太阳能讲解课件

第二章太阳能（SolarEnergy）11.概论

2.太阳集热器

3.太阳热水器

4.太阳灶

5.太阳房

6.太阳能干燥

7.太阳能温室

8.太阳能制冷与空调

9.太阳能热发电系统

10.太阳能光伏发电系统

11.太阳能技术发展趋势内容提要2特点：能量密度低并高度分散压；资源丰富可再生；清洁环保；部分能源具有间歇性和随机性；利用技术难度大。2.1概论（Introduction）

基本含义：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生资源得到现代化开发利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源来不断取代资源有限、对环境有污染的化石能源。包括：太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能等。（1981年肯尼亚联合国会议）2.1.1新能源与可再生能源1998年世界能源消费构成世界能源存量及可开采年限石油1427亿吨40年天然气155.8E4亿立方米61年煤炭9844.5亿吨204年数据来源：BPStatisticalReviewofWorldEnergy,6200332.1概论（Introduction）

我国能源存量及可开采年限石油1427亿吨×3.4%20年天然气155.8E4亿立方米×1.3%49年煤炭9844.5亿吨×58.8%115年世界能源人均占有量状况世界人均占有量我国占比例石油26吨11%天然气-4%煤炭208吨70%2.1.1新能源与可再生能源新能源和可再生能源是人类社会未来能源的基石，使化石能源的替代能源。新能源和可再生能源清洁环保，是与地球的生态环境相和谐的。新能源和可再生能源是不发达国家约20亿无电人口能源供应的现实能源。意义：4太阳常数：在地球大气外面正对着太阳的1m2面积上，每分钟接受的太阳的能量，1367W2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳结构：光球层、色球层、日冕层相当于全世界一年内消耗的能源总量的0.015%，被用为燃料和食物的仅占0.002%太阳辐射总能量3.75×1026W到达地球173×104亿KW大气吸收23%反射30%到地球47%，81×104亿KW到达陆地17×104亿KW太阳的能量：5第一阶段：1615-1900年，1615年的第一台太阳能抽水泵。价格昂贵第二阶段：1901-1920年，世界将太阳能作为研究的重点，主攻太阳能动力装置，最大输出功率74KW第三阶段：1921-1945年，太阳能开发的低潮，化石燃料大规模应用第四阶段：1946-1965年，太阳能基础理论和材料的研究第五阶段：1966-1973年，低潮，投资大，技术不成熟第六阶段：1973-1980年，中东战争爆发，石油价格上涨，太阳能研究列入各国发展计划第七阶段：1981-1991年，潮落，石油价格回落，500KW电站20多座第八阶段：1992-至今，化石能源的环境危害，光伏发电高度发展。2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳能利用的历史：6光热利用：平板式集热器，真空管式集热器，聚焦型集热器太阳能发电：光-热-电转换，光-电转换光化作用：将光能转化为化学能，例如将水分解制氢光生物利用：光能转化为生物质能，速生植物、油料作物、巨型海藻等。2.1概论（Introduction）2.1.2太阳和太阳能太阳能利用方式：72.1概论（Introduction）2.1.3太阳辐射度及特点描述太阳能的常用单位：辐射通量：太阳以辐射形式发射出的功率，亦称辐射功率，单位W辐照度：投射到单位面积上的辐射通量，单位W/m2曝辐射量：从单位面积上接收到的辐射能，单位J/m2太阳常数：影响地球表面太阳辐射能的因素：太阳高度：入射角大气质量：把太阳垂直照射地面时，光线所穿过的大气路径，为1大气质量大气透明度地理纬度日照时间海拔高度82.1概论（Introduction）2.1.4我国太阳能的分布我国太阳能资源带的年曝辐射量资源带号资源带分类年曝辐射量/(MJ/m2)Ⅰ资源丰富带≧6700Ⅱ资源较丰富5400-6700Ⅲ资源一般带4200-5400Ⅳ资源缺乏带<4200黑吉辽重庆新疆、内蒙、甘肃、北京、云南河南、山西、两湖、两广、福建、上海西藏太阳能资源带的分类标准：9热传导：气体中分子碰撞，绝缘体中分子震动，导体中电子热运动

Fourier热传导定律：热传导速率与温度梯度及热流通过的截面积成正比qk热传导率W，导热系数W/(m.K)，A截面积m2，T温度K，X热流方向的距离m2.2太阳集热器2.2.1概论太阳集热器定义：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。它是太阳能热利用系统的关键部件，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电太阳能热利用中的传热学基础对流：在液体或气体中流体微团在空间改变自己的位置，实现热能的传递

