第7章太陽能熱發(fā)電技術(shù)

1、成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系電氣教研室自動(dòng)化工程系電氣教研室雷永鋒雷永鋒太陽能自學(xué)自學(xué)“太陽能太陽能”一段，思考：一段，思考：1 1、太陽能有哪些優(yōu)點(diǎn)？、太陽能有哪些優(yōu)點(diǎn)？2 2、你在生活中怎樣利用太陽能？這種利用方式是、你在生活中怎樣利用太陽能？這種利用方式是“新新”方式嗎？方式嗎？3 3、現(xiàn)在人們利用太陽能的新方式有哪些？、現(xiàn)在人們利用太陽能的新方式有哪些？4 4、利用太陽能供熱發(fā)電的原理是什么？、利用太陽能供熱發(fā)電的原理是什么？ 太陽能太陽灶太陽灶太陽能太陽能發(fā)電裝置太陽能發(fā)電裝置太陽能太陽能計(jì)算器太陽能計(jì)算器太陽能太陽能汽車太陽能汽車太陽能太陽能發(fā)電站太

2、陽能發(fā)電站：印度研制成功一種太陽能冰箱，在平底的太陽能收：印度研制成功一種太陽能冰箱，在平底的太陽能收集器里，盛有氨和水的溶液，太陽光把氨從液體中蒸餾出來，并集器里，盛有氨和水的溶液，太陽光把氨從液體中蒸餾出來，并在另一個(gè)容器里冷藏下來。晚間把液態(tài)氨送到冰箱管道里，氨吸在另一個(gè)容器里冷藏下來。晚間把液態(tài)氨送到冰箱管道里，氨吸收熱量使冰箱內(nèi)部冷卻下來。收熱量使冰箱內(nèi)部冷卻下來。 太陽能三三 太陽能利用太陽能利用、歷史悠久：歷史悠久：人類對(duì)太陽能的利用已有悠久歷史。太陽能利用主人類對(duì)太陽能的利用已有悠久歷史。太陽能利用主要包括太陽能熱利用和太陽能光利用。要包括太陽能熱利用和太陽能光利用。、應(yīng)用廣泛

3、：應(yīng)用廣泛：太陽能熱利用應(yīng)用很廣，如太陽能熱水、供暖和制太陽能熱利用應(yīng)用很廣，如太陽能熱水、供暖和制冷；太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)品、藥材和木材；太陽能淡化海水；太陽冷；太陽能干燥農(nóng)副產(chǎn)品、藥材和木材；太陽能淡化海水；太陽能熱動(dòng)力發(fā)電等。能熱動(dòng)力發(fā)電等。、利用形式：利用形式：太陽能光利用主要是太陽能光伏發(fā)電和太陽能制氫。太陽能光利用主要是太陽能光伏發(fā)電和太陽能制氫。 太陽能1 1）. .太陽能集熱器太陽能集熱器 太陽能集熱器是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的設(shè)備，它是太陽能熱太陽能集熱器是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的設(shè)備，它是太陽能熱利用中的關(guān)鍵設(shè)備。太陽能集熱器按是否聚光這一主要特征可以利用中的關(guān)鍵設(shè)備。太陽能集

4、熱器按是否聚光這一主要特征可以分為非聚光和聚光兩大類。分為非聚光和聚光兩大類。 平板集熱器是非聚光類集熱器中最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣的集熱器。它平板集熱器是非聚光類集熱器中最簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣的集熱器。它吸收太陽輻射的面積與采集太陽輻射的面積相等，能利用太陽的吸收太陽輻射的面積與采集太陽輻射的面積相等，能利用太陽的直射和漫射輻射。直射和漫射輻射。 太陽能 為了更有效地利用太陽能就必須提高入射陽光的能量密度，使之為了更有效地利用太陽能就必須提高入射陽光的能量密度，使之聚焦在較小的集熱面上，以獲得較高的集熱溫度，并減少散熱損聚焦在較小的集熱面上，以獲得較高的集熱溫度，并減少散熱損失，這就是聚光集熱器的特點(diǎn)。失

