太陽能應(yīng)用示范工程(共14頁)

1、太陽能應(yīng)用示范(shfn)工程來源(liyun)： HYPERLINK javascript: 中國論文(lnwn)下載中心摘要：北苑太陽能應(yīng)用示范工程集太陽能空調(diào)制冷、采暖、熱水工程、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電和獨立發(fā)電于一身，是我國到目前為止太陽能利用最全的一個示范工程，在規(guī)模上也堪稱一流，故而稱之為 HYPERLINK /china/ 中國太陽能第一樓。在中華人民共和國可再生能源法通過的今天，這個項目更具有現(xiàn)實的意義。 關(guān)鍵詞：太陽能應(yīng)用 能源 電力供應(yīng) 一、前言穩(wěn)定可靠的能源和電力供應(yīng)是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)條件，是關(guān)系社會安定、 HYPERLINK /Economic/ 經(jīng)濟可持續(xù) HYPERL

2、INK /fazhan/ 發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。北京市委八屆四次會議提出了要“加強環(huán)境保護領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新”，“擴大環(huán)保產(chǎn)業(yè)規(guī)模，把北京建設(shè)成為環(huán)境保護模范城市和節(jié)能型城市，實現(xiàn)首都的可持續(xù)發(fā)展”。在2000年北京市申辦2008年夏季奧運會的過程中，北京市太陽能研究所積極支持申辦行動，向北京奧申委捐資了五個太陽能電話亭和五個太陽能庭院燈，分別安裝在奧體中心、首都 HYPERLINK /xueke/ 體育館和工人體育場，在國際奧委會的官員訪問北京時，對這些太陽能利用的產(chǎn)品特別感興趣，中央電視臺的轉(zhuǎn)播節(jié)目中也給予了特別的關(guān)注。為了響應(yīng)北京市委八屆四次會議的號召，特別是為2008年北京奧運會的“綠色奧運

3、、科技奧運和人文奧運”提供一個良好的范例，北京市太陽能研究所根據(jù)北京市發(fā)改委的安排，先期啟動了“北苑太陽能應(yīng)用示范工程”。該工程正好處于設(shè)計中的2008年北京奧運會奧運公園的東側(cè)，重點安排了可安裝在奧運村、奧運場館和奧運公園的太陽能利用系統(tǒng)，解決太陽能利用同建筑物結(jié)合，有效地利用建筑物和裝飾建筑物的課題(kt)，為在奧運場館和奧運村中使用太陽能光伏發(fā)電和光熱綜合利用積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，同時也為我國今后推廣應(yīng)用太陽能于建筑做出示范。太陽能應(yīng)用示范工程項目主要包括100千瓦太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和360千瓦太陽能空調(diào)制冷、采暖和熱水綜合系統(tǒng)。示范項目的實施充分可靠地展現(xiàn)了太陽能利用的魅力，為把首都建設(shè)

4、成為環(huán)境保護模范城市和節(jié)能型城市，實現(xiàn)首都的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。與此同時，該示范基地也將建成我國最大的太陽能專業(yè)孵化基地，配備各種先進的研究(ynji)、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化設(shè)備，為使我國太陽能利用更上一層樓作出更大的貢獻。二、項目(xingm)的意義及必要性1意義和重要性常規(guī)化石燃料的無節(jié)制使用和二十世紀七十年代發(fā)生的兩次石油危機，使得人們越來越清醒地認識到化石燃料資源遲早會枯竭耗盡(ho jn)。根據(jù)我國現(xiàn)已探明可丌采的化石能源儲量的統(tǒng)計和使用這些能源的速度，可以預(yù)計，煤可以應(yīng)用的時間約為54-81年，石油為15-20年，天然氣的時間28-58年，核燃料使用的時間也不會超過百年，前一個數(shù)字是預(yù)測的

5、估計，后一個數(shù)字是保守的估計。因此找到一條可持續(xù)發(fā)展的包括太陽能在內(nèi)的可再生能源等的新出路，將是我們避免人類能源短缺與枯竭的緊迫任務(wù)。八十年代人們進一步認識到，化石燃料對環(huán)境的嚴重污染所導(dǎo)致的生態(tài)破壞、地球溫室效應(yīng)等正日趨嚴重地威脅著人類的生存。能源短缺和環(huán)境污染(hunjng wrn)是當前經(jīng)濟發(fā)展面臨的兩大問題，制約著經(jīng)濟和社會的發(fā)展。太陽能作為新能源和可再生能源的一種，是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。開發(fā)利用太陽能，對于節(jié)約常規(guī)(chnggu)能源、保護 HYPERLINK /lixue/ 自然環(huán)境、促進經(jīng)濟發(fā)展和提高人民生活都有極為重要的意義。2國內(nèi)外發(fā)展概況在太陽能熱利用方面，太陽熱

