太阳能热利用技术发展
摘要：太阳能是理想的可再生能源．太阳能热利用技术目前还处于发展时期。文章对太阳能热利用成熟技术、先进技术以及当前研究的中心问题进行了简要的概述。成熟技术部分主要包括热水器、太阳灶、太阳房等广为人们使用的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能制氢、太阳能梅水淡化及太阳能烟囱发电等；在当前研究的中心问题部分，主要论述解决太阳能热利用的关键技术问题。
关键词：太阳能，热利用，发电
The development of solar thermal technology
Shen Fang
(Ningbo Engineering College of Information and Engineering, Ningbo, Zhejiang 3150000)
Abstract: Solar energy is an ideal renewable energy source and its thermal utilization is the one of its most important applications. we review the status of solar thermal utilization, including: (1) developed technologies which are already widely used all over the world, such as solar assisted water heaters, solar cookers, solar heated buildings and so on;(2) advanced technologies which are still in the development or laboratory stage and could have more innovative applications, including thermal power generation, refrigeration, hydrogen production, desalination, and chimneys; (3) major problems which need to be resolved for advanced utilization of solar thermal energy.
Keywords: solar energy, thermal utilization, power generation
引言
由于人类对能源需求的日益增长，常规能源的日益短缺，石油价格不断上涨，全球气候变暖以及环境的压力，世界各国为寻求能源安全和人类社会可持续发展，将战略目光转向可再生能源的开发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，最理想的新能源是大阳能。太阳能是最理想的可再生能源，具有清洁、无污染、辐射总功率巨大且取之不尽的优点，开发和利用太阳能是人类社会可持续发展的重要举措。
1 太阳能
太阳能一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。
2太阳能利用技术的发展及现状
2.1太阳能热水器
太阳能热水器是一种利用太阳辐射能，通过温室效应把水加热的装置，它由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、控制系统及相关附件组成。集热器是吸收太阳辐射能并向工质(水)传递热量的装置，是热水器的核心部件。根据收集太阳辐射能的形式，集热器可分为平板型集热器和聚光型集热器两种。早期的集热器为闷晒式，后来发展成为平板式和真空管式．集热器担负着两项主要功能，一是吸收太阳辐射能，二是将热量传递给工质．集热器上的太阳能吸热材料可分为两类：非选择性吸收涂层和选择性吸收涂层。非选择性吸收涂层是指其光学特性与辐射波长无关的吸收涂层；选择性吸收涂层则是指其光学特性随辐射波长不同有显著变化的吸收涂层。
2.2 太阳灶
太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光、传热、储热等方式获取热量，进行炊事烹饪食物的一种装置。太阳灶常用的榘热方法有两种，一种是采用热箱装置，另一种是采用聚光装置。故太阳灶也有两种型式：箱式灶和聚光灶。
2.3 太阳房
太阳房是利用太阳辐射能量来代替部分常规能源，使室内达到一定环境温度的一种建筑物。太阳房分为主动式和被动式两类。1938年世界上第一幢主动式太阳房由美国麻省理工学院建成。它是一种能够控制的采暖方式，用集热器、贮热装置、管道、风机、水泵等设备“主动”收集、储存和输配太阳能。由于它具有利用太阳热能和节约能源的优点，从它诞生的那天开始就十分引人注意。被动式太阳房最早是在法国发展起来的。它主要依靠建筑方位、建筑空间的合理布置和建筑结构及建筑材料的热工性能，使房屋尽可能多地吸收和储存热量。如果所获得的太阳能达到了建筑物采暖、空调所需能量的一半以上，就达到了被动式太阳房的要求。
3 太阳能发电
3.1 太阳能热发电
太阳能发电有两种方式：一种是利用半导体光伏效应而制成的太阳能电池来发电的方式；另一种是太阳能热发电．本文主要论述太阳能热发电方式。太阳能热发电作为一种太阳能高温热利用技术，美国、西班牙、以色列、意大利、澳大利亚、日本、俄罗斯等国家都投入了大量资金和人力进行研究，取得了大量科研成果，先后建立了几十座太阳能热发电系
统．太阳能热发电大致有三类：槽式线聚焦系统、碟式系统和塔式系统。研究成果表明，太阳能塔式热发电是最可能引起能源革命、实现大功率发电、替代常规能源的最经济手段之一，将完全有可能给紧张的能源问题带来革命性的解决方案，目前已经处于商业化应用前期和工业化应用初期[1]。
3.1.1 塔式太阳能热发电
塔式太阳能热发电系统的设计思想是20世纪50年代前苏联提出的，用于传热的循环介质可以是水、油、熔盐或液态钠[2,3] 。.聚光比可达300—1500，运行温度可达15000C。塔式太阳能热发电系统由定。日镜装置、高温接收器、蓄热装置和发电系统阴部分组成。定日镜负责采集太阳能，接收器负责将采集的太阳能转化为热能，热能由蓄热装置收集，并由装置内的工作流体通过热力循环将热能传输至动力设备(汽轮机或燃气轮机)并带动发电机发电，最终将热能转化成电能。其特点是：采用高温熔融盐来蓄热储能，聚光比高，容易达到较高的工作温度，接收器散热面积相对较小，可以得到较高的光热转换效率，这种电姑的运行参数与高温高压的常规热电站基本一致。
3.1.2 槽式太阳能热发电
槽式太阳能热发电通过槽式聚光镜面将太阳光聚焦在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器，以吸收聚焦后的太阳辐射能，管内的流体被加热后，流经换热器的加热工质，借助于蒸汽动力循环来发电。抛物面可对太阳进行一维跟踪，聚光比在10一100之间，温度可达400％。槽式太阳能热发电最大的优点是多聚光器集热器可以同步跟踪，故跟踪控制代价大为降低。缺点是：能量在集中过程中依赖管道和泵，管道系统比塔式电站要复杂得多，热量及阻力损失均较大，降低了系统的净输出功率和效率。
3.1.3 碟式太阳能热发电