5、，這就是聚光集熱器的特點(diǎn)。 聚光集熱器通常由三部分組成：聚光集熱器通常由三部分組成：聚光器、吸收器和跟蹤系統(tǒng)聚光器、吸收器和跟蹤系統(tǒng)。其。其工作原理是，自然陽光經(jīng)聚光器聚焦到吸收器上，并加熱吸收器工作原理是，自然陽光經(jīng)聚光器聚焦到吸收器上，并加熱吸收器內(nèi)流動(dòng)的集熱介質(zhì)；跟蹤系統(tǒng)則根據(jù)太陽的方位隨時(shí)調(diào)節(jié)聚光器內(nèi)流動(dòng)的集熱介質(zhì)；跟蹤系統(tǒng)則根據(jù)太陽的方位隨時(shí)調(diào)節(jié)聚光器的位置，以保證聚光器的開口面與人射太陽輻射總是互相垂直的。的位置，以保證聚光器的開口面與人射太陽輻射總是互相垂直的。 太陽能2 2）. .太陽能熱水器太陽能熱水器 太陽熱水器于太陽熱水器于19201920年代即流行于美國的西南部地區(qū)。年

6、代即流行于美國的西南部地區(qū)。隨著石油和電力價(jià)格的上升，更有效率的太陽能熱水器隨著石油和電力價(jià)格的上升，更有效率的太陽能熱水器和太陽能熱暖器亦隨之產(chǎn)生。在澳洲、日本、以色列、和太陽能熱暖器亦隨之產(chǎn)生。在澳洲、日本、以色列、和前蘇聯(lián)于和前蘇聯(lián)于19701970年代就已是普遍的使用。于美國北部，每年代就已是普遍的使用。于美國北部，每平方公尺的太陽能熱接收器，每六個(gè)月可節(jié)省平方公尺的太陽能熱接收器，每六個(gè)月可節(jié)省30.530.5公升的公升的熱用的汽油，或是熱用的汽油，或是215215千瓦小時(shí)的電力。千瓦小時(shí)的電力。 太陽能 太陽能熱水器通常由平板集熱器、蓄熱水箱和連接管道組成。按太陽能熱水器通常由平板

7、集熱器、蓄熱水箱和連接管道組成。按照流體流動(dòng)的方式分類，可將太陽能熱水器分成三大類：悶曬式、照流體流動(dòng)的方式分類，可將太陽能熱水器分成三大類：悶曬式、直流式和循環(huán)式。直流式和循環(huán)式。 太陽能當(dāng)屋頂上集熱器的水溫高于當(dāng)屋頂上集熱器的水溫高于屋內(nèi)的儲(chǔ)罐水溫時(shí)，電子控屋內(nèi)的儲(chǔ)罐水溫時(shí)，電子控制裝置接通水泵向儲(chǔ)罐供水。制裝置接通水泵向儲(chǔ)罐供水。太陽能熱水器太陽能熱水器 太陽能太太陽陽能能游游泳泳池池 太陽能太陽能游泳池太陽能游泳池 太陽能3 3） 太陽能采暖太陽能采暖 太陽能采暖可以分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。主動(dòng)式是利用太陽太陽能采暖可以分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類。主動(dòng)式是利用太陽能集熱器和相應(yīng)的蓄熱裝

8、置作為熱源來代替常規(guī)熱水（或熱風(fēng)）能集熱器和相應(yīng)的蓄熱裝置作為熱源來代替常規(guī)熱水（或熱風(fēng)）采暖系統(tǒng)中的鍋爐。而被動(dòng)式則是依靠建筑物結(jié)構(gòu)本身充分利用采暖系統(tǒng)中的鍋爐。而被動(dòng)式則是依靠建筑物結(jié)構(gòu)本身充分利用太陽能來達(dá)到采暖的目的，因此它又稱為被動(dòng)式太陽房。太陽能來達(dá)到采暖的目的，因此它又稱為被動(dòng)式太陽房。 太陽能4 4）蓄熱器）蓄熱器 因?yàn)槭芗竟?jié)、晝夜、氣候的影響，所以太陽能是間歇而不穩(wěn)定的。因?yàn)槭芗竟?jié)、晝夜、氣候的影響，所以太陽能是間歇而不穩(wěn)定的。蓄熱的道理很簡(jiǎn)單，暖水瓶就是一種蓄熱器，熱水在瓶中蓄熱的道理很簡(jiǎn)單，暖水瓶就是一種蓄熱器，熱水在瓶中2020個(gè)個(gè)小時(shí)也不會(huì)涼。我國東北地區(qū)的暖墻也是一