6、水器技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用領(lǐng)域已從生活熱水擴大到泵水、采暖、制冷空調(diào)、海水淡化、 HYPERLINK /gongxue/ 工業(yè)加熱、熱發(fā)電等。上述諸多應(yīng)用中，又以太陽能采暖、空調(diào)以及生活熱水這樣的綜合應(yīng)用系統(tǒng)最具潛在的價值；它可以更為充分地利用太陽能，更為充分地實現(xiàn)建筑節(jié)能，更為充分地體現(xiàn)與建筑相結(jié)合。利用太陽能提供采暖和生活熱水的技術(shù)已經(jīng)相當成熟。利用太陽能提供空調(diào)，目前采用的主要(zhyo)技術(shù)方案則是太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)；太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)主要由太陽能集熱器和吸收式制冷機兩大部分組成。隨著溴化鋰吸收式制冷機的商品化，太陽能吸收式空調(diào)技術(shù)得到了相應(yīng)的發(fā)展，意大利、西班牙、美國、德國、日本等國

7、都相繼建立起不同規(guī)模的太陽能空調(diào)示范系統(tǒng)。國內(nèi)在“九五”期間根據(jù)國家科委的安排，由北京市太陽(tiyng)能研究所承擔了“九五”國家科技攻關(guān)項目山東省乳山太陽能吸收式空調(diào)及供熱綜合示范系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用540平米的熱管式真空管太陽集熱器，空調(diào)、采暖面積為1200平米。該綜合示范系統(tǒng)為本太陽能采暖、空調(diào)以及生活熱水示范項目的實施，積累了寶貴的經(jīng)驗。在太陽能光伏利用方面，近年來光伏技術(shù)一直保持著快速發(fā)展。從1998年開始，世界(shji)光伏市場更是出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，年增長率保持在3040，2004年更是創(chuàng)造 HYPERLINK /lishi/ 歷史的新高，增長率達到67，年產(chǎn)量達到1253兆瓦

8、。在各國減排行動和優(yōu)惠政策的拉動下，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進一步加快。國際上各國都紛紛制定了光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的未來規(guī)劃。美國“百萬屋頂計劃”，德國政府在順利完成十萬天棚計劃之后，2003年又通過了新的光伏法案，日本的70萬戶并網(wǎng)發(fā)電計劃。除政府計劃外，各大公司業(yè)紛紛擴大產(chǎn)量，太陽能光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)正在(zhngzi)騰飛，預(yù)測卸明年將達到年產(chǎn)量5300兆瓦。光伏電池(dinch)的應(yīng)用正在逐步從解決邊遠地區(qū)和 HYPERLINK /nongcun/ 農(nóng)村(nngcn)用電向全社會的替代能源過渡。國際上，光伏應(yīng)用的發(fā)展主要向兩個方向發(fā)展，一方面是以戶為單元的屋頂計劃，每戶安裝35千瓦的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。另一

9、方面是向大型光伏電站發(fā)展。后者也F在改變已往在戈壁、沙漠建設(shè)大型光伏系統(tǒng)的傳統(tǒng)觀念，丌始在都市的公益建筑物興建大型并網(wǎng)發(fā)電光伏系統(tǒng)，如在2000年悉尼奧運會使用了900多千瓦的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。在并網(wǎng)發(fā)電的同時，還要同建筑體融合，起到很多附加功能的作用。從2001年開始，太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)首次占據(jù)全球光伏累積裝機容量的一半以上，達到57。2002年、2003年持續(xù)增長，2003年的太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量更占到當年光伏應(yīng)用的87。上述數(shù)字表明，在世界范圍內(nèi)太陽能光，伏應(yīng)用已經(jīng)從邊遠無電地區(qū)轉(zhuǎn)向都市的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。2004年是世界太陽能光伏發(fā)展關(guān)鍵的一年，我國的光伏產(chǎn)業(yè)也有了長足的發(fā)展。到

