本帖最后由 刘沐 于 2015-6-2 12:37 编辑
一.太阳能技术
1)太阳能热利用
太阳能热的基本来源是将太阳辐射能收集起来,通过与无害的相互作用转换成热能加以利用。
目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同,把太阳能光热利用分为低温利用(小于200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(大于800℃)。
目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等;中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电集热装置等;高温利用主要有高温太阳炉等。
以下简要介绍几种主要的太阳能热利用方式。
①太阳能光热直接利用。太阳能集热器主要是指太阳能热水器,是太阳能热利用种最常见的一种装置。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使用。太阳能热水器的发展,经历了闷晒式、平板式、玻璃真空管式和热管真空管式四代。
②太阳能集热发电。太阳能集热发电,又称太阳能热力发电,是当今世界各国在太阳能利用领域研究的重点之一。太阳能集热发电的原理非常简单,就是利用太阳光集热器收集太阳辐射产生的高温来替代常规锅炉或者驱动斯特林发电机发电。与传统的发电厂相比,太阳能热电厂具有两大优势:整个发电过程清洁,没有热河碳排放;利用的是太阳能,无须任何燃料成本。太阳能集热发电对集热的温度要求较高,所以一般需要采用聚焦型集热器,以提高光能流密度。
目前太阳能热发电系统主要有三种类型:槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上,并将管内传热工质加热产生蒸汽,推动常规汽轮机发电。塔式系统是利用独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上,以产生很高的温度。碟式系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜,接收器在抛物面的焦点上,接收器内的传热工质被加热到750℃左右,驱动发动机进行发电。
2) 太阳能光伏发电
太阳能光伏发电,是利用太阳电池半导体材料的光生伏特效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电方式,有独立运行和并网运行两种发电系统。独立运行的光伏发电系统需要蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高;在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行,可以省去蓄电池,不仅大幅度降低了造价,而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
光伏发电系统主要由太阳能电池组件、控制器和逆变器三大部分组成。其中,太阳能电池组件是整个发电系统的最核心部分,也就太阳能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,或送往蓄电池中存储起来。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能控制器的作用是控制中整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。另外,光控开关、时控开关灯都是控制器的常见功能。逆变器的主要功能是将太阳能直接输出的低压直流转换成能够使用的交流电。
太阳能电池是光伏发电系统的基本构成,也是其发电之本源。其原理是在太阳光照射下,在一些特定的半导体内产生自由电荷,这些自由电荷定向移动和积累并产生一定的电动势,可以向外电路提供电流,这种现象被称为光生伏特效应或光伏效应,它是制造太阳能电池的物理基础。
作为整条太阳能光伏产业链的核心,商用的太阳能电池主要有以下几种类型:单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。目前正在研究的还有多晶硅薄膜及有机太阳能电池等。但就实际应用而言,还是以单晶硅、多晶硅和非晶硅为代表的薄膜技术为主。
3)太阳能制氢
氢属于二次能源,也是一种新能源,干净无毒,对环境无污染,用途十分广泛。目前,利用太阳能分解水制氢的方法有:太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等。
4)太阳能建筑
利用太阳能供电、供热、供冷、照明,简称太阳能综合利用建筑物,是太阳能利用的一个新的发展方向。
太阳能建筑的发展大体分为三个阶段:第一阶段为“被动式太阳房”,它是一种完全通过建筑物结构、朝向、布置以及相关材料的应用来集取、储存和分配太阳能的建筑;第二阶段为“主动式太阳房”,它是一种以太阳能集热器与风调及供热系统的建筑;第三阶段是加上太阳电池应用,为建筑物提供采暖、空调、照明和用电,完全能满足这些要求的称为“零能房屋”,其典型的利用就是光伏建筑一体化。
光伏建筑一体化(BIPV)是太阳能光伏与建筑的完美结合,属于分布式发电的一种。
5)太阳能的其他利用形式
①太阳能车。太阳能车就是利用太阳电池将太阳能转换为电能,并利用该电能作为驱动车辆行驶的能源。
②太阳能海水淡化。太阳能海水淡化系统与现有的海水淡化系统相比有许多优点:可独立运行,不收蒸汽、电力等条件限制,无污染,低能耗,低排放,运行安全,稳定可靠,应用价值突出;生产规模灵活,适应性好,投资相对较少,成本较低。
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