太陽能光熱能電綜合利用技術(shù)

太陽能光熱能電綜合利用技術(shù)第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六太陽能太陽能（Solar）是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量，是各種可再生能源中最重要的基本能源，也是人類可利用的最豐富的能源。太陽每年投射到地面上的輻射能高達1.05×1018千瓦時，相當于1.3×106億噸標準煤，大約為全世界目前一年耗能的一萬多倍。按目前太陽的質(zhì)量消耗速率計，可維持6×1010年，可以說它是“取之不盡，用之不竭”的能源。地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽

第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六太陽能的利用太陽能的利用主要通過光—熱光—電光—化學光—生物質(zhì)等幾種轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)

第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六太陽能發(fā)電

★光熱發(fā)電太陽能光熱轉(zhuǎn)換

現(xiàn)代的太陽能科技可以將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽能(SolarThermal)。原理是將鏡子反射的太陽光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過。從鏡子反映的太陽光會令管子內(nèi)的油升溫，產(chǎn)生蒸氣，再由蒸氣推動?輪機發(fā)電。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六太陽能發(fā)電

★光伏發(fā)電太陽能光電轉(zhuǎn)換太陽能光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換又稱太陽能光伏。就是利用太陽電池直接將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，而太陽能電池通常是利用半導體器件的光伏效應(yīng)原理進行光電轉(zhuǎn)換，因此太陽能發(fā)電又稱為光伏發(fā)電。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六世界能源結(jié)構(gòu)預(yù)測第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六光伏發(fā)電技術(shù)比較第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六太陽能發(fā)電目前困境1，受氣候影響很大，如：陰晴、風沙等2，夜晚不能發(fā)電3，發(fā)電不穩(wěn)定，以至于電網(wǎng)不允許上網(wǎng)4，各種蓄能方法均不成熟因此，被稱為垃圾電第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六中國太陽能領(lǐng)域研發(fā)和創(chuàng)新能力薄弱

技術(shù)層面，光伏應(yīng)用中存在系統(tǒng)效率低、可靠性低，受自然條件限制大，光伏系統(tǒng)專用蓄電池的研發(fā)成本高等問題。光伏產(chǎn)業(yè)尚未建立起全面的研發(fā)和創(chuàng)新體系，也缺乏一些高新制造產(chǎn)業(yè)的支撐，因此我國的太陽電池關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備基本依賴進口。這種現(xiàn)狀導致我國光伏產(chǎn)業(yè)被打上“代工車間”的烙印。另外，光伏生產(chǎn)技術(shù)更新?lián)Q代較快，光伏技術(shù)已經(jīng)在朝著全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化、自動化的方向發(fā)展，而我國目前主要靠進口生產(chǎn)線、并且各產(chǎn)業(yè)鏈單兵作戰(zhàn)。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六進入光伏發(fā)電領(lǐng)域的主要障礙技術(shù)壁壘：光伏設(shè)備的設(shè)計制造十分復雜，涵蓋半導體物理學、熱學、自動控制學和機械設(shè)計學等多門學科人才壁壘：二十一世紀以來，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，光伏設(shè)備行業(yè)為了更好地支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要不斷的開發(fā)新設(shè)備、擴大生產(chǎn)規(guī)模，這意味著對專業(yè)人才有很大的需求。目前，行業(yè)內(nèi)有經(jīng)驗的技術(shù)及服務(wù)人員數(shù)量較少，進入本行業(yè)面臨著人才缺乏的障礙。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六光伏發(fā)電單位投資總成本目前光伏發(fā)電單位投資總成本為1.90萬元/kw，其中太陽能光伏電池組件1.09萬元/kw，占總投資成本的60%左右。裝機容量1kw投資（人民幣，萬元/kw）比例前期費用、工程設(shè)計等0.2010.5%