10、2004年底為止，國內(nèi)太陽電池的生產(chǎn)能力已經(jīng)達到60兆瓦，光伏組件封裝能力超過100兆瓦。預(yù)計到2005年底，太陽電池的生產(chǎn)能力將達到180兆瓦，組件封裝能力將超過200兆瓦。這些都為國內(nèi)的太陽能光伏利用做好了基礎(chǔ)準備。由于世界各國對環(huán)境和能源短缺的日益關(guān)注，持續(xù)發(fā)展必將成為今后建筑設(shè)計的重要指導(dǎo)思想。當前，將太陽能熱水、空調(diào)和光伏發(fā)電應(yīng)用于建筑，并與建筑一體化的新型太陽能建筑已在歐、美和日本等國進行示范，公眾反響強烈?？梢灶A(yù)見，21世紀(shj)太陽能建筑在能源、環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展進程中將起重要的作用。我國有豐富的太陽能資源，在國家發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的指引下，太陽能在我國建筑中的應(yīng)用將

11、成為建筑節(jié)能的重要組成部分。三、項目(xingm)內(nèi)容光伏發(fā)電(fdin)部分1引言太陽能光伏發(fā)電由于資源無限、無污染和能把太陽光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，系統(tǒng)無運動部件、運行可靠、少維護、壽命長，且電能有宣于輸送、儲存的特點，因此它是太陽能應(yīng)用 HYPERLINK /gongxue/ 工業(yè)中最有前途的產(chǎn)品。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力除供給負載外，若有多余，可反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或在夜晚，負載可隨時由電網(wǎng)供電。因此，光伏系統(tǒng)不必配備蓄電池作為儲能裝置。這樣，可以降低系統(tǒng)造價，也可免除維護和定期更換蓄電池的麻煩。由于有光伏系統(tǒng)和公共電網(wǎng)同時給負載供應(yīng)電力，兩路供電增加(zngji)了供電的可靠性。夏季

12、，由于空調(diào)、制冷、電扇等設(shè)備的丌動，形成用電高峰，而這時也是光伏系統(tǒng)發(fā)電最多的時侯，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以對公共電網(wǎng)起到一定的調(diào)峰作用。光伏與建筑相結(jié)合的進一步目標是將光伏器件與建筑材料集成化。建筑物的墻采用涂料、馬賽克等材料，甚至為了美觀，有的還采用價格不菲的幕培玻璃，其功能僅起到保護(boh)內(nèi)部和裝飾的作用。若能將屋頂及向陽的外墻甚至窗戶材料都用光伏器件來代替，則既能作為建材又能發(fā)電，可謂一舉兩得。當然，對光伏器件來說，同時還具有建材所要求的絕熱保溫、電氣絕緣、防水防潮、且有一定強度及剛度、不易破裂等性能。2前期(qinq)的準備工作為了使100千瓦太陽能光伏供電項目能夠順利實施，在北京市

13、科委的支持下，先期安排了lO千瓦光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研制。通過10千瓦光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的研制和示范，掌握了光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，特別是以逆變器為核心的逆變技術(shù)、最大功率點跟蹤技術(shù)、并網(wǎng)同步控制技術(shù)、并網(wǎng)安全技術(shù)及光伏系統(tǒng)的設(shè)計和安裝等，這些擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)為進一步擴大光伏并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用打下了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。該項目于2003年通過了北京市科委組織的驗收和鑒定，并獲得了2003年北京市科技進步三等獎。3100千瓦(qinw)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)100千瓦太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)所采用的太陽電池(ti yn din ch)組件包括單晶硅、多晶硅和CIS薄膜太陽電池以進行對比性實驗。光伏與建筑相結(jié)合是未

14、來光伏應(yīng)用中最重要的領(lǐng)域之一，有著巨大的市場潛力。太陽電池組件的成本也在不斷地下降，與光伏稍結(jié)合的建筑物會如雨后春筍般地出現(xiàn)在我們的身邊，光伏發(fā)電也必將在藩斃源結(jié)捅牛占有(zhnyu)相當重要的地位。在太陽電池的應(yīng)用中，太陽電池的成本約占系統(tǒng)成本的一半，其他部分包括逆變器、控制器、蓄電池等占據(jù)了另一半。為了進一步降低成本，以達到太陽電池的地面大規(guī)模應(yīng)用目標，進行應(yīng)用研究變得十分重要。特別是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究將使控制部分變得簡單，省去了大量的蓄電池(同太陽電池20-25年的壽命相比，蓄電池的壽命約為5-8年，在太陽電池的使用過程中需要多次更換和修理)的費用，因此可以使太陽電池的應(yīng)用成本進一步降低

