.太陽(yáng)能資源很豐富帶：新疆大部、青海和甘肅東部、寧夏、陜西、河北、山東東北部、山西大部、內(nèi)蒙古東部、東北西南部、內(nèi)蒙古東部、東北西南部、云南、四川西南部。該地區(qū)年太陽(yáng)輻照量為5040～6300MJ/m2，年總輻射量在1400～1750kW·h/m2之間，平均日輻射量在3.8～4.8kW·h/m2之間，大部分地區(qū)可利用時(shí)數(shù)的年變化比較穩(wěn)定。

Ⅲ.太陽(yáng)能資源較豐富帶：其年太陽(yáng)輻照量為3780～5040 MJ/m2，年總輻射量在1050～1400kW·h/m2之間，平均日輻射量在2.9～3.8kW·h/m2之間，它主要包括黑龍江、吉林、遼寧、安徽、江西、山西南部、內(nèi)蒙古東北部、河南、山東大部、江蘇、浙江、湖北、湖南、福建、廣東、廣西、海南東部、四川和貴州大部、西藏東南部、臺(tái)灣。

Ⅳ.太陽(yáng)能資源一般帶：太陽(yáng)能資源一般帶的年太陽(yáng)輻照量小于3780MJ/m2，年總輻射量小于1050kW·h/m2，平均日輻射量小于2.9kW·h/m2，它主要包括四川中部、貴州北部、湖南西北部以及重慶市。

1.1.6　太陽(yáng)能利用的基本形式

太陽(yáng)能利用的基本方式有三種：太陽(yáng)能熱利用、太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電。

（1）太陽(yáng)能熱利用

太陽(yáng)能熱利用的基本原理是將太陽(yáng)輻射能收集起來(lái)，通過(guò)與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽(yáng)能收集裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器三種。根據(jù)其所能達(dá)到的溫度和用途的不同，太陽(yáng)能熱利用可分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能干燥器、太陽(yáng)能蒸餾器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽(yáng)爐等。

太陽(yáng)能熱利用技術(shù)有幾大特點(diǎn)：①技術(shù)比較成熟、商業(yè)化程度較高；②太陽(yáng)能熱效率比較高，如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能干燥器，其平均熱效率均能達(dá)到50%左右；③應(yīng)用范圍廣，具有廣闊的市場(chǎng)，如農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、種植業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)、服務(wù)業(yè)和人類日常生活領(lǐng)域均能推廣和應(yīng)用。

（2）太陽(yáng)能熱發(fā)電

太陽(yáng)能熱發(fā)電是先將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，然后再按照某種發(fā)電方式將熱能轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電方式。

太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)可分為兩大類型：一類是利用太陽(yáng)熱能直接發(fā)電，如利用半導(dǎo)體材料或金屬材料的溫差發(fā)電、真空器件中的熱電子和熱離子發(fā)電、堿金屬的熱電轉(zhuǎn)換以及磁流體發(fā)電等。其特點(diǎn)是發(fā)電裝置本體無(wú)活動(dòng)部件。但它們目前的功率均很小，有的仍處于原理性試驗(yàn)階段，尚未進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。另一類是太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電，就是說(shuō)，先把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。這種類型已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。美國(guó)、西班牙、以色列等國(guó)家和地區(qū)已建成具有一定規(guī)模的實(shí)用電站，通常所說(shuō)的太陽(yáng)能熱發(fā)電即為這種類型的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用聚光集熱器把太陽(yáng)能聚集起來(lái)，將某種工質(zhì)加熱到數(shù)百攝氏度的高溫，然后經(jīng)過(guò)熱交換器產(chǎn)生高溫高壓的過(guò)熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從汽輪機(jī)出來(lái)的蒸汽，壓力和溫度均已大為降低，經(jīng)冷凝器凝結(jié)成液體后，被重新泵回?zé)峤粨Q器，又開始新的循環(huán)。世界上現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可分為槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)三大基本類型。

亞洲首座太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站，我國(guó)首個(gè)、亞洲最大的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電電站——八達(dá)嶺太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站，歷經(jīng)6年科研攻關(guān)和施工建設(shè)于2012年8月在延慶建成，并成功發(fā)電。這也使我國(guó)成為繼美國(guó)、西班牙、以色列之后，世界上第四個(gè)掌握太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的國(guó)家。該實(shí)驗(yàn)電站位于八達(dá)嶺鎮(zhèn)大浮坨村，熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)基地占地300畝，基地內(nèi)包括一個(gè)高119m的集熱塔和100面共1萬(wàn)平方米的定日鏡。2013年6月，該電站發(fā)電并入國(guó)家電網(wǎng)。電站正在建設(shè)1MW槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，投入使用后，發(fā)電量將進(jìn)一步增加。

隨著新技術(shù)、新材料和新工藝的不斷發(fā)展，研究開發(fā)工作的不斷深入，并隨著常規(guī)能源的漲價(jià)和資源的逐步匱乏，以及大量燃用化石能源對(duì)環(huán)境影響的日益突出，發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)將會(huì)逐漸顯現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)社會(huì)的合理性。特別是在常規(guī)能源匱乏、交通不便而太陽(yáng)能資源豐富的邊遠(yuǎn)地區(qū)，當(dāng)需要熱電聯(lián)合開發(fā)時(shí)，采用太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)是切實(shí)可行的。

（3）太陽(yáng)能光伏發(fā)電

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光生伏打效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基本裝置是太陽(yáng)能電池。

太陽(yáng)能電池本身無(wú)法單獨(dú)構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)，還必須根據(jù)不同的發(fā)電系統(tǒng)配備不同的輔助設(shè)備，如控制器、逆變器、儲(chǔ)能蓄電池等。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以配以蓄電池而構(gòu)成可以獨(dú)立工作的發(fā)電系統(tǒng)，也可以不帶蓄電池，直接將太陽(yáng)電池發(fā)出的電力饋入電網(wǎng)，構(gòu)成并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。獨(dú)立和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備配置如圖1-12和圖1-13所示。

光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)，如安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染，能量隨處可得，不受地域限制，無(wú)須消耗燃料，無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，故障率低，維護(hù)簡(jiǎn)便，可以無(wú)人值守，建站周期較短，規(guī)模大小隨意，無(wú)須架設(shè)輸電線路，可以方便地與建筑物相結(jié)合等。這些優(yōu)點(diǎn)都是常規(guī)發(fā)電和其他發(fā)電方式所不及的。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源可以無(wú)處不在。