科技能源设备研究资料

1 科技能源设备研究、制造 项目 建 议 书 申报单位：衡水海溢工贸有限公司 地 址：胜利西路1587号 邮政编码：053000 联 系 人：焦书华 电 话：0318-******* 传 真：0318-******* 主持部门：项目部
2 申报日期：二零零九年三月 目录 第一章 项目的意义与必要性……………………………. 3 第二章 项目建设内容……………………………………. 8 第三章 项目建设规模……………………………………. 9 第四章 合作伙伴与技术支持…………………………….10 第五章 项目实施步骤及建设周期安排………………….11 第六章 社会和经济效益………………………………….11 附件1： 太阳能硅晶吸热发电技术……………………….13 附件2： 太阳能玻璃幕墙发电技术……………………….16 附件3： 地源、水源、风能热泵技术…………………….29
3 第一章 项目的意义与必要性 新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。太阳能设备具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国大部份地区地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然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，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球
4 大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 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。但太阳能也有两个主要缺点：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。 人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，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 除提供能源外，太阳能还有许多特殊优势，尤其是它可以为边远地区、特殊场合供电。考虑到太阳能的附加价值，太阳能的综合经济效益大大提升，因此不能单纯与传统应用模式比较成本。太阳能综合利用可以降低温室气体和污染物排放、创造就业
5 机会、保障能源安全和促进农村尤其是边远农村的发展。总之，发展太阳能综合应用有许多经济、社会和环境保护的积极意义。 太阳能综合应用最重要的特征是在应用过程中只排放很少的CO2，而CO2作为最主要的温室气体，是导致气候变化的罪魁祸首。同时，电池板可循环使用，系统材料可再利用，设备的能源投入可进一步降低。如果广泛使用太阳技术，可以为减缓气候变化作出贡献。 IPCC对气候变化的科学评估 2007年2月，联合国气候变化政府间委员会发布了气候变化评估报告的第一部分。报告比以往更加确定： 人类活动是过去半个世纪气候变暖的主因（超过90％的可能性）。 主要影响包括： ● 过去12年中有11年是有历史记录以来最热的年份； ● 全球海平面上升加速； ● 南北半球的高山冰川和积雪正在消融； ● 自20世纪70年代以来，更多地区（尤其是热带和亚热带）干旱更加严重，持续时间更长。如果我们不采取措施，将温室气体排放限制在2000年的水平，未来20年气温将增加2倍。 具体预测包括： ● 气温将上升1.1℃~6.4℃； ● 随着热带海洋温度上升，未来热带气旋（台风和飓风等）将更
6 加强烈，最高风力加大，降雨增强； ● 热浪和强降雨等极端天气日益频繁的可能性将超过90％。 报告的主要研究结果包括： ● 今后60~70年，气候变化将有可能导致物种大量灭绝。 ● 今后几十年，缺水的人口将由几百万增加到几十亿；印度及南亚其他地区和非洲水源将逐渐减少。贫困国家受到的打击最大，澳大利亚和南欧的发达国家等也首当其冲。 ● 贫困地区粮食产量将下降，导致更多的饥饿。中国和印度等国小麦和水稻产量将降低。干旱和饥荒将导致非洲产生更大的难民潮。 ● 亚洲、南

美和欧洲冰川的消融必将导致全球大量人口缺水，冰湖导致洪水泛滥。 ● 由于海平面上升、风暴增强、洪水泛滥，中国的珠江三角洲和孟加拉的恒河三角洲的居民将面临严重威胁。 ● 气温再升高1℃，就可能导致格陵兰和西大西洋大冰原融化，导致海平面上升几米，沿海居民将被迫迁移。 太阳能作为一种可再生的新能源，越来越引起人们的关注。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约社会经济发展的瓶颈时，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力，实行“阳光计划”非常重要。我国能源消费占世界的1 0％以上，同时我国一次能源消费中煤占到70%左右，比世界平均水平高出40多个百分点。燃煤造成的二氧化硫和烟尘排放量约占排放总量的
7 70%~80%，二氧化硫排放形成的酸雨面积已占国土面积的1/3。环境质量的总体水平还在不断恶化，世界十大污染城市我国一直占多数。环境污染给我国社会经济发展和人民健康带来了严重影响。世界银行估计2020年中国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13％。太阳能综合应用不产生传统技术（例如燃煤发电）带来的污染物排放和安全问题，没有废气或噪音污染。系统报废后也很少有环境污染的遗留问题。 太阳能综合应用是一种简单的低风险技术，几乎可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中，整个系统还可以降低建筑的受热，增加通风。各类板型还可以作为隔声板装在公路两侧。光伏在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。 太阳能综合应用可以提供重要的就业机会。安装阶段创造大量的就业产生在（安装工人、零售商和服务工程师），促进地方经济发展。仅根据欧洲光伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品大约产生10个就业机会，安装每兆瓦光伏系统创造大约33个就业机会。批发和间接供应可提供3~4个就业岗位，研究领域提供1~2个就业机会。整个产业链中，每兆瓦的生产、安装和使用，可提供50个就业机会。在未来几十年，随着规模的扩大，自动设备的使用，这些数据会有所降低。但是，太阳能综合应用产业不仅仅是一个资金密集型的产业，同时也是一个劳动密集型的产业。目前中国太阳能技术及产业的就业总人数过万。到
8 2020年将达到10万人左右。按照中国电力专家的研究，2050年，光伏发电将达到装机容量10亿KWp，年生产和安装量1亿KWp，就业人口将超过500万人。 第二章 项目建设内容 太阳能综合应用工程项目是一项系统建设工程，他包括：太阳能发电、光伏水

