1、太阳能利用的新技术介绍裴蓓摘要：本文通过对国内、国外太阳能使用的新技术的简介，根据我国西部使用太阳能的成功的范例，提出对我国使用太阳能的希望。关键词：太阳能 技术 西部 使用一、太阳能发展情况介绍1我国太阳能资源丰富，全国 23 地区日照小时数大干 2 200 h，2007 年底，我国太阳能热水器年生产能力达到 1500 万平方米，在用太阳能热水器总集热面积达 1 亿平方米，生产量和使用量均居世界第一。全国有 1000 多家太阳能热水器生产企业，年总产值近 120 亿元。我国 还广泛应用太阳房、太阳灶、太阳能温室大棚等太阳能热利用技术。相对于生物质能发电、风力发电等其他可再生能源，太阳能光伏发
2、电由于具备充分清洁性、绝对安全性、相对广泛性、 长寿命和免维护性、资 源充足性以及潜在 经济性等无可比拟的优点，得到迅速发展，在 长期能源战略中占有更加重要的地位。2002 年，光伏 发电总 容量仅为 540MW；到 2005年，世界光伏发电总容量已超 过 25GW，其中并网发电占全部光伏发电总容量的 80以上。预计 2010 年将增至 18GW(1800 万 kW)；2030 年全球光伏发电装机容量将达到 300GW；到 2050 年太阳能光伏发电将达到世界总发电量的1020。与国际上蓬勃 发展的光伏发电相比，我国落后于发达国家 1015年，但我国光伏产业正以每年 30的速度增长。太阳能电池
3、价格逐渐从 2000 年的 40 元w 降到 2004 年的 27 元w，更促进了国内太阳能市场的发展。2005年，我国光伏发电装机容量已达到 7 万 kW 以上，光伏电池制造能力超过200MW。十一五期间，我国一方面采用户用光伏发电系统和建设小型光伏电站解决偏远地区供电问题；另一方面借鉴发达国家发展屋顶光伏发电系统经验，在经济较为发达、现代化水平较高的大中城市、公益性建筑物和其他建筑物以及道路、公园等公共设施中推广使用光伏电源，到 2010 年将建设总容量为 5 万 kW 的屋顶光伏发电项目。目前，与其他发电方式相比，光伏发电成本还很高。我国应积极开发太阳能特别是太阳能光伏发电技术，在对国外
4、先进的光伏发电技术消化吸收的基础上，加紧研制和开发光伏发电的核心技术，开发具有我国自主知识产权的光伏发电专利技术。2007 年我国光伏发电产业发展迅速，光伏电池及组件生产厂已有 20 多家，年生产能力约 150 万千瓦， ，高纯 度硅材料、硅锭、硅片、电池和组建生产能力分别达 N25 MW、580MW、500MW、1400MW 和 1087MW，居全球第三太阳能工业的年增长率估计在 20左右，潜力是巨大的。由科技部与国家发改委共同启动的可再生能源与新能源国际科技合作计划中指出，太阳能光热发电和光伏发电系统，薄膜太阳能电池和其他新型太阳能电池，太阳能综合建筑，低成本、低污染太阳能高纯硅材料生产技
5、术，太阳能热利用技术工业应用等应成为重点支持领域的基础科学与应用技术研究。太阳能发电，包括光伏发电与热发电，是重大专项重点。大力加强新型光伏电池及光伏电池材料的探索与研发，大幅度降低成本、提高效率，尽快实现大批量光伏硅材料国产化，开拓 应用，并形成大规模产业。同时，要探索新的太阳能利用模式，要及早部署荒漠地区集中式超大规模太阳能电站的分阶段研发与示范，与荒漠地区生态治理及资源开发利用紧密结合。2 0 2 0 年建成十万千瓦级示范电站， 2 0 3 0 年建成百万千瓦级示范电站，才能填补此后与时俱增的能源缺口。建立大型太阳能基地，还要解决大型太阳能电站有效融入电力系统、储能与输电有关的电力技术难
