电力系统工程课程设计---通天塔轨道环太阳能发电系统

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1、 1 通天塔太阳能发电轨道环系统 一、 目前世界能源现状 在过去的一个世纪中，煤炭、石油、天然气等化石能源的开发与利用揭开了大工业时代的序幕，百年前后人类总的年能源供应量增长了近 10 倍。然而，无节制的资源开发和低效的能源利用造成了大量的资源浪费与日益严重的生态环境污染，人类的生存空间受到了极大威胁，在新的世纪里，能源科学不得不同时面对资源短缺与环境污染的双重压力， 根据美国能源信息署（ EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计， 2020 年世界能源需求量将达到达到 128.89 亿 吨油当量， 2025年达到 136.50 亿吨油当量，年均增长率

2、为 1.2%。对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 这些人类目前赖以生存的主要能源是不可再生的。用多少就少多少 .化石能源耗尽是迟早的事情 .世界煤炭已探明可采储量约 10000 亿吨可供开采近 200 年 ；世界石油已探明可采储量约 1567 亿吨可供开采约 50 年 ；世界天然气已探明可采储量约 175.8 万亿 m3 可供开采约70 年 . 节约能源，延缓化石能源枯竭的时间表，为新能源、可再生能源的开发利用留有充足时间已成为 世界各国的共识。 化石能源终究有一天会枯竭。 我个人认为，最具发展前景、发展潜力的新能是太阳能和核能，尤其

3、是太阳能，太阳能以其独具的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性，使许多发达国家都把太阳能等可再生能源从原来的补充能源上升到战略替代能源的地位。 二、 目前太阳能发电现状 太阳能发电方法有两种，一是太阳能热发电，一是太阳能光伏发电。 近几年国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了 10 多座兆瓦级光伏发电系统， 6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。 1997 年又提出 “百万屋顶 ”计 划。日本 1992 年启动了新阳光计划，到 2003 年日本光伏组件生产占世界的 50%， 2 世界前 10 大厂商有 4 家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网

4、电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程 太阳能热发电的概念早在 19 世纪就已经提出，自从 1878 年在巴黎建立了第一个小型点聚焦太阳能热交换式蒸汽机以来，能源领域专家从各个方面对太阳能热发电技术展开探讨，尤其是 20 世界 80 年代以来，美国、意大利、法国、前苏联、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等相继建立起各种不同类型的试验示范装置和商业化运行装置，促进了太阳能热发电技术的发展和商业化的进程，太阳能热发电技术取得了显著的进展。据不完全统计，

5、仅在 1981-1991 年 10 年期间，全世界就组建了 500kW 以上的太阳能热发电系统 20 多座。如今，在采用 Rankine 循环的技术中，按照集热温度的高低，太阳能热发电系统大致可以分为槽式系统、塔式系统和碟式系统三大基本类型。 但是，目前太阳能发电在商业上没有得到大规模应用。主要原因有以下三个 方面：第一，太阳能能流密度低，需要大面积的光学反射装置和昂贵的接收装置将太阳能直接转换为电能，这一过程的投资成本占整个电站投资的一半左右。第二，太阳能发电系统的发电效率低 , 年太阳能净发电效率不超过 15%。在相同的装机容量下 , 较低的发电效率需要更多的聚光集热装置，增加了投资成本。

6、第三，由于太阳能供应不连续、不稳定，需要在系统中增加蓄热装置，大容量的电站需要庞大的蓄热装置和管路系统 ,，造成整个电站系统结构复杂，增加了成本。 三、 通天塔太阳能发电站轨道环系统 由于太空的太阳辐射每平方米可以达到 1353 瓦，是地面 的 5 倍以上，在地球同步轨道，99%的时间可以接受太阳能辐射。如果在地球同步轨道上部署宽度为 1000 米的太阳能电池阵环带，以转换效率 100%计算，从理论上说，其 1 年接受的太阳能辐射，可以为地球可知开采石油储能的能量总和。 目前美国、日本、欧洲、俄罗斯等都提出了自己的国际空间太阳能电站的构想，预计投资数百亿美元，建立 100 万千瓦的商业性装机电站，在 2030-2040 年投入使用。目前中国暂时还没有起步。 个人提出一个太空太阳能发电站建设方案 通天塔太阳能发电站轨道环系统。