接收太阳能时不征收任何“税”，可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下，有些太阳能利用己具经济性。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破，太阳能利用的经济性将会更明显。
（三）国内外太阳能应用的现状
我国地处北半球欧亚大陆的东部，土地辽阔，幅员广大。我国的国土跨度从南至北，自西至东，距离都在5000km以上，总面积达960万平方公里，占世界陆地总面积的7%,居世界第三位。在我国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳能辐射量为3340 8400MJ/(m2.a)，中值为5852MJ/（m?a）。我国太阳能资源丰富和比较丰富的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区，年日照时数大于2200h，太阳辐射总量高于50165852MJ/（m?a）,面积约占全国总面积的2/3以上。
太阳能应用包括太阳能发电和太阳能热利用。太阳能发电又分为光伏发电，光化学发电，光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能电池这种半导体器件吸收太阳光辐射能，使之转化成电能的直接发电形式，光伏发电是当今太阳能发电的主流。世界光伏产业从1999年的201MW增加到2005年的1100MW。目前以32.1%的年平均增长率高速发展，位于世界能源发电市场增长率的首位。日本通产省(MITI)第二次新能源分委会宣布了光伏、风能和太阳热利用计划,2010年光伏发电装机容量达到5GW。欧盟的可再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”是驱动欧洲光伏发展的里程碑,总目标是2010年光伏发电装机容量达到3GW。美国能源部制定了从2000年1月1日开始的5年国家光伏计划和2020～2030年的长期规划,以实现美国能源、环境、社会发展和保持光伏产业世界领导地位的战略目标。按照预计的发展速度,2010 年美国光伏销售达到4.7GW。发展中国家的光伏产业近几年一直保持世界光伏组件产量的10%左右。预测未来10年仍将保持10%或稍高的发展水平,达到1.5GW(约10.6%)。其中印度近几年发展迅速,居发展中国家领先地位,目前光伏系统的年生产量约10MW,累计安装量40～50MW。因此,到2010年世界光伏系统累计安装容量将达到14～15GW。
太阳能光伏发电是太阳能利用的重要方式, 随着国家西部开发政策的推行及光明工程的实施, 太阳能光伏发电技术取得了较快发展。目前我国已建成的较大的光伏电站有西藏双湖25千瓦光伏电站，西藏安多100千瓦光伏电站以及目前中国最大的新疆北塔山牧场150千瓦太阳能光伏电站等。这些电站都建在光照充足，地理位置偏僻，电网不
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能到达的地区。近来一些几瓦到几百瓦的中小型光伏发电应用系统也出现在生活中，如太阳能交通警示灯，高速公路上的太阳能广告牌，太阳能路灯等。2005年我国系统累计装机容量为70MW，《中华人民共和国可再生能源法》，承诺2010年太阳能光伏累计装机容量450MW。从国家发改委制定的中长期规划看,2006-2020年每年的平均装机容量约60MW。
虽然我国太阳能发电水平有了相当程度的提高，但是离大规模的应用推广还有很大的距离，光伏产业还处于成长期。随着技术的进步，光伏系统的成本会越来越低，性能会越来越好，应用的领域会越来越宽广。
（四）几种主要的太阳能发电装置
1.塔式太阳能发电系统
塔式太阳能热发电系统的工作过程是：太阳辐射热被定日镜反射集中后，被塔顶的接收器吸收，接收器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳七能转换成热能，然后由传热介质经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做功，带动发电机发电，最后以电能的形式输出，从而将太阳能转换为电能。其概念设计原理系统如图1.1所示，整个系统由4部分组成:聚光子系统、集热子系统、蓄热子系统和发电子系统。
图1.1 塔式太阳能热发电系统
塔式太阳能发电站的聚光子系统是大量按一定排列方式布置的平面反射镜阵列群.它们按四个象限分布在高大的中心接收塔四周，形成一个巨大的镜场。由于接收器的安装是固定不变的，为了使一天中所有时刻的太阳辐射都能通过反射镜面反射到固定不动
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的接收器上，反射镜必须设置跟踪装置，跟踪过程当中要确保定日镜的反射光线方向保持不变。
