请问设计制作一个太阳能发电系统，需要用到什么电路知识？
利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。
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人们需要太阳能
现有能源
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求 ，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有电力能源的来源主要有3种，即火电、水电和核电。
火电的缺点
火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。
水电的缺点
水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 太阳能屋顶发电站
核电的缺点
核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。
太阳能满足新能源的条件
陕西清立新能源：这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。
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太阳能发电是最理想的新能源
照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。
要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。
目前，太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20%以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。
当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池，光电变换效率可达36%，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。
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太阳能发电的应用
太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分别进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。
日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。[1]
据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80%装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14%，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30%－40%。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。
不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8%—10%，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要1.5至2美元，而且每发一度电的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。
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太阳能发电的前景
太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3%或全部沙漠的 51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5% 。因此这一方案是有可能实现的。
另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。
随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！
太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。
世界目前已有近200家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。
近年韩国三星、LG都表示了积极参与的愿望，中国海峡两岸同样十分热心。据报道，我国台湾2008年结晶硅太阳能电池生产能力达2．2GW，以后将以每年1Gw生产能力扩大，当年并开始生产薄膜太阳能电池，今年将大力增强，台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。2010年各国及地区有1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本Sharp，德国Q—Cells，Scho~Solar，拐5威RWESolar，中国SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生产能力的公司。
近年世界太阳能电池市场高歌猛进，一片大好，但百年不遇的金融风暴带来的经济危机，同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云，主要企业如德国Q—Cells的业绩应声下调，预年今年世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时，人们也看到美国．奥巴马上台后即将施行GreenNewDeal政策，包括其内的绿色能源计划可有1500亿美元的补助资金，日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。
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太阳能电池发电原理
太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。 吉光光电当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
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晶体硅太阳能电池的制作过程
储量丰富的硅
“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。
生产过程
生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。
以单晶硅为例，其生产过程可分为： 工序一，硅片清洗制绒
目的——表面处理：
清除表面油污和金属杂质；
去除硅片表面的切割损坏层；
在硅片表面制作绒面，形成减反射织构，降低表面反射率； 利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀，在硅片表面形成3-6 微米的金字塔结构，这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射，增加了对光的吸收；