9、種蓄熱器。小時(shí)也不會(huì)涼。我國東北地區(qū)的暖墻也是一種蓄熱器。 太陽能蓄熱方式蓄熱方式1 1 水、卵石或礫石作為蓄熱材料屬于同類，周圍附加絕熱設(shè)備，蓄水、卵石或礫石作為蓄熱材料屬于同類，周圍附加絕熱設(shè)備，蓄熱器和集熱器直接相聯(lián)，陽光充足時(shí)，可利用太陽能來加熱水和熱器和集熱器直接相聯(lián)，陽光充足時(shí)，可利用太陽能來加熱水和卵石。陽光不足或夜晚來臨時(shí)，貯存在水和卵石中的熱能釋放出卵石。陽光不足或夜晚來臨時(shí)，貯存在水和卵石中的熱能釋放出來供人們利用。來供人們利用。 太陽能蓄熱方式蓄熱方式2 2 土坯墻、磚墻和混凝土墻蓄熱器。土坯墻、磚墻和混凝土墻蓄熱器。 太陽能5 5）. .太陽灶太陽灶 太陽灶必須提供足夠

10、的能量和溫度，能烹煮所需種類和數(shù)量的食太陽灶必須提供足夠的能量和溫度，能烹煮所需種類和數(shù)量的食物；物； 太陽灶必須堅(jiān)固耐用，能承受頻繁的操作使用以及風(fēng)和其他外來太陽灶必須堅(jiān)固耐用，能承受頻繁的操作使用以及風(fēng)和其他外來影響；影響； 太陽灶必須被社會(huì)所接受，適應(yīng)人們的烹飪和飲食習(xí)慣，例如能太陽灶必須被社會(huì)所接受，適應(yīng)人們的烹飪和飲食習(xí)慣，例如能在蔽蔭處做飯，最好在沒有太陽時(shí)也能烹飪；在蔽蔭處做飯，最好在沒有太陽時(shí)也能烹飪； 太陽灶應(yīng)當(dāng)制造方便，能利用當(dāng)?shù)氐娜肆臀锪?；太陽灶?yīng)當(dāng)制造方便，能利用當(dāng)?shù)氐娜肆臀锪Γ?太陽灶的價(jià)格應(yīng)能與其他灶具競(jìng)爭(zhēng)。太陽灶的價(jià)格應(yīng)能與其他灶具競(jìng)爭(zhēng)。 太陽能太陽灶太陽灶

11、太陽能埃及的首座太陽能廚房 太陽能6 6）太陽能致冷）太陽能致冷 指利用太陽輻射熱作動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)制冷裝置工作。指利用太陽輻射熱作動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)制冷裝置工作。 太陽能致冷前景誘人，因?yàn)樵谧钚枰吕涞南奶煳覀冇谐渥愕奶柲苤吕淝熬罢T人，因?yàn)樵谧钚枰吕涞南奶煳覀冇谐渥愕奶栞椛涮峁┠芰?，而不像太陽采暖有用能和供能的矛盾。陽輻射提供能量，而不像太陽采暖有用能和供能的矛盾?但是制冷系統(tǒng)和設(shè)備比采暖復(fù)雜，成本很高，目前太陽能制冷的但是制冷系統(tǒng)和設(shè)備比采暖復(fù)雜，成本很高，目前太陽能制冷的開發(fā)利用遠(yuǎn)不如太陽能采暖。開發(fā)利用遠(yuǎn)不如太陽能采暖。 太陽能7.7.） 太陽能干燥太陽能干燥 太陽能干燥按干燥器（或干燥室