碟式太阳能热发电借助于双轴跟踪，抛物型碟式镜面将接收的太阳能集中在其焦点的接收器上，接收器吸收这部分辐射能并将其转换成热能，在接收器上安装热电转换装置，比如斯特林发动机或朗肯循环热机等，从而将热能转换成电能。单个碟式斯特林发电装置的容量范围在5—50 kW之间。用氦气或氢气作工质，工作温度达800°，斯特林发动机能量转换效率较高。碟式系统可以是单独的装置，也可以是由碟群构成以输出大容量电力。
3.2 国内太阳能发电发展现状
我国国内光伏产业也在飞速发展，在1983年一1987年建成了40多座县、乡级小型光伏电站，光伏电池总装机容量约600kw，其中西藏最多，达450多kw；1998年10月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达100kw。家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计，至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台，光伏电池总功率约达2.9MW。在22所农村学校建立了光伏电站，光伏电池组件的总装机容量为57kw。1995年，63个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电池供电，共建成216套卫视接收站和若干套调频发射站光伏电池供电系统，总功率为300。1996年建成了塔中4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统，总功率为40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠，总长达300Km。1998年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线工程，有26个光缆通信站采用光伏电池作电源，其海拔高度多在4500m以上，光伏电池组件的总功率达100kw。直到现在已有10多家光伏企业在纽约、伦敦等海外市场及国内证券市场上市。2008年，国内光伏电池产量超过了2000 MW，实际生产能力超过了3000 MW，位居世界第
一。光伏电池产量占全球产量的比重由2001年的1%提高到2008年的15%。我国2002～2003年的“送电到乡”工程，投资50亿在西部地区建设了近千座独立光伏电站，不但很好的解决了无电地区居民的基本生活用电问题，也极大拉动了国内光伏产业的发展。而近两年光伏建筑一体化日趋流行，国家体育馆、保定锦江饭店等多处建有BI PV示范工程。
4 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。
5太阳能热利用中心问题
5.1 跟踪聚焦技术
太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区别，这就对太阳能的收集和利用提出更高的要求，目前得到广泛应用的太阳热水器，一般只能满足人们的洗浴要求。属于太能的低温热利用，无法提供工业应用上的高温热水及蒸汽等．为了满足人们对太阳能利用更高的要求，使太阳能集热器更有效地吸收太阳辐射能和获得高温热能，集热器须采用聚焦、跟踪等技术。使用太阳跟踪系统，可以使太阳光始终垂直照
射在接收面，接收到的太阳辐射将大大增加。使用太阳能聚焦装置可以增加单位面积的太阳辐射强度，节省吸热材料，提高热利用效率。太阳能聚焦技术广泛应用于太阳能空凋、太阳能光伏发电、太阳能热发电、光电化学、太阳能制氢等领域，是未来中高温太阳能利用研究的重要方向。
5.2 辐射吸收材料
太阳辐射吸收材料是太阳能热利用中的关键部分，它承担着太阳辐射能的吸收和热传导双重任务。当前，人类太阳能热利用的多数研究成果仅限于低温应用(<100屯)，特别是国内
更是如此。随着能源短缺问题的日益突出，人类已开始把目光转向更好品位的太阳能的热利用上——太阳能中高温利用，通过聚焦装置，使太阳能热利用温度达到200°以上，甚至上千度。中高温吸热材料的研究是太阳能中高温热利用所要解决的关键问题。光学性能稳定、耐候性强(受气候影响小)、制备工艺简单、对环境无污染、成本低廉、能适合中高温度使用的新型太阳选择性吸收涂层成为当今太阳能热利用研究的重要目标和发展方向。
5.3传热技术
辐射吸收材料即选择性吸收涂层一般沉积在导热性能良好的金属材料上，比如铜、铝、不锈钢等。太阳辐射能所转换成的热能一般通过中间工质传输用户端，比如太阳热发电一般采用导热油、熔盐、空气等工质吸收并传输热能给水和水蒸气，水蒸气推动汽轮机并带动发电机发电，将热能转换成电能。中间热传输工质的选择对太阳热利用效率具有重要的影响。
在太阳热发电系统中，传热的循环工质水、空气、油、熔盐等由于水、油作为高温吸热载体的热机效率很低，而钠遇空气和水容易着火，空气的热容小，故目前常用的高温吸热载体主要是熔盐。但是通常熔盐的熔点较高，其工作温度范围很窄，为了防止熔盐凝固需要浪费很大的常规能源，而且熔盐的传热系数较小，热效率不理想。所以寻求性能更加优越的高温吸热、传热载体成为太阳能热发电研究的重要内容和方向[4]。
结论
太阳能热利用是人类太阳能利用开发中一个重要内容，在最近几十年里必将得到了实质性的发展，诸多技术日趋成熟并形成了产业。目前，太阳能热利用正朝着高技术、高品味、大规模的方向发展。
参考文献：
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[3] Zavoico A et al, Solar Power Tower (SPT) Design Innovations to Improve Reliability and Performance –Reducing Technical Risk and Cost . Proceedings of Solar Forum 2001 , Solar Energy : The Power to Choose 2001 April . Washington DC, 2001
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学校代码：11517 学号：201150712220 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 文献综述 题目基于单片机的家用热水器控制器的设计学生姓名王明慧 专业班级电气工程及其自动化1122班 学号201150712220 系（部）电气信息工程学院 指导教师(职称)李小魁（讲师） 完成时间 2013年1月2日
基于单片机的家用热水器控制器的设计 基于单片机的家用热水器控制器的设计 摘要目前热水器已成为日常生活中不可缺少的家用电器，设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标。本系统硬件方案论证包括单片机、温度检测传感器、加热控制驱动电路、电源电路、及键盘和显示等电路的选择。而本文对基于单片机的家用热水器的设计思想及硬件结构的实现进行了简要的分析，对各种方案的发展现状和趋势进行了论述，对国内外研究现状及研究意义做了简要的总结和阐述。 关键字：热水器、单片机、发展前景 1 绪论 我们的生活电热水器是一种可供浴室、洗手间及厨房使用，按照人们的需要的温度，提供温水的家用电器。市场上传统的机械式电热水器控制精度低、可靠性差，甚至存在一定的危险隐患。太阳能热水器虽然在众多乡镇广泛应用，但是在当今高速发展的时代，太阳能热水器在大城市里却有着其局限性，因此，随着社会的发展、人们生活质量的提高，人们对电热水器的要求越来越高，并且趋向于智能化和数字化，一些老式而简单的电热水器和太阳能已经不能够满足人们的需要了。而快热式家用电热水器无需储水罐热水即开即用无需预热减少了电能的浪费应用价值极高。另外它还具有体积小、使用安全、安装方便等优点。因此设计制造更实用、更方便、更安全、更节能的热水器是产品设计师和生产厂商不断追求的目标。也是我们研究和发展的方向。 2主要内容 文献【1】【2】主要介绍了单片机、家用热水器的的基础知识。文献【1】介绍了单片机开发软件的快速入门，以及AT89C51单片机的结构和原理，C51语法简介，汇编指令的使用，定时器中断，串行通信，LED显示等相关基础内容，为本设计奠定了扎实的基础。文献【2】介绍了家用电热水器和太阳能热水器的区别。以及各自的优缺点，并着重分析了太阳能热水器在中国的发展现状，太阳能热水器一般在中小城市里发展比较好，并且政府通过家电下乡等政策促进太阳能热水器