工序二，扩散
硅片的单/双面液态源磷扩散，制作N型发射极区，以形成光电转换的基本结构：PN结。
POCl3 液态分子在N2 载气的携带下进入炉管，在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换，并扩散进入硅片表面，激活形成N型掺杂，与P型衬底形成PN结。主要的化学反应式如下： POCl3 + O2 → P2O5 + Cl2 P2O5 + Si → SiO2 + P
工序三，等离子刻边
去除扩散后硅片周边形成的短路环； 工序四，去除磷硅玻璃
去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃（磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层）。
工序五，PECVD
目的——减反射+钝化：
PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；
制作减少硅片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）；
SiN 薄膜中含有大量的氢离子，氢离子注入到硅片中，达到表面钝化和体钝化的目的，有效降低了载流子的复合，提高了电池的短路电流和开路电压。
工艺原理：
硅烷与氨气反应生成SiN 淀积在硅片表面形成减反射膜。
利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术。由于等离子体存在，促进气体分子的分解、化合、激发和电离，促进反应活性基团的生成，从而降低沉积温度。PECVD在200℃～500℃范围内成膜，远小于其它CVD在700℃～950℃范围内成膜。
反应过程中有大量的氢离子注入到硅片中，使硅片中悬挂键饱和、缺陷失去活性，达到表面钝化和体钝化的目的。
工序六，丝网印刷
用丝网印刷的方法，完成背场、背电极、正栅线电极的制作，已引出产生的光生电流；
工艺原理：
给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆，通过烧结后形成欧姆接触，使电流有效输出；
正面电极用Ag金属浆料，通常印成栅线状，在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率；
背面通常用Al金属浆料印满整个背面，一是为了克服由于电池串联而引起的电阻，二是减少背面的复合；
工序七，烘干和烧结
目的及工作原理：
烘干金属浆料，并将其中的添加料挥发（前3个区）；
在背面形成铝硅合金和银铝合金，以制作良好的背接触（中间3个区）；
铝硅合金过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程，需加热到铝硅共熔点（577℃）以上。经过合金化后，随着温度的下降，液
相中的硅将重新凝固出来，形成含有少量铝的结晶层，它补偿了N层中的施主杂质，从而得到以铝为受主杂质的P层，达到了消除背结的目的。
在正面形成银硅合金，以良好的接触和遮光率；
Ag浆料中的玻璃添加料在高温（~700度）下烧穿SiN膜，使得Ag金属接触硅片表面，在银硅共熔点（760度）以上进行合金化。
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聚光太阳能发电
聚光太阳能发电（Concentrating Solar Power）简称CSP，准确地说应该是“聚光太阳能热发电”。
聚光太阳能发电的先行者是美国的吉尔伯特·科恩，在美国内华达州建造极具规模的聚光太阳能发电站，已经成功地为拉斯维加斯供应22兆瓦的电力能源。
聚光太阳能发电继风能、光电池之后，已经开始崭露头角，有望成为解决能源匮乏、应对气候变暖的有效技术手段。
基本原理：聚光太阳能发电使用抛物镜将光线聚集到充有合成油的吸热管上，再将加热到约400摄氏度的合成油输送到热交换器里，将热量通过此加热循环水，将水加热，产生水蒸气，推动涡轮转动使发电机运转，以此来发电。
聚光太阳能发电与太阳能电池不同，太阳能电池使用太阳电池板将太阳能直接变成电能，可以在阴天操作，CSP一般只能够在阳光充足、天气晴朗的地方进行。
不过，即使在没有太阳的夜晚，采用熔融盐储存热量的方法，现在也能解决全天候的供电问题了。
国际能源署（IEA）下属的SolarPACES、欧洲太阳能热能发电协会（ESTELA）和绿色和平组织的预测则较为温和，认为CSP到2030年在全球能源供应份额中将占3%-3.6%，到2050年占8%-11.8%，这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW，每年新增41GW。在未来5-10年内累计年增长率将达到17%-27%。
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太阳能电池的应用
通信卫星供电
上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家，将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。
离网发电系统
太阳能发电[1]控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。
蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。
逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高，逆变器的高效运行也显得非常重要。
产品包括：A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器 F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
并网发电系统
上海力友电气有限公司的可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器[2]直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。网发电系统是太阳能风力发电的发展方向，代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
产品包括:A、光伏并网逆变器 B、小型风力机并网逆变器 C、大型风机变流器 （双馈变流器，全功率变流器）
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太阳能发电技术原理
现在，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨 道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
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太阳能发电网