太陽能光伏電池組件1.0957.3%

并網(wǎng)逆變器0.2010.5%

配電測量及電纜等0.105.3%

設(shè)備運輸0.084.2%

安裝調(diào)試&入網(wǎng)檢驗0.2312.1%

合計1.90數(shù)據(jù)來源：中國光伏發(fā)展報告第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六注意：白天有電，晚上呢？即使只在白天發(fā)電，即使是垃圾電，即使政府給與大力支持，還是進展緩慢，為什么？沒有調(diào)峰谷的蓄能技術(shù)所以有太陽能發(fā)電公司，幾十億投入很大一部分建了火力發(fā)電廠調(diào)峰，有趣嗎？第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六光熱發(fā)電逐漸走在前列主要方式：碟式發(fā)電槽式發(fā)電塔式發(fā)電第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六核心技術(shù)----儲能中國科學院電工所研究員、中國太陽能光熱發(fā)電權(quán)威專家、中國太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟理事長王志峰博士，在一次發(fā)言中強調(diào)：太陽能熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)在儲能，沒有儲能就談不上熱發(fā)電，這是實現(xiàn)太陽能光熱發(fā)電全天候運轉(zhuǎn)的技術(shù)保障。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六國家政策

今年6月1日，國家發(fā)展和改革委員會頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2011年本)》正式實施，在指導目錄鼓勵類新增的新能源門類中，太陽能光熱發(fā)電被放在突出位置。

第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六發(fā)明的通過太陽能集熱裝置高效率地集熱，應(yīng)用適合螺桿膨脹動力機工作溫度的相變材料蓄熱，再將所蓄能量均衡的輸送給螺桿膨脹動力發(fā)電機發(fā)電；這種高效率、無峰谷、全天候的太陽能發(fā)電方式，除了可以廣泛應(yīng)用于廣大地區(qū)的日常發(fā)電，還能解決海島、邊防、偏遠村鎮(zhèn)、應(yīng)急救援、野外工作等更多用電問題。太陽能光熱穩(wěn)衡發(fā)電系統(tǒng)第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六由三部分組成：太陽能集熱裝置----成熟技術(shù)相變蓄能材料----創(chuàng)新發(fā)明低熱源雙工質(zhì)螺桿膨脹發(fā)電機----成熟技術(shù)太陽能光熱穩(wěn)衡發(fā)電技術(shù)第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六核心技術(shù)----蓄能無論太陽光強弱，將其能量全部儲蓄于應(yīng)用了相變材料的蓄能裝置中。無論何時發(fā)電都由恒溫的蓄能裝置提供熱源。當然恒流、無峰谷、并且直接輸出交直流電直接使用或并網(wǎng)第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六蓄能技術(shù)得以實現(xiàn)蓄能技術(shù)的最大障礙是蓄能的流失隔熱領(lǐng)域，最好的商品化隔熱材料隔熱率也要將0.4W/K.M我們擁有獨立知識產(chǎn)權(quán)的，具有世界領(lǐng)先水平的，氣凝膠GJ干燥制備技術(shù)，生產(chǎn)了導熱率0.014-0.0018W/K.M的世界終極隔熱材料，使蓄能損失降到極低水平。

蓄能技術(shù)得以實現(xiàn)，得益于全新隔熱材料的研發(fā)成功太陽能光熱穩(wěn)衡發(fā)電技術(shù)第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六蓄能保溫計算示例蓄能溫度120℃,蓄能箱表面積10平方米保溫層厚度20CM，環(huán)境溫度20℃根據(jù)付里葉定律計算如下：，采用原最佳保溫材料如苯板時Q=-λAδt/δd=-0.05*10*100/0.2=-250w一天損失率=250*3600*24/180*2000=5.4%采用氣凝膠保溫Q=-λAδt/δd=-0.015*10*100/0.2=-75w一天損失率=75*3600*24/180*2000=1.6%第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六核心技術(shù)----儲能創(chuàng)新思維，雙工質(zhì)驅(qū)動螺桿膨脹動力機的成功，使蓄能材料的溫度變得更低。需要溫度達到300-500℃熱損失巨大q=-λAδt/δd=-0.013*10*300/0.2=-225W可見即使采用氣凝膠損失也要達5%以上采用λ=0.05w/k.m的保溫材料則q=-λAδt/δd=-0.05*10*300/0.2=-750W采用原保溫材料損失要達15%以上第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六核心技術(shù)----儲能突破性地解決了無機鹽水合物相變材料相分離的問題；研發(fā)出世界最高水平：.