15、。本項目主要研究光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和戶用并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，同時適當?shù)剡M行獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究。整個的光伏發(fā)電系統(tǒng)由四部分組成：80千瓦并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，主要是為在奧運場館中使用做準備：lO千瓦并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，主要是為在奧運村的別墅中使用(shyng)做準備：45千瓦戶用并網(wǎng)系統(tǒng)(xtng)，主要是為太陽能光伏屋頂項目做準備；6千瓦獨立和并網(wǎng)發(fā)電復(fù)合系統(tǒng)(xtng)，為在西部無電村光明工程弱雌備。2)研究內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵并網(wǎng)逆變器是太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此主要研究內(nèi)容也將主要圍繞電力 HYPERLINK /dianzijixie/ 電子逆變技術(shù)進行。80千瓦、10千瓦和45

16、干瓦太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究：太陽電池方陣的組合優(yōu)化研究；不同規(guī)模的戶用獨立電源系統(tǒng)；太陽電池組件和方陣的運行特性研究：在建筑物的南側(cè)布置50千瓦太陽電池組件，樓頂布置50千瓦太陽電池組件，與建筑物結(jié)合的研究； HYPERLINK /pc/ 計算機數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)一為確保光伏電站長期穩(wěn)定工作并進行 HYPERLINK /gongxue/ 科學(xué)管理，配備微機監(jiān)控系統(tǒng)對光伏電站各種工作參數(shù)和運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測，并對各個設(shè)備環(huán)節(jié)進行協(xié)調(diào)控制。配置顯示板，顯示系統(tǒng)的運行(ynxng)狀態(tài)，包括整個系統(tǒng)的瞬時功率、工作總時數(shù)、累計發(fā)電量等參數(shù)。太陽能熱利用(lyng)部分太陽能熱利用

17、部分包括太陽能空調(diào)制冷、采暖(cinun)和熱水工程綜合系統(tǒng)，戶式中央空調(diào)采暖和熱水系統(tǒng)，以及地板采暖系統(tǒng)。1太陽能空調(diào)制冷、采暖和熱水工程綜合系統(tǒng)1)概述隨著生活水平的不斷提高，人們對生活環(huán)境舒適程度的要求越來越高，其中空調(diào)、采暖和熱水是三個主要方面。而這三方面目前均消耗著大量的常規(guī)能源，而且嚴重地污染著環(huán)境。因此利用取之不盡而又清潔無污染的太陽能來提供或部分提供空調(diào)、采暖和熱水所需的能源，不僅可以大大節(jié)省常規(guī)能源的消耗，同時又非常有利于環(huán)境保護。同時山于城市中采用常規(guī)空調(diào)越來越多，排出了大量的熱氣而形成熱島效應(yīng)，不僅嚴重污染環(huán)境，而且對城市的氣候也產(chǎn)生了不良的影響。2)技術(shù)方案系統(tǒng)采用了熱

18、管式真空管太陽能集熱器與熱水型溴化鋰吸收式制冷機相結(jié)合的技術(shù)方案。系統(tǒng)主要由熱管式真空管集熱器、溴化鋰吸收式制冷機、儲熱水箱、儲冷水箱、生活用熱水箱、丌水箱、冷卻塔、風(fēng)機盤管、輔助燃油鍋爐、自動控制系統(tǒng)等幾大部分組成。夏季(xij)，山太陽能集熱器向溴化鈍制冷機提供高達88左右的熱水(r shu)，通過制冷機產(chǎn)升8左右的冷水，并通過風(fēng)機盤管向房問提供冷風(fēng)：冬季(dngj)，由太陽能集熱器加熱成4060左右的熱水，直接通過風(fēng)機盤管向房間提供熱風(fēng)：過渡季節(jié)，本系統(tǒng)作為太陽熱水器，可提供大量科研和生活用熱水：同時本系統(tǒng)還可全年提供丌水。3)項目內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵示范系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容：(1)對太陽能空調(diào)