12、）獲得能量的方式可分為：集熱太陽能干燥按干燥器（或干燥室）獲得能量的方式可分為：集熱器型干燥器，溫室型干燥器，集熱器器型干燥器，溫室型干燥器，集熱器溫室型干燥器。溫室型干燥器。 太陽能 8 8）. . 太陽能海水淡化太陽能海水淡化 世界上第一座太陽能海水蒸餾器是由瑞典工程師威爾遜設(shè)計(jì)，世界上第一座太陽能海水蒸餾器是由瑞典工程師威爾遜設(shè)計(jì)，18721872年在北智利建立的，面積為年在北智利建立的，面積為44504m44504m2 2，日產(chǎn)淡水，日產(chǎn)淡水17.7t17.7t。太陽能海水淡化裝置太陽能海水淡化裝置 太陽能 9 9）. .太陽能熱動(dòng)力發(fā)電太陽能熱動(dòng)力發(fā)電 太陽能熱動(dòng)力發(fā)電一直是太陽能熱

13、利用的主要研究方向，根據(jù)太太陽能熱動(dòng)力發(fā)電一直是太陽能熱利用的主要研究方向，根據(jù)太陽能熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)中所采用的集熱器的型式不同，該系統(tǒng)可以陽能熱動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)中所采用的集熱器的型式不同，該系統(tǒng)可以分為分散型和集中型兩大類。分散型發(fā)電系統(tǒng)是將拋物面聚光器分為分散型和集中型兩大類。分散型發(fā)電系統(tǒng)是將拋物面聚光器配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需的供熱溫度。集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面的供熱溫度。集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機(jī)構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對(duì)準(zhǔn)太鏡、跟蹤機(jī)構(gòu)、

14、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對(duì)準(zhǔn)太陽，把入射光反射到位于場(chǎng)地中心附近的高塔頂端的接受器上。陽，把入射光反射到位于場(chǎng)地中心附近的高塔頂端的接受器上。 太陽能 另一種有前途的太陽能熱動(dòng)力發(fā)電技術(shù)是太陽能煙囪發(fā)電。它是另一種有前途的太陽能熱動(dòng)力發(fā)電技術(shù)是太陽能煙囪發(fā)電。它是在一大片圓形土地上蓋滿玻璃，圓中心建一高大的煙囪，煙囪底在一大片圓形土地上蓋滿玻璃，圓中心建一高大的煙囪，煙囪底部裝有風(fēng)力透平機(jī)。透明玻璃蓋板下被太陽加熱的空氣通過煙囪部裝有風(fēng)力透平機(jī)。透明玻璃蓋板下被太陽加熱的空氣通過煙囪被抽走，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力透平機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電裝置簡(jiǎn)單可靠，在西班被抽走，驅(qū)動(dòng)風(fēng)力透平機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電裝置簡(jiǎn)單

15、可靠，在西班牙已建有一座容量為牙已建有一座容量為100kW100kW的試驗(yàn)電站。顯然這種發(fā)電方式非的試驗(yàn)電站。顯然這種發(fā)電方式非常適合于我國廣大的西部地區(qū)。常適合于我國廣大的西部地區(qū)。 太陽能 太陽能光利用太陽能光利用 太陽能光利用最成功的是用光太陽能光利用最成功的是用光電轉(zhuǎn)換原理制成的太陽電池（又電轉(zhuǎn)換原理制成的太陽電池（又稱光電池）。太陽電池稱光電池）。太陽電池19541954年誕生于美國貝爾實(shí)驗(yàn)室，隨后年誕生于美國貝爾實(shí)驗(yàn)室，隨后19581958年被用作年被用作“先鋒先鋒1 1號(hào)號(hào)”人造衛(wèi)星的電源上了天。這種電池一人造衛(wèi)星的電源上了天。這種電池一下子就使人造衛(wèi)星的電源可安全工作達(dá)下子就使