中国太阳能发电网以互联网作为信息平台，以光伏、光热及太阳能发电行业的整个产业链的企业要闻、行业政策、技术动态、产业观察等信息作为主要内容，是致力于为太阳能发电企业提供行业新鲜、权威的资讯产品，为政府机关、能源企事业单位、科研院所、行业协会、学会提供资讯服务、咨询服务、资本运作、项目合作等综合服务的信息咨询公司。积极利用自身行业优势，探索将新技术、新资源，新媒体进行整合，尝试新思维、新模式有机结合，创新绿色能源发展路径，致力打造成中国太阳能发电企业的权威网站、极
具影响力的行业媒体平台——“中国太阳能发电网”。
《太阳能发电》杂志
《太阳能发电》杂志，是中国太阳能发电网下的专业平媒， 杂志以太阳能发电业界的权威人士为采访对象，每月推出一位重点人物，以探寻名企生产运行的战略方针，对目前国家相关政策的解读等。内设高端访谈、特别企划、阳光资讯、产业研究、技术论坛、国际观察、前沿动态等栏目，努力打造成网刊一体、网刊互动的综合性行业媒体平台。
理论设计阶段先要确认你的电站产能方式为何，核聚变还是核裂变，核聚变简单讲是指两个较小的原子核通过结合生成大原子核并释放出能量的过程。裂变就是大的原子在受到中子的轰击下变成其他原子并产生能量的过程。现阶段的科技水平还无法对聚变反应能进行和平利用，相关可控技术科学家们还在实验室研究中，所以只能使用裂变能来实现了，接下来就是制造工厂了，而这当中的核心就是反应堆 自从核电站问世以来，在 工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、 重水堆和石墨汽冷堆。它们相应地被用到三种不 同的核电站中，形成了现代核发电的主体。轻水堆又分为压水堆和沸水堆。在此以沸水堆为建设方向， 沸水堆电站 沸水堆核电站 沸水堆核电站工作流 程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯 上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷 却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器 和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电 机组发电。 沸水堆是由压力容器及其中间的燃料 元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成。汽水 分离器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴 分开、防止水进入汽轮机，造成汽轮机叶片损 坏。沸水堆所用的燃料和燃料组件与压水堆相 同。沸腾水既作慢化剂又作冷却剂。 沸水堆与压 水堆不同之处在于冷却水保持在较低的压力（约 为70个大气压）下，水通过堆芯变成约285℃的 蒸汽，并直接被引入汽轮机。所以，沸水堆只有 一个回路，省去了容易发生泄漏的蒸汽发生器， 因而显得很简单。 总之，轻水堆核电站的最大优 点是结构和运行都比较简单，尺寸较小，造价也 低。反应堆问题解决了，接下来就是把反应堆生成的蒸汽能转化为电能了这中间就要用到发电机啦，在蒸气驱动发电机轮机从而产生电能后核电站的雏形宣告完成接下来为了加强核辐射泄露还要在反应堆外加上厚厚的混凝土包层以及反应堆控制部分基本就ok啦！
物质、能量与信息。
因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。
我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。
组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。
能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。
未来对能源的要求
有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。
未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。
而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。
除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
u 能源的定义与源头
究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。
能源的源头
来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。
而能源是产生能量的源头。
人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。
在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。
太阳能
地球
来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。
与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。
来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000 万吨煤。
u 能源结构与储量
地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？
能源的种类
一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；
二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，
一次能源和二次能源能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。
常规能源和新能源其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。
煤的时代
能源结构的变迁历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪，到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油与天然气，到20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源，动摇了煤炭的主宰地位。但是，20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。
而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计
煤炭：～200年
石油、天然气：～50年
核能：无穷多
之一的电力消耗逐年增加。根据统计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每八年就要增加一倍。
于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。
化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用？据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米，预计还可开采60年。必须指出的是，煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢！
