太陽能發(fā)熱和發(fā)電技術(shù)

本書詳細(xì)介紹了太陽能干燥器、太陽能大棚、太陽能帳篷、太陽能路燈、太陽能綠色住宅、太陽能船舶、太陽能汽車以及太陽能飛機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、性能、制造和應(yīng)用等內(nèi)容。

本書適宜從事太陽能應(yīng)用的相關(guān)工程技術(shù)人員使用。

第1章太陽能干燥技術(shù)1

11太陽能干燥的基本知識1

111基本概念1

112物料含水分的性質(zhì)與表示方法2

113太陽能干燥的特點(diǎn)4

12太陽能干燥原理與干燥過程4

121太陽能干燥原理4

122物料干燥過程曲線5

123影響干燥速率的因素6

13太陽能干燥器的種類7

第2章太陽能大棚14

21概述14

22塑料薄膜大棚15

221塑料薄膜大棚的分類15

222塑料薄膜大棚的組成16

223塑料薄膜大棚溫濕度的管理19

224單層薄膜的塑料大棚與雙膜大棚的比較21

225大棚新技術(shù)的利用21

23玻璃大棚22

24薄膜光伏太陽能大棚24

241薄膜光伏太陽能大棚的優(yōu)點(diǎn)24

242薄膜光伏太陽能大棚存在的問題25

第3章太陽能帳篷28

31組成與作用29

311一般帳篷的組成與作用29

312太陽能發(fā)電系統(tǒng)組成部分33

32太陽能帳篷的分類35

321單人帳與雙人帳36

322高山型與旅游型36

323外形不同的帳篷36

324結(jié)構(gòu)不同的帳篷37

33帳篷的選用與使用38

331帳篷的選用38

332帳篷的使用39

34帳篷的維護(hù)及保養(yǎng)40

35特種帳篷40

351軍用帳篷40

352概念帳篷42

第4章太陽能路燈44

41概述44

411太陽能路燈的工作原理44

412太陽能路燈的優(yōu)勢45

42太陽能路燈的組成、注意的事項及要商討的問題45

421太陽能路燈的組成45

422太陽能路燈應(yīng)用中應(yīng)注意的事項48

423太陽能路燈節(jié)能值得商討的問題49

43太陽能照明燈具與普通市電燈具經(jīng)濟(jì)效益的對比50

44太陽能照明路燈的設(shè)計51

441太陽能照明燈具的設(shè)計需要考慮的重要因素51

442系統(tǒng)組合中的幾個問題54

443路燈在應(yīng)用中反映出來的問題54

444太陽能路燈具體設(shè)計的內(nèi)容56

445太陽能照明系統(tǒng)設(shè)計的具體計算實(shí)例58

45風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計案例分析59

451設(shè)計的依據(jù)和適宜地區(qū)59

452風(fēng)光互補(bǔ)照明路燈系統(tǒng)組成及要求60

46太陽能路燈施工安裝64

461現(xiàn)場勘查64

462安裝布置64

463基礎(chǔ)預(yù)制65

464太陽能發(fā)電路燈系統(tǒng)各個組件的安裝66

第5章太陽房68

51主動式太陽房68

52被動式太陽房72

53零碳房屋74

531“零能耗住宅”設(shè)計地點(diǎn)基本理念74

532零能耗住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)75

533零碳房屋溫度和濕度的管理76

54太陽房的設(shè)計77

541設(shè)計太陽房時的基本原則77

542太陽房的構(gòu)件設(shè)計81

543太陽房的熱工設(shè)計83

544輔助加熱設(shè)施的設(shè)計86第6章太陽能船88

61概述88

62研制太陽能船的關(guān)鍵技術(shù)88

621太陽能船的電源88

622如何減少太陽能船行駛的阻力？90

623如何增加船前進(jìn)的動力92

624如何降低自身使用能量的損耗93

625電池充電的速度要快93

63太陽能船的種類94

631太陽能腳踏船94

632太陽能水上船屋94

633鯨形水陸兩用船97

634太陽能氣墊船98

635世界最大的太陽能船98

636有鉛酸蓄電池的太陽能船101

637太陽能風(fēng)帆船101

638各種太陽能旅游船102

第7章太陽能汽車104

71概述104

72太陽能在汽車上利用能源的方式105

721主要驅(qū)動力的汽車105

722用作輔助設(shè)備能源的汽車105

723太陽能概念車108

73太陽能汽車構(gòu)造的特點(diǎn)109

731太陽能陣列109

732蓄電池組110