Newton冷却定律：对流的换热速率是跟表面与流体的温度差以及与流体接触的表面积成比例qc对流传热速率W，hc对流换热系数W/(m2.K)，A与流体接触的面积m2，Ts，Tf表面温度和流体温度K只能在气体或液体中进行10qR辐射功功率W，常数5.6710-8W/m2.K4,发射率率，A表面积积m2，T表面温温度K镜反射射，入射角角等于于反射射角漫反射射，物体表表面均均均，，它对对投射射的太太阳辐辐射无无差别别的向向所有有方向向反射射镜漫反反射，，既有镜镜反射射又有有漫反反射。。2.2太阳集热器2.2.1概论太阳能能热利利用中中的传传热学学基础础辐射：：物体的的部分分热能能转变变为电电磁波波-辐射向向外发发射。。Stefan-Boltzmann定律：：物体的的辐射射功率率是跟跟物体体温度度的4次方及及物体体的表表面积积成比比例反射的的类型型：11按传热热工质质分：：液体体和气气体集集热器器按是否否聚光光：聚聚光型型和非非聚光光型按是否否跟踪踪太阳阳：跟跟踪和和非跟跟踪是否有有真空空：平平板型型和真真空管管按工作作温度度：低低温<100℃℃,中温100-200℃，高温温>200℃℃2.2太阳集热器2.2.2太阳集热器的类型2.2.3平板型型集热热器结构示示意图图：234平板型型集热热器构构造示示意图图11-透明盖盖板，，2-吸热板板，3-隔热层层，4-外壳，，5-流体通通道5122.2太阳集热器2.2.3平板型集热器吸热板的基本本类型I）管板式II）扁盒式III）翼管式吸热板的类型型：I）管板式，国内外使用较较普遍II）扁盒式，焊接难度大III）翼管式，材料用量大，，工艺较复杂杂Ⅳ）蛇管式，流体阻力大Ⅳ）蛇管式13最大限度地吸吸收太阳辐射射并能将其转转化成热能，，呈现深色。。分选择性和和非选择性吸吸收涂层。2.2太阳集热器2.2.3平板型集热器吸热板上的涂涂层（关键））：各种方法制备的选择性吸收层的发射率

