国内太阳能热利用技术发展现状
以色列Weizmanm科学研究所最近正在对塔式系统进行改进。利用一组独立跟踪太阳的定日镜,将阳光反射到固定在塔的顶部的初级反射镜--抛物镜上,然后由初级反射镜将阳光向下反射到位于它下面的次级反射镜--复合抛物聚光器(CPC),最后由CPC将阳光聚集在其底部的接收器上。通过接收器的气体被加热到1200℃,推动一台汽轮发电机组,500℃左右的排气再用于推动另一台汽轮发电机组,从而使系统的总发电效率可达到25%~28%。由于次级反射镜接收到很强的反射辐射能,因而CPC必须进行水冷。目前整个实验仍处于安装、调试阶段。
(3)碟式系统。
抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成,接收器在抛物面的焦点上,接收器内的传热工质被加热到750℃左右,驱动发动机进行发电。
美国热发电计划与Cummins公司合作,1991年开始开发商用的7千瓦碟式/斯特林发电系统,5年投入经费1800万美元。1996年Cummins向电力部门和工业用户交付7台碟式发电系统,计划1997年生产25台以上。Cummins预计10年后年生产超过1000台。该种系统适用于边远地区独立电站。
美国热发电计划还同时开发25千瓦的碟式发电系统。25千瓦是经济规模,因此成本更加低廉,而且适用于更大规模的离网和并网应用。1996年在电力部门进行实验,1997年开始运行。
由于碟式/斯特林系统光学效率高,启动损失小,效率高达29%,在三类系统中位居首位。
(4)三种系统性能比较。
三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。三种系统均可单独使用太阳能运行,也可安装成燃料混合系统。
我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在70年代末就开始了,但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决,加上经费不足,热发电项目先后停止和下马。国家"八五"计划安排了小型部件和材料的攻关项目,带有技术储备性质,目前还没有试验样机,与国外差距很大。
4.太阳房。
太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看作一个集热器,通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起,使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能,达到房屋采暖目的。太阳房概念与建筑结合形成了"太阳能建筑"技术领域,成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。太阳房可以节约75%~90%的能耗,并具有良好的环境效益和经济效益,成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位,特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。
我国太阳房开发利用自80年代初开始,截至1997年底,全国已经建起740万平方米的太阳房,主要分布在山东、河北、辽宁、内蒙古、甘肃、青海和西藏的农村地区。其中,辽宁省的400所中小学校建造了被动式太阳房,总面积达50万平方米。我国被动式太阳房平均每平方米建筑面积每年可节约20~40公斤标准煤。
我国太阳房的发展目前还存在以下问题:太阳房的设计和建造没有和建筑真正结合起来变成建筑师的设计思想和概念,没有纳入建筑规范和标准,一定程度上影响快速发展和实现商业化。其次是相关的透光隔热材料、带涂层的控光玻璃、节能窗等没有商业化,使太阳房的水平受到限制。
用于蔬菜和花卉种植的太阳能温室在中国北方地区较多采用。全国太阳能温室面积总计约700万亩,发挥着较好的经济效益。
5.热利用的其他方面。
我国是太阳灶的最大生产国,主要在甘肃、青海、西藏等西北边远地区和农村应用。目前大约有15万台太阳灶在使用中。主要为反射抛物面型。其开口面积在1.6~2.5平方米。每个太阳灶每年可节约300千克标准煤。
太阳能干燥是热利用的一个方面。目前我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统,总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草药于燥等。
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