733電力系統(tǒng)111

734電動機(jī)111

735車身112

736底盤114

737發(fā)動機(jī)與驅(qū)動方式115

738機(jī)械系統(tǒng)115

739其他特征116

第8章太陽能飛機(jī)117

81概述117

82太陽能飛機(jī)的特點(diǎn)118

821動力裝置結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)118

822材料特點(diǎn)121

823外形特點(diǎn)122

824飛行特點(diǎn)124

83各種起名的太陽能飛機(jī)飛行特征及試飛情況125

831“太陽驅(qū)動”號125

832“太陽能挑戰(zhàn)者”號125

833“太陽能西風(fēng)”號 126

834“太陽脈動”號126

835“陽光動力”號126

836“天空使者”號127

837“太陽神”號127

838德國太陽能飛機(jī)128

第9章第三代太陽能光伏發(fā)電(聚光太陽能光伏發(fā)電)129

91定義129

92聚光太陽能發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)130

921聚光太陽能發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)130

922聚光光伏發(fā)電問題與缺點(diǎn)132

93聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)的基本組成及作用133

931菲涅爾透鏡135

932光伏電池系統(tǒng)138

933太陽跟蹤控制系統(tǒng)140

94聚光太陽能發(fā)電前景141

941投身于此行業(yè)的公司已經(jīng)越來越多141

942聚光光伏發(fā)電能力正不斷地提高141

943預(yù)測143

95CPV發(fā)電系統(tǒng)在國內(nèi)外應(yīng)用的實(shí)例143

951我國聚光太陽能發(fā)電站的應(yīng)用情況143

952國外高倍聚光光伏發(fā)電（CPV）站的應(yīng)用情況144

第10章第四代太陽能發(fā)電(太陽能熱發(fā)電)145

101光熱發(fā)電技術(shù)概述145

102槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)146

1021系統(tǒng)組成146

1022槽式太陽能聯(lián)合發(fā)電151

1023槽式太陽能熱發(fā)電的應(yīng)用151

103線性菲涅爾式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)153

104太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)154

1041塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)154

1042塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)157

1043太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用157

105太陽能碟式發(fā)電系統(tǒng)160

1051碟式發(fā)電站的優(yōu)缺點(diǎn)161

1052碟式發(fā)電站的組成161

1053碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用165

106四種熱發(fā)電系統(tǒng)性能的比較165

參考文獻(xiàn)166 2100433B

2014年1月,霧霾天氣籠罩著中國中東部大部地區(qū)(全國74個監(jiān)測城市中,有33個城市的部分監(jiān)測站點(diǎn)檢測數(shù)據(jù)超過300，即空氣質(zhì)量達(dá)到了嚴(yán)重的污染)。大霧造成的嚴(yán)重的空氣污染使天空陰沉,能見度很低,大氣中能夠直接進(jìn)入人體中的有害顆粒物(包括大量的能使人早衰乃至癌癥的煤粉與金屬顆粒)都在急劇增加……人類賴以生存的環(huán)境受到嚴(yán)重的威脅。

導(dǎo)致我國空氣如此嚴(yán)重的霧霾是什么原因呢？當(dāng)然不排除汽車的尾氣、冬季取暖等污染物的影響，不過這些都是次要的,真正的罪魁禍?zhǔn)资侵袊罅康母吣芎?高污染工廠(這些工廠生產(chǎn)的高能耗、高污染產(chǎn)品的產(chǎn)量位居世界第一)不分晝夜地向大氣輸送濃濃的黑煙。