制备方法涂层材料举例发射率喷涂方法硫化铅、氧化钴、氧化铁、铁锰铜氧化物0.3-0.5化学方法氧化铜、氧化铁0.18-0.32电化学方法黑铬、黑镍、黑钴、铝阳极氧化0.08-0.2真空蒸发方法黑铬/铝、硫化铅/铝0.05-0.12磁控溅射方法铝-氮/铝-氮-氧/铝、铝-碳-氧/铝、不锈钢-碳/铝0.04-0.09平板型集热器器的缺点：热传导-底部和侧面隔隔热层对流传热-吸热板与透明明盖板之间的的空气辐射传热-吸热板与透明明盖板之间；；透明盖板与与天空之间14热管式工质热热容小，启动动快，干性连连接，易安装装全玻璃真空管管集热器2.2太阳集热器2.2.4真空管太阳集热器将吸热体与透透明盖板之间间的空间抽成成真空热管式真空管管集热器1345621-内玻璃管，2-外玻璃管，3-选择性吸收涂涂层，4-真空，5-弹簧支架，6-消气剂123845671-热管冷凝段，，2-金属封盖，3-玻璃管，4-金属吸热板，，5-热管蒸发段，，6-弹簧支架，7-蒸散型消气剂剂，8-非蒸散型消气气剂152.2太阳集热器2.2.5太阳池定义：是一种盐的浓度度随深度增加加而增加的盐盐水池，更确确切地说，是是具有盐度梯梯度的水池。。由于浓度较较大的盐水密密度也较大，，因此只要池池内盐水的浓浓度梯度足够够大，即使在在下部温度高高于上部温度度时，池水也也不会发生对对流，所以太太阳池也称为为无对流的盐盐水池。太阳池的构成上层对流区无对流区下层对流区太阳池可以利利用自然现象象，即自然界界中存在的一一些具有盐度度梯度的湖泊泊。是一种特特殊形式的自自然集热器。。162.2太阳集热器2.2.5太阳池人工太阳池的的制备方法自下向上分层层充液的方法法，先充浓度度大的液体，，再充浓度小小的液体，即即越往上其溶溶液浓度越低低。先充浓度低的的溶液，然后后从底部注入入浓度较高的的溶液。对于大型太阳阳池，先理论论计算需要盐盐量，再将盐盐一次倒入池池中，并加以以适量的淡水水，用水泵搅搅动池内的水水，将盐溶解解制成饱和溶溶液，在制备备好的饱和溶溶液上方，再再加淡水直到到预定的太阳阳池液面。此此时太阳池分分为上、下两两层，如果由由上、层同时时抽水，经过过一个三通再再从两层之间间注水入池，，这样，太阳阳池就形成了了三层。此后后，可以在任任何相邻两层层之间重复这这一过程，直直到形成所需需要的层数为为止。维持池内盐度度的方法：经经常向池底补补充盐分，同同时清洗表面面等。172.2太阳集热器2.2.5太阳池太阳池的能量量利用办法：：在池底布置热热交换器，工工质在泵的作作用下进入热热交换器，从从太阳池底部部吸收能量，，温度提高后后流出。利用池内的密密度梯度实现现分层流动，，从下层对流流区的一端抽抽取热的池水水，在池外的的热交换器中中放出热能，，温度降低后后再从另一侧侧返回池的底底部。太阳池的应用用形式，供暖、盐水水淡化、制盐盐及太阳能热热发电等方面面。18根据集热温度度和结构：低温集热（θ+10-20℃）；中温集热热（θ+20-40℃）；中高温集集热（θ+40-70℃）；高温集热热（θ+70-120℃,θ-室外温度）。太阳能热水器器的分类多种种多样，不必必拘泥于一种种形式2.3太阳热水器2.3.1太阳热水器的类型太阳热水器由由集热器、储储热水箱、循循环水泵、管管道、支架、、控制系统及及相关部件等等组成。集热器与储水水箱结合方式式：一体的为闷晒晒热水器；紧紧密结合为整整体热水器；；分离的为分分离热水器。。根据集热工质质循环特点：：自然循环热水水器；强迫循循环热水器；；直流热水器器。根据工质循环环次数：低一次循环热热水器（单回回路循环）；；二次循环热热水器（双回回路循环）。。根据集热温温度的材料料：金属；玻璃璃；塑料根据热水使使用时间：：季节性、全全年性、全全天候热水水器19太阳热水器器的储热水水的量在0.6t以下为家用用太阳热水水器，0.6t以上则为太太阳热水系系统或太阳阳热水工程程。2.3太阳热水器2.3.2家用太阳热水器1891年美国马兰兰里州的肯肯普发明第第一台太阳阳能热水器器2.3.3太阳热水系系统闷晒式：特点是水在在集热器中中不流动，，闷在其中中受热升温温，故称闷闷晒式。这这种热水器器结构十分分简单，当当集热器中中的水温升升高到一定定值时即可可放水使用用。直流式：直流式是由由集热器、、蓄热水箱箱、补给水水箱和连接接管道组成成的开式热热虹吸系统统水箱供热水管自来水管热水管上升管下降管热吸虹型直直流式热水水系统热虹吸型直直流式热水水系统的补补给水位由由浮球阀控控制，使之之与集热器器出口热水水管（上升升管）的最最高位置一一致。