水能及新能源的潜力那么水能呢？我们知道，水力是可以长期开发利用的。但是，在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办？再说，水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中，太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且就目前的技术发展情况来看，在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似，它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制，如风能、潮汐能、地热能等等。
易裂变核素
易发生裂变的原子只有铀-235（U235）、钚-239（Pu239）、铀-233（U233）三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235，钚-239可由铀-238生成，铀-233可由钍-232（Th232）生成。
易聚变核反应
氘（D2）-氚（D3）反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在，而氚极少，必须由人工生成（如由锂制造）。
核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。
天然铀的成份
天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。
作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。
聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。
专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。
1.2 变脏的地球与干净的核电
本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？
u 能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。
能源利用与环境的可持续发展
能源危机
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。
今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。
能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。
浓烟滚滚的火电厂
能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头
目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。
和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。
1. 多元化
世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加，在某些地区，燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来，在发展常规能源的同时，新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中，风电要达到4000万千瓦，水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年，英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%，到2020年达到20%。
2. 清洁化
随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，不仅能源的生产过程要实现清洁化，而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中，煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例将维持在37.60%～37.90%的水平。同时，过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展，洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。
3. 高效化
世界能源加工和消费的效率差别较大，能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步，未来世界能源利用效率将日趋提高，能源强度将逐步降低。例如，以1997年美元不变价计，1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元，2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元，预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元，2025年为0.2375吨油当量/千美元。
但是，世界各地区能源强度差异较大，例如，2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元，2001～2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3～3.2倍，可见世界的节能潜力巨大。
4. 全球化
由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性，世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求，越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应，世界贸易量将越来越大，贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例，世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨，年均增长率约为3.46%，超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来，世界石油净进口量将逐渐增加，年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日，2020年将达到4080万桶/日，2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快，世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。
5. 市场化
