太陽能的綜合利用

1、太陽能的綜合利用太陽能光熱光電的綜合利用技術(shù)是將聚光、分光、熱電聯(lián)用等技術(shù)集成通過對太陽能全波段能量進行一體化地利用可極大地提高太陽能的利用效率降低成本具有重要的研究價值和市場應(yīng)用價值。文章介紹了太陽能光熱光電綜合利用系統(tǒng)的技術(shù)情況分別對集中式和分布式兩種技術(shù)路線作了闡述分析了聚光PVT系統(tǒng)以及與建筑一體化設(shè)計的PVT系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。最后結(jié)合各類太陽能利用系統(tǒng)的特點比較分析了各種光熱光電技術(shù)存在的問題提出了綜合利用各種光熱光電技術(shù)來

2、提高應(yīng)用效果的理念。關(guān)鍵詞:太陽能利用技術(shù)熱發(fā)電聚光熱電聯(lián)用光熱光電綜合利用中圖分類號:TK513文獻標識碼:A基金項目:國家自然科學(xué)基金資助項目(50676082)1引言傳統(tǒng)化石能源的大量使用不僅造成了化石能源本身的短缺也給世界環(huán)境帶來了極大的危害給人類生存空間造成了嚴重威脅。尋求可再生能源的高效清潔利用成了目前人類面臨的共同問題[12]。太陽能作為可再生清潔能源蘊藏著巨大能量被普遍認為是理想的新能源。太陽輻射到達地球表面的能量高達4

3、1015MW相當于每年3.6105億t標準煤約為全球能耗的2000倍。太陽能可以免費使用又不需要運輸對環(huán)境無任何污染。在傳統(tǒng)化石能源儲備減少、價格快速上升在溫室氣體排放引發(fā)的氣候環(huán)境問題愈來愈顯著的今天太陽能作為可再生能源和新能源的代表得到越來越多的關(guān)注太陽能的利用、太陽能材料及相關(guān)技術(shù)的開發(fā)在世界范圍內(nèi)引起了重視[3～5]。我國太陽能資源豐富輻射總量約3.3103～8.4106kJ(m2?a)全國23以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2000h[

4、6]。太陽能的有效利用對緩解我國能源問題、減少CO2排放、保護生態(tài)環(huán)境都有著重大意義。2太陽能利用技術(shù)概況目前利用太陽能的方法主要有:太陽能集熱利用、熱力發(fā)電、光伏發(fā)電、光利用、海水淡化、建筑一體化技術(shù)、制氫、干燥技術(shù)等。其中太陽能集熱利用技術(shù)以及太陽能光伏技術(shù)已經(jīng)得到了長足發(fā)展。而以現(xiàn)今的發(fā)展趨勢來看太陽能熱力發(fā)電和光伏發(fā)電將是世界各國在太陽能利用領(lǐng)域研究的新重點。2.1熱利用太陽能熱利用方面中國已成為世界上最大的太陽能熱利用產(chǎn)品的生

5、產(chǎn)、應(yīng)用和出口的國家。2007年集熱器總保有量約為10800萬m2。熱利用形式多樣包括了太陽能熱水器、太陽能空調(diào)、太陽能干燥和太陽能海水淡化等。(1)太陽能熱水器太陽能熱水器是太陽能熱利用中最常見的一種裝置。其基本原理是將太陽輻射能收集起來通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能供生產(chǎn)和生活利用。我國是世界上最大的太陽能熱水器制造中心由我國生產(chǎn)的集熱器推廣面積約占世界的76%。隨著太陽能熱水器的發(fā)展出現(xiàn)了悶曬式、平板式、玻璃真空管式和熱管真空管式

6、等多種應(yīng)用形式。太陽能熱水器以其經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點備受世人矚目。太陽能熱水器在國內(nèi)市場得到了迅速推廣。目前城市太陽能熱水器的平均普及率約為15%部分地區(qū)達到31%～60%。隨著太陽能熱水器關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破該技術(shù)已廣泛運用于家庭、賓館、學(xué)校、部隊和醫(yī)院等供淋浴、洗漱及其它需用熱水的場所。(2)太陽能空調(diào)太陽能空調(diào)以太陽能作為制冷空調(diào)的熱源利用太陽輻射產(chǎn)生中高溫蒸氣(熱水)進而驅(qū)動制冷機工作。太陽能制冷首先通過集熱器收集太陽能依靠消耗