202.3太阳热水器2.3.3太阳热水系统定温放水型型直流式热热水系统控制器蓄水箱电接点温度计电动变流量阀自来水管供水管集热器的出出口装有感感温元件，，通过控制制器操纵集集热器入口口管路上的的电磁阀或或电动阀，，使出口水水温能始终终满足使用用要求。21循环型热水水器：循环型太太阳能热水水器,自然循环型型和强迫循循环型2.3太阳热水器2.3.3太阳热水系统自然循环热水系统a)带补给水箱b)不带补给水箱上循环管上循环管循环水箱下循环管下循环管补水管补水管溢水管补给水箱循环水箱22自然循环定温放水系统蓄水箱循环水箱上循环管下循环管电磁阀供热水管220V电源热水管自来水补水箱电接点压力温度计继电器2.3太阳热水器2.3.3太阳热水系统循环型热水水器采用定温放放水及小的的循环水箱箱加快了热热水的循环环，提高了了热效率，，并可多产产热水。另另一方面用用水又需要要一定压头头，使蓄水水箱的位置置高低受到到很大限制制，也限制制了该热水水系统的使使用232.４太阳灶2.４.１概述太阳灶是利利用太阳辐辐射能，通通过聚光、、传热、储储热等方式式获取能量量，进行烹烹饪食物的的一种方式式。一台截光面面积为2m2的聚光太阳阳灶，每年年可以节省省约1t的农作物秸秸秆。我国目前已已经推广应应用的太阳阳灶有30万台。2.４.１太阳灶的的性能和结结构类型具有一定的的高温，耐耐候性能，，距离可调调性，与人人体保持一一定的距离离。箱式太阳灶灶：食物蒸蒸煮、烘烤烤。聚光太阳灶灶：可获得得500℃左右的高温温综合型太阳阳灶：箱式和聚光光型的结合合242.5太阳房2.5.1概述利用太阳能能进行采暖暖和空调的的环保型生生态建筑，，必须具有有辅助热源源，包括煤煤、气、油油或电能。。2.5.2太阳房的原原理和类型型基本上分为为：主动太太阳房、被被动太阳房房和热泵式式太阳能采采暖系统主动式太阳阳房-是在建筑与与结构按太太阳房技术术条例设计计与建造基基础上通过过集热器、、贮热器、、管道、风风机或水泵泵等设备来来收集、贮贮存及输配配太阳能，，向建筑供供暖。被动太阳房房-是依靠建筑筑物本身的的合理布局局，通过窗窗、墙、屋屋顶、地面面及设置的的建筑结构构尽量多地地吸收和贮贮存太阳能能，以自然然的辐射、、对流和传传导方式传传热，它无无须专门的的集热器、、贮热器、、管道、风风机或泵等等设备。252.5太阳房2.5.2太阳房的原理和类型a.直接受益式式:它是利用阳阳光直接透透过大面积积的玻璃窗窗进入室内内，照射到到墙壁、地地板及家具具上，使其其吸热，受受热体温度度升高，然然后通过辐辐射与对流流等换热方方式加热室室内空气与与其他未受受太阳辐射射的墙、地地板与物体体等，提高高其温度，，提供采暖暖。被动太阳房房的类型b.集热墙式:由法国学者者特朗勃提提出的一种种集热取暖暖方式，故故也称为为特朗勃墙墙式。南面面一层或两两层玻璃板板后面为一一道重型结结构的集热热墙，墙外外表面涂有有黑色涂料料，上下开开通风口，，并设有可可开闭的活活门。玻璃璃板和集热热墙之间留留有10-20cm的间隙，当当阳光透过过玻璃板照照射在集热热墙上时，，被墙吸收收，其外表表面温度升升高，所吸吸收的热量量，一部分分通过玻璃璃板向室外外散失；一一部分加热热夹层中的的空气，从从而使空空气与室内内空气的密密度不同，，可通过上上下通风口口形成自然然对流，由由上通风口口将热空气气送入室内内，室内的的空气由下下通风口流流入夹层被被加热，如如此循环对对流向室内内供暖；剩剩下部分则则通过集热热墙体导热热传至墙内内壁，室内内空气通过过与之对流流换热提高高温度。为为防止在阴阴雨天气或或晚间无太太阳辐射时时夹层中的的空气倒循循环，将上上下通风口口关闭。262.5太阳房2.5.2太阳房的原理和类型被动太阳房房的类型c.附加阳光间间式:在居室的南南墙外建一一玻璃罩着着的阳光间间。阳光间间与室内内空间由墙墙及窗隔开开。其供暖暖方式是集集热墙与直直接受益式式的结合，，这种形式式的阳光间间可以用来来养花或培培植植物，，但玻璃表表面积大散散热损失大大，因而降降低了收集集阳光的有有效热量。。d.屋顶集热蓄蓄热式:将充满水的的黑色塑料料袋放在屋屋顶上。在在冬天白天天，太阳辐辐射把水加加热，由由于其下的的屋顶不设设保温层，，热量透过过屋顶传入入室内；在在晚上，用用保温板遮遮盖塑料水水袋，以减减少热水向向室外环境境散热。水水的热容量量很大，可可以储存较较多的能量量，以满足足晚上室内内采暖的需需要。e.自然对流回回路式:设计的构思思是，设法法增加南墙墙的集热面面积，以便便提高室内内温度。