太陽(yáng)能的綜合利用

1、太陽(yáng)能的綜合利用太陽(yáng)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(guò)對(duì)太陽(yáng)能全波段能量進(jìn)行一體化地利用可極大地提高太陽(yáng)能的利用效率降低成本具有重要的研究?jī)r(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。文章介紹了太陽(yáng)能光熱光電綜合利用系統(tǒng)的技術(shù)情況分別對(duì)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(jì)的PVT系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向。最后結(jié)合各類(lèi)太陽(yáng)能利用系統(tǒng)的特點(diǎn)比較分析了各種光熱光電技術(shù)存在的問(wèn)題提出了綜合利用各種光熱光電技術(shù)來(lái)

2、提高應(yīng)用效果的理念。關(guān)鍵詞:太陽(yáng)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(lèi)號(hào):TK513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)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(lái)了極大的危害給人類(lèi)生存空間造成了嚴(yán)重威脅。尋求可再生能源的高效清潔利用成了目前人類(lèi)面臨的共同問(wèn)題[12]。太陽(yáng)能作為可再生清潔能源蘊(yùn)藏著巨大能量被普遍認(rèn)為是理想的新能源。太陽(yáng)輻射到達(dá)地球表面的能量高達(dá)4

3、1015MW相當(dāng)于每年3.6105億t標(biāo)準(zhǔn)煤約為全球能耗的2000倍。太陽(yáng)能可以免費(fèi)使用又不需要運(yùn)輸對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染。在傳統(tǒng)化石能源儲(chǔ)備減少、價(jià)格快速上升在溫室氣體排放引發(fā)的氣候環(huán)境問(wèn)題愈來(lái)愈顯著的今天太陽(yáng)能作為可再生能源和新能源的代表得到越來(lái)越多的關(guān)注太陽(yáng)能的利用、太陽(yáng)能材料及相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)在世界范圍內(nèi)引起了重視[3～5]。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富輻射總量約3.3103～8.4106kJ(m2?a)全國(guó)23以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于2000h[

4、6]。太陽(yáng)能的有效利用對(duì)緩解我國(guó)能源問(wèn)題、減少CO2排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境都有著重大意義。2太陽(yáng)能利用技術(shù)概況目前利用太陽(yáng)能的方法主要有:太陽(yáng)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(yáng)能集熱利用技術(shù)以及太陽(yáng)能光伏技術(shù)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。而以現(xiàn)今的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看太陽(yáng)能熱力發(fā)電和光伏發(fā)電將是世界各國(guó)在太陽(yáng)能利用領(lǐng)域研究的新重點(diǎn)。2.1熱利用太陽(yáng)能熱利用方面中國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品的生

5、產(chǎn)、應(yīng)用和出口的國(guó)家。2007年集熱器總保有量約為10800萬(wàn)m2。熱利用形式多樣包括了太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能空調(diào)、太陽(yáng)能干燥和太陽(yáng)能海水淡化等。(1)太陽(yáng)能熱水器太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能熱利用中最常見(jiàn)的一種裝置。其基本原理是將太陽(yáng)輻射能收集起來(lái)通過(guò)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(guó)是世界上最大的太陽(yáng)能熱水器制造中心由我國(guó)生產(chǎn)的集熱器推廣面積約占世界的76%。隨著太陽(yáng)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(yáng)能熱水器以其經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)備受世人矚目。太陽(yáng)能熱水器在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)得到了迅速推廣。目前城市太陽(yáng)能熱水器的平均普及率約為15%部分地區(qū)達(dá)到31%～60%。隨著太陽(yáng)能熱水器關(guān)鍵技術(shù)的不斷突破該技術(shù)已廣泛運(yùn)用于家庭、賓館、學(xué)校、部隊(duì)和醫(yī)院等供淋浴、洗漱及其它需用熱水的場(chǎng)所。(2)太陽(yáng)能空調(diào)太陽(yáng)能空調(diào)以太陽(yáng)能作為制冷空調(diào)的熱源利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生中高溫蒸氣(熱水)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)工作。太陽(yáng)能制冷首先通過(guò)集熱器收集太陽(yáng)能依靠消耗