由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段，故随着世界经济的发展，特别是世界各国市场化改革进程的加快，世界能源利用的市场化程度越来越高，世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少，而政府为能源市场服务的作用则相应增大，特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面，政府将更好地发挥作用。当前，俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家，正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施，这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高，有利于境外投资者进行投资。
三、启示与建议
1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路
中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系
为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.
不矛盾。如果矛盾的话，在未来传统化石能源枯竭之后，岂不是没有能源可用。水电作为传统的可再生能源在应用方面应该没什么可说的，大家争论的一般都是水电对生态环境的影响。 的确，如风电、太阳能确实存在不稳定性，可这不代表一定要发生有能源却完全不能用这种尴尬的事情，毕竟风电的全寿命成本比较高，造出来不发够电基本就是赔了。目前就针对风电，已经有很多新的应用来解决一些问题，可参加这篇文章：神奇的风电：解决电解铝40%成本问题，对于一些区域，可以使用这样非并网的方式加以利用。其次，伴随着未来技术的进步，很有可能高性价比的储能设备设施会出现并得到应用。而核电的成本还请参见核电的成本是多少？ 可见普遍核电还是要比煤电成本要低，最需要注意的就是其安全问题，主要是使用过的燃料棒的处理问题。 生物能源其实有着很大的空间，现在我们仍然每天大量浪费着生物能源，比如城市垃圾中的大量有机物质、污水处理厂的剩余污泥等，请参见我在这篇回答里4.1有关厌氧消化(AD)的部分国内城市垃圾处理方式与国外有何区别？国外垃圾处理是否有可以借鉴的地方？这部分生物能源其实和火电相比虽然目前体量小，但是相对清洁而且输出同样稳定，而且有着巨大的发展潜力。他像地热能、潮汐能等目前还没有进入大规模实用阶段，但是就答主所知，很多机构都一直在对潮汐能进行着不懈的研究，希望不久的将来就可以见到其大规模商用。 大幅度提高清洁的可再生能源应用比例已经是全球的共识，其大规模应用乃至逐渐取代传统化石能源在答主看来都是不可避免的，一些技术问题相信都可以解决。
建成后的电站是中国同类电站中最大的，也是世界第二大电站。此前，中国最大的太阳能电站是位于西北部宁夏的腾格尔沙漠太阳能园区，容量为1.54吉瓦；而印度的巴德拉太阳能园区（Bhadla Solar Park）是全球最大的太阳能电站。
据悉，黄河的电站耗资22亿美元（1,486亿元人民币），是计划中的16吉瓦可再生能源发电综合体的一部分，其中包括两座8吉瓦的换流站。SupChina表示，该电站的建设在4个月内完成，其中包括由阳光电源（Sungrow）提供的202.9兆瓦储能系统。
据报道，国家电网公司负责这条价值31.8亿美元（2,149亿元人民币）的特高压电力线。
1、山西大同国家先进技术光伏示范基地(3000MW)
这是我国首个促进先进技术光伏产品应用的大规模太阳能光伏电站，是国家能源局“光伏领跑者”计划首个被批准的项目，总规划装机量3000MW，分三年实施。基地旨在规模化应用先进技术光伏产品，同时，示范基地将发展光伏发电、新能源与治理采煤沉陷区相结合，对于探索采煤沉陷区生态修复，进而推动资源型城市能源发展方式转变都有重要意义。
2、山西阳泉国家先进技术光伏发电基地(2200MW)
为推动国家光伏产业升级转型，引领电价下降，调整以煤电为主导的产业结构，阳泉市采煤沉陷区建设国家先进技术光伏发电示范基地，总规划装机量2200MW，分两期实施，其中2016年一期建设1000兆瓦。根据基地规划总体布局，一期共分13个单体项目，其中光伏发电示范项目12个，平台项目1个。建设期截至2017年中，开发经营期为25年(不含建设期)。
3、宁夏(盐池)新能源综合示范区电站(2000MW)
这是截止目前全球最大的单体光伏电站项目，总规划装机量2000MW，占地约6万亩。按照宁夏的光照条件，这一2000MW项目建成后，年平均上网电量289419万度。以该发电量计算，与火电相比，每年可节约标准煤101万吨。该示范区还将建设风、光、生物质、储能多元互补可再生能源发电系统、绿色现代牧业养殖示范基地、绿色现代牧草种植示范基地、全球最大光伏旅游基地等项目。
4、山东新泰光伏发电示范基地(2000MW)
中德新能源示范市重点支撑项目，中国光伏电站领跑者计划重点实施项目，全国最大的采煤沉陷区农光互补示范基地，总规划装机量2000MW，总占地12万亩，总投资200亿元。作为规模较大的中国太阳能发电站之一，项目全部建成后，年销售收入15亿元，可帮助当地贫困户尽快脱贫。新泰市在2016-2020年期间利用集中连片采煤沉陷区建设28座光伏电站。
5、腾格里沙漠太阳能发公园(1547MW)
腾格里沙漠太阳能发公园被称为太阳能“长城”，建成初期是规模最大的中国太阳能发电站，占地面积43平方公里，总规划装机量1547MW。该太阳能光伏电站位于中国的腾格里沙漠，有着足够的扩展空间，目前占该地区干旱地区的3.25%，比纽约中央公园大10倍以上，并且能够产生1.5千兆瓦的功率，可与大多数核电站的电力容量相媲美。
6、河北张家口奥运廊道领跑者项目(1500MW)
这座中国太阳能电厂的总规划装机量为1500MW，2016年10月一期获批指标总容量为500MW，这500MW共分给了14个项目。按照张家口奥运廊道规划图，1500MW的项目总量，主要分布在张家口宣化区、下花园区以及怀来县三个县区，项目地点分散、土地利用率不高等是该基地的主要特点。由于项目规划过多，有的还不到1MW，建设成本间接增加。
7、内蒙古乌海光伏领跑技术基地(1300MW)
该座中国光伏电站总规划装机量1300MW，三年逐步实施建设(2016-2019年)。根据乌海市发改委规划，该基地单体项目于2017年9月开发建设，项目位于海勃湾区金沙湾和小加工园，总投资8亿元，上网电价0.5元/千瓦时，拟通过金沙湾220千伏变电站接入电网。起步阶段本着节约、集约利用的原则，利用现有电网为主，就近接入、就地为周边负荷供电。
8、山西芮城光伏领跑技术基地(1020MW)
2016年国家能源局批复的全国8大光伏基地之一，是唯一一个县级国家级光伏基地，总规划装机量1020MW，总投资88亿元，当年12月开工建设。作为规模较大的中国太阳能发电站之一，共规划达13处场地，涉及中条山沿山一带7个乡镇，年可增加地区生产总值12亿，实现财政收入1.5亿；为贫困群众提供就业岗位600多个，年可增加农民收入800余万。
9、山东济宁光伏发电示范基地(1000MW)
总规划装机量1000MW，其中任城区规划100MW，邹城市规划装机量100MW，曲阜市规划装机量100MW，鱼台县规划装机量140MW，微山县规划装机量560MW。该座中国太阳能发电站的初期建设于2016年展开，计划安装容量为50万千瓦，共划分7个单体项目，其中光伏发电示范项目6个，平台项目1个，开发经营期为25年(不含建设期)。
10、龙羊峡大坝太阳能公园(850MW)