这这种太阳房房白天直接接依靠太阳阳辐射供暖暖，多余的的热量被热热容量大的的建筑物本本体（如墙墙、天花板板、地基））及由碎石石填充的蓄蓄热槽吸收收；夜间通通过自然对对流放热使使室内保持持一定的温温度，达到到采暖的目目的。2728热泵技术-是反向使用用的制冷机机，它的热热能大部分分来自周围围环境，只只有一少部部分是由电电能转变而而成，将低低温环境的的热能转移移到温度较较高的环境境中。2.5太阳房2.5.2太阳房的原理和类型1-压缩机，2-蒸发器，3-热输入，4-节流阀，5-高压液体，，6-热输出，7-冷凝管12743561热泵性能好坏衡量指指标：理想循环中中，此系数数与温度差差成反比：：卡诺循环效效率例题：温度度从10℃的热源给40℃的冷源，则则得到的性性能系数为为？（系统统各部件总总效率为0.5）消耗1kW的能量获得得5.74kW的能量292.5太阳房2.5.3太阳房评价指标热性能评价价：一般用用太太阳能保证证率(SHF)和太阳房节节能率(SSF)等表示。经济评价方方法：偿还年限是是指太阳房房采暖较常常规采暖多多投资的部部分，用每每年的经济济效益回收收的年限。。A-太阳房较对对比房增加加的初投资资，元/m2B-太阳房较对对比房每年年节省的费费用，元/（m2.a）i-年利率。302.6太阳能干燥2.6.1太阳能干燥的基本原理使被干燥的的物料，或或者直接吸吸收太阳能能并将其转转化为热能能，或者通通过太阳集集热器所加加热的空气气进行对流流患热而获获得热量，，再经过物物料表面与与物料内部部之间的传传热、传质质过程，使使物料中的的水分逐步步汽化并扩扩散到空气气中去的过过程。水和物料的结合合方式游离水分：存在在物料的空空隙和表面的水水分。物化结合水：以一定的物理化化学结合力与物物料结合起来的的水分，包括无无聊的吸附水、、结构水分和毛毛细管水分。化学结合水分：：按照一定的数量量或比例与化合合物结合而生成成带结晶水的化化合物中的水分分。常温干燥较较难除去，需在在高温下加热才才能够除去。312.6太阳能干燥2.6.2太阳能干燥系统的分类a.温室型太阳能干燥燥系统物料主要靠吸收收太阳辐射而被被干燥，传热方方式主要是辐射射，为了排湿，，需运用自然对对流或风机驱动动空气带走湿气气，由于温室容容积较大，为使使物料上下层干干燥均匀，采用用双流通风排湿湿系统。b.对流式太阳能干干燥系统由空气集热器和和干燥室组成。。利用集热器加加热空气，然后后利用自然对流流（常用于小型型系统）或风机机将热空气送入入干燥室，对物物料进行对流加加热干燥。c.温室与对流结合型型阳光透过温室顶顶部玻璃盖板直直射框架上的物物料，使之受辐辐射加热干燥；；南墙外部有空空气集热器，加加热的空气由风风机送入干燥室室底部向上经框框架上的物料，，进行对流加热热，吸湿后一部部分从后墙顶部部烟囱排出，剩剩余部分可回流流再用。32332.7太阳能温室2.7.1太阳能温室定义温室效应：就是太阳光透过过透明材料进入入温室内部空间间，使进入温室室的太阳辐射能能大于温室向周周围环境散失的的热量，这样温温室内的空气、、土壤、植物的的温度就会不断断升高，这种过过程叫做“温室室效应”。太阳能温室：就是根据温室效效应的原理加以以建造的人工暖暖房，以满足植植物生长对温度度的要求。342.8太阳能制冷与空调2.8.1概述太阳能制冷是利用太阳辐射射热作动力来驱驱动制冷装置工工作。太阳能空调的优优点太阳能空调主要要以吸收式制冷冷为主，使用LiBr为介质，无臭、、无毒、无害，，十分环保吸收式制冷机制制使用功率很小小的屏蔽泵，运运行安静、噪声声低。同一套太阳能吸吸收式空调系统统，可以夏季制制冷、冬季采暖暖和其他季节提提供热水等三种种功能，一机多多用，四季常用用由于越是太阳辐辐射强的时候，，越需要制冷，，其制冷能力也也越强。太阳能空调的现现阶段局限性太阳能空调以及及集热器的造价价高。自然条件下，某某些地区太阳能能辐照密度不高高，使集热器采采光面积与空调调建筑面积的配配比受到限制。。已处在实用化示示范阶段，都是是适合于单位的的中央空调，小小型的制冷装置置尚未完全开发发。35太阳能制冷系统统的类型2.8太阳能制冷与空调2.8.1概述太阳能吸收式制制冷太阳能吸附式制制冷太阳能除湿式制制冷太阳能蒸汽压缩缩机式制冷太阳能蒸汽喷射射式制冷吸收和吸附的区区别：一相互溶体系，，两相。36间歇式太阳能吸收式制冷蒸发器水冷凝器空气冷却器平板集热器2.8.2太阳能吸收式制制冷系统间歇式NH3制冷的工作原理理当受太阳照射后后，氨水中的氨氨由于沸点低便便首先蒸发。随随着蒸发不断进进行，氨蒸汽压压力升高，集热热器中的氨水浓浓度愈来愈低，，成为稀氨水。。