6、题。二、国内太阳能主要用途新技术介绍2太阳能是最主要的可再生能源资源，利用领域极其广阔，如太阳能采暖、太阳能热发电、太阳能沼气以及苦咸水海水淡化等，制 氢的多途径探索研究，以及太阳能发电的研发、示范、产业化与大规模应用。当太阳能光热与光伏的概念逐渐被广大地区接受并被运用时候，我们的太阳能工作需要在新的领域里取得进展，必 须寻找新的太阳能利用模途径利用的路子，既能够在外延识，又能 够真正改善人民生活。1、太阳能空调与供热综合用太阳能集热器(平板集热器、真空管集热器)产生热水，夏天通过溴化锂吸收式制冷机制冷，供空调 使用，系 统可全年提供生活用热水，冬天可以用作采暖。制冷机驱动热源温度 7590，
7、系统可配备辅 助能源或与热泵配合，全天候自动运行。太阳能空调系统 适用于集中供热和中央空调。应用前景：建筑物及工农业生产上的太阳能冷一热并供系统，如宾馆、招待所、学校、医院、游泳池、水产养殖、温室种养等。吸收式制冷机还可以应用于工 业生产中各个行业，如 电力、化工、化肥、 ；台金、陶瓷、 纺织 、钢铁等，利用生产过程中的废热制冷。也可以利用地热热水制冷，供旅游或种养业应用。2、太阳能观光电动车太阳能观光电动车主要通过高效太阳能电池板吸收太阳能产生动力，从而可以实现以太阳能为主导能源驱动车辆运行，不会造成环境污染，起到环保效果。适用范围及应用条件：太阳能观光电动车适用于住宅小区、公园、旅游景点等
8、。太阳能电动车作为 一种观光运输工具，清 洁环 保，不会造成 环境污染，市场潜力大。太阳能观光电动车已经在西藏拉萨市、福建厦门鼓浪屿投入使用，根据各方面反映应用效果很好。太阳能观光电动车采用的是最清洁能源太阳能作为动力驱动，对环境不会造成污染。且能使行使里程得以延长。 项目技术成熟。推广应用能产生巨大经济效益和社会 3、复合式太阳能食品干燥系统复合式太阳能食品干燥系统包括：加热、调湿、通风、 换气、自动控制、窑体建筑及保温门等。其中控制系 统由前端机和主机组成，是一套智能化程度较高控制设备。系 统主机为一台多媒体配置的通用微机，配一大屏幕显示器和一个电容式触模屏。系统的前端机为 一台专用的微电
9、脑控制系统。本食品干燥系统应用范围很广，它不仅适用腊肉、腊肠的干燥，而且 还适用其它腊制品、鱼类制品和肉制品的干燥。该系统功能齐 全、 稳定可靠，操作 简单 ，易于用户掌握；被广泛运用于如广州皇上皇、中山今荣等各类食品加工企业。4、多热源自动供热水系统多热源自动供热水系统由太阳能集热器、采暖换热器、电磁辅助加热器、电控自动排气阀、定( 恒)温水控制器、自动控制仪、储热水箱构成。将太阳能与采暖系统巧妙的结合在一起。在不增加采暖系统负荷的情况下，冬季的晚上或阴雪天气，利用采暖系统循环水的余热， 对储热水箱内每天注入的凉水进行热交换，待储热水箱内的水温与采暖系统水温平衡后，不再消耗采暖系统的热量；白
10、天太阳能将储热水箱内经过与采暖热源交换后产生的热水再加热升温。随着采暖系统的水循环将太阳能产生的热量补充到采暖系统里。实现了太阳能所产生的热量与采暖热源相互补充。通 过定(恒)温水控制器。可设定每天 24 小时恒温供水。春、夏、秋三季的阴雨天和每天的早晨，在太阳能产生的热水达不到洗浴温度时，通过电脑控制，根据水箱内的具体温度，分档自动启 动管道电磁加热器， 对流径管道内的水进行补充加热至 40 oC 以上。达到用多少水就加热多少水，最大限度的降低电能消耗。该供热水系 统以每个单元为一个供水单位，每户装表计量。用热水同使用自来水一样方便。多热源自动供热水系统的运行能源消耗：充分利用太阳能，每天