该中国太阳能电厂位于中国西北部青海省的青藏高原，由中国五大发电企业之一的国家电力投资公司运营，是世界上最大的太阳能公园之一，总规划装机量850MW，面积约27平方公里，甚至从太空中也可以俯瞰到龙羊峡太阳能电站。该站可为20万户家庭供电，其第一建设阶段于2013年完成，第二建设阶段于2015年完成，总建设成本约为60亿元人民币。
11、广西兴宾渔光互补光伏发电项目(300MW)
全国建成并网的渔光互补太阳能光伏电站共13家，广西兴宾渔光互补光伏发电项目，是目前中国最大规模的“渔光互补”光伏发电站，总规划装机量300MW，占地6000亩，总投资15亿元，是广西首家渔光互补光伏电站，位于兴宾区蒙村镇。所谓的“渔光互补”，即是指渔业养殖和光伏发电相结合，水面上方架设光伏板阵列，光伏板下方水域进行鱼虾养殖。
12、中国格尔木太阳能公园(200MW)
在青海省格尔木市东109国道两侧的荒漠上，太阳能电站一个接一个，星罗棋布，十分壮观，这就是中国光伏电站群中知名的格尔木太阳能公园。格尔木太阳能电站总规划装机量200MW，总投资约32.6亿人民币，于2010年10月底建成投产，由中国电力投资集团开发。该发电站累计发电量已达28.9亿千瓦时，节约标准煤93万吨，减少二氧化碳排放约305万吨。
13、昆明石林太阳能光伏并网实验示范电站(166MW)
这是在石笋、石芽大面积外露的喀斯特地貌特征的丘陵地区建设起的“中国太阳能发电站”，有效利用石漠化土地5445亩，是云南在石漠化荒地上探索利用太阳能发电的一次重大举措。其总规划装机量166MW，总投资90亿元，2015年建设完成，年发电量将达1.88亿千瓦时，年减排二氧化碳17.54万吨。该电站在发电的同时还承担着一系列太阳能科研项目。
14、安徽省淮南水上漂浮式光伏发电站(150MW)
世界上最大的水上漂浮式光伏发电站，同时亦是三峡集团首个水上漂浮式光伏项目，总规划装机量150MW，总投资约10亿元。该电站年发电量约1.5亿度，相当于支撑国家17.64亿元的gdp，年纳税约2500万元以上；相当于种植阔叶林约530公顷；相当于年节约标准煤约5.3万吨，减少二氧化碳排放约19.95万吨，减少森林砍伐约5.4万立方米，可以照亮约9.4万户城乡家庭。
15、甘肃敦煌熔盐塔式光热电站(100-110MW)
中国首批光热发电示范项目的建设基地之一，总规划装机量100-110MW，拥有全球单机最大的聚光集热镜场，共12078余台定日镜，是全球聚光规模最大、吸热塔最高、储热罐最大、可24小时连续发电的100兆瓦级熔盐塔式光热电站，标志着中国成为世界上少数掌握百兆瓦级光热电站技术的国家之一。该电站在夏季工况下，可24小时连续发电突破180万千瓦时。
16、浙江宁波海曙大路村屋顶光伏项目(13MW)
全国最大的光电建筑一体屋顶光伏项目，总规划装机量13MW。项目一期装机容量760千瓦，年发电量约80万度，二期项目装机容量540千瓦。项目建成后，根据现有光伏政策，每发一度电，可带来0.6653元/度的收益。全村435户人家每户每年可免费使用360度电。投资回收期满后，企业与村集体按照60%和40%分享发电实际收益，每年村集体创收约7万元。
17、八达岭太阳能热发电实验电站(1MW)
亚洲最大的塔式太阳能热发电电站，总规划装机量1MW，年发电量可达195万千瓦时。这个发电站在八达岭长城脚下，集科研、示范、试验和展示为一体，是我国863高技术科学试验项目，也是中国第一座拥有自主知识产权的兆瓦级塔式太阳能热发电实验电站。此发电站共使用定日镜达100面，总面积一万平方米，占地八十亩，预计使用寿命为二十年。
参考: 大学工程系，有学有关电力能源课题
万物依据 5 5 1 9 再生能源 Z 3 N 1 注水农业
参考: 我据基本法2013
首先，大部份已发展国家已经有足够的经济条件、技术水准去开发及使用可再生能源。另一方面，在资源有限的情况下，不可再生能源已不能应付地球人类的需求量。再者，随着人们教育水平上升，以及环境污染严重的情况下，意识到可再生能源是有必要的。故此，便逐渐使用太阳能、风能、水能、核能、潮汐能、生物能等等的能源，以配合现代可持续发展的需求。
参考: 自己
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分布式供电的优点
满足特殊场合的需求
分布式供电可以满足特殊场合的需求，如：不适宜铺设电网的西部等偏远地区或散布的用户； 对供电安全稳定性要求较高的特殊用户如医院、银行等；能源需求较为多样化的用户，需要电 力的同时还需要热或冷能的供应。因为它最大的优点是不需远距离输配电设备，输电损失显著 减少，运行安全可靠，并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现热电联产或热电冷三联产， 提高能源利用率。
安全稳定性方面
分布式供电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足：在世界上大型火电厂建设的趋势有 增无减之时，电网的急速膨胀对供电安全与稳定性带来很大威胁，而各种形式的小型分布式供 电系统，使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带--大电网，不再孤立和笨拙。
大大地提高供电可靠性
直接安置在用户近旁的分布式发电装置与大电网配合，可大大地提高供电可靠性，在电网崩溃 和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下，可维持重要用户的供电。 分布式供电方式为能源的综合梯级利用提供了可能：常规的集中供电方式能量形式相对单一， 当用户不仅仅需要电力，而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时，仅通过电力来满足上 述需要时难以实现能量的综合梯级利用，而分布式供电方式以其规模小、灵活性强等特点，通 过不同循环的有机整合可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用，并且克服了冷能 和热能无法远距离传输的困难。
开辟新的方向
分布式供电方式为可再生能源的利用开辟了新的方向：相对于化石能源而言，可再生能源能流密度较低、分散性强，而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低，作为集中供电手段是不现实的。而分布式供电方式为可再生能源利用的发展提供了新的动力。我国的可再生能源资源丰富，发展可再生能源是21 世纪减少环境污染和温室气体排放以及替代化石能源 的必然要求，因此为充分利用量多面广的可再生能源发电，方便安全地向偏僻少能源地区供电， 现在建设可再生能源分布式供电的呼声渐渐高涨。
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世界能源面临解决问题
还应指出，对目前世界能源产业面临亟待解决的四大问题：合理调整能源结构、进一步提高能 源利用效率、改善能源产业的安全性、解决环境污染，单一的大电网集中供电解决上述问题存在困难，而分布式供电系统恰好可以在提高能源利用率、改善安全性与解决环境污染方面做出突出的贡献。因此，大电网与分散的小型分布式供电方式的合理结合，被全球能源、电力专家认为是投资省、能耗低、可靠性高的灵活能源系统，成为21 世纪电力工业的发展方向。这就是说，世界电力工业已经开始向传统电力工业的模式告别，走向依靠大型发电站和小型分布式供电广泛结合的过渡的“分散式”电力系统，从而大大改善供电效率、供电品质和减轻当今电力行业对环境影响形成的负 担、减少兴建和改善输配电线路。而且，由于近来发生的加州供电危机，国外有的观点甚至认为今 后在大力发展分布式供电的情况下，大型中心电站将走向衰落。