要從根本上消除這種嚴(yán)重的霧霾,當(dāng)前只有一條道路:廣泛地大規(guī)模用能源之源的太陽能來取代化石燃料。因此筆者在已經(jīng)寫好的二本有關(guān)新能源書的基礎(chǔ)上再次執(zhí)筆寫利用太陽能發(fā)熱發(fā)電的書籍,以便為新能源技術(shù)的利用,減輕霧霾對我國空氣的污染作出微薄的貢獻(xiàn)。

本書各章重點(diǎn)介紹內(nèi)容如下：

第1章在介紹太陽能干燥的基本知識后，重點(diǎn)介紹了太陽能干燥器的種類和應(yīng)用；

第2章太陽能大棚敘述重點(diǎn)是塑料薄膜大棚和薄膜光伏太陽能大棚；

第3章太陽能帳篷重點(diǎn)介紹了不同帳篷的應(yīng)用，尤其是太陽能帳篷和軍用帳篷；

第4章主要敘述了太陽能照明路燈的設(shè)計和風(fēng)光互補(bǔ)照明路燈系統(tǒng)的設(shè)計以及太陽能路燈施工安裝；

第5章主要講了三種太陽房：主動式太陽房，被動式太陽房和零碳房屋及其設(shè)計；

第6章重點(diǎn)介紹了如何減少太陽能船行駛的阻力？如何降低自身使用能量的損耗和各種太陽能船;

第7章重點(diǎn)講述了太陽能在汽車上利用能源的方式和太陽能汽車構(gòu)造的特點(diǎn);

第8章重點(diǎn)介紹太陽能在飛行器上利用能源的方式和太陽能飛機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)；

第9章重點(diǎn)說明了第三代太陽能光伏發(fā)電的基本組成及作用以及聚光太陽能發(fā)電前景和應(yīng)用情況；

第10章主要介紹第四代太陽能發(fā)電三種系統(tǒng)——槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)，太陽能碟式發(fā)電系統(tǒng)及應(yīng)用。

通過水或其他工質(zhì)和裝置將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電方式，稱為太陽能熱發(fā)電。世界上現(xiàn)有的員有前途的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可分為：槽形拋物面聚焦系統(tǒng)、中央接受器或太陽塔聚焦系統(tǒng)和盤形拋物面聚焦系統(tǒng)。

太陽能發(fā)電廠熱發(fā)電系統(tǒng)

當(dāng)前太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式可劃分為：太陽能槽式發(fā)電、太陽能碟式發(fā)電、太陽能塔式發(fā)電。

(1)太陽能槽式發(fā)電。

槽式發(fā)電是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它采用大面積的單軸槽式太陽能追蹤采光板，通過對太陽光的聚焦。把太陽光聚集到安裝在拋物線形反光鏡焦點(diǎn)上的線形接收器上。并加熱流過接收器的熱傳導(dǎo)液．使熱傳導(dǎo)液汽化。同時在能量區(qū)的熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中產(chǎn)生高壓、過熱的蒸汽。然后送人常規(guī)的蒸氣渦輪發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電。通常接收太陽光的采光板采用模塊化布局，許多采光板通過串并聯(lián)的放置，均勻的分布在南北軸線方向。

(2)太陽能碟式發(fā)電。

碟式發(fā)電是利用太陽能發(fā)電效率最高的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。最高可達(dá)到29．4%。因此它有潛力成為最廉價的利用太陽能發(fā)電的系統(tǒng)。它利用雙軸跟蹤技術(shù)，采用一組反光鏡聚集太陽光，同時利用接收器進(jìn)行有效地?zé)徂D(zhuǎn)變工作．之后利用常規(guī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。通常接收器的接收面被放置于聚光焦點(diǎn)的后面以減小激烈的高溫熔化。碟式發(fā)電系統(tǒng)具有高效率、多功能、可和化石燃料混合發(fā)電等特點(diǎn)。高效率來自于它的低成本和高能量密度。