泵、太阳能空调、太阳能干燥器、太阳能采暖热水系统、太阳房建筑、太阳能温室建筑、太阳灶等系统工程。 一、 生产项目： 1、集中生产组件 太阳能电池、蓄电池组 平板集热器、蒸发器 压缩机、制冷机 水泵、储热水箱、速热水箱 2、太阳能光伏发电系统 充放电控制器 逆变器 系统控制部件 3、太阳能中央热水系统 干燥过滤器 系统控制部件 4、太阳能干燥器
9 温室型干燥器 集热器型干燥器 集热器与温室结合型干燥器 整体式和抛物面聚光型干燥器 聚光型干燥型干燥器 远红外干燥器 振动流化床干燥器 5、太阳能空调 冷却塔、冷凝器、节流阀 空调箱和辅助锅炉 电子膨胀阀、四通换向阀 空调末端装置以及系统控制部件 二、 建设项目： 1、 电子工业生产及办公楼 2、 工业厂房、车间生产区域 3、 科技家属居住区 4、 新能源科技研发区域 第三章 项目建设规模 1、 相关建设 各个基础建设环节将围绕太阳能源建设为主，地源、水源、空气源为辅助。实施新能源能采暖、制冷、发电一体化，以打造“衡水节能企业”为标杆，带动周边企业、家庭对新能源
10 的认知与普及，形成制造与应用相结合的新能源产业链地带，为衡水经济、节能、环保作出应有的贡献。 a、 生产园区以厂房、车间为主，主要生产集中生产部件及生产噪音较大的部件。选用隔音效果较好的建筑材料，达到低噪与无噪音排放。 b、 工业大楼及办公区以电子控制部件及低噪音部件的生产、组装为主，办公为辅。 c、 新能源科技研发基地以研发新技术、开发新产品为主体导向，推动企业发展的进程。 d、 新能源生态居住区以新能源科技为本，打造衡水地能源消耗及无能源消耗住宅为目标，带动衡水新能源住宅建设 2、 项目实施原则 首先将太阳能设备辅助部件生产为第一步建设，逐步完善后续部件及组装的相关产业建设，带动周边相关产业的发展。 3、 未来发展 新能源产品设备基本能适应任何条件下的地域、气候特征，发展空间巨大。我们将会选择不同的新能源进行有效的结合，使新能源的运用更加完善，增加企业产出附加值。并结合需要发展新能源与环保项目方面的产业项目，最终向集约化集团发展。 第四章 合作伙伴与技术支持 1、 合作伙伴 俄罗斯麒麟工贸有限公司
11 2、 技术支持 北京清华同方科技集团 中国科学院生态与环境研究中心 中国科学院 第五章 项目实施步骤及建设周期安排 1、 第一节段（2010年—2013年） 完成厂房、车间的建设；完成集中生产部件的设备安装、调试及成品产出。 2、 第二阶段（2014年—2017年） 完成电子工业生产及办公楼的建设；完

成电子辅助部件、低噪音部件的设备安装、调试、生产及办公区域的投付使用。 3、 第三阶段（2018年—2021年） 完成新能源科技研发区域的建设及科研设备的购置使用。 4、 第四阶段（2022年—？ ） 开始新能源生态居住区的建设。 第六章 社会和经济效益 1、 社会效益 新能源项目是能源综合协同供应与环境保护一体化发展的生态环保项目，以可持续发展为目标，以无噪音、无污染、无废弃物的节能环保产业为基础，向国际发展的有机方向，是经济整体循环的典型策略。它将为我市新能源利用与发展起到革命性的
12 变化。整体工程完成后，必将影响到全市及周边相关产业的整体发展。在创造经济增长价值的同时，也带动了环境可持续化发展方针，是利国利民的发展，为我市新能源应用与整体发展做出相当的贡献。也是符合我国的能源、环保发展方针政策，必然会受到全社会的赞扬。 2、 经济效益 新能源产业项目是一个新能源的综合化使用产品，注重产品配套使用平衡。产品以环保、低能耗、无能耗为原则，基础产品以及配套产品经过系列转换后，产出所需要的制热、制冷、电力等能源。以家庭为例：太阳能光伏板→太阳能电池→高效转换→日常可用电力；太阳能板→高效转换→制热、制冷。按每天节省电力10度，1度为0.5元，每天可节省5元，月150元，年1800元。全市以1万家庭计算，每年就可节省1800万元。 新能源产业是朝阳产业，我市的研究、制造以及应用上相对落后，但各个方面潜力巨大。新能源产业项目的建成，必将推动我市新能源的开发建设与普及应用。项目建成后必将带动周边产业，形成区域性产业带，坚持走可持续化发展的绿色经营理念，提高产业科技化水平，提高人们对新能源的认知、应用及普及。地球是我们的母亲，让我们用行动来爱护她！
13 附件1： 太阳能光伏发电系统原理及组成 1、光伏系统的工作原理 工作原理：白天，在光照条件下，太阳电池组件产生一定的电动势，通过组件的串并联形成太阳能电池方阵，使得方阵电压达到系统输入电压的要求。再通过充放电控制器对蓄电池进行充电，将由光能转换而来的电能贮存起来。晚上，蓄电池组为逆变器提供输入电，通过逆变器的作用，将直流电转换成交流电，输送到配电柜，由配电柜的切换作用进行供电。蓄电池组的放电情况由控制器进行控制，保证蓄电池的正常使用。光伏电站系统还应有限荷保护和防雷装置，以保护系统设备的过负载运行及免遭雷击，维护系统设备的安全使用。 2、光伏系统的组成 光伏系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组

