我國太陽能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景-文庫吧
2025-07-12 15:00 本頁面
【正文】 ；1901~ 1920 年這一階段世界太陽能研究的重點(diǎn),仍然是太陽能動力裝置。但采用的聚光方式多樣化, 并開始采用平板式集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)；1921~ 1945 年由于化石燃料的大量開采應(yīng)用及爆發(fā)了第二次世界大戰(zhàn)的影響, 此階段太陽能利用的研究開發(fā)處于低潮, 參加研究工作的人數(shù)和研究項(xiàng)目及研究資金大為減少；1946~ 1965年這一階段, 太陽能利用的研究開始復(fù)蘇,加強(qiáng)了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究,在太陽能利用的各個方面都有較大進(jìn)展；1966~1973 年此階段由于太陽能利用技術(shù)還不成熟, 尚處于成長階段,世界太陽能利用工作停滯不前,發(fā)展緩慢；1973~ 1980 年這一時(shí)期爆發(fā)的中東戰(zhàn)爭引發(fā)了西方國家的！“石油危機(jī)”, 使得越來越多的國家和有識之士 5RIP,到現(xiàn)時(shí)的能源結(jié)構(gòu)必須改變,應(yīng)加速向新的能源結(jié)構(gòu)過渡,客觀上使這一階段成了太陽能利用前所未有的大發(fā)展時(shí)期。 1981~1991 年由于世界石油價(jià)格大幅度回落,而太陽能產(chǎn)品價(jià)格居高不下,缺乏競爭力,太陽能利用技術(shù)無重大突破。 1992 年至今為第八階段, 1992 年6月聯(lián)合國! 世界環(huán)境與發(fā)展大會?在巴西召開之后,世界各國加強(qiáng)了對清潔能源技術(shù)的研究開發(fā),使太陽能的開發(fā)利用工作走出低谷, 得到越來越多國家的重視和加強(qiáng)[ 1 ]。1 太陽能熱利用技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展概況太陽能熱利用具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域, 但最終可歸納為太陽能熱發(fā)電( 能源產(chǎn)出) 和建筑用能(終端直接用能) ,包括采暖、 空調(diào)和熱水。當(dāng)前太陽能熱利用最活躍、 并已形成產(chǎn)業(yè)的當(dāng)屬太陽能熱水器、 太陽能熱發(fā)電和太陽能制冷。此外, 在太陽能熱泵、 熱推進(jìn)技術(shù)等新型領(lǐng)域也有一定的研究與應(yīng)用。 太陽能熱水器熱水器是太陽能熱利用中商業(yè)化程度最高、應(yīng)用最普遍的技術(shù)。國際上, 太陽能熱水器產(chǎn)品經(jīng)歷了悶曬式、 平板式、 , 如將透明隔熱材料應(yīng)用于集熱器的蓋板與吸熱間的隔層, 以減少熱量損失。目前在提高集熱器效率的研究領(lǐng)域, 主要在以下幾個方面取得了較大進(jìn)展:(a) 透明蜂窩應(yīng)用于太陽能熱水器的研究透明蜂窩是應(yīng)用廣泛的透明隔熱材料, 將透明蜂窩應(yīng)用于太陽能熱水器的核心部件 集熱器的研究,成為目前太陽能熱水器發(fā)展的一個重要趨勢。透明蜂窩結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)格把其中的空氣分割成很多相互隔離的微小空氣單元, 在一端或兩端封閉的情況下能有效抑制單元內(nèi)自然對流的形成,使熱損系數(shù)降低,提高隔熱性能。透明蜂窩具有! 熱二極管?的作用一既能透過太陽輻射,又具有優(yōu)異的隔熱性能[ 2]。透過率和熱損系數(shù)是透明蜂窩結(jié)構(gòu)的兩個主要性能參數(shù), 多年來人們在不斷地研制不同構(gòu)造的透明蜂窩結(jié)構(gòu)以期獲得熱損低而透過率高的透明隔熱材料。(b)真空管太陽能熱水器的研究真空管式太陽能熱水器由多只真空玻璃集熱管插入儲水箱構(gòu)成, 換熱原理為自然對流換熱。作為真空管式太陽能熱水器的核心部件,國外最初的真空集熱管是由單層壁內(nèi)部抽成真空的玻璃管內(nèi)置帶U 型金屬管的鋼制吸熱體構(gòu)成的。流體從金屬管一端流入, 另一端流出, 但熱效率太低, 制作復(fù)雜。1976 年, 美國康寧公司研制成功了單層壁玻璃真空管內(nèi)置熱管和內(nèi)曲面反射器真空集熱管。該設(shè)計(jì)曲面使投射的太陽射線在一寬范圍的接受角內(nèi)聚集在熱管上, 大大降低了光線的反射和漫反射損失, 這就是CPC 復(fù)合拋物面聚光器在全玻璃真空集熱管上應(yīng)用的雛形,為降低熱損失,熱管上開始電鍍黑鉻?，F(xiàn)在,國外已經(jīng)具有完備的生產(chǎn)制造真空玻璃管的工藝和技術(shù), 并且和CPC 技術(shù)得到完美結(jié)合[ 3]。(c) 熱管式真空管太陽能熱水器的設(shè)計(jì)研究由于熱管具有良好的導(dǎo)熱性能,其形狀又可隨熱源和冷源的條件而變化, 具有很好的環(huán)境適應(yīng)性。所以將熱管應(yīng)用于太陽能集熱器將會顯著提高其集熱效率。熱管式真空集熱管由外玻璃管、 表面帶選擇性涂層的重力熱管組成。外玻璃管和熱管之間抽真空(約1*10Pa) , 這樣可以有效地減少熱管吸熱段向外界的散熱損失。采用重力熱管,是因?yàn)闊峁軆?nèi)不需設(shè)置吸液芯,具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳熱性能優(yōu)良、工作可靠、單向?qū)岬葍?yōu)點(diǎn),熱管材料為不銹鋼[ 4 ]。(d)應(yīng)用全息技術(shù)提高太陽能熱水器效率的研究太陽能熱水全息集熱系統(tǒng)的工作原理如圖 1所示。圖 1全息太陽能聚光器示意圖全息聚光元件兼具有會聚和色散的功能,用它來實(shí)現(xiàn)聚光型太陽能的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)不僅效率高,成本也大大地降低。圖 1 所示為一種反射透射型全息太陽能集光器, 它由兩層全息圖組成。上層對可見光相當(dāng)于一個凹面反射鏡把藍(lán)、 綠、 紅三種不同波長的光分開并會聚成不同的光斑, 選用相應(yīng)的光譜響應(yīng)特性曲線的光電池進(jìn)行光電熱轉(zhuǎn)換,下層對紅外光相當(dāng)于會聚透鏡,把熱紅外光譜成分透射會聚到一個光熱轉(zhuǎn)化接收器上。這樣就減少光電轉(zhuǎn)換器件、光熱轉(zhuǎn)換器件的用量,降低太陽能熱水器的成本和提高太陽能的利用率[5]。 太陽能熱發(fā)電目前, 太陽能熱發(fā)電在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的三種形式是: ①30~80MW 聚焦拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)( 簡稱拋物面槽式)；②30~200MW 點(diǎn)聚焦中央接收式太陽能熱發(fā)電技術(shù)(簡稱塔式)；③7. 5~ 25kW 的點(diǎn)聚焦拋物面盤式太陽能熱發(fā)電技術(shù)( 筒稱拋物面盤式)。除了上述幾種傳統(tǒng)的太陽能熱發(fā)電方式以外,太陽能煙囪發(fā)電
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