7、太陽能轉(zhuǎn)化來的內(nèi)能使熱量從低溫物體向高溫物體傳遞。太陽能空調(diào)一般采用溴化鋰吸收式年便被用做電信裝置的電源1958年又被美國首次應(yīng)用和于“先鋒1號”人造衛(wèi)星.宇宙開發(fā)極大地促進了太陽電池的開發(fā).與此同時地面用太陽電池的研究也在不斷開展特別是1973年的能源危機又大大加速了地面太陽電池的發(fā)展.許多國家為開發(fā)、利用太陽能電池為陽光發(fā)電的研究投入了相當數(shù)量的資金.迄今為止翱翔于太空的成千個飛行器中大多數(shù)都配備了太陽能電池系統(tǒng).第一顆人造衛(wèi)星上天

8、是光伏技術(shù)開發(fā)利用的起點經(jīng)過近五十年的發(fā)展它已形成一門新的光伏科學(xué)與光伏工程.無論是在宇宙飛行中的應(yīng)用還是作為地面發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用從開發(fā)速度、技術(shù)成熟性和應(yīng)用領(lǐng)域來看光伏技術(shù)都是新能源中的佼佼者.太陽電池作為有潛力的可再生能源在地面上逐漸得到推廣.太陽電池的成本及售價也在逐年下降多年來太陽電池的產(chǎn)量一直以1025%的增長率在增加.1990年世界太陽能電池組件的產(chǎn)量70MW（兆瓦）我國為1.2MW主要是用在太陽光照好的邊遠地區(qū).到2001年

9、全世界太陽電池的產(chǎn)量達到350MW我國太陽能電池的實際產(chǎn)量已達到4.5MW累計安裝量已超過20MW.我國是個發(fā)展中國家地域遼闊有許多邊遠省份和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū).據(jù)統(tǒng)計目前我國尚有700萬戶（2800萬人口）還沒有用上電60%的有電縣嚴重缺電.這些地區(qū)在短期內(nèi)不可能靠常規(guī)電力解決用電問題光伏發(fā)電則是解決分散農(nóng)、牧民用電的理想途徑市場潛力非常巨大.光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點：如：安全可靠、無噪聲、無污染、能量隨處可得不受地域限制無須消耗燃料無機械轉(zhuǎn)

10、動部件故障率低維護簡便可以無人值守建站周期短規(guī)模大小隨意無須架輸電線路可以方便地與建筑物相結(jié)合等這些優(yōu)點都是其它發(fā)電方式所不及的.目前國際上大量使用的電池為單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池三種這三種電池約各占13的市場我國目前有7個太陽電池生產(chǎn)線主要是生產(chǎn)單晶硅及非晶硅太陽電池多晶硅太陽電池也有少量生產(chǎn).我國生產(chǎn)單晶硅太陽電池的效率在1213%多晶硅太陽電池在10%非晶硅太陽電池在56%.晶體硅太陽電池在研究上是朝著高效率

11、化、薄片化、大面積化的方向發(fā)展.1995年我國晶體硅太陽電池組件的參考價格為45元瓦非晶硅太陽電池組件為25元瓦仍為常規(guī)能源的幾倍但在無電地區(qū)及拉線不方便的地方已產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益.其次，太陽能除了在光熱轉(zhuǎn)化中得到運用，在其他領(lǐng)域應(yīng)用也十分廣泛。比如太陽能的光電轉(zhuǎn)化和光光轉(zhuǎn)換都是比較先進的技術(shù)。在當今社會能源日益緊缺的環(huán)境下能夠開發(fā)出一種可持續(xù)的新型能源是一件非常值得重視的事。太陽能在地球的演化中起到了至關(guān)重要的作用，正因為他這無可代

12、替的作用，也注定了太陽能將成為人類最終賴以生存的重要能源。因此太陽能的利用應(yīng)該得到足夠的重視。這也是未來能源的一大重要來源。太陽能可以直接通過轉(zhuǎn)化變成光源為我們所用，這其中需要利用一種新型太陽能綜合利用設(shè)備—太陽能光導(dǎo)入系統(tǒng)。他可以將太陽光直接導(dǎo)入到室內(nèi)沒有陽光的地方。其原理就是運用光纖傳導(dǎo)作用將太陽光傳遞到我們室內(nèi)陰暗的地方。陽光對于人體的成長是非常重的，他可以促進人體血鈣的吸收，促進骨骼發(fā)育。這就為那些長時間處于陰暗的人帶來了一絲光