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分布式供电发展趋势
1 分布式供电主要方式
分布式发电方式多种多样，根据燃料不同，可分为化石能源与可再生能源；根据用户需求不同， 有电力单供方式与热电联产方式（CHP），或冷热电三联产方式（CCHP）；根据循环方式不同，可分为燃气轮机发电方式，蒸汽轮机发电方式或柴油机发电方式等。表1 列出了主要的分布式供电方式。 在产业革命后的200 年中，煤炭一直是世界范围内的主要能源，而随着科技、经济的发展，石油在一次能源结构中的比例不断增加，于20 世纪60 年代超过煤炭[2]。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气比例上升；同时，新能源、可再生能源逐步发展，形成了当前的以化石燃料为主和新能源、可再生能源并存的格局。然而，虽然可再生能源是取之无尽的洁净能源，但其能源密度低，稳定性较差，需要蓄能调节，长期稳定运行困难，且由于技术不够成熟，可再生能源一次投资较大，经济性差；而化石能源的发电技术不仅更加成熟，而且效率更高。因此，作为分布式供电的发电技术，化石能源是主要方向。
2 分布式供电主要动力
- 微型燃气轮机
以化石能源为能源动力的分布式供电方式多种多样（见表1）。随着微型燃机技术的不断完善， 微型燃机发电机组已成为分布式供电的主力。 微型燃气轮机（Micro Turbines）是功率为数百kW 以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为 燃料的超小型燃气轮机。它的雏形可追溯到60 年代，但作为一种新型的小型分布式供电系统和电 源装置的发展历史则较短。
微型燃气轮机大都采用回热循环。通常它由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控 制部分组成，从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热，然后进入燃烧室与燃料 混合、燃烧。大多数微型燃气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机，发电机与压气机、透平 同轴，转速在50 000～120 000 r/min 之间。一些单轴微型燃气轮机设计，发电机发出高频交流电， 转换成高压直流电后，再转换为60 Hz 480 V 的交流电[5]。
目前，开发微型透平的厂商主要集中在北美，欧洲有瑞典和英国。表2 为部分新一代微型燃气 轮机的主要技术参数。
微型燃机先进技术特征
与柴油机发电机组相比，微型燃机具有以下一系列先进技术特征[5-12]：
（1） 运动部件少，结构简单紧凑，重量轻，是传统燃机的1/4；
（2） 可用多种燃料，燃料消耗率低、排放低，尤其是使用天然气；
（3） 低振动、低噪音、寿命长、运行成本低；
（4） 设计简单、备用件少、生产成本低；
（5） 通过调节转速，即使不是满负荷运转，效率也非常高；
（6） 可遥控和诊断；
（7） 可多台集成扩容。
因此，先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式供电的最佳方式， 使电站更靠近用户，无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。制造商们相信，一旦达到适当的批量，微型燃气轮机有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说，与其它小型发电装置相比，微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。
3 分布式供电发展方向
- 冷热电三联产系统
虽然回热等有效提高微型燃气轮机系统热转功效率的手段得到应用，微型燃机发电效率已从 17%~20%上升到当前的26%~30%[6]，但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功 效率依然远小于大型集中供电电站。如何有效提高分布式供电系统的能量利用效率是当前分布式供 电技术发展所面临的主要障碍之一。
正如常规的集中供电电站可以通过功热并供提高能源利用率一样，分布式供电系统在用户需要 的情况下，同样可以在生产电力的同时提供热能或同时满足供热、制冷两方面的需求。而后者则成 为一种先进的能源利用系统-冷热电三联产系统。 与简单的供电系统相比，冷热电三联产系统可以在大幅度提高系统能源利用率的同时，降低环 境污染，明显改善系统的热经济性。因此，三联产技术是目前分布式供电发展的主要方向之一。
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我国需要分布式供电
目前我国正处在经济高速发展时期，提高资源综合利用效率，是我国能源工业能否持续支撑国 家现代化建设的关键所在。我国能源利用水平距世界发达国家还有很大的差距，日益增长的电力需 求远未得到满足，“大机组、大电厂、大电网”的大规模、集中式的电网供电依然是我国目前能源 工业的主要发展方向。
但是，我国需要分布式供电。这是因为：
（1）我国幅员辽阔，但物产资源相对贫乏，而且经济发展不平衡。对于西部等偏远、落后地区而 言，由于其远离经济发达地区，形成一定规模的、强大的集中式西北电网系统需要很长时间 和巨额的投资，这无法满足目前西部经济快速发展的需要。而分布式供电系统可以借助西部 天然气资源丰富、可再生能源有多种多样的优势，在短时间内，以较小的投资为代价，为西 部经济发展提供有利的支撑；对于东南沿海经济发达地区，由于生活水平的日益提高，已经 出现了类似于西方发达国家的对于能源产品需求多样化的趋势，与集中式供电相比，分布式 供电可以为解决上述问题提供更加圆满的方案。
（2）随着经济建设的飞速发展，我国集中式供电电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性 问题是不容忽视的，如纽约市、台湾岛二次大停电已为我们敲响了警钟。为了及时抑制这种 趋势的蔓延，只有合理地调整供电结构、有效地将分布式供电和集中式供电结合在一起，构 架更加安全稳定的电力系统。
（3）纵观西方发达国家的能源产业的发展过程，可以发现：它经历了从分布式供电到集中式供电， 又到分布式供电方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平的需求，而且也是集中式 供电方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑，随着社会的发展，我国能源产业也将面临类 似的问题。因此，虽然从目前能源产业的发展情况来看，集中式供电是我国能源系统发展的 主要方向，但从长远看，构造一个集中式供电与分布式供电相结合的合理的能源系统，增加 电网的质量和可靠性，将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。
所以，我国近期应发展大机组、大电厂，同时，不失时机、因地制宜地兴建分布式供电设施。 可以预见，随着西部大开发的深入进行，特别是“西气东输”工程的开展，我国沿线区域和边远地 区的分布式供电将得到极大的发展。
