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1、 1. 1. 概论概论2. 2. 太阳集热器太阳集热器3. 3. 太阳热水器太阳热水器4. 4. 太阳灶太阳灶5. 5. 太阳房太阳房6. 6. 太阳能干燥太阳能干燥7. 7. 太阳能温室太阳能温室8. 8. 太阳能制冷与空调太阳能制冷与空调9. 9. 太阳能热发电系统太阳能热发电系统10. 10. 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统11. 11. 太阳能技术发展趋势太阳能技术发展趋势内容提要1 太阳常数：在地球大气外面正对着太阳的 1 m2面积上，每分钟接受的太阳的能量，1367 W1 1 概论（概论（IntroductionIntroduction）1.1 太阳和太阳能 太阳的能量：每年
2、到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 2第一阶段：1615-1900年，1615年的第一台太阳能抽水泵。价格昂贵第二阶段：1901-1920年，世界将太阳能作为研究的重点，主攻太阳能动力装置，最大输出功率74 KW第三阶段：1921-1945年，太阳能开发的低潮，化石燃料大规模应用第四阶段：1946-1965年，太阳能基础理论和材料的研究第五阶段：1966-1973年，低潮，投资大，技术不成熟第六阶段：1973-1980年，中东战争爆发，石油价格上涨，太阳能研究列入各国发展计划第七阶段：1981-1991年，潮落，石油价格回落，500KW电站
3、20多座第八阶段：1992-至今，化石能源的环境危害，光伏发电高度发展。1.2太阳能利用的历史3光热利用：平板式集热器，真空管式集热器，聚焦型集热器太阳能发电：光-热-电转换，光-电转换光化作用：将光能转化为化学能，例如将水分解制氢光生物利用：光能转化为生物质能，速生植物、油料作物、巨型海藻等。1.3太阳能利用方式452 2 太阳集热器太阳集热器2.1 概论太阳集热器定义：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。 它是太阳能热利用系统的关键部件。62.2平板型集热器结构示意图：234平板型集热器构造示意图11-透明盖板，2-吸热板，3-隔热层，4-外壳，5-流体通道572.2平板型集热
4、器吸热板的基本类型I）管板式II）扁盒式III）翼管式吸热板的类型：I）管板式，国内外使用较普遍II）扁盒式，焊接难度大III）翼管式，材料用量大，工艺较复杂）蛇管式，流体阻力大）蛇管式8最大限度地吸收太阳辐射并能将其转化成热能，呈现深色。分选择性和非选择性吸收涂层。 2.2平板型集热器吸热板上的涂层（关键）：各种方法制备的选择性吸收层的发射率各种方法制备的选择性吸收层的发射率 制备方法制备方法涂层材料举例涂层材料举例发射率发射率 喷涂方法喷涂方法硫化铅、氧化钴、氧化铁、铁锰铜氧化物硫化铅、氧化钴、氧化铁、铁锰铜氧化物0.3-0.50.3-0.5化学方法化学方法氧化铜、氧化铁氧化铜、氧化铁0.
5、18-0.320.18-0.32电化学方法电化学方法黑铬、黑镍、黑钴、铝阳极氧化黑铬、黑镍、黑钴、铝阳极氧化0.08-0.20.08-0.2真空蒸发方法真空蒸发方法黑铬黑铬/ /铝、硫化铅铝、硫化铅/ /铝铝0.05-0.120.05-0.12磁控溅射方法磁控溅射方法铝铝- -氮氮/ /铝铝- -氮氮- -氧氧/ /铝、铝铝、铝- -碳碳- -氧氧/ /铝、不锈钢铝、不锈钢- -碳碳/ /铝铝0.04-0.090.04-0.09平板型集热器的缺点：热传导-底部和侧面隔热层对流传热-吸热板与透明盖板之间的空气辐射传热-吸热板与透明盖板之间；透明盖板与天空之间9 热管式工质热容小，启动快，干性连接
