太阳能利用发展概述

摘要本文在综合论述太阳能各类应用，比较其优缺点之后，引入一种全新的太阳能应用模式。这种模式综合了空气能和太阳能，将空气源热泵引入应用领域之中。将传统的太阳能热利用划时代的提升了一个档次。尤为重要的是，这是一种可以在全社会大力推广应用的高效利用太阳能的典范。

关键词太阳能太阳能应用 太阳能空调 太阳能中高温应用

中图分类号：TK511文献标识码： A 文章编号

太阳能名词解释

光电效应

指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

太阳能光伏

利用光电效应，将太阳光辐射转换成电能。

太阳能光热

太阳能光热是指太阳能辐照的热能，利用热能发电，制冷 ，蒸馏等工业用热，以及农业。

太阳能空调

利用太阳能转化成电能，或者直接利用热能驱动空调，进行制冷或者供热。属于太阳能利用开拓的领域，有着巨大发展潜力。

集热器

利用镜面反射或吸收方式，对太阳能进行采集处用装置 。常用的集热器有平板式、反射式两大类。

吸收式制冷

吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。

太阳能利用现状

目前，太阳能利用主要有两个途径，即光热和光电技术。

光电技术指的是光伏发电，是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。

光热技术是指直接利用太阳能辐射的热量，通过集热装置，对载体进行加热，将太阳能转化为机械能或者直接进行热交换。

光热利用更有应用价值，前景更好，在太阳能利用上将是主流，将成为代表太阳能应用最尖端、最先进、最有潜力的一种应用之一。

太阳能光伏利用

光伏应用项目主要有：

公路设施

光伏发电

各种信号灯电源

与建筑结合的小型屋顶联网光伏系统

卫星电视接收站及电视差转台光伏电源

优点：

常用于小功率场合

低能耗

用于航天

缺点：

转换功率不大

成本高

国内技术水平低

太阳能光热利用

太阳能光热利用按照利用温度的不同，大致分为低温利用、中文利用、高温利用，如图表所示：

太阳能光伏、光热技术介绍

太阳能光伏利用

太阳能光伏发电原理

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，即一些半导体材料受到光照时，载流子数量会剧增，导电能力随之增强。

太阳光伏电池基本性质

光电转换效率

η% 评估太阳电池好坏的重要因素。

目前：实验室 η ≈ 24%，产业化：η ≈ 16%。

单体电池电压

V：0.4V——0.6V由材料物理特性决定。

标准光强与环境温度地面

AM1.5光强，1000W/m2 ，t = 25℃；

温度对电池性质的影响

例如：在标准状况下,AM1.5光强，t=25℃某电池板输出功率测得为100Wp,如果电池温度升高至45℃时，则电池板输出功率就不到100Wp

太阳能光伏电池分类

光伏电池效率比较

光伏系统组成分为四大部分

太阳能光电板：核心部分，将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

蓄电池（组）：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。

太阳能控制器：控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护。

逆变器：太阳能直接输出12/24/48VDC。需要将直流电转换成220VAC交流电,需要逆变器。

太阳能光伏发电应用

太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。

太阳能独立发电系统

太阳能并网式发电系统

太阳能光热利用之低温利用——非聚光集热器

太阳能光热利用之中高温利用——聚光集热器

槽式聚焦：槽式聚焦太阳能集热器作为中高温集热器的一种,能够获得较高的集热温度,可用于发电、制冷空调、采暖、海水淡化等生产和生活领域。传统槽式太阳能集热装置吸收器采用真空玻璃管结构,即内管采用金属管,管内走加热介质,金属管外涂覆选择性吸收涂层,再外面为玻璃管,玻璃管与金属管间抽真空以抑制对流和传导热损失。

塔式太阳能聚焦：将吸收到的太阳能射线集中到塔中，对传热工作物质加热进而发电。

碟式光热：利用抛物面反射镜，将入射太阳光聚集到集点上，焦点处旋转的斯特林发电装置进行发电。

菲涅尔式光热：工作原理类似槽式光热，只是采用菲涅耳结构的聚光镜代替抛面镜。这使得它的成本相对低。

太阳能光热集热器应用性能分析

重点推广：

槽式集热器是太阳能光热应用基础，太阳能高温的发展是建立在中温的基础上的。

槽式集热器在本世纪初就有应用。几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性跟踪机构等，槽式集热器能满足各种中、高温太阳能利用的要求。

太阳能利用拓展探索——太阳能空调

图一、太阳能空调分类

综上所述，太阳能深度开发利用的重点应是利用槽式中高温太阳能集热器，收>150℃太阳能，驱动“GARX循环氨吸收式太阳能空调设备”或“溴化锂吸收式（双效）太阳能空调设备”。这种太阳能利用的组合方式，开发技术难度较小、能效比较高、市场大面积推广前景广阔，定能成为节能环保的重要力量，为人与自然的和谐发展做出巨大贡献。

参考文献：

GB50787—2012，民用建筑太阳能空调工程技术规范；

GB50019—2003，采暖、通风与空气调节设计规范；

GB50243—2002，通风与空调工程施工质量验收规范；

《奇威特太阳能应用技术指南》

《奇威特太阳能热水、采暖、空调工程技术规范》

个人简历：何风林，汉族，1981年12月26日出生。受聘于山东奇威特人工环境有限公司，从事大型中央空调、太阳能空调的系统研发与应用工作。