氨蒸汽通过空空气冷却器和水水冷却器冷凝为为氨溶液。此时时，打开阀门A，关闭阀门B、C，氨溶液流经阀阀门A贮存在蒸发器中中，这就是白天天接受太阳能获获得氨溶液的过过程，称之为再再生过程集热器将作为散散热器使用，由由于向环境散热热，器内温度、、压力下降。这这时，关闭阀门门A、C，打开阀门B，蒸发器中的氨氨溶液压力下降降，氨溶液汽化化吸热，使蒸发发器内温度急剧剧下降，达到制制冷目的，这就就是制冷过程。。优缺点：制冷剂氨液中常常含有水，使制制冷剂不纯，降降低了制冷效率率与单位溶液的的制冷量；并且且氨有泄漏，要要污染环境，对对人体有害。但但氨本身粘度低低，潜热大，导导热性能好，是是良好的制冷剂剂，价格便宜。。372.8.2太阳能吸收式制制冷系统连续式LiBr制冷的工作原理理集热器吸收太阳阳能加热其中的的水，作为发生生器中加热水—溴化锂溶液的热热源。水的沸点点比溴化锂的沸沸点（12650C)低得多，水首先先变成水蒸汽而而上升到冷凝器器中，被冷却后后成为纯水，进进入蒸发器。然然后由冷凝泵将将蒸发器底部的的水抽到上部从从喷水口喷出，，由于压力降低低而汽化，并吸吸收冷冻水的热热量使冷冻水冷冷却，以供房间间空调降温用。。汽化的水蒸汽汽再流入吸收器器，被从发生器器流回的浓溴化化锂水溶液喷淋淋所吸收，成为为稀的溴化锂水水溶液，由溶液液泵将其经换热热器吸热后送入入发生器，完成成一个制冷循环环，不断利用太太阳能转变的热热能，制取空调调用的冷冻水。。优缺点：若制冷温度5-100C，其相应的饱和和压力为8.7-12.0hPa（百帕），即达达到99%左右的真空度，，因此系统须在在高度真空状态态下工作，对结结构及运行都要要求很高；且制制冷温度不能再再低，必须在00C以上，故这种制制冷系统只能用用于空调，不能能用于冷冻，溶液对金属还有有强烈的腐蚀性性。吸收器发生器蒸发器冷凝器集热器换热器连续式太阳能水-溴化锂吸收式制冷节流阀382.8.3太阳能吸附式制制冷系统将太阳集热器与与吸附式制冷机机联合使用，吸吸附剂与制冷剂剂可以有不同的的选择,例如：沸石-水，活性炭-甲醇等辅助热水或冷却却水出口吸附集热器阀1阀2冷凝器蒸发储液罐风机盘管冷媒水泵太阳能吸附式制制冷系统工作原原理示意图可用于冰箱或冷冷藏柜，较吸收收式制冷应用广广一些392.8.4太阳能除湿式制制冷系统利用干燥剂（除除湿剂）来吸附附空气中的水蒸蒸气以降低空气气的湿度进而实实现降温制冷的的。与传统统的蒸蒸汽压压缩式式制冷冷系统统相比比，有有如下下优点点：系统结结构简简单，，无复复杂部部件节电效效果好好，电电能性性能系系数很很高无需氟氟利昂昂作为为制冷冷剂，，环保保噪声低低，空空气品品质优优良常压下下工作作402.8.5太阳能能蒸汽汽压缩缩式制制冷系系统太阳能能蒸汽汽压缩缩式制制冷系系统主主要由由太阳集集热器器、蒸蒸汽轮轮机和和蒸汽汽压缩缩式制制冷机机等组组成。。即常规规的蒸蒸汽压压缩式式制冷冷系统统中的的压缩缩机采采用太太阳能能热机机来驱驱动2.8.6太阳能能蒸汽汽喷射射式制制冷系系统太阳能能蒸汽汽喷射射式制制冷系系统主主要由由蒸汽汽喷射射器、、冷凝凝器、、蒸发发器、、泵等等组成成。低沸点点工质质的高高压蒸蒸汽通通过蒸蒸汽喷喷射器器的喷喷嘴，，因其其流出出速度度高、、压力力低，，就吸吸引蒸蒸发器器内生生成的的低压压蒸气气，进进入混混合室室。此此混合合蒸气气流经经扩压压室后后，速速度降降低，，压力力增加加，然然后进进入冷冷凝器器被冷冷凝成成液体体，液液态的的低沸沸点工工质在在蒸发发器内内蒸发发，吸吸收冷冷媒水水的热热量，，从而而达到到制冷冷效果果。412.9太阳能热发电系统2.9.1太阳能热发电系统工作原理与火力力发电电系统统的工工作原原理基基本相相同，，根本本区别别是热热源不不同，，主要要以太太阳能能为热热源。。火力力发电电热源源：煤煤炭、、石油油、天天然气气等化化石燃燃料。。火力发发电：：将煤煤炭、、石油油和天天然气气等燃燃料所所得到到的热热能变变换成成机械械能，，再带带动发发电机机转动动产生生电能能的发发电方方式。太阳能能热发发电系系统的的总效效率ηs为集热热器效效率ηc、热机机效率率ηm和发电电机效效率ηe的乘积积。理想热热机效效率（（卡诺诺循环环）：：422.9.2太阳能能热发发电系系统的的基本本类型型槽式线线聚焦焦系统统：利用槽槽形抛抛物面面反射射镜将将太阳阳光聚聚焦到到集热热器对对传热热工质质加热热塔式系系统：：又称称集中中型系系统，，在很大大面积积的场场地上上装许许多台台大型型反射射镜（（定日日镜）），把把太阳阳光集集中到到一个个高塔塔顶部部的接接收器器上。。