太阳能--新能源技术及应用作业

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1．太阳能光热利用主要包括哪些？

太阳能光热是指太阳辐射的热能。它的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、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种。

太阳能光热利用，除太阳能热水器外，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀茵技术等。

通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（>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、太阳能太阳房、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、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。

2．太阳能热利用技术还会出现在哪些领域?试举例说明。

2．1太阳能热水器

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。1998年世界太阳能热水器的总保有量约5400万平方米。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分别为1平方米/人和0.7平方米/人。日本有20%的家庭使用太阳能热水器，以色列有80%的家庭使用太阳能热水器。

20多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。70年代后期开始开发家用热水器。目前全国有500多个热水器生产厂家，1998年的产量约400万平方米，总安装量约1400万平方米，产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约100～150公斤标准煤。

80年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。清华大学开发的全玻璃真空管集热器结构简单，类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。全玻璃真空管集热器已经实现了产业化，目前全国有60多个全玻

璃真空管集热器生产厂，年产300多万只真空管。80年代后期至90年代初，北京市太阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研制成功热管式真空管集热器，1996年与德国DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂，实现了规模化生产，1998年生产了11万只真空管，产品销往国内外。

目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型太阳能热水器国内市场份额约65%；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35%。目前太阳能热水器主要用于家庭，其次是厂矿、机关、公共场所等。

我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，几种热水器的国家标准已经颁布并开始实施。如《平板热水器热性能评价实验法)(GB4271-84)、《平板热水器产品技术指标)(GB6424--86)、《家用热水器热性能实验方法)(GB12915一91)、全玻璃真空管集热器)(GB/T17O49--1997)等。但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远没有开发出来，热水器的户用比例只有3%，与日本的2O%和以色列的80%相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。

2．2太阳能空调降温

就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器那样高，主要问题是成本高。但对于缺电和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国"九五"期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对除潮降温系统进行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数学模型和计算机程序,研究新型制冷循环等。实验室建立了除潮系统的样机和使用条件。

2．3太阳能热发电

太阳能热发电是太阳能热利用的一个重要方面，这项技术是利用集热器把太阳辐射热能集中起来给水加热产生蒸汽，然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热方式不同，又分高温发电和低温发电。

80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。

世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。

(1)槽式线聚焦系统。

该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，在换热器内产生蒸汽,推动常规汽轮机发电。Luz公司198O年开始开发此类热发电系统，5年后实现了商业化。1985年起先后在美国加州的Mojave沙漠上建成9个发电装置，总容量354兆瓦，年发电总量10.8亿千瓦时。9个电站都与南加州爱迪生电力公司联网。随着技术不断发展，系统效率由起初的11.5%提高到13.6%。建造费用由5976美元/千瓦降低到3011美元/千瓦，发电成本由26.3美分/千瓦时降低到12美分/千瓦时。

(2)塔式系统。

塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚集到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温。80年代初，美国在南加州建成第一座塔式太阳发电系统装置--SolarOne。起初，太阳塔采用水一蒸汽系统,发电功率为10兆瓦。1992年SolarOne经过改装，用于示范熔盐接收器和储热系统。由于增加了储热系统，使太阳塔输送电能的负载因子可高达65%。熔盐在接收器内由288℃加热到565℃，然后用于发电。第二座太阳塔SolarTwo于1996年开始发电，计划试运行三年，然后进行评估，SolarTwo发电的实践不仅证明熔盐技术的正确性，而且将进一步加速30～200兆瓦范围的塔式太阳能热发电系统的商业化。

以色列Weizmanm科学研究所最近正在对塔式系统进行改进。利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光反射到固定在塔的顶部的初级反射镜--抛物镜上，然后由初级反射镜将阳光向下反射到位于它下面的次级反射镜--复合抛物聚光器(CPC)，最后由CPC将阳光聚集在其底部的接收器上。通过接收器的气体被加热到1200℃，推动一台汽轮发电机组，500℃左右的排气再用于推动另一台汽轮发电机组，从而使系统的总发电效率可达到25%～28%。由于次级反射镜接收到很强的反射辐射能，因而CPC必须进行水冷。

(3)碟式系统。

抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，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。