太阳能热利用技术概述 【摘要】太阳能是一种洁净和可再生的能源，太阳能热利用技术发展迅速。本文对太阳能利用成熟技术、先进技术和当前研究的热点技术进行了简要介绍。在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题，环境保护的发展趋势。成熟技术部分主要包括集热器、热水系统、太阳灶、太阳能暖房等传统的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能空调降温/制冷、太阳能制氢、太阳能热发电等；在当前研究的热点问题部分，主要论述太阳能建筑热利用的技术问题。 【关键词】太阳能热利用；太阳能建筑；太阳能热发电；太阳能集热器 1.引言 太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能热利用是一种较成熟的可再生能源利用方式。太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。现代的太阳能热技术将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能。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，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限性及地球环保压力的增加，世界上许多国家掀起开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国可持续发展战略的重要内容，太阳能先进技术已成为世界当前及未来研究、开发和利用的主要方向。 2.太阳能热利用技术 太阳能热利用的基本原理是用集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的集热器，主要有平板型集热器、真空管集热器、热管式集热器和聚焦型集热器等4种。通常太阳能热利用可分为：低温（80℃以下）、中温（80-350℃）和高温（350℃以上）三类热利用方式。低温热利用包括最简单的地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳热水器。中温热利用有太阳能建筑、空调制冷、制盐以及其它工业用。热高温热利用有简单的聚焦型太阳灶、焊接机和高温炉。目前应用最广泛的是太阳能热水器、太阳能空调降温/制冷等。 2.1 太阳能集热器
文献综述二零一二年六月
文献综述 太阳能制冷系统研究现状及其进展 引言： 在完成太阳能制冷系统研究现状及其进展的论文过程中，我参考了诸多文献，引用了它们的思想或者结论，现将其中一些比较主要的文献作为完成本文的研究依据做一个综述。 1.太阳能吸收式空调及供热综合系统 太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。吸收式制冷的基本原理是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点, 其中高沸点的组分称为吸收剂, 低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂) 制冷剂组合有两种: 一种是溴化锂—水, 通常适用于大型中央空调; 另一种是水—氨, 通常适用于小型空调。 在夏季, 被集热器加热的热水首先进入储水箱, 当热水温度达到一定值时, 由储水箱向制冷机提供热媒水; 从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱, 再由集热器加热成高温热水; 制冷机产生的冷媒水通向空调箱, 以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时, 可由辅助锅炉补充热量。在冬季, 同样先将集热器加热的热水进入储水箱,当热水温度达到一定值时, 由储水箱直接向空调箱提供热水, 以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时, 也可由辅助锅炉补充热量。在非空调采暖季节, 只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器, 就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。二空调及供热综合示范系统。 2.热管式真空管集热器的热性能研究 热管式真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置。由于运用了真空技术，大幅度地降低了集热器的热损失，因而使其在高工质温度或低环境温度的运行条件下仍具有良好的热性能。同时，由于运用了热管技术，被加热工质不直接流经真空管，因而跟普通真空管集热器比较，热管式真空管集热器还具有许多其它优点：热容量小，在瞬变的太阳辐照条件下可提高集热器输出能量；热二极管效应．当太阳辐照较低时可减少被加热工质向周围环境散热；防冻，在冬季夜间一20％时真空管本身不会冻裂；另外，系统承压高，易于安装、维修等等。 3.新型高效太阳能制冷技术 对传统太阳能制冷技术进行分类总结,指出其热力学局限性,提出一种太阳能制冷新模式。对光纤小碟太阳能聚光集热系统进行介绍,并对其性能进行初步评价,指出利用光纤小碟太阳能聚光集热系统同时驱动气体透平机发电制冷和两级吸收式制冷机,实现太阳能的梯级利用,是获得高效太阳能制冷的新途径。对一
光伏系统中蓄电池的充电保护IC电路设计 1.引言 太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的能源越来越受到重视。太阳能发电已经在很多国家和地区开始普及，太阳能照明也已经在我国很多城市开始投入使用。作为太阳能照明的一个关键部分，蓄电池的充电以及保护显得尤为重要。由于密封免维护铅酸蓄电池具有密封好、无泄漏、无污染、免维护、价格低廉、供电可靠，在电池的整个寿命期间电压稳定且不需要维护等优点，所以在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中有着广泛的应用。采用适当的浮充电压，在正常使用(防止过放、过充、过流)时，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达12~16年，如果浮充电压偏差5%则使用寿命缩短1/2。由此可见，充电方式对这类电池的使用寿命有着重大的影响。由于在光伏发电中，蓄电池无需经常维护，因此采用正确的充电方式并采用合理的保护方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。传统的充电和保护IC是分立的，占用而积大并且外围电路复杂。目前，市场上还没有真正的将充电与保护功能集成于单一芯片。针对这个问题，设计一种集蓄电池充电和保护功能于一身的IC是十分必要的。 2.系统设计与考虑 系统主要包括两大部分:蓄电池充电模块和保护模块。这对于将蓄电池作为备用电源使用的场合具有重要意义，它既可以保证外部电源给蓄电池供电，又可以在蓄电池过充、过流以及外部电源断开蓄电池处于过放状态时提供保护，将充电和保护功能集于一身使得电路简化，并且减少宝贵的而积资源浪费。图1是此Ic在光伏发电系统中的具体应用，也是此设计的来源。 免维护铅酸蓄电池的寿命通常为循环寿命和浮充寿命，影响蓄电池寿命的因