7、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化來(lái)的內(nèi)能使熱量從低溫物體向高溫物體傳遞。太陽(yáng)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(guó)首次應(yīng)用和于“先鋒1號(hào)”人造衛(wèi)星.宇宙開(kāi)發(fā)極大地促進(jìn)了太陽(yáng)電池的開(kāi)發(fā).與此同時(shí)地面用太陽(yáng)電池的研究也在不斷開(kāi)展特別是1973年的能源危機(jī)又大大加速了地面太陽(yáng)電池的發(fā)展.許多國(guó)家為開(kāi)發(fā)、利用太陽(yáng)能電池為陽(yáng)光發(fā)電的研究投入了相當(dāng)數(shù)量的資金.迄今為止翱翔于太空的成千個(gè)飛行器中大多數(shù)都配備了太陽(yáng)能電池系統(tǒng).第一顆人造衛(wèi)星上天

8、是光伏技術(shù)開(kāi)發(fā)利用的起點(diǎn)經(jīng)過(guò)近五十年的發(fā)展它已形成一門(mén)新的光伏科學(xué)與光伏工程.無(wú)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(kāi)發(fā)速度、技術(shù)成熟性和應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看光伏技術(shù)都是新能源中的佼佼者.太陽(yáng)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(yáng)電池的成本及售價(jià)也在逐年下降多年來(lái)太陽(yáng)電池的產(chǎn)量一直以1025%的增長(zhǎng)率在增加.1990年世界太陽(yáng)能電池組件的產(chǎn)量70MW（兆瓦）我國(guó)為1.2MW主要是用在太陽(yáng)光照好的邊遠(yuǎn)地區(qū).到2001年

9、全世界太陽(yáng)電池的產(chǎn)量達(dá)到350MW我國(guó)太陽(yáng)能電池的實(shí)際產(chǎn)量已達(dá)到4.5MW累計(jì)安裝量已超過(guò)20MW.我國(guó)是個(gè)發(fā)展中國(guó)家地域遼闊有許多邊遠(yuǎn)省份和經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū).據(jù)統(tǒng)計(jì)目前我國(guó)尚有700萬(wàn)戶(hù)（2800萬(wàn)人口）還沒(méi)有用上電60%的有電縣嚴(yán)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(wèn)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(chǎng)潛力非常巨大.光伏發(fā)電具有許多優(yōu)點(diǎn)：如：安全可靠、無(wú)噪聲、無(wú)污染、能量隨處可得不受地域限制無(wú)須消耗燃料無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)

10、動(dòng)部件故障率低維護(hù)簡(jiǎn)便可以無(wú)人值守建站周期短規(guī)模大小隨意無(wú)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(diǎn)都是其它發(fā)電方式所不及的.目前國(guó)際上大量使用的電池為單晶硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池和非晶硅太陽(yáng)電池三種這三種電池約各占13的市場(chǎng)我國(guó)目前有7個(gè)太陽(yáng)電池生產(chǎn)線主要是生產(chǎn)單晶硅及非晶硅太陽(yáng)電池多晶硅太陽(yáng)電池也有少量生產(chǎn).我國(guó)生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池的效率在1213%多晶硅太陽(yáng)電池在10%非晶硅太陽(yáng)電池在56%.晶體硅太陽(yáng)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(guó)晶體硅太陽(yáng)電池組件的參考價(jià)格為45元瓦非晶硅太陽(yáng)電池組件為25元瓦仍為常規(guī)能源的幾倍但在無(wú)電地區(qū)及拉線不方便的地方已產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益.其次，太陽(yáng)能除了在光熱轉(zhuǎn)化中得到運(yùn)用，在其他領(lǐng)域應(yīng)用也十分廣泛。比如太陽(yáng)能的光電轉(zhuǎn)化和光光轉(zhuǎn)換都是比較先進(jìn)的技術(shù)。在當(dāng)今社會(huì)能源日益緊缺的環(huán)境下能夠開(kāi)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(yáng)能在地球的演化中起到了至關(guān)重要的作用，正因?yàn)樗@無(wú)可代

12、替的作用，也注定了太陽(yáng)能將成為人類(lèi)最終賴(lài)以生存的重要能源。因此太陽(yáng)能的利用應(yīng)該得到足夠的重視。這也是未來(lái)能源的一大重要來(lái)源。太陽(yáng)能可以直接通過(guò)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(yáng)能綜合利用設(shè)備—太陽(yáng)能光導(dǎo)入系統(tǒng)。他可以將太陽(yáng)光直接導(dǎo)入到室內(nèi)沒(méi)有陽(yáng)光的地方。其原理就是運(yùn)用光纖傳導(dǎo)作用將太陽(yáng)光傳遞到我們室內(nèi)陰暗的地方。陽(yáng)光對(duì)于人體的成長(zhǎng)是非常重的，他可以促進(jìn)人體血鈣的吸收，促進(jìn)骨骼發(fā)育。這就為那些長(zhǎng)時(shí)間處于陰暗的人帶來(lái)了一絲光