11、2 4 小时自动供恒温热水。供 热水成本与用常规能源相比降低 85以上。按每天每户平均供应 40 oC 以上恒温热水 150 升计算。以 6 层楼房每层 2户为标准。共计 12 户，每天总供水 1800 升。X H 一 12T 一 1 型。全自然循环，自动补水。适用于平顶楼房，春、夏、秋三季的晴好天气，没有任何能源消耗，阴雨天或早晨，利用管道电磁辅助加热，用多少水就加热多少水，将 电能消耗降至最低；北方冬季利用暖气的余热与太阳能互补，全天 24 小时供热水。因我国北方的暖气是按最低气温时设计。保险系数大，利用 换热器在保温水箱内换热，每天为 1 2 户加热 1 800 升水，消耗的热量仅相当于
12、建筑面积 1 平米消耗的热量。因此除了春、夏、秋的早晨或阴雨天。管道电磁辅助加热的电能消耗、及冬季利用暖气余热加热保温水箱的水有部分能量消耗以外。没有任何能量消耗。该供热水系统节约运行成本 85以上。5、风光互补发电道路照明系统风力、太阳能光伏发电互补供电照明系统(简称“风光互补道路照明系统”)。是利用 风力 发电机和太阳能电池将风能和太阳能转化为电能用于道路照明的装置，两个发电系统在一个装置内互为补充， 为道路的照明提供了更高的可靠性，具有广泛的推广利用价值。 该照明系统具有不需挖沟埋线、不需要输变电设备、不消耗市电、安装任意、维护费用低、低 压无触电危 险、使用的是洁净可再生能源，是真正的
13、环保节能高科技 产品，它代表着未来城市道路照明的发展方向。目前在欧、美、日开始大量使用。中国也开始应用。主要技术性能及指标：系统部件寿命：高效永磁风力发电机 1 5 年，太阳能电池板 20 年以上；发电系统可提供：DC 直流或 AC 交流输出。电压范围宽 1 2220V：系统工作方式：全自动运行，无人 值守；系统设计输出功率：可根据负载情况灵活配置；系统的设计可以为：一体化设计(如：风光互补路灯)、风光互补独立供电系统等。适用范围及应用条件：风光互补照明系统可应用于道路照明、住宅供电、海岛供电、城镇乡村供电等等。特 别是边远山区、海岛等常规市电不能架设的地方，其经济性与社会效益更加明显。我国
14、60以上的地区都可安装风光互补发电系统。已应用情况：从 2003 年开始。中国科学院广州能源所在太阳能发电、风力发电的应用推广方面做了推广应用计划及措施：技术入股、共同开发与推广。大量的应用示范项目。分布于全国各地，如：广东、云南、西藏、辽宁、山东、浙江等地。取得了十分满意的效果。为风力、太阳能等可再生能源的 产业应用积累了丰富经验。6、超大面积中高温太阳能聚光跟踪技术（1）、在太阳能应用领域内也存在着一个无法逾越的障碍，那就是到达地面上的太阳能密度太低，其峰值也不过每平方米一千瓦左右。目前的太阳能热水器即使利用真空热管技术，夏天也只能达到七八十度，冬天只有四、五十度。这个温区只能用于家庭淋浴
15、。既无法提供饮用水，更无法提供工业上广泛应用的二、三百度的热蒸汽。虽然利用聚光镜可以有效地提高太阳能密度，从而产生高温蒸汽，但是由于太阳是运动的，就必须对太阳进行跟踪。这时又产生了另外一个难题。那就是跟踪控制系统造价高昂， (槽形抛物镜太阳能 电站：2000 美对千瓦；塔式太阳能电站：10000 美为千瓦；盘式太阳能电站：大干 10000 美元千瓦)，在经济上得不偿失。目前。国内太阳能在中高温方面的应 用仍是一个空白。在美国 这方面的应用也仍然处于试验阶段。还没有进行大规模的商业运行。所以太阳能的应用领域受到了很大的限制。（2）、超大面积中南温太阳能聚光跟踪技术简介我们这项技术采用一种全新的聚