素有充电速率、放电速率和浮充电压。某些厂家称如果有过充保护电路，充电率可以达到甚至超过2C(C为蓄电池的额定容量)，但是电池厂商推荐的充电率是C/20~C/3。电池的电压与温度有关，温度每升高1℃，单格电池电压下降4 mV，也就是说电池的浮充电压有负的温度系数-4 mV/℃。普通充电器在25℃处为最佳工作状态；在环境温度为0℃时充电不足；在45℃时可能因严重过充电缩短电池的使用寿命。要使得蓄电池延长工作寿命，对蓄电池的工作状态要有一定的了解和分析，从而实现对蓄电池进行保护的目的。蓄电池有四种工作状态:通常状态、过电流状态、过充电状态、过放电状态。但是由于不同的过放电电流对蓄电池的容量和寿命所产生的影响不尽相同，所以对蓄电池的过放电电流检测也要分别对待。当电池处于过充电状态的时间较长，则会严重降低电池的容量，缩短电池的寿命。当电池处于过放电状态的时间超过规定时间，则电池由于电池电压过低可能无法再充电使用，从而使得电池寿命降低。 根据以上所述，充电方式对免维护铅酸蓄电池的寿命有很大影响，同时为了使电池始终处于良好的工作状态，蓄电池保护电路必须能够对电池的非正常工作状态进行检测，并作出动作以使电池能够从不正常的工作状态回到通常工作状态，从而实现对电池的保护。 3.单元模块设计 3.1充电模块 芯片的充电模块框图如图2所示。该电路包括限流比较器、电流取样比较器、基准电压源、欠压检测电路、电压取样电路和逻辑控制电路。 该模块内含有独立的限流放大器和电压控制电路，它可以控制芯片外驱动器，驱动器提供的输出电流为20~30 mA，可直接驱动外部串联的调整管，从
《太阳能利用技术》模拟试卷 命题人：代术华 一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分）在每小题列出的备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在空格内。错选、多选或未选均无分。 1.太阳的主要成份是( )和氦。 A.氧 B.氮 C.氢 D.氯 2.太阳常数为( )/㎡。 A.367±7W B.1000±7W氮 C.1367±7W D.3000±7W 3.在任何时刻，从日轮中心到观测点间所连的直线和通过观测点的( )之间的夹角叫太阳高度角。 A.地面 B.正南 C.垂直面 D.水平面 4.选择性吸收面主要是对太阳光的( )辐射吸收性能更好。 A.短波 B.中波 C.长 D.所有 5.利用物质温度升高时吸热，降低时放热的特性来实现的太阳能储热为( )。 A.显热储热 B.潜热储热 C.不可逆化学反应储热 D.可逆化学反应储热 6.太阳灶能够烹饪食物是利用( )。 A.柴火 B.通电 C.太阳辐射 D.液化气 7.反射聚光镜一般采用( )反射镜。 A.平面 B.球面 C.抛物面 D.凸面 8.安装分体式太阳能热水器的多高层住宅，集热器要安装在( )立面墙上。 A.东 B.南 C.西 D.北 9.热水器的集热器安装方向为斜面朝向( ) +10°。 A.正东 B.正南 C.正西 D.正北 10.太阳能集热器安装角度为40°（与水平面），集热器上的太阳能辐量约为水平面上的( )。 A.1倍 B.1.3倍 C.2倍 D.3倍 11.结合水分存在于( )。 A.空气中 B.细胞壁 C.较大孔隙中 D.物料表面 12.太阳房与( )面建筑之间应保持一定间距, 以确保冬季不挡光为原则。 A.东 B.南 C.西 D.北 13.房间多了不能全部兼顾采暖可将一些主要房间（如起居室、卧室、餐厅等）沿( )墙布置。 A.东 B.西 C.南 D.北 14.太阳电池是将太阳能直接转变为( )的最基本器件。 A.热能 B.电能 C.风能 D.动能 15. 自然循环式热水器为保证正常运行和防止夜间无辐射时热水倒循环，水箱底部必须高于
太阳能光热发电技术研究综述 摘要：太阳能是一种清洁的可再生能源，充分利用太阳能进行发电发热是我国 能源企业正在研究和使用的有效方式，这种方式有助于提高太阳能的利用率，有 助于减少不必要的自然环境污染和破坏，有助于新能源的开拓，是我国逐步实现 节能减排的有效体现，也符合我国低碳经济的发展要求，欧美一些发达国家已经 开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术，并相继建立了不同型式的 示范装置。本文首先对太阳能光热发电系统进行了介绍，分析了国内外太阳能发 电的现状，指出了太阳能发电的技术发展趋势和研究方向。 关键词：太阳能；光热发电；发电技术 引言 目前，我国由于工业规模扩大和粗放经营导致了严重环境污染和破坏，因此 开发清洁能源是有效解决这一问题的重要途径，目前，世界各国纷纷将目光投向 太阳能的开发和应用，这也是全球经济的低碳化发展方向。太阳能作为一种清洁 的可再生能源，是未来的理想能源之一，是人类最可靠、最安全、最绿色、最持 久的替代能源。目前太阳能光伏发电被炒得如火如荼，而太阳能光热发电技术却 少为人知，在太阳能光伏发电遭遇瓶颈的今天，太阳能光热发电逐渐被人们重视 起来。 一、太阳能光热发电系统简介 1、太阳能发电系统的分类 目前，太阳能发电技术分为两种，一种是太阳能光伏发电，一种就是本文提 到的太阳能光热发电。太阳能光热发电技术又分为槽式太阳能光热发电、塔式太 阳能光热发电、碟式太阳能光热发电。目前槽式和塔式太阳能光热发电技术已经 投入使用，但是碟式发电系统还处于实验和示范状态。 2、槽式太阳能光热发电系统简介 这种太阳能光热发电系统主要是利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能产生的 热量进行发电，是一种分散型系统。这一系统的机构由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置构成。槽式抛物面将太阳光线聚集在一条线上，并 在这条线上的重要位置安装集热器，进而吸收太阳的能量，之后将众多的槽式聚 光器串联或并联形成集热器的排列结构。 一般太阳能发电系统采用的是双回路的设计，集热油的回路与动力蒸汽的回 路是分开的，通过换热器交换热量，使用导热油作为热，低温的导热油从油罐泵 进入槽式太阳能集热场，被加热到391℃，之后经过再热器、过热器、蒸发器、 预热器四个装置，将收集的能量交换给动力回路中的蒸汽，进而产生热量极高的 蒸汽，进入汽轮机中做功，然后产生电能。 如果太阳能供应不足，这时就可以利用辅助加热器，如锅炉进行加热，提高 导热油的热量，进而实现该系统的正常运行，保证该系统连续作业，持续的产生 电能。因为槽式聚光器的集热温度不高，使得槽式太阳能光热发电系统中动力系 统的热能转化为功的效率不高，一般不到40%，因此，残春依靠抛物槽式太阳能 光热发电成本较高。 3、塔式太阳能光热发电系统 塔式太阳能光热发电系统是一种集中式发电系统，主要利用定日镜将太阳光 聚焦在中心的吸热器上，太阳的辐射能量会转变为热能，之后传递给热力循环工质，驱动汽轮做功进而实现发电。这一太阳能发电系统可以分为熔盐系统、空气