，充放电控制器，逆变器，交流配电柜等设备组成。其各部分设备的作用是： 2.1太阳能电池方阵：在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生"光生电压"，这就是"光生伏打效应"。
14 在光生伏打效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。 2.2蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是：a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；e.少维护或免维护；f.工作温度范围宽；g.价格低廉。目前我国与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC。 2.3充放电控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。 2.4逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电
15 系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，造价低，但谐波分量大，一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高，但可以适用于各种负载。 逆变器工作原理图 逆变器保护功能： a、过载保护；b、短路保护；c、接反保护；d、欠压保护；e、过压保护；f、过热保护。 5交流配电柜：其在电站系统的主要作用是对备用逆变器的切换功能，保证系统的正常供电，同时还有对线路电能的计量。
16 附件2： 太阳能热泵中央热水系统 太阳能中央热水系统一般采用各种能源的锅炉作为辅助热源，本文提出了一种太阳能—热泵中央热水系统形式，介绍了其工作原理和各组成部分的设计要求以及工程应用实例。太阳能—热泵中央热水系统以太阳能辅助加热的空气源热泵机组作为太阳能系统的

辅助热源，在北方寒冷地区冬季运行可靠稳定，全年综合节能率85%以上，是一种实用的环保节能技术，具有一定的推广应用价值。 目前，越来越多的住宅、宾馆、游泳池、公共浴池等场所采用太阳能作为其中央热水系统的主要热源。这些场所一般要求卫生热水在一定的时间段内或全天24小时连续供应，为满足太阳能不足时的用热需求，使太阳能集热系统的投资更加经济，通常采用电加热器或电锅炉、燃煤或燃油（气）锅炉、市政热力等作为太阳能中央热水系统的辅助热源。 热泵技术是一种新型的节能制冷供热技术，长期以来主要应用于建筑物的采暖空调领域。因热泵制热在节能降耗及环保方面的良好表现，卫生热水供应系统也越来越多的采用热泵设备作为
17 热源[2]。其中以室外空气为热源的空气源热泵，结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，在卫生热水供应方面具有不可替代的优势，除了比较大型的空气源热泵热水系统外，现在已有多个品牌的小型的家用空气源热泵热水器也投放市场。但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度-10℃以上的地区[3]。 将热泵技术与太阳能结合供应生活热水，国内外进行了许多这方面的研究，主要有两种方式，一种是直接以空气源热泵作为太阳能系统的辅助加热设备，另一种是利用太阳能热水为低温热源或将太阳能集热器作为热泵的蒸发器的太阳能热泵系统。前者以太阳能直接加热为主以空气源热泵为辅，解决太阳能供热的连续性问题，但仍旧无法摆脱环境温度对热泵制热性能的影响；后者完全以太阳能作为热泵热源，大大提高了太阳能的利用效率，但太阳能资源不足时仍需要增加其它辅助热源，并且热泵供热能力受太阳能集热量的限制，规模一般比较小。 在大型的太阳能中央热水系统中，空气源热泵无疑是一种比较理想的辅助加热设备，为了改善空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，扩大它的使用区域，结合国内外太阳能热泵研究中的先进经验，我们研制了一种适合于低温环境中工作的太阳能—热泵中央热水系统。该系统采用一种新型的采用低温太阳能辅助的
18 空气源热泵机组和太阳能集热系统结合，太阳能和热泵互为辅助热源，最大限度的利用太阳能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热水。 1 太阳能—热泵中央热水系统组成 1.1 太阳能—热泵中央热水系统基本组成 太阳能—热泵中央热水系统的主要组成部分为太阳

能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组，其他辅助设备与常规的中央热水系统相同，包括太阳能循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及控制器等。如图1所示。 图1：太阳能—热泵中央热水系统示意图 1.2 太阳能辅助加热空气源热泵机组 1.2.1 太阳能辅助加热空气源热泵机组工作原理