16、光跟踪原理。实现了两项革命性的突破：首先。突破了以往通过转动 反射镜来跟踪太阳的传统技术路线。我们将庞大而笨重的反射聚光镜固定在地上，一年四季保持不动，而跟踪移动部件不仅重量轻。结构简单、而且安装方便，使用寿命长。由于反射 镜 是固定在地上的。所以不仅能更有效地抵御风雨的侵蚀破坏。而且还大大降低了反射镜支架的造价。其次。更为重要的是这项技术突破了以往一套控制装置只能控制一面反射镜的限制。我们利用一套踪装置可以对数百面反射镜进行同时跟踪。将数百。或数千平方米的阳光聚焦到光能转换部件上(聚光度约 50 倍，可以产生三、四百度的高温)，从而数十倍地降低了单位功率的聚光跟踪成本。改变了以往整个工程造价
17、大部分为跟踪控制系统成本的局面，使其在整个工程造价中只占很小的一部分。这两项突破彻底克服了长期制约太阳能在中高温领域内大规模应用的技术障碍。为其在该领域内的大规模商业应用开辟了广阔的道路，据测算，利用该项技术生产一套 2O0 平方米的太阳能热水系统约二十万元左右，一年四季都可以产生 100 度的热水( 温度还 可以更高，如二、三百度的工业用热 )。在北京地区， 该套装置每年可产生 1O00 吨开水(热效率按 50计算)。单节约天然气一项每年就可达五万余元。具有十分可观的经济效益。前景及展望：该项技 术可以广泛地应用于：日常饮水采暖，空调 ，发电，纺织 ，印染，造 纸，橡胶，海水淡化等各种需要热
18、水和热蒸汽的生产和生活领域。可以 预期该技术必将为二十世纪太阳能的广泛应用起到积极的促进作用。7、太阳能光伏电站通过太阳能电池方阵将太阳能辐射能转换为电能的发电站称为太阳能光伏电站。太阳能光伏电站按照运行方式可分为独立太阳能光伏电站和并网太阳能光伏电站。未与公共电网相联接独立供电的太阳能光伏电站称为离网光伏电站。主要应用于远离公共电网的无电地区和一些特殊场所，如为边远偏僻农村、牧区、海岛、高原、沙漠的 农牧渔民提供照明、看电视、听广播等基本的生活用电，为通信中继站、沿海与内河航标、 输油输气管道阴极保护、气象 电站、公路道班以及边防哨所等特殊处所提供电源。独立系统由太阳电池方阵、系统控制器、蓄
19、电池组、直流交流逆变器等组成。 2006 年广州市建委建 1500Wp 离网光伏电站。与公共电网相联接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站称为并网光伏电站。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。并网系统由太阳能电池方阵、系统控制器、并网逆变器等组成。光伏建筑一体化(BlPV) 提出了“建筑物产生能源”的新概念，即建筑物与光伏发电的集成化，在建筑物的外围护结构表面上布设光伏阵列产生电力。特别是光伏建筑一体化的并网屋顶太阳能光伏发电是众多国家竞相发展的热点，发展迅速，市场广阔。如广州能源所的8KW 屋顶光伏 电站集
20、中为小区提供照明。8、太阳能侧式全自动补水箱侧式补水箱适用于太阳能侧面有出气孔的使用，使用该产品后能保证太阳能不缺水，达到缺水补水、水满自闭，减少太阳能忘记关闭上水阀而浪费水资源、影响邻里关系、损坏室内地板等等，随时可以用上热 水，除冬天洗澡 时要关闭冷水阀外，其他季节都无须关上水阀，因 为冷水进入太阳能后，冷热水比重关系，冷水下沉热水被顶上来，充分利用热水。立式 补水箱是 顶部留有出气孔的太阳能使用，和侧式补水箱作用一 样。底部 进出水自动控制 阀是出气孔、出水口留在太阳能底部的可以使用，优点是单管上下水。作用也是水满自关，关 键是洗澡时要关闭上水时的冷水阀。9、太阳能沼气太阳能恒温控制系统