6、，易安装全玻璃真空管集热器2.3真空管太阳集热器将吸热体与透明盖板之间的空间抽成真空 热管式真空管集热器134562 1-内玻璃管，2-外玻璃管，3-选择性吸收涂层，4-真空，5-弹簧支架，6-消气剂123845 67 1-热管冷凝段，2-金属封盖，3-玻璃管，4-金属吸热板，5-热管蒸发段，6-弹簧支架，7-蒸散型消气剂，8-非蒸散型消气剂102.4 太阳池定义：是一种盐的浓度随深度增加而增加的盐水池，更确切地说，是具有盐度梯度的水池。由于浓度较大的盐水密度也较大，因此只要池内盐水的浓度梯度足够大，即使在下部温度高于上部温度时，池水也不会发生对流，所以太阳池也称为无对流的盐水池。太阳池的构成
7、上层对流区无对流区下层对流区 太阳池可以利用自然现象，即自然界中存在的一些具有盐度梯度的湖泊。是一种特殊形式的自然集热器。11太阳池的能量利用办法： 在池底布置热交换器，工质在泵的作用下进入热交换器，从太阳池底部吸收能量，温度提高后流出。 利用池内的密度梯度实现分层流动，从下层对流区的一端抽取热的池水，在池外的热交换器中放出热能，温度降低后再从另一侧返回池的底部。太阳池的应用形式：供暖、盐水淡化、制盐及太阳能热发电等方面。123 3太阳热水器太阳热水器 太阳热水器由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、控制系统及相关部件等组成。太太阳阳热热水水器器的的储储热热水水的的量量在在0.6 0.6
8、t t以以下下为为家家用用太太阳阳热热水水器器，0.6 0.6 t t以以上上则为太阳热水系统或太阳热水工程。则为太阳热水系统或太阳热水工程。1891年美国马兰里州的肯普发明第一台太阳能热水器13太阳灶太阳灶 太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光、传热、储热等方式获取能量，进行烹饪食物的一种方式。 一台截光面积为2 m2的聚光太阳灶，每年可以节省约1 t的农作物秸秆。 我国目前已经推广应用的太阳灶有30万台。太阳灶的性能和结构类型：具有一定的高温，耐候性能，距离可调性，与人体保持一定的距离。箱式太阳灶：食物蒸煮、烘烤。聚光太阳灶：可获得500左右的高温综合型太阳灶：箱式和聚光型的结合145 5太阳
9、房太阳房5.1 概述利用太阳能进行采暖和空调的环保型生态建筑，必须具有辅助热源，包括煤、气、油或电能。 5.2 太阳房的原理和类型基本上分为：主动太阳房、被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统 15被动太阳房的类型166 6太阳能干燥太阳能干燥6.1太阳能干燥的基本原理使被干燥的物料，或者直接吸收太阳能并将其转化为热能，或者通过太阳集热器所加热的空气进行对流患热而获得热量，再经过物料表面与物料内部之间的传热、传质过程，使物料中的水分逐步汽化并扩散到空气中去的过程。176.2太阳能干燥系统的分类187 7太阳能温室太阳能温室温室效应：就是太阳光透过透明材料进入温室内部空间，使进入温室的太阳辐射能大于温
10、室向周围环境散失的热量，这样温室内的空气、土壤、植物的温度就会不断升高，这种过程叫做“温室效应”。太阳能温室：就是根据温室效应的原理加以建造的人工暖房，以满足植物生长对温度的要求。198 8太阳能制冷与空调太阳能制冷与空调太阳能制冷是利用太阳辐射热作动力来驱动制冷装置工作。太阳能空调的优点1.太阳能空调主要以吸收式制冷为主，使用LiBr为介质，无臭、无毒、无害，十分环保2.吸收式制冷机制使用功率很小的屏蔽泵，运行安静、噪声低。3.同一套太阳能吸收式空调系统，可以夏季制冷、冬季采暖和其他季节提供热水等三种功能，一机多用，四季常用4.由于越是太阳辐射强的时候，越需要制冷，其制冷能力也越强。太阳能空
11、调的现阶段局限性1.太阳能空调以及集热器的造价高。2.自然条件下，某些地区太阳能辐照密度不高，使集热器采光面积与空调建筑面积的配比受到限制。3.已处在实用化示范阶段，都是适合于单位的中央空调，小型的制冷装置尚未完全开发。209 9太阳能热发电系统太阳能热发电系统太阳能热发电系统工作原理与火力发电系统的工作原理基本相同，根本区别是热源不同，主要以太阳能为热源。火力发电热源：煤炭、石油、天然气等化石燃料。火力发电：将煤炭、石油和天然气等燃料所得到的热能变换成机械能，再带动发电机转动产生电能的发电方式。211010太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统10.1 概述通过太阳能电池将太阳辐射能转化为电能