碟式系系统：：又称称盘式式系统统，采用盘盘状抛抛物面面镜聚聚光集集热器器。塔式太太阳能能热发发电系系统示示意图图。432.9.2太阳能能热发发电系系统的的基本本类型型太阳能能热发发电系系统历历史20世纪90年代美美国能能源部部认为为槽式式电站站成本本可以以降低低30%左右，，已可可以步步入商商业化化。目前，，美国国已有有11座系统统运行行，装装机容容量在在36.5万卡瓦瓦。欧洲正正在研研制，，100-200MW槽式和和塔式式系统统，开开发1-5MW的碟式式太阳阳能-燃油混混合系系统。。日本、、法法国、、以色色列、、意大大利、、西班班牙、、德国国、前前苏联联、澳澳大利利亚等等国已已建立立实验验示范范系统统。我国20世纪70年代，，天津津大学学、中中科院院电工工研究究所和和上海海机械械学院院进行行了研研究，，并在在天津津和上上海分分别建建了1KW的塔式式太阳阳能热热发电电模拟拟装置置，80年代，，将碟碟式小小型装装置列列入863计划。。442.10太阳能光伏发电系统2.10.1概述通过太太阳能能电池池将太太阳辐辐射能能转化化为电电能的的发电电系统统，称称为太太阳能能电池池发电电系统统（太阳能能光伏伏发电电系统统）2002年底，，太阳阳能光光伏发发电系系统的的总装装机容容量约约为2200MW，我国国40MW左右，，2002年世界界太阳阳能电电池年年产量量超过过559.3MW,较01年增长长33.94%。光伏发发电系系统运运行方方式可可分为为离网网运行行和联联网运运行两两大类类。离网运运行适适用于于远离离公共共电网网的偏偏远地地区和和无电电地区区：偏僻农农村、、牧区区、海海岛、、高原原、沙沙漠的的农牧牧渔民民等；；通信信中继继站、、沿海海与内内河航航标、、输油油输气气管道道阴极极保护护、气气象电电台、、公路路道班班以及及边防防哨所所等。。联网发发电：：是光伏伏发电电的主主流趋趋势，，市场场广阔阔，前前景诱诱人。。第一个太阳电池1954年产生于美国贝尔尔实验室，1958年被用作“先锋1号”的电源上了天天。这种电池使人人造卫星的电源可可安全工作20年之久。452.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池太阳能电池是光伏伏发电系统的基础础和核心！1.太阳能电池及其分分类它是利用光生伏打打效应把光能转变变为电能的器件，，又叫光伏器件。。光生伏打效应：物质吸收光能产产生电动势的现象象，在液体和固体体物中都会发生，，只在固体中有较较高的能量转换效效率。半导体10-8-10-6Ω•cm导体-----108-1020Ω•cm绝缘体-----10-5-107Ω•cm半导体特性：1.电阻率的变化受杂杂质含量的影响极极大2.电阻率受光和热等等外界条件的影响响极大例：硅中参杂百万万分之的硼，电阻阻率即从2.14×103Ω•cm减小到0.004Ω•cm锗温度从200℃到300℃，电阻率就降低一一半左右。462.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池1.太阳能电池及其分分类半导体分类：1.元素半导体和化合合物半导体（化学学成分）2.本征半导体和杂质质半导体（是否有有杂质）3.n型半导体和p型半导体（导电类类型）4.磁性半导体、压电电半导体、铁电、、有机、玻璃、气气敏半导体等太阳能电池分类：：1.同质结、异质结和和肖特基太阳能电电池（按结构分））由同一种半导体材材料构成一个或多多个p-n结的太阳能电池。。由两种不同禁带宽宽度的半导体材料料在相接的界面上上构成一个异质p-n结的太阳能电池。。用金属和半导体接接触组成一个“肖肖特基势垒”的太太阳能电池，也叫叫MS太阳能电池，原理理为金属-半导体接触时在一一定条件下产生正正整流接触的肖特特基效应。2.硅太阳能电池、硫硫化镉和砷化镓太太阳能电池（按材材料分）472.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池2.太阳能电池的工作作原理、特性及制制造方法太阳能电池工作原原理太阳能电池工作原原理的基础是半导导体p-n结的光生伏打效应应，即物体受到光光照时，物体内的的电荷分布状态发发生变化而产生生电动势和电流的的一种效应。当太太阳光或其他光照照射半导体p-n结时，就会在p-n结的两端出现电压压（光生电压），，使p-n结短路就会产生电电流。