太阳能热利用论文：太阳能热利用技术概述【摘要】太阳能是一种洁净和可再生的能源，太阳能热利用技术发展迅速。本文对太阳能利用成熟技术、先进技术和当前研究的热点技术进行了简要介绍。在发电过程中使用矿物燃料，从而减轻空气污染及全球暖化的问题，环境保护的发展趋势。成熟技术部分主要包括集热器、热水系统、太阳灶、太阳能暖房等传统的太阳能热利用技术；先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利 用技术，包括太阳能空调降温/制冷、太阳能制氢、太阳能热发电等；在当前研究的热点问题部分，主要论述太阳能建筑热利用的技术问题。 【关键词】太阳能热利用；太阳能建筑；太阳能热发电；太阳能集热器 1.引言 太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能热利用是一种较成熟的可再生能源利用方式。太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。现代的太阳能热技术将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，
建筑物亦可利用太阳的光和热能。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，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限性及地球环保压力的增加，世界上许多国家掀起开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国可持续发展战略的重要内容，太阳能先进技术已成为世界当前及未来研究、开发和利用的主要方向。 2.太阳能热利用技术 太阳能热利用的基本原理是用集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的集热器，主要有平板型集热器、真空管集热器、热管式集热器和聚焦型集热器等4种。通常太阳能热利用可分为：低温（80℃以下）、中温（80-350℃）和高温（350℃以上）三类热利用方式。低温热利用包括最简单的地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳热水器。中温热利用有太阳能建筑、空调制冷、制盐以及其它工业用。热高温热
文献综述 太阳能电池层压技术的研究现状及发展趋势 学校: 学院: 姓名: 班级: 学号:
太阳能电池层压机国内外研究现状及发展趋势 摘要：木文介绍了太阳能电池组件层压技术的基木原理并列举了目 前国内外对太阳能电池组件层压技术的研究的最新进展，同时分析了在层压技术中存在的一些问题，最后给出了太阳能层压机今后的发展方向。 关键词：太阳能电池组件；层压机；单层层压机；多层层压机 内外对太阳能层压机的研究现状 太阳电池组件是光伏发电系统中的核心部分，也是光伏发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳能转化为电能。太阳电池组件是将太阳电池经过串并联连接后，通过封装层压组成一个具有一定输出功率和输出电压的发电单元，其内部的基木构成单元自上而下依次为：钢化玻璃、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、太阳电池串、EVA、TPT（聚氟乙烯复合膜，俗称背板几太阳电池组件层压设备（又称太阳能层压机，下文简称为层压机）是生产太阳电池组件的关键设备。层压机的基木原理是采用真空热压法对太阳电池进行封装，即在真空加热状态下对各层物质的外表施加一定的压力M 吏这些物质严密地压合在一起。太阳电池组件能隔离太阳电池与外界大气的接触，保护太阳电池的电极及互连条等金属件免受腐蚀，确保太阳电池的组件使用寿命和电性能的稳定。EVA在太阳电池组件中具有封装、透光等关键作用。 目前国内外对层压机的研究主要集中在多层层压机这一方向，单层层压机由于占地而积较大，生产效率地，因为研究转向了多层层压技术上，最近这几年，国内外对多层层压机的研究都取得了一些进展, 不断的有新产品出现，但是目前在实际生产中使用最普遍的仍然是单层层压机。 1、单层层压机 国内外的太阳电池组件普遍采用单层层压机的层压封装技术，即每次 只能在一个平面上进行层压工艺。单层层压机主要包折3部分：上料台、 层压工作台、出料台，显示屏位于上料台的一侧，如图1所 zjs o
0、太阳常数的定义：太阳常数是指在日地平均距离处，地球大气层外（大气上界）垂直于太阳光线的平面上，单位时间、单位面积内所接受的所有波长的太阳总辐射能量值，它基本上是一个常数，所以这个辐照度称为太阳常数。 1、太阳赤纬角的定义：太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角。 2、太阳高度角和太阳方位角的定义：高度角：太阳中心直射到地面的光线与当地水平面间夹角(h)，表示太阳的高度。方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地正南方的夹角，向西为正，向东为负，变化范围正负180；它表示太阳的方位，决定太阳光的入射方向。 3、大气质量和大气透明系数的定义：太阳光线通过的大气路程与太阳在天顶时太阳光线通过的大气路程之比；表征大气对于太阳光线透过程度的一个参数 4、大气对太阳辐射的影响，详细了解答：大气辐射具有削弱作用，太阳光线在大气中经过的路程越长能量损失的就越多，大气对太阳辐射的作用一共有三种方式：吸收反射散射作用。具体来说,吸收作用变现在平流层的臭氧吸收紫外线，水汽，二氧化碳吸收红外线。反射作用：较大的颗粒尘埃，还有云层对阳光的反射。散射：主要是大气分子还有微小的尘埃对波长较短的可见光，还有颗粒较大的尘埃，雾粒，小水滴对各种波长的散射。 5、太阳辐射产生的物理机制是什么？答：太阳辐射分为两种：一种是从光球表面发射出来的光辐射，因为它以电磁波的形式传播光热，所以又叫做电磁辐射。另外一种是微粒辐射，它是由正电荷的质子和大致等量的带负电荷的电子以及其他粒子做组成的粒子流。 6、什么是太阳辐射年总量:一年内地面所接受的太阳辐射短波总辐射量，是衡量一个地方太阳能资源丰富的重要标志。 7、什么是春分秋分夏至冬至：上半年，太阳从低纬度到高纬度逐日升高，春分指春天昼夜均分的一天，随后昼长夜短，直到夏至，太阳走到北回归线，白昼时间最长的一天，随后白粥时间慢慢变短，到秋天，昼夜均分的一天是为秋分，随后昼短夜长直至冬至，太阳走到南回归线，白天最短的一天。 8、太阳光谱的特点：太阳光谱包括紫外区、可见区、红外区，其中，波长小雨0.4um的紫外区占大约8.03%和波长大于0.76um的红外区占45.54%，是人眼看不见的紫外线和红外线，波长为0.4~~0.76um的可见区是我们能见的可见光区46.43%. 9、太阳房的定义以及它的分类：太阳房是利用太阳能进行采暖和空调的环保型生态建筑。太阳房可分为三类：主动太阳房，被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统。 10、被动式太阳房的特点是什么以及被动太阳房建筑设计的几个基本原则分别是什么？答：特点：根据当地的气象条件，在基本上不添臵附加设备的条件下，只在建筑物构造和材料性能上下功夫，使房屋达到一定采暖效果的方法。