第7章太陽能熱發(fā)電技術(shù)

1、成都理工大學工程技術(shù)學院成都理工大學工程技術(shù)學院自動化自動化工程系電氣教研室工程系電氣教研室雷雷永鋒永鋒太陽能自學自學“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？、太陽能有哪些優(yōu)點？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算器太陽能計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：人類對太陽能的利用已有悠久歷史。太陽能利用主人類對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；太陽能熱動力發(fā)電等。能熱動力發(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。失

5、，這就是聚光集熱器的特點。 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)流動的集熱介質(zhì)；跟蹤系統(tǒng)則根據(jù)太陽的方位隨時調(diào)節(jié)聚光器內(nèi)流動的集熱介質(zhì)；跟蹤系統(tǒng)則根據(jù)太陽的方位隨時調(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)。隨著石油和電力價格的上升，更有效率的太陽能熱水器隨著石油和電力價格的上升，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，每六個月可節(jié)省平方公尺的太陽能熱接收器，每六個月可節(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215215千瓦小時的電力。千瓦小時的電力。 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。 太陽能當當屋頂上集熱器的水溫高于屋頂上集熱器的水溫高于屋內(nèi)的儲罐水溫時，電子控屋內(nèi)的儲罐水溫時，電子控制裝置接通水泵向儲罐供水。制裝置接通水泵向儲罐供水。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式和被動式兩大類。主動式是利用太陽太陽能采暖可以分為主動式和被動式兩大類。主動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）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）采暖系統(tǒng)中的鍋爐。而被動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。而被動式則是依靠建筑物結(jié)構(gòu)本身充分利用太陽能來達到采暖的目的，因此它又稱為被動式太陽房。太陽能來達到采暖的目的，因此它又稱為被動式太陽房。 太陽能4 4）蓄熱器）蓄熱器 因為受季節(jié)、晝夜、氣候的影響，所以太陽能是間歇而不穩(wěn)定的。因為受季節(jié)、晝夜、氣候的影響，所以太陽能是間歇而不穩(wěn)定的。蓄熱的道理很簡單，暖水瓶就是一種蓄熱器，熱水在瓶中蓄熱的道理很簡單，暖水瓶就是一種蓄熱器，熱水在瓶中2020個個小時也不會涼。我國東北地區(qū)的暖墻也是一

9、種蓄熱器。小時也不會涼。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，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，可利用太陽能來加熱水和卵石。陽光不足或夜晚來臨時，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，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； 太陽灶必須堅固耐用，能承受頻繁的操作使用以及風和其他外來太陽灶必須堅固耐用，能承受頻繁的操作使用以及風和其他外來影響；影響； 太陽灶必須被社會所接受，適應(yīng)人們的烹飪和飲食習慣，例如能太陽灶必須被社會所接受，適應(yīng)人們的烹飪和飲食習慣，例如能在蔽蔭處做飯，最好在沒有太陽時也能烹飪；在蔽蔭處做飯，最好在沒有太陽時也能烹飪； 太陽灶應(yīng)當制造方便，能利用當?shù)氐娜肆臀锪?；太陽灶?yīng)當制造方便，能利用當?shù)氐娜肆臀锪Γ?太陽灶的價格應(yīng)能與其他灶具競爭。太陽灶的價格應(yīng)能與其他灶具競爭。 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力來驅(qū)動制冷裝置工作。指利用太陽輻射熱作動力來驅(qū)動制冷裝置工作。 太陽能致冷前景誘人，因為在最需要致冷的夏天我們有充足的太太陽能致冷前景誘人，因為在最需要致冷的夏天我們有充足的太陽輻射提供能量，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)備比采暖復雜，成本很高，目前太陽能制冷的開發(fā)利用遠不如太陽能采暖。開發(fā)利用遠不如太陽能采暖。 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，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，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）. .太陽能熱動力發(fā)電太陽能熱動力發(fā)電 太陽能熱動力發(fā)電一直是太陽能熱利

13、用的主要研究方向，根據(jù)太太陽能熱動力發(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、跟蹤機構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準太鏡、跟蹤機構(gòu)、支

14、架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準太陽，把入射光反射到位于場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，煙囪底部裝有風力透平機。透明玻璃蓋板下被太陽加熱的空氣通過煙囪部裝有風力透平機。透明玻璃蓋板下被太陽加熱的空氣通過煙囪被抽走，驅(qū)動風力透平機發(fā)電。這種發(fā)電裝置簡單可靠，在西班被抽走，驅(qū)動風力透平機發(fā)電。這種發(fā)電裝置簡單可

15、靠，在西班牙已建有一座容量為牙已建有一座容量為100kW100kW的試驗電站。顯然這種發(fā)電方式非的試驗電站。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驗室，隨后年誕生于美國貝爾實驗室，隨后19581958年被用作年被用作“先鋒先鋒1 1號號”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下子就使人

16、造衛(wèi)星的電源可安全工作達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)工作幾天的化學電池，為航天事業(yè)的發(fā)展提供了一種新的能源動力。種新的能源動力。 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)”的半導體上時，波長極短的的半導體上時，波長極短的光很容易被半導體內(nèi)部吸收，并去碰撞光很容易被半導體內(nèi)部吸收，并去碰撞 硅原子中的硅原子中的“價電子價電子”使使“價電子價電子”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。流動。 太陽能 常用太陽電池按其材料可以分為：晶體硅電

17、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，太陽能飛機都相繼問世，然而對人類最游艇，太陽能自行車，太

18、陽能飛機都相繼問世，然而對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，世界能源專家認為，太陽能將是下個世紀的主要能源。太陽能具有蘊藏豐富、可再生、世界各地下個世紀的主要能源。太陽能具有蘊藏豐富、可再生、世界各地均可獨立開采、不污染環(huán)境等優(yōu)點，所以世界各國競相開發(fā)利用，均可獨立開采、不污染環(huán)境等優(yōu)點，所以世界各國競相開發(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)點太陽能利用的優(yōu)點，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，但至少不會被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造成無謂的能源危機。成無謂的能源危機。，太陽的能量極其龐大，科學家計算出至少有六百萬年的，太陽的能量極其龐大，科學家計算出至少有六百萬年的期限，對于人類而言