16、人造衛(wèi)星的電源可安全工作達(dá)2020年之久，從而徹底取年之久，從而徹底取代了只能連續(xù)工作幾天的化學(xué)電池，為航天事業(yè)的發(fā)展提供了一代了只能連續(xù)工作幾天的化學(xué)電池，為航天事業(yè)的發(fā)展提供了一種新的能源動(dòng)力。種新的能源動(dòng)力。 太陽能 太陽光照射到一種稱為太陽光照射到一種稱為“PNPN結(jié)結(jié)”的半導(dǎo)體上時(shí)，波長極短的的半導(dǎo)體上時(shí)，波長極短的光很容易被半導(dǎo)體內(nèi)部吸收，并去碰撞光很容易被半導(dǎo)體內(nèi)部吸收，并去碰撞 硅原子中的硅原子中的“價(jià)電子價(jià)電子”使使“價(jià)電子價(jià)電子”獲得能量變成自由電子而逸出晶格，從而產(chǎn)生電子獲得能量變成自由電子而逸出晶格，從而產(chǎn)生電子流動(dòng)。流動(dòng)。 太陽能 常用太陽電池按其材料可以分為：晶體硅

17、電池、硫化鎘電池、常用太陽電池按其材料可以分為：晶體硅電池、硫化鎘電池、硫化銻電池、砷化鎵電池、非晶硅電池、硒銦銅電池、疊層串硫化銻電池、砷化鎵電池、非晶硅電池、硒銦銅電池、疊層串聯(lián)電池等。聯(lián)電池等。 太陽電池重量輕，無活動(dòng)部件，使用安全。單位質(zhì)量輸出功率太陽電池重量輕，無活動(dòng)部件，使用安全。單位質(zhì)量輸出功率大，即可作小型電源，又可組合成大型電站。目前其應(yīng)用已從大，即可作小型電源，又可組合成大型電站。目前其應(yīng)用已從航天領(lǐng)域走向各行各業(yè)，走向千家萬戶，太陽能汽車，太陽能航天領(lǐng)域走向各行各業(yè)，走向千家萬戶，太陽能汽車，太陽能游艇，太陽能自行車，太陽能飛機(jī)都相繼問世，然而對(duì)人類最游艇，太陽能自行車，

18、太陽能飛機(jī)都相繼問世，然而對(duì)人類最有吸引力的是所謂太空太陽站。有吸引力的是所謂太空太陽站。 太空太陽電站的建立無疑將徹底改善世界的能源狀況，人類都太空太陽電站的建立無疑將徹底改善世界的能源狀況，人類都期待這一天的到來。期待這一天的到來。 太陽能 太陽能新產(chǎn)品太陽能新產(chǎn)品 太陽能是目前發(fā)展最快的能源，世界能源專家認(rèn)為，太陽能將是太陽能是目前發(fā)展最快的能源，世界能源專家認(rèn)為，太陽能將是下個(gè)世紀(jì)的主要能源。太陽能具有蘊(yùn)藏豐富、可再生、世界各地下個(gè)世紀(jì)的主要能源。太陽能具有蘊(yùn)藏豐富、可再生、世界各地均可獨(dú)立開采、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，所以世界各國競(jìng)相開發(fā)利用，均可獨(dú)立開采、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，所以世界各國競(jìng)相開發(fā)利用，各種太陽能產(chǎn)品紛紛問世。各種太陽能產(chǎn)品紛紛問世。 太陽能 太陽能利用的優(yōu)點(diǎn)太陽能利用的優(yōu)點(diǎn)，太陽光照射的面積散布在地球大部分角落，僅差入射角，太陽光照射的面積散布在地球大部分角落，僅差入射角不同而造成的光能有異，但至少不會(huì)被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造不同而造成的光能有異，但至少不會(huì)被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造成無謂的能源危機(jī)。成無謂的能源危機(jī)。，太陽的能量極其龐大，科學(xué)家計(jì)算出至少有六百萬年的，太陽的能量極其龐大，科學(xué)家計(jì)算出至少有六百萬年的期限，對(duì)于人類而言