原则：构造简单，造价便宜。 11、太阳能储热的方式及原理：方式：自然循环集热，强制循环集热，定温放水集热。原理：冷水经过补冷水系统，进入循环水箱达设定水位后，之后不冷水系统停止工作，低温水进入集热器阵，受太阳能辐射加热水温升高，当集热器上循环管内水温与储热水箱底部水温之温差达到设定值时，启动强制循环泵，将水箱中低温水送到集热器阵，同时将集热器阵中热水送到储热水箱，当上述温差等于和地于设定值时，强制循环泵停止工作。低温水在集热器中继续吸收太阳能辐射，加热。如此循环，是储热水箱中水温不断升高。 12、太阳灶的原理：太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光传热储热等方式获得热量，进行炊事烹饪食物的一种装臵。 13、利用太阳能进行海水淡化的常用方法：1被动式太阳能蒸馏系统，如单级或多级倾斜式太阳能蒸馏器，回热式，球面聚光式太阳能蒸馏器等。2主动式太阳能蒸馏系统，有单级或多级附加集热器的盆式，自然或强迫循环式太阳能蒸馏器。3利用太阳能发电进行反渗透法进行海水淡化，此外，还有太阳能多级闪蒸，太阳能多级沸腾蒸馏技术。 14、太阳能热水器的主要组成部分包括那几个部分：集热器，储热水箱，循环水泵，管道，支架，控制系统及相关附件组成。 15、太阳能利用按地域划分的几类地区，按+··················+接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类：一类地区，主要包括青藏高原，甘肃北部，宁夏北部，新疆南部等地。二类地区：包括河北西北部，山西北部，内蒙古南部，宁夏南部，甘肃中部，青海东部，西藏东南部和新疆南部等地。三类地区，包括：山东河南河北东南部，山西南部，新疆北部，吉林辽宁云南陕西北部，甘肃东南部，广东南部，福建南部，苏北，皖北，台湾西南。四类地区，包括湖南湖北广西江西浙江福建北部广东北部陕西南部江苏北部安徽南部以及黑龙江台湾东北等地。五类地区，包括：四川重庆贵州。 16、什么是太阳能制冷，根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。
太阳能热发电技术综述 1:技术和原理 有三种方式，都是用反射镜聚焦阳光加热水产生蒸汽、通过汽轮机带动发电机发电，区别在于蒸汽产生方式上。 1.1:抛物槽型热发电系统 聚光集热系统（由抛物槽式聚光镜＋接收器＋跟踪装置组成）＋换热系统（由予热器＋蒸汽发生器＋过热器和再热器组成）＋发电系统（同常规发电设备）＋蓄热系统（显式、潜式、化学储热三种）＋辅助能源系统（夜间和阴天用辅助发电设备）。一般建大于350MW电厂 1.2:塔式热发电 平面镜反射阳光到中心接收塔顶收集器，大量能量在高温下熔化一种盐、并将热盐储存罐中、当要发电时打开产生蒸汽驱动透平发电机。产生蒸汽后低温盐回到冷盐储存罐中并用泵打到塔顶再次加热以为下一热循环用（Ⅱ型）。一般建几千MW电厂。 特点：聚光倍数高易达到高温、反射光线一次完成简单高效、光热转换效率高、成本低 1.3:蝶型热发电 蝶型抛物镜/斯特林系统适用边远地区独立电站，光学效率高、启动损失小。用于小型独立电站。2:比较
电站初期投资1.42亿元，其中定日镜52%、发电设备18%、蓄热装置10%、接收器5%、塔3%、管道及换热器8%、其它4%。可以看出定日镜价格贵，但隋制镜技术提高成本大幅下降，预计到2020年发电成本会达到30-60美元/Mwh（即3-6美分/度）。在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电中成本最低的一种方式。 太阳能热发电投资成本为煤电的8倍左右，但因其不需燃料则用电成本比煤电低20-40倍，隋技术发展太阳能热发电成本进一步下降，有环保意识的用户更倾向于绿色能源，而煤电将隋通货膨胀而上升 3条件 3.1:土地：建一个200MW（20万KW）太阳能热发电厂需占地3000英亩，但太阳能热发电与光伏和风力发电比较不宜模块化，估计要在100-300MW以上时才比较经济 3.2:光照：太阳光全照射功率大于1kw/m2，每年大于2000kwh/m2才是经济的 3.3:投资：一个中等的100MW发电厂投资成本3-5美元/W，发电成本10-15美分/度 4:国内外发展情况 4.1:国外 至2004年全世界已装太阳能发电系统总收集阳光面积9500万平方米，以光照1kw/m、照射时间50%、平均转化率20%，则差不多可获电能10GW，但大部分是在低温下使用（如水加热等），高温使用（如热电厂等）只有500Mw，不过正地快速增长。 07-08二年中，世界上太阳能热发电的在建装机容量是07年之前20年中的8倍，太阳能热发电技术已进入快速发展期。 太阳能热发电在可再生能源发电技术中具有成本低、节能减排作用显著、无污染等特点而具有明显的市埸前景。 09年6月29日，国际能源署SolarPACES组织、欧洲太阳能热发电协会（ESTELA）和绿色和平组织联合公布了三方共同撰写的《聚光型太阳能热发电展望2009》。报告预测到2030年聚光型太阳能热发电（简称CSP）将能满足全球7%的电力需求，到2050年可提高到25%。报告认为槽式CSP已经是可靠且得到示范证明的技术，在建和运行的发电站装机容量已接近2000 MW，主要位于西班牙和美国。 CSP发电站具有调度能力，并且可以通过结合新的储能技术和其他可再生能源或传统能源的混合运行概念予以加强。这一特点可解决可再生能源存在的一个最重要的缺点：变化大、不可预测且不可调度。 未来十年里CSP在世界一些日照最强的地区有望得到发展。到2014年在建和拟建CSP发电站容量可达到15 000 MW。然而，CSP仍有一些缺陷尚待解决：首先是成本，需要从系统到部件的创新以及制造技术的改进。效率上也仍有很大的提高空间（更高的工作温度，更好的集热器性能等）。发电站的最佳规模应比现有的要大（目前受制于监管和金融因素），与此相关的储能能力还需要从容量、温度和成本等方面加以提高。最后，还需要从建造和降低运营维护成本中产生学习效应。 美国、以色列、澳大利亚、德国等是太阳能利用的技术强国,在阿尔及利亚、澳大利亚、埃及、希腊、印度、以色列、意大利、墨西哥、摩洛哥、西班牙、美国等已建有13个太阳能热电厂。德国将在西班牙建二个50MW并网的太阳能热电，投资4亿美元（8美元/W），用非跟踪式抛物型聚能器。
太阳能电池的研究与发展 文献综述 摘要：能源是人类不可忽视的一个问题，因为它同我们的生活息息相关并且制约着未来经济的发展。面临非可再生能源被大规模地开采利用，其储量越来越少，总有枯竭之时这样一个现实问题，可再生能源显得尤为重要，因为可再生能源可以循环再生，不因长期使用而减少。而我国作为一个能耗大的国家，考虑到我国资源情况及国际环境和我国的环境状况，若到22世纪初不能用核能、太阳能等这些非化石能源代替化石能源，那么我们国家、我们民族的发展都会受到严重的影响。 太阳能具有环境友好、与之不尽用之不竭等特点，由此在可再生能源中的位置得以突显。而本文选择从光伏发电这个方面来说明太阳能电池的研究与发展。讲述了太阳能光伏发电的模式，输送方式及原理等。 关键词：太阳能；光伏发电；独立光伏发电；并网光伏发电；分布式光伏发电 1引言 能源是现今人类不得不考虑的一个重大问题，面临着严峻的能源形势和生态环境的恶化，人们对于绿色能源的需求显得迫切起来。改变现有能源结构、发展可持续发展的绿色能源已成为世界各国极为关注的课题。 化石燃料为不可再生能源，随着社会的进步与发展，人类对能源的需求量日益增大，所以化石燃料是无法满足的。除此之外，化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质．其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时，会产生二氧化硫等污染空气的气体，燃料燃烧不充分，会产生一氧化碳和碳粒，加上未燃烧的碳氢化合物，如果直接排放到空气中必然对空气造成污染。因此，对于可再生能源的概念中最重要的要保证两点：第一，要求提供的可再生能源的源头是巨大的、无限制的。第二，从整体技术效率而言，要有明显的安全保障性。从这两点出发，显现了太阳能的利用在可再生能源中领域中的重要地位。 太阳能发电分光热发电和光伏发电。但不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。