由几何光学基本知识可知，要使反射光线方向保持不变，当入射光线偏转?角度时，平面镜需要偏转?/2角度。对于定日镜来说，如果入射光线在太阳方位角和高度角方向分别偏转?角度时，定日镜也需要各自在方位角和高度角方向偏转?/2角度。
在塔式系统中，各个定日镜相对于中心塔有着不同的朝向和距离，因此，每个定日镜的跟踪都要进行单独的两维控制，且各个定日镜的控制各不相同。所以，在太阳能热发电站中，塔式电站的控制系统最为复杂。
美国太阳Ⅱ号电站是世界上较为典型的塔式太阳能热发电站，是在总结太阳I号电站试运行的基础上，为推进塔式太阳能热发电站商用化进程而建设的先导性工程。定日镜采用视日运动轨迹跟踪和传感器跟踪相结合的方式进行跟踪，当定日镜和接收器表面最大距离为300m时，其跟踪误差为0.51 m.塔高91m，跟踪角度精度达到19°。 2.聚光光伏发电系统
聚光光伏发电系统由聚光电池阵列、架体、方位和仰角驱动器、跟踪器、控制器组成。如图1.2所示。聚光电池阵列由若干聚光电池串并联构成，若干阵列的串并联还可构成不同规模的聚光光伏发电系统。
图1.2 聚光光伏发电系统的组成
聚光太阳电池是降低太阳电池利用总成本的一种措施。它通过聚光器而使较大面积的太阳光会聚在一个较小的范围内，形成“焦斑”或“焦带”，并将太阳电池置于这种“焦斑”或“焦带”上，以增加光强，克服太阳辐射能流密度低的缺陷，从而获得更多
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的电能输出。
聚光太阳电池分两类，一般低倍率的聚光，采用晶体硅太阳电池，适当考虑散热条件即可。如果聚光倍率增加到几十倍以上，聚光太阳电池的光电转换效率，一般应大于20%,且需耐高倍率的太阳辐射，特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证，故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。这时普通晶体硅太阳电池已无法承受，必须选用专门的材料和电池结构制造聚光太阳电池。
太阳聚光器采用拆射式聚光器一一菲涅尔透镜，它是利用光在不同介质的界面发生拆射的原理制成的，具有与一般球面透镜相同的作用。特点是直径很大的菲涅尔透镜可以做的很薄，与球面透镜相比可大大减轻透镜的重量。菲涅尔透镜也是聚光电池模块的主要部件，具有体积小、重量轻、加工方便、透光率高等特点。菲涅尔透镜一方面对太阳光进行聚焦，另一方面对电池组件也起保护作用。它是电池模块外罩的一部分，电池组件的散热器位于电池外罩的阴影里(正常跟踪状态)，不被太阳光直射，因而便于散热，使电池的温度低，效率较高。
图1.3 聚光太阳电池组件模块的结构
太阳能自动跟踪聚焦光伏发电系统是采用聚焦的方式将太阳光的光能密度大大提高(400倍以上)，可使太阳能电池转换效率提高，在小面积的单晶硅片上获得大的电流。跟踪过程当中就是要确保太阳光线与透镜的中轴线平行。
但是正是由于其高倍聚光的作用，落在光伏电池上的光斑能量很强，因此聚焦式光伏发电系统的关键技术是精确跟踪太阳，其聚光比越大跟踪精度要求就越高，聚光比为400时跟踪精度要求小于0.2°。在一般情况下跟踪精度越高其结构就越复杂，造价就越高，甚至造价高于光伏发电系统的光电池的总造价。 3.碟式太阳能发电系统
碟式系统也称盘式系统。主要特征是采用盘状抛物面镜聚光集热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。碟式太阳能发电系统大体上由3部分组成:旋转抛物面
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反射镜、接收器和跟踪装置。碟式太阳能发电系统工作原理比较简单，利用旋转抛物面反射镜，将入射阳光聚焦在一点上，即为点聚焦，其聚光比可以高达数百到数千倍。在焦点处放置阳光接收器，加热工质，驱动动力发电装置发电;或在焦点处直接放置发动机组发电，如斯特林发动机组构成的碟式太阳能斯特林发电装置，技术上更为先进。
这种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为10-25kW，聚光镜直径约10-15m;也可用于较大的用电户，把数台至十数台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。
旋转抛物面反射镜一般有几十块镜面组构而成，用刚结构环作支撑体，整个盘镜通过太阳高度角和方位角齿轮传动机构安装在钢结构机架上，通过双轴跟踪装置控制即时跟踪太阳。由于接收器安装在碟式反射镜的焦点上，那么只要碟式反射镜的中轴线跟太阳光线平行，便能保证碟式太阳能发电系统的太阳能转换效率为最大。图1.4为小型碟式太阳能发电系统装置。
图1.4 蝶式太阳能系统发电装置
目前碟式发电系统的跟踪方式和塔式电站中定日镜的跟踪方式完全相同，多采用视日运动轨迹跟踪和传感器跟踪相结合的跟踪方式。但是这种跟踪方式算法复杂，成本高，
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