太阳能发热和发电技术

本书详细介绍了太阳能干燥器、太阳能大棚、太阳能帐篷、太阳能路灯、太阳能绿色住宅、太阳能船舶、太阳能汽车以及太阳能飞机的原理、结构、性能、制造和应用等内容。

本书适宜从事太阳能应用的相关工程技术人员使用。

第1章太阳能干燥技术1

11太阳能干燥的基本知识1

111基本概念1

112物料含水分的性质与表示方法2

113太阳能干燥的特点4

12太阳能干燥原理与干燥过程4

121太阳能干燥原理4

122物料干燥过程曲线5

123影响干燥速率的因素6

13太阳能干燥器的种类7

第2章太阳能大棚14

21概述14

22塑料薄膜大棚15

221塑料薄膜大棚的分类15

222塑料薄膜大棚的组成16

223塑料薄膜大棚温湿度的管理19

224单层薄膜的塑料大棚与双膜大棚的比较21

225大棚新技术的利用21

23玻璃大棚22

24薄膜光伏太阳能大棚24

241薄膜光伏太阳能大棚的优点24

242薄膜光伏太阳能大棚存在的问题25

第3章太阳能帐篷28

31组成与作用29

311一般帐篷的组成与作用29

312太阳能发电系统组成部分33

32太阳能帐篷的分类35

321单人帐与双人帐36

322高山型与旅游型36

323外形不同的帐篷36

324结构不同的帐篷37

33帐篷的选用与使用38

331帐篷的选用38

332帐篷的使用39

34帐篷的维护及保养40

35特种帐篷40

351军用帐篷40

352概念帐篷42

第4章太阳能路灯44

41概述44

411太阳能路灯的工作原理44

412太阳能路灯的优势45

42太阳能路灯的组成、注意的事项及要商讨的问题45

421太阳能路灯的组成45

422太阳能路灯应用中应注意的事项48

423太阳能路灯节能值得商讨的问题49

43太阳能照明灯具与普通市电灯具经济效益的对比50

44太阳能照明路灯的设计51

441太阳能照明灯具的设计需要考虑的重要因素51

442系统组合中的几个问题54

443路灯在应用中反映出来的问题54

444太阳能路灯具体设计的内容56

445太阳能照明系统设计的具体计算实例58

45风光互补路灯设计案例分析59

451设计的依据和适宜地区59

452风光互补照明路灯系统组成及要求60

46太阳能路灯施工安装64

461现场勘查64

462安装布置64

463基础预制65

464太阳能发电路灯系统各个组件的安装66

第5章太阳