(3)太陽能塔式發(fā)電。

太陽能塔式發(fā)電又叫做高溫太陽能熱發(fā)電。它利用獨(dú)立跟蹤太陽光的定日鏡群把太陽光聚集到塔頂?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換器(接收器)上，通過能量的轉(zhuǎn)換把熱量傳遞給熱傳導(dǎo)液。再由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽帶動蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能．同時利用玲卻塔進(jìn)行冷卻再進(jìn)人接收器進(jìn)行循環(huán)發(fā)電。塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)是利用定日鏡來實(shí)現(xiàn)對太陽光的反射和聚集，由于塔式發(fā)電系統(tǒng)中定日鏡的數(shù)量眾多．因此可實(shí)現(xiàn)大功率的發(fā)電。實(shí)際應(yīng)用中可達(dá)到30—400Mw之間。而且接收器的散熱面積相對較小，因而可以得到較高的光電轉(zhuǎn)換效率。同時由于儲能槽的加入，使系統(tǒng)可以一天內(nèi)連續(xù)發(fā)電13小時 。

太陽能發(fā)電廠太陽池發(fā)電

簡單地說，太陽池是一種池內(nèi)水加鹽使對流受到抑制的太陽能集聚工程。它可以兼作太陽集熱器和儲熱器，并且構(gòu)造簡單，操作方便，宜于大規(guī)模開發(fā)，所以近年來得到快速發(fā)展。

太陽池發(fā)電的突出優(yōu)點(diǎn)，一是建造發(fā)電站的成本較低，幾乎無需使用價格昂貴的不銹鋼、玻璃等材料，只需要一處淺水池和發(fā)電設(shè)備即可；二是由于它能夠儲存大量的熱能，再利用池中特定介質(zhì)汽化后相互對流產(chǎn)生的能量推動氣輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，所以對光照的強(qiáng)度要求不高，即便是在夜晚和陰雨雪天也能照常進(jìn)行工作。太陽池的應(yīng)用也有一定的局限性：一是在高緯度地區(qū)，只能水平設(shè)置的太陽池接收的太陽輻射較少；二是在某些有地下流動含水層的地區(qū)，如果太陽池發(fā)生泄露，會造成水泥污染和嚴(yán)重的熱損失；三是大型太陽池只能建造在土壤貧瘠又無礦藏的地區(qū)，以免占用耕地，影響開礦以及引起生態(tài)環(huán)境和地球物理方面的變化。除上述方法外，還有太陽能熱離子發(fā)電、太陽能磁流體熱發(fā)電、太陽能海水溫差發(fā)電等。海水溫差發(fā)電等。

太陽能發(fā)電廠太陽能斯特林發(fā)電

作為碟式系統(tǒng)的拋物面，斯特林系統(tǒng)是由許多鏡子組成的她物面反射鏡組成，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，把收集到的600~2000℃的熱源引到斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)，把傳熱工質(zhì)加熱到750℃左右，最后驅(qū)動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。又因為太陽能聚光器和斯特林發(fā)動機(jī)能非常好的結(jié)合產(chǎn)生電能，其將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的凈效率可達(dá)29.4%，所以所特林循環(huán)在相同的運(yùn)行溫度范圍內(nèi)是所有太陽能發(fā)電中效率最高的。而像自由活塞式的斯特林發(fā)動機(jī)，作為一種外燃的、封閉循環(huán)住復(fù)式熱力發(fā)動機(jī)，它的運(yùn)動部件間沒有機(jī)械連接，無須潤滑、密封簡單，被其帶動的微型熱電共生器既生電又生熱。這種技術(shù)有幾個優(yōu)勢，一是能量轉(zhuǎn)換效率高，二是機(jī)器非常"安靜”，三是壽命長，四是非常環(huán)保，完全燃燒后只產(chǎn)生很少一點(diǎn)氧氮化物和一氧化碳，內(nèi)燃機(jī)在這方面遠(yuǎn)不能與它相比 。