21、华园沼气专用太阳能恒温控制装置有电导热管传热、Pvc 管水或介质传热等几种， 华园沼气专用太阳能集热器又有低温系统和中高温系统两种。其原理是通过采光，把吸收的太阳能转变 成热能。 经过电导热管或PVC 管。输送到玻璃钢沼气罐或池，提高沼气罐池的温度而 实现恒温。达到一年四季都可以使用的最佳效果。可移动式玻璃钢沼气发生器，具有重量轻、 强度高、抗老化、耐酸碱、耐腐蚀、无渗漏，分别设有输出入孔，进出料 IZl 等。采用新型复合材料，罐壁厚度 12cm，重量 轻，保温性能好。拉伸强度为 935Pg，弯曲 强度 1OOmPg，有很强的机械 强度和延伸率。罐体型号分别有4m3、6m3、8m3、10m3、
22、12m3、16m3、20m3 等多种 规格型号，可满足个性化需求。该产品利用农作物秸杆、各种 粪便等配合专用添加料，一次装料可连续使用 56 个月，自动出料，免去人工出料的繁琐工作。大型混凝、玻璃钢反应池适应沼气发生装置体积大、投料多、气量大、用气强度高、输气管线长、多端使用、集体用户等要求；适合大型产气场及与养殖种植场所配套的大型商业化沼气工程、政府工程、乡镇 集体工程。 10、太阳能运用与建筑体化太阳能建筑按其用途不同可分为太阳房、太阳能温室(包括塑料大棚)、太阳能畜禽舍、太阳能干燥室四类。通常把利用太阳能采暖或空调的建筑称作太阳房，即利用太阳辐射能量替代部分常规能源，使建筑物室内达到一定
23、温度环境的建筑。按传热的过程不同，太阳房可分为：直接受益式、间接受益式、集热蓄热墙式、附加阳光间式、屋顶浅池式和自然循环式等。按照目前国际惯用名称，太阳房分为主动式和被动式两类：被动式太阳房主要根据当地地理、气候环境，通过合理布置建筑方位，使窗、墙、屋顶等建筑物本身构件相互配合，以自然交 换的方式，在冬季采集、保持、贮存、分配太阳能，解决建筑的采暖问题，同时夏季又能遮蔽太阳辐射，散逸室内热量，从而使建筑物降温，达到冬暖夏凉效果。主动式太阳房是相对于被动式太阳房而言的，主动式太阳能房一般包摇(1)单独的太阳能集热器，用水或空气作为传热流体。 (2)储能装置，储存收集到的能量供夜间或阴雨没有阳光的
24、天气使用。(3)辅助能源系统，在阴、雪天气太阳能量不足时，使用辅助能源系统进行采暖或制冷。11、太阳能光催化污水处理的技术利用太阳能的紫外光部分，光照二氧化钛半导体催化剂，产生电子空穴对，形成氧化性极强的羟基核过氧化氢，可以处理大部分优化的有机化合物，并使无机化合物完全矿化，使一种解决环境问题的长期方法。课题组设计、制作了两个平板型光反应器，所设计、制作的反应器整体结构合理，具有平板连续可调，布水均匀等优点。在对光催化 污水处理系统进入了深入研究后，根据现行的太阳能热水系统的热虹吸原理，首此提出了一种利用热虹吸自然循环的平板型太阳能光催化污水处理系统 12、太阳能在建筑中的光伏光热综合将太阳能光伏光热综合利用技术和建筑节能有机结合，提高了太阳能的综合利用效率，极大地降低了建筑能耗。光伏热水建筑一体化系统，将光伏 电池、太阳能集热板和建筑围护结构有机结合，能同时提供电力和生活热水，日平均热效率达到 40以上，日平均 发电效率达到 10以上。PV T rombe 墙系统将光伏玻璃与 Trombe 墙被动采暖技术相结合。在提供 电 力的同时，冬季向室内供暖，