我国太阳能利用技术现状及进展前景 作者：指导老师： 摘要:在简述太阳能利用技术进展历史的基础上,介绍国内外太阳能热利用及太阳能光伏发电技术进展现状,并对以后一段时期内太阳能利用技术的进展前景进行讨论。清洁、环保、可再生的太阳能日益引起世界的广泛关注。本文首先分析了国外太阳能利用技术现状，并利用德文特专利数据库，检索分析了1961--2007年世界太阳能专利及其进展趋势，发觉日、美、德国家的企业掌握了太阳能利用的核心技术；其次，分析了我国太阳能利用技术现状：我国太阳能热利用取得显著成绩，太阳能发电取得一定进展，但在太阳能光伏产业存在原材料依靠进口、企业缺乏核心技术与装备、国内市场欠发育致使产品出口国外等问题；最后从制定可持续进展战略、完善体制与机制、以及制定政策体系等方
面，提出促进我国太阳能利用技术可持续进展的对策。 关键词: 太阳能利用技术；热利用技术；光伏发电 Actualityandprospect of solarEnergys Application Author： Teacher： Abstract: This article described the development history of solar energy application technique, introduced the status of solar energys appl ication and the technique of light bring vol taic electricity both in home and abroad. This paper also discussed the potential of solar application technique in the future.Clean, environmental protection, renewable solar increasingly attracted worldwide attention. This paper first analyzes the foreign solar energy utilization technology situation, and USES German special patent database, retrieval analyzes 1961-2007 world solar energy patent and development trend, find Japanese, us, Germany family enterprise mastery of core technology of solar energy utilization, Secondly, analyses the solar energy utilization technology situation: our solar thermal utilization has achieved remarkable
太阳能光热光电综合利用 倪明江,骆仲泱,寿春晖,王 涛,赵佳飞,岑可法 (浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州 310027) 摘 要:太阳能光热光电的综合利用技术是将聚光、分光、热电联用等技术集成,通过对太阳能全波段能量进行一体化地利用,可极大地提高太阳能的利用效率,降低成本,具有重要的研究价值和市场应用价值。文章介绍了太阳能光热光电综合利用系统的技术情况,分别对集中式和分布式两种技术路线作了阐述,分析了聚光PV/T系统以及与建筑一体化设计的P V/T系统的未来发展方向。最后,结合各类太阳能利用系统的特点,比较分析了各种光热光电技术存在的问题,提出了综合利用各种光热光电技术来提高应用效果的理念。 关键词:太阳能利用技术;热发电;聚光热电联用;光热光电综合利用 中图分类号:T K513 文献标识码:A 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50676082) 1 引言 传统化石能源的大量使用,不仅造成了化石能源本身的短缺,也给世界环境带来了极大的危害,给人类生存空间造成了严重威胁。寻求可再生能源的高效清洁利用成了目前人类面临的共同问题[1,2]。太阳能作为可再生清洁能源蕴藏着巨大能量,被普遍认为是理想的新能源。太阳辐射到达地球表面的能量高达4 1015MW,相当于每年3.6 105亿t标准煤,约为全球能耗的2000倍。太阳能可以免费使用,又不需要运输,对环境无任何污染。在传统化石能源储备减少、价格快速上升,在温室气体排放引发的气候环境问题愈来愈显著的今天,太阳能作为可再生能源和新能源的代表,得到越来越多的关注,太阳能的利用、太阳能材料及相关技术的开发在世界范围内引起了重视[3~5]。 我国太阳能资源丰富,辐射总量约3.3 103 ~8.4 106kJ/(m2a),全国2/3以上地区年日照时数大于2000h[6]。太阳能的有效利用,对缓解我国能源问题、减少CO2排放、保护生态环境都有着重大意义。 2 太阳能利用技术概况 目前利用太阳能的方法,主要有:太阳能集热利用、热力发电、光伏发电、光利用、海水淡化、建筑一体化技术、制氢、干燥技术等。其中太阳能集热利用技术以及太阳能光伏技术已经得到了长足发展。而以现今的发展趋势来看,太阳能热力发电和光伏发电将是世界各国在太阳能利用领域研究的新重点。 2.1 热利用 太阳能热利用方面,中国已成为世界上最大的太阳能热利用产品的生产、应用和出口的国家。2007年,集热器总保有量约为10800万m2。热利用形式多样,包括了太阳能热水器、太阳能空调、太阳能干燥和太阳能海水淡化等。 (1)太阳能热水器 太阳能热水器是太阳能热利用中最常见的一种装置。其基本原理是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能供生产和生活利用。我国是世界上最大的太阳能热水器制造中心,由我国生产的集热器推广面积约占世界的76%。随着太阳能热水器的发展,出现了闷晒式、平板式、玻璃真空管式和热管真空管式等多种应用形式。太阳能热水器以其经济、节能、环保等优点,备受世人瞩目。太阳能热水器在国内市场得到了迅速推广。目前城市太阳能热水器的平均普及率约为15%,部分地区达到31%~60%。随着太阳能热水器关键技术的不断突破,该技术已广泛运用于家庭、宾馆、学校、部队和医院等供淋浴、洗漱及其它需用热水的场所。 (2)太阳能空调 太阳能空调以太阳能作为制冷空调的热源,利用太阳辐射产生中高温蒸气(热水),进而驱动制冷机工作。太阳能制冷首先通过集热器收集太 ! 1 !