12、的发电系统，称为太阳能光伏发电系统。光伏发电系统运行方式可分为离网运行和联网运行两大类。离网运行适用于远离公共电网的偏远地区和无电地区：偏僻农村、牧区、海岛、高原、沙漠的农牧渔民等；通信中继站、沿海与内河航标、输油输气管道阴极保护、气象电台、公路道班以及边防哨所等。联网发电：是光伏发电的主流趋势，市场广阔，前景诱人。第一个太阳电池1954年产生于美国贝尔实验室，1958年被用作“先锋 1 号”的电源上了天。这种电池使人造卫星的电源可安全工作20年之久。2210.2 太阳能电池1. 太阳能电池及其分类同质结、异质结和肖特基太阳能电池（按结构分） 232. 2. 太阳能电池的工作原理、特性及制造方
13、法太阳能电池的工作原理、特性及制造方法太阳能电池工作原理太阳能电池工作原理太太阳阳能能电电池池工工作作原原理理的的基基础础是是半半导导体体p-np-n结结的的光光生生伏伏打打效效应应，即即物物体体受受到到光光照照时时，物物体体内内的的电电荷荷分分布布状状态态发发生生变变化化而而产产生生电电动动势势和和电电流流的的一一种种效效应应。当当太太阳阳光光或或其其他他光光照照射射半半导导体体p-np-n结结时时，就就会会在在p-np-n结结的的两两端端出出现现电压（光生电压），使电压（光生电压），使p-np-n结短路就会产生电流。结短路就会产生电流。242. 太阳能电池的工作原理、特性及制造方法太阳能电
14、池的工作原理、特性及制造方法太太阳阳能能电电池池的的制制造造方方法法：电电池池都都有有P-N P-N 结结。P P型型区区上上的的接接点点为为正正极极，N N型型区区上上的的接接点点为为负负极极。在在硅硅片片底底下下加加金金属属底底板板成成下下电电极极（正正极极）；在在硅硅片片上上部部设设有有栅栅格格形形线线网网，并并用用金金属属连连接接形形成成上上电电极极（负负极极）。栅栅线线接触是为了降低接触是为了降低N N型区的串联电阻。型区的串联电阻。太阳光太阳光N接接点点P接接点点 负负荷荷P型硅片型硅片N型硅片型硅片硅太阳电池基本结构硅太阳电池基本结构硅太阳电池单体在最佳负荷状态的工作电压约为硅太
15、阳电池单体在最佳负荷状态的工作电压约为0.4-0.5V0.4-0.5V。通常太阳能电池由多个单元电池串并联，并配有蓄电池和保护电路。通常太阳能电池由多个单元电池串并联，并配有蓄电池和保护电路。2511 11 11 11 太阳能技术发展趋势太阳能技术发展趋势太阳能技术发展趋势太阳能技术发展趋势1. 1. 未来太阳能发展的集中式方式未来太阳能发展的集中式方式 把地球宏观地看作是一个大的能源体系。太阳能在地球表面不同点的分布是不相把地球宏观地看作是一个大的能源体系。太阳能在地球表面不同点的分布是不相同的，通过高效远距离输送能量，显然可以解决太阳能分布不均的问题。同的，通过高效远距离输送能量，显然可以
16、解决太阳能分布不均的问题。-源源于超导材料的发展于超导材料的发展2. 2. 未来太阳能发展的分散式方式未来太阳能发展的分散式方式 许许多多发发展展中中国国家家也也在在努努力力扭扭转转人人口口从从农农村村向向大大城城市市流流动动的的趋趋势势。在在这这些些国国家家建建立立分分散散的的、依依靠靠可可再再生生能能源源并并通通过过电电视视和和现现代代化化通通信信系系统统同同现现代代化化世世界界相相联联系系的的社社区区，这这可可能能是是一一种种有有吸吸引引力力的的发发展展思思路路。-计计算算机机互互联联网网和和通通信技术的发展信技术的发展3. 3. 递增式发展趋势递增式发展趋势 主主张张走走递递增增式式发发展展道道路路的的人人，首首先先对对太太阳阳能能进进入入现现有有能能源源市市场场进进行行评评价价。根根据据这这种种观观点点评评价价得得出出的的太太阳阳能能贡贡献献潜潜力力是是三三种种评评价价中中最最低低的的。按按第第三三种种方方式式分分析析太阳能发展前景，需要对目前和今后的需求情况进行广泛研究。太阳能发展前景，需要对目前和今后的需求情况进行广泛研究。26