19、綜合系統(tǒng)進行總體優(yōu)化設(shè)計，包括可供 HYPERLINK /xueke/ 體育場館大型系統(tǒng)和可供奧運村使用的中小型系統(tǒng)：(2)研冗太陽能與建筑的結(jié)合方式，尤其是與建筑物屋頂和墻面的結(jié)合：(3)研究真空管太陽能集熱器與溴化鋰吸收式制冷機的合理參數(shù)匹配；(4)研究太陽能集熱器陣列的優(yōu)化布置：(5)研究太陽能空調(diào)綜合系統(tǒng)中的輔助能源設(shè)備和儲能設(shè)施：(6)研制運行可靠、操作簡便的自動控制系統(tǒng)，并進行智能化：(7)研究太陽能空調(diào)綜合系統(tǒng)的長期運行(ynxng)性能；(8)對綜合(zngh)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù) HYPERLINK /Economic/ 經(jīng)濟(jngj)性進行比較：(9)研究開發(fā)太陽能空

20、調(diào)綜合系統(tǒng)的設(shè)計軟件包。本項目的技術(shù)關(guān)鍵：一是研究確定太陽能空調(diào)系統(tǒng)的最佳運行工況，以最大的太陽能收益及最經(jīng)濟的投資，獲得最滿意的運行效果；二是研究開發(fā)太陽能空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計軟件包，在輸入當?shù)貧庀筚Y料、太陽能集熱器性能參數(shù)以及制冷采暖負荷等數(shù)據(jù)之后，就可以計算出所需太陽能集熱器面積、制冷機和輔助鍋爐額定參數(shù)、制冷采暖性能預(yù)示以及投資回收期等。4)主要技術(shù)指標(1)太陽能集熱器采光面積850平米(2)制冷、采暖功率360千瓦(3)熱水供應(yīng)能力(非空調(diào)采暖季節(jié))50噸(4)空調(diào)采暖面積3000多平米(5)太陽能保證率全年70通過近半年的試運行，各系統(tǒng)運行正常。2004年冬季的室溫保持在22C左右，滿

21、足規(guī)定的采暖高于18的要求。在太陽能空調(diào)制冷、采暖和熱水工程綜合系統(tǒng)中特別安裝了控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠自動運行，時時采集數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)的積累(jli)來確定系統(tǒng)的最佳運行工況，以最大的太陽能收益及最經(jīng)濟的投資，獲得最滿意的運行效果：同時研究丌發(fā)了太陽能空調(diào)采暖系統(tǒng)的設(shè)計軟件包，根據(jù)氣象資料、太陽能集熱器性能參數(shù)以及制冷采暖負荷等數(shù)據(jù)之后，優(yōu)化太陽能集熱器的面積、制冷機和輔助鍋爐等額定參數(shù)，進行空調(diào)制冷、采暖性能預(yù)示以及確定投資回收期。2戶式中央(zhngyng)采暖空調(diào)熱水系統(tǒng)針對獨立分散式化宅對采用空調(diào)越米越迫切的需求，采用太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)在夏季作為空調(diào)用的冷源，冬季作為采暖用

22、的熱源，全年提供生活熱水的模式，與現(xiàn)有的常艦系統(tǒng)相比(xin b)可明顯減少運行費用。利用太陽能的二級水環(huán)復(fù)合熱泵驅(qū)動，戶式中央采暖空調(diào)熱水系統(tǒng)項目是與大連冰山集團聯(lián)合開發(fā)的。利熱泵技術(shù)，從太陽、空氣和電熱中獲取清潔能源，作到多能優(yōu)勢互補，從而達到減少常規(guī)能源費用的l3，滿足人們對采暖、空調(diào)、熱水的普遍需求。同時，該系統(tǒng)實現(xiàn)太陽能、空氣、電熱等能源互補運行。系統(tǒng)節(jié)能且減輕環(huán)境空氣熱污染，降低城訂了“熱島”效應(yīng)。本項目為多利一高新技術(shù)的有機結(jié)合其中包括：二級熱泵技術(shù)、復(fù)合熱泵技術(shù)、太陽能集熱技術(shù)、小溫差換熱技術(shù)、變流技術(shù)、等壓比運行技術(shù)等13項高新技術(shù)。系統(tǒng)具有顯著的先進性和可靠性。該系統(tǒng)是特別為可供運動員居住的單元、會議室