太阳能热利用技术复习题) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
判断题 1. 大气层外的太阳辐射包括直射辐射和散射辐射。（） 2. 同一时刻太阳高度角和太阳天顶角互为余角。 （） 3. 春分这一天太阳赤纬角最大。（） 4. 直射辐射的修正因子必小于1。（） 5. 利用溅射沉积技术不能从绝缘的化合物靶上直接获得化合物薄膜。（） 6. 最大的太阳辐射发生在赤道地区的正午时刻（） 7. 半导体的本征吸收是价带电子吸收光子能量后，从价带跃迁到导带的吸收过程。（） 8. 固体显热储存一般用空气作为传热介质，且储热和取热时气流方向相同。（） 9. 太阳高度角随纬度增加而减小（） 10. 大气层外，垂直于太阳辐射传播方向上的太阳辐照度为常数（） 11. 任何地区、任何一天的日出日落时角大小相等（） 12. 半导体禁带宽度越大，其本征吸收的吸收限越大（） 13. 日地距离变化产生四季（） 14. 北京时间上午9点连云港和乌鲁木齐的太阳时相同（） 15. 标准晴天情况下各地太阳午时太阳辐照度最大（）
16. 某地安装的集热器倾角等于当地纬度，则太阳午时该集热器上的 太阳入射角为0°（） 17. 大气质量越大，大气层对太阳辐射的影响越大（） 18. 非选择性吸收涂层吸收的能量多，发射的能量也多。（） 19. 显热储存又叫热容式蓄热。（） 20. 北京地区的太阳时等于当地时间。（） 21. 国际单位制中大气质量的单位为千克。（） 22. 某天上午10点的大气质量必比9点的小（时间均为太阳时）（） 23. 太阳午时太阳天顶角为0°。（） 24. 岩石储热一般用空气作为传热介质，多用于空气太阳能采暖系统。（） 25. 每天日出及日落时刻太阳天顶角为90°。（） 26. 产生本征吸收的条件是入射光子的能量小于半导体的禁带宽度。 （） 27. 石蜡在凝固时不会发生过冷现象。（） 28.选择性吸收表面主要对太阳光的可见光和近红外部分有较高的吸 收比。（） 29. 一天当中中午的大气质量比早上大。（） 填空题 1. 地球赤道平面与黄道平面的夹角是 2. 夏至这一天的赤纬角是
太阳能热利用的基本知识 一、关于太阳的一些小常识 ◆太阳发出的总功率为 3.8×1026W，它的能源以光、热、各种射线及"太阳风"向广阔无垠的宇宙散发，我们地球上一切能源都直接、间接来自太阳 ◆太阳的表面温度达到5762°K（即5489℃） ◆太阳半径为6.95×105km，它的质量占到太阳系（包括九大行星）总质量的97% ◆太阳到地球的平均距离为1.495×108km ◆太阳投射到地球大气层上界的功率为1.725×1017W，这一能源相当于100亿亿度电，等于二十世纪末地球上总发电量的几十万倍，这些能量的去向有30%返回宇宙，47%被大气层地球表面吸收，23%变为风、水的原动力，0.02%进入生物世界。 ◆太阳发出巨大功率是靠它的每时每刻不断进行的热核聚变，在这一过程中，氢的同位素不断聚变为氦，同时放出能量。 ◆太阳已诞生了几十亿年，这样的热核聚变也进行了几十亿年，太阳还将燃烧几十亿年。人类的历史只有几百万年，和太阳的历史相比是非常短暂的，因此，对于我们人类来说，太阳能是取之不竭，用之不尽的能源。 二、地球上主要的能源形式中，人们利用最多的都是直接或间接地来自太阳。 ◆矿产能源如煤、油，都是亿万年前光合作用产物的遗骸形成的。 ◆地表的水力能、风能、潮汐能归根结底还是来自太阳。 ◆没有阳光，没有光合作用就没有柴薪禾秸和其它生物能源，更没有人类和一切动物。 三、太阳能到达地球表面最主要的形式是光能，光能可以直接转变为热能和电能以供人类享用。 ◆太阳能的光-电利用形式很多，如在偏僻分散居住地，人们用它来作照明及提水的动力，在卫星、飞船上，用阳光电池板生产的电作为它们工作的主要能源，在美国的亚利桑那州，已经有功率达到上万kw的大型矩阵式阳光电站，当然，它还只是一个实验工程。 ◆太阳能的光-热利用形式就更多、更早，技术更成熟，因而也就更普及，规模更大。最简单的，用阳光晒谷物古来有之，阳光温室为农作物的增产手段使用也很多。特别是二十世纪后二十年，全世界包括中国，大规模、广泛地应用了太阳能热水器的技术 四、太阳能热水器 用一个桶或盆，盛上水，放在太阳下晒一段时间，可以得到一定温度的热水，这其实就是最原始的太
太阳能利用技术现状及发展前景综述 1、太阳能热利用技术在国内外发展概况 太阳能热利用具有广阔的应用领域, 但最终可归纳为太阳能热发电( 能源产出) 和建筑用能(终端直接用能) ,包括采暖、空调和热水。当前太阳能热利用最活跃、并已形成产业的当属太阳能热水器、太阳能热发电和太阳能制冷。此外, 在太阳能热泵、热推进技术等新型领域也有一定的研究与应用。 1.1太阳能热水器 热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。国际上, 太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展。目前热水器产品的发展方向仍注重提高集热器的效率, 如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层, 以减少热量损失。目前在提高集热器效率的研究领域, 主要在以下几个方面取得了较大进展: (a) 透明蜂窝应用于太阳能热水器的研究透明蜂窝是应用广泛的透明隔热材料, 将透明蜂窝应用于太阳能热水器的核心部件# 集热器的研究,成为目前太阳能热水器发展的一个重要趋势。透明蜂窝结构中的网格把其中的空气分割成很多相互隔离的微小空气单元, 在一端或两端封闭的情况下能有效抑制单元内自然对流的形成,使热损系数降低,提高隔热性能。透明蜂窝具有热二极管的作用，既能透过太阳辐射,又具有优异的隔热性能。透过率和热损系数是透明蜂窝结构的两个主要性能参数, 多年来人们在不断地研制不同构造的透明蜂窝结构以期获得热损低而透过率高的透明隔热材料。 (b)真空管太阳能热水器的研究真空管式太阳能热水器由多只真空玻璃集热管插入储水箱构成, 换热原理为自然对流换热。作为真空管式太阳能热水器的核心部件,国外最初的真空集热管是由单层壁内部抽成真空的玻璃管内置带U 型金属管的钢制吸热体构成的。流体从金属管一端流入,另一端流出,但热效率太低,制作复杂。1976年,美国康宁公司研制成功了单层壁玻璃真空管内置热管和内曲面反射器真空集热管。该设计曲面使投射的太阳射线在一宽范围的接受角内聚集在热管上,大大降低了光线的反射和漫反射损失,这就是CPC复合抛物面聚光器在全玻璃真空集热管上应用的雏形,为降低热损失,热管上开始电镀黑铬。现在,国外已经具有完备的生产制造真空玻璃管的工艺和技术,并且和 CPC 技术得到完美结合。 (c) 热管式真空管太阳能热水器的设计研究由于热管具有良好的导热性能,其形状又可随热源和冷源的条件而变化, 具有很好的环境适应性。所以将热管应用于太阳能集热器将会显著提高其集热效率。热管式真空集热管由外玻璃管、表面带选择性涂层的重力热管组成。外玻璃管和热管之间抽真空(约 1*10Pa) , 这样可以有效地减少热管吸热段向外界的散热损失。采用重力热管,是因为热管内不需设置吸液芯,具有结构简单、制造方便、成本低廉、传热性能优良、工作