p型半导体：电子在外界的能量量激发后离开原来来的固定位置，形形成孔穴，在此导导体中掺入可以捕捕获电子的硼、铝铝、镓、铟等元素素，即形成了空穴穴型半导体，即p型。n型半导体：如果掺入能放电子子的磷、砷或锑等等杂质元素，则形形成电子型半导体体，即n型。p-n结：将两种半导体结合合在一起，由于电电子和空穴的扩散散，在交界面处形形成p-n结。它是晶体二极极管的基本结构，，是许多半导体器器件的核心。48导带(空)禁带能隙(Eg)价带(满)导电电子空穴半导体能带模型a)0K时的本征绝缘体或或半导体b)T>0K时的本征半导体2.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池能带：在一个孤立的原子子中，电子只能在在一些特定的轨道道上运动，不同轨轨道的电子能量不不同。所以原子中中的电子只能容许许取一些特定的值值，每个能量称为为一个能级。晶体体中原子有规则排排列组成的，使各各原子的相同能级级相互作用，略有有差别，形成能带带。原子的外层电子在在晶体中处于较高高的能带，内层电电子处在低能带中中，能带中的电子子不围绕各自的原原子核做闭合轨道道运动，而是为各各原子共有，在晶晶体中运动。概念介绍492.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池载流子：运载电流的粒子。。导体中载流子是是自由电子，半导导体中的载流子一一种是带负电的电电子，一种是带正正电的空穴。空穴：半导体中的一种载载流子。施主：凡参入纯净半导体体中的某种杂志的的作用是提供导电电电子的，叫施主主杂质，也叫施主主。例如，对硅而而言，磷、砷、锑锑等。受主：凡参入纯纯净半导导体中的的某种杂杂志的作作用是接接受电子子的，或或称提供供空穴的的，叫受受主杂质质，也叫叫受主。。例如，，对硅而而言，硼硼、镓、、铝等。。502.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池2.太阳能电电池的工工作原理理、特性性及制造造方法太阳能电电池的制制造方法法：电池都是是由P型半导体体和N型半导体体相接触触形成P-N结而成的的。P型区上的的接点为为正极，，N型区上的的接点为为负极。。在硅片片底下加加金属底底板成下下电极（（正极））；在硅硅片上部部设有栅栅格形线线网，并并用金属属连接形形成上电电极（负负极）。。栅线接接触是为为了降低低N型区的串串联电阻阻。太阳光N接点P接点负荷P型硅片N型硅片硅太阳电池基本结构硅太阳电电池单体体在最佳佳负荷状状态的工工作电压压约为0.4-0.5V。通常太阳阳能电池池由多个个单元电电池串并并联，并并配有蓄蓄电池和和保护电电路。3.太阳能电电池的影影响因素素：温度越高高越不利利；大气气中的粒粒子，如如电子流流、质子子流、射线和X射线引起起电性能能衰减。。512.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池4.太阳能电电池的评评价指标标填充因子子FF:评价太阳阳能电池池的输出出特性Ump-负载电压压，Imp-负载电流流Uoc-开路电压压，Isc-短路电流流太阳能电电池光电电转化效效率:太阳能电电池的最最大输出出功率与与照射到到电池上上的入射射光的功功率之比比。硅太阳能能电池的的理论效效率上限限为33%,目前实际际单晶硅硅太阳能能电池转转换效率率一般为为12%-20%。太阳能电电池的光光谱响应应:太阳能电电池在入入射光中中每一种种波长的的光能的的作用下下，所收收集到的的光电流流与相对对于入射射到电池池表面的的该波长长光子数数之比，，也叫光光灵敏度度。522.10太阳能光伏发电系统2.10.2太阳能电池5.太阳能电电池的制制造方法法太阳光N接点P接点负荷P型硅片N型硅片硅太阳电池基本结构单晶硅太太阳能电电池的一一般制造造方法硅片的选选择:考虑硅材材料的导导电性能能，电阻阻率、晶晶向等。。硅片表面面准备：切好的的硅片脏脏且不平平，表面面要经过过浓硫酸酸化学清清洗，酸酸性或碱碱性溶液液腐蚀，，王水等等溶液再再清洗。。扩散制结结：p-n结石单晶晶硅太阳阳能电池池的核心心，有热热扩散、、离子注注入、外外延、激激光和高高频电注注入等。。除去背结结：高温扩扩散时背背面也形形成了p-n结。制作上下下电极：方法主主要有真真空蒸镀镀、化学学镀镍、、铝浆印印刷烧结结。53腐蚀周边边:扩散过程程中，硅硅片的四四周表面面也有扩扩散层。。蒸镀减反反射膜：减少硅硅表面对对光的反反射，蒸蒸镀二氧氧化硅、、二氧化化钛等。。检验测试试：测试项项目，伏伏-安特性曲曲线，断断路电流流、开路路电压、