極穩(wěn)定無機鹽水合物相變材料

發(fā)現(xiàn)了相變材料過冷過熱的原因，發(fā)現(xiàn)了無機鹽水合物激發(fā)式吸熱的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了無機鹽水合物亞穩(wěn)態(tài)在吸放熱時的作用；發(fā)現(xiàn)了無機鹽水合物濃溶液特殊的存在的方法。研發(fā)出終級隔熱材料，大大減少散熱第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六發(fā)電裝置第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六核心技術(shù)----儲能低溫工質(zhì)螺桿發(fā)電機太陽能集熱系統(tǒng)相變蓄能系統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)低溫工質(zhì)螺桿發(fā)電機相變蓄能系統(tǒng)

低溫工質(zhì)螺桿發(fā)電機太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六100KW發(fā)電機經(jīng)濟指標序號技術(shù)指標參數(shù)1.裝機功率(KW)1502.額定功率(KW)1503.凈發(fā)電功率（KW）1004.年凈發(fā)電量（萬度）875.年節(jié)約標煤量（噸）3506.年減少CO2排放量（噸）9007.年發(fā)電效益（萬元）60第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六成本分析

目前,全世界范圍內(nèi)真正能夠24小時均衡發(fā)電的太陽能發(fā)電技術(shù)未見報道;因此所配套相關(guān)系統(tǒng)試驗樣機價格和批量生產(chǎn)價格無可比性,初步估算,

系統(tǒng)名稱試驗價格(元)批量價格集熱系統(tǒng)

(KW)9000

3000

蓄能系統(tǒng)(KW）40002500

螺桿機發(fā)電機150006000

1KW全系統(tǒng)3000010500

注意：1萬元/千瓦。這個價格是保證24小時穩(wěn)

定電壓輸出的，

系統(tǒng)不需要其他調(diào)峰、不會成

為垃圾、隨時在不用電時，不消耗儲能。

第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六世界先進水平

1，成本低于世界水平2，24小時連續(xù)均衡發(fā)電3，運行成本極低

4，太陽能利用率領(lǐng)先水平5，自主知識產(chǎn)權(quán)

6，適用于陰天，霧天7，共享蓄能用于生活用水及取暖8，綜合成本低于各種太陽能發(fā)電技術(shù)第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六熱能+熱電綜合應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用路線：1，太陽能光熱集熱系統(tǒng)2，相變材料蓄能系統(tǒng)

熱電系統(tǒng)：3，螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)4，螺桿動力機/發(fā)電機

發(fā)電上網(wǎng)？自用熱能系統(tǒng)：3.1，小區(qū)供暖系統(tǒng)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)4.1小區(qū)供熱取暖？生

活熱水？

第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六熱電系統(tǒng)：3，螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)熱能+熱電綜合應(yīng)用系統(tǒng)1，太陽能光熱集熱系統(tǒng)2，相變材料蓄能系統(tǒng)螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)小區(qū)供暖系統(tǒng)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)小區(qū)供暖管網(wǎng)系統(tǒng)螺桿機/發(fā)電機第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六熱水+熱能+熱電綜合應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用路線：1，太陽能光熱集熱系統(tǒng)2，相變材料蓄能系統(tǒng)---關(guān)

鍵技術(shù)穩(wěn)定循環(huán)5000次以

上，無相分離，無過冷熱電系統(tǒng)：3，螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)4，螺桿動力機/發(fā)電機

發(fā)電，上網(wǎng)？自用？

熱能系統(tǒng)：3.11，小區(qū)供暖系統(tǒng)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)4.11小區(qū)供熱取暖？熱水系統(tǒng)：3.1，分戶或小區(qū)熱水/相變蓄能熱交換系統(tǒng)4.1分戶或小區(qū)生活熱水？

第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六熱電系統(tǒng)：3，螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)1，太陽能光熱集熱系統(tǒng)2，相變材料蓄能系統(tǒng)

螺桿機驅(qū)動介質(zhì)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)小區(qū)供暖系統(tǒng)/相變蓄能熱交換系統(tǒng)小區(qū)供暖管網(wǎng)系統(tǒng)螺桿機/發(fā)電機小區(qū)生活熱水熱水+熱能+熱電綜合應(yīng)用系統(tǒng)相變材料蓄能系統(tǒng)，老技術(shù)，新突破，世界范圍內(nèi)的難題，持續(xù)20年尚未破解。。。。。