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冷热电联产
冷热电联产系统概述
传统动力系统的技术开发以及商业化的努力主要着眼于单独的设备，例如，集中供热、直燃式 中央空调及发电设备。这些设备的共同问题在于单一目标下的能耗高，在忽视环境影响和不合理的能源价格情况下，具有一定的经济效益。但是，从科学技术角度出发，这些设备都尚未达到有限能源资源的高效和综合利用。 冷热电联产（CCHP）是一种建立在能的梯级利用概念基础上，将制冷、供热（采暖和供热水） 及发电过程一体化的多联产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。 与集中式发电-远程送电比较，CCHP 可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为35%-55%，扣除厂用电和线损率，终端的利用效率只能达到30-47%。而CCHP 的能源利用率可达 到90%，没有输电损耗；另外，CCHP 在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力：据有关 专家估算，如果从2000 年起每年有4%的现有建筑的供电、供暖和供冷采用CCHP，从2005 年起 25%的新建建筑及从2010 年起50%的新建建筑均采用CCHP 的话，到2020 年的二氧化碳的排放量 将减少19%。如果将现有建筑实施CCHP 的比例从4%提高到8%，到2020 年二氧化碳的排放量将 减少30%[13,14]。
冷热电系统方案选择
典型冷热电三联产系统一般包括：动力系统和发电机（供电）、余热回收装置（供热）、制冷系 统（供冷）等。针对不同的用户需求，冷热电联产系统方案的可选择范围很大：与热、电联产技术 有关的选择有蒸汽轮机驱动的的外燃烧式和燃气轮机驱动的内燃烧式方案；与制冷方式有关的选择 有压缩式、吸收式或其它热驱动的制冷方式。另外，供热、供冷热源还有直接和间接方式之分。
在外燃烧式的热电联产应用中，由于背压汽轮机常常受到区域供热负荷的限制不能按经济规模 设置，多数是相当小的和低效率的；而对于内燃烧式方案，由于通过技术革新已经生产出了尺寸小、 重量轻、污染排放低、燃料适应性广、具有高机械效率和高排气温度的燃气轮机，同时燃气轮机的 容量范围很宽：从几十到数百kW 的微型燃气轮机到300 MW 以上的大型燃气轮机，它们用于热电 联产时既发电又产汽，兼有高机械效率(30%～40% )和高的热效率(70%～80%)。所以在有燃气和燃 油的地方，燃气轮机正日益取代汽轮机在热电联产中的地位[16]。
压缩式制冷是消耗外功并通过旋转轴传递给压缩机进行制冷的，通过机械能的分配，可以调节 电量和冷量的比例；而吸收式制冷是耗费低温位热能来达到制冷的目的的，通过把来自热电联产的 一部分或全部热能用于驱动吸收式制冷系统，根据对热量和冷量的需求进行调节和优化。
常见的吸收式制冷系统
目前最为常见的吸收式制冷系统为溴化锂吸收式制冷系统和氨吸收式制冷系统。前者制冷温度 由于受制冷剂的限制，不能低于5 ℃，一般仅用于家用空调；后者的制冷温度范围非常大（+10 ℃～ .50 ℃）, 不仅可用于空调，而且可用于0 ℃以下的制冷场所。同时，氨吸收式制冷系统可以利用 低品位的余热，所需热源的温度只要达到80 ℃以上就能利用，从而使能源得到充分合理的利用； 而且氨吸收式制冷系统还具有节电、设备制造容易、对安装场所要求不高、系统运行平稳可靠，噪 声小，便于调节、设备易于维修、可以在同一系统内提供给用户不同温度的冷量、单个系统的制冷 量很大等优点。直接热源制冷和间接热源制冷的选择和分配原则 直接热源制冷（燃气轮机排烟作为制冷热源）和间接热源制冷（由余热锅炉回收燃气轮机排气 余热产生蒸汽，再利用蒸汽作为制冷热源）的选择和分配原则：主要考虑过程效率、换热器的经济 性、及冷热电负荷分配的灵活性等方面考虑。直接热源制冷无需经过余热锅炉转换为蒸汽，能的品 位损失小、能量利用率高，但由于烟气为加热工质，所以换热器的设计需要考虑高温腐蚀问题；间 接热源制冷由于采用两次换热，能量利用率低，过程能的品位损失大，但由于是蒸汽为加热工质， 对换热器的材料要求较低。另外，直接热源制冷的负荷分配灵活性差。
冷热电系统模拟分析
为了揭示联产系统具有更高能源利用率的原因，本文对冷热电联产方案和简单的分布式供电系 统作了比较。所设计的三联产方案的系统流程如图1 所示。以天然气为燃料的燃气轮机主要承担供 应电力的任务，燃气轮机透平排烟首先进入回热器预热送往燃烧室的空气，然后进入余热回收器回 收中低温热量。余热回收器的冷侧主要有两股循环物流：物流1 为5bar 的饱和蒸汽，被送往溴化锂 吸收式制冷子系统作为制冷热源，经泵补偿压力损失后，回水为5bar 的饱和水；物流2 为90℃的 热水，被送入城市热网作为生活用热的热源，回水温度为70℃。 而电力单供系统选用TG80 有回热的微型燃气轮机，主要参数如
1 技术条件和基本假设
考虑到当前的技术水平，模拟过程中，各系统的主要热力参数为：选取英国宝曼公司的微型燃 气轮机TG80 作为主要发电设备，其主要热力参数如表3 所示；余热回收器为气-液换热设备，节点 温差不低于20 ℃，由于采用相对洁净的天然气燃料，选择酸露点温度为90 ℃；热用户主要为城 市采暖，进入热网的热水温度为90 ℃，回水温度为70 ℃；方案所采用的双效溴化锂制冷循环所 需热源为151.8 ℃饱和蒸汽，制冷温度为15 ℃，制冷性能系数COP 为1.2；方案2 采用的压缩式 制冷-热泵循环中，制冷温度为15 ℃，供热参数为70 ℃～90 ℃热水，热泵COP 为3。环境温度 25 ℃，标准天然气燃料低位发热量为34.88 MJ/m3。
2 模拟分析结果
三联产方案的能耗分析结果与分供系统能耗的比较如表4 所示。其中独立制冷系统采用电空调， 系统输入的能量为电力而非天然气的化学能，为了比较方便，我们采用如下方法将此系统所消耗的 电能折算为天然气耗量：
燃料消耗量=电力消耗量×（电力分供系统燃料消耗量/ 系统供电出力）
从表中可以看出，满足同样的电、热、冷需求，采用联产方式需消耗天然气31.8 m3/hr，而采用 分供方式则需要消耗天然气量为三个分供系统能耗的总和，为54.98 m3/hr。联产系统相对于分供系 随着人民生活水平的提高，能源消费日益增长，能源动力系统愈来愈向大容量、高度集中的模 式发展。然而，分布式供电是集中供电不可缺少的重要补充。它因灵活的变负荷性、低的初投资、 很高的供电可靠性和很小的输电损失等特点在世界范围内越来越受到重视。
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小结
本文通过对分布式供电特点及其发展趋势的阐述，强调分布式供电是集中供电不可缺少的重要 补充；通过简单的分布式供电系统与冷热电联产系统的比较，可以看出：简单的分布式供电是不合 理的，而冷热电三联产系统（CCHP）热力过程更加符合能的梯级利用原则，通过吸收式制冷循环 和供热循环的有机结合，使系统内的中低温热能得以合理利用（联产系统相对于分供系统能耗节省 约42%）。可以预见，随着天然气的广泛应用、电力垄断的逐步解体、环境保护要求提高，不仅我 国沿线区域和边远地区的分布式供电将得到极大的发展，而且发展小型化的分布式供电（特别是具 有能量-资源利用合理、环保性能优良、冷热电负荷分配灵活等优势的冷热电联产）将成为中国城市 现代化的重要动力。毫无疑问，分布式供电将成为未来能源领域的一个重要的新方向。
