太阳能热利用技术的应用与发展.ppt

上海理工大学制冷技术研究所 上海理工大学制冷技术研究所 太阳能热利用技术的应用与发展 1. 太阳能热利用的现状及意义 1.1 太阳能的特点 1.2 太阳能利用的发展阶段 1.3 太阳能转换和利用方式 1.1 太阳能的特点 1.2 太阳能利用的发展阶段 第一阶段(1946~1965年)：太阳能利用的兴起 A. 太阳能选择性涂层和硅太阳能电池等技术的突破； B. 平板式集热器技术上渐趋成熟； C. 太阳能吸收式空调取得进展； D. 太阳能热发电技术等的初步研究。 第二阶段(1973~1980年)：太阳能利用的发展热潮 A. 各国家制定的阳光计划 1973年美国“国家太阳能光发电计划”；1974年日本“阳光计划”; B. 取得了一批较为重要的成果； 抛物面镜聚光集热器（CPC）；真空集热管；非晶硅太阳能电池; 太阳能热发电示范电站、光解水制氢等； C. 该阶段许多国家制定的发展计划存在要求过高、过急的问题 第三阶段(1981~1991年)：太阳能发展进入低潮 石油价格大幅度回落；太阳能利用技术无重大突破； 核电发展较快。 第四阶段(1992年~现在)：太阳能的快速发展 A. 太阳能利用与可持续发展和生态环境保护相结合； B. 发展目标明确，重点突出； C. 注重将研发成果尽快市场化； D. 我国，太阳能热水器和太阳能电池发展较快，目前以金融危机为契机，加速优化能源结构，大力发展太阳能技术。 1.3 太阳能的转换和利用方式 光—热转换 太阳热水系统、太阳能空调制冷系统、 太阳能干燥器、太阳房、太阳灶等;太 阳能热发电(光-热-电转换) 、海水淡化等; 光—电转换 太阳能光伏电池 光—化学转换 太阳能光化制氢 太阳能热利用技术介绍 太阳能热发电系统 太阳能热制冷技术 太阳能家用热水系统 太阳能海水淡化技术 Schematic of a Dish/Stirling system Schematic of a Dish/Brayton system 碟式斯特林系统国内商业化推广的主要瓶颈在于斯特林发动机的开发 斯特林发动机（Stirling Engine)的特点 振动小、噪音、排放低 因为进气压力较小，循环压力比低（一般为1.5-1.8，而内燃机的至少在7以上），因此压力变化平缓，因而运行平稳、安定。 结构简单、单机容量小 无需燃气压缩机, 无需排气装置，比内燃机少50%的零部件；机组容量从20-50kw,维护成本较低。 燃料选材广泛 可用任何种类的燃料如天然气、丙烷、氢气、柴油、燃料油、垃圾填埋气、煤层气(甲烷)、工业废气、太阳能等; 热能效率高且出力和效率不受海拔高度影响 由于吸热和放热均是在等温下进行的，即等温压缩和等温膨胀，因而满足了热力学第二定律对最高效率的要求。在理论上斯特林发动机的循环效率与卡诺循环的效率是相等的。一般回热器的效率ε=0.98～0.99，所以斯特林发动机有较高的热效率。斯特林发动机高的扫气容积功率是普通的活塞式内燃机所望尘莫及的。 太阳能热电（CSP）三种方式：碟式效率最高 Solar One Solar Two 项目与两家电力公司的的PPA协议 三种类型太阳能热发电系统主要性能参数 国际太阳能热发电进展与商业化 当前太阳能热发电技术分为如下类型：中央塔式、槽式、碟式、太阳烟囱、太阳池。碟式发电系统即适合独立运行也可以模块组合，其容量从几十KW到几百兆瓦。 1973年，第一次石油危机的爆发刺激了人们对太阳能技术的研究与开发。相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低，太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。许多工业发达国家，都将太阳能热发电技术作为国家研究开发的重点。1981-1991年10年间，全世界建造了装机容量500kW以上的各种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80MW。 目前，国际上碟式太阳能热发电也已经开始商业化运作，加州Solar One与Solar Two电站合计850MW（二期达到1750MW)的运行，已经证明了碟式斯特林系统技术上和经济上是可行的，具有强大的生命力。 美国、德国、西班牙等各国研究机构正在积极推进和发展高效、长寿命、高可靠性的Solar/Gas混合的碟式斯特林（Dish/Stirling)发电系统，通过技术进步和规模化运作降低成本，进行商业化推广。 国内太阳能热发电情况：处于从科研院所向企业转移的过程中 国内从事太阳能热利用的很多，比如太阳能热水器，但是太阳能热发电的研究和应用仍处相对落后的状态。 2005年国内第一座太阳能热发电示范电站—南京江宁区70kW塔式太阳能热发电试验工程成功发电。2010年八达岭MW级太阳能塔式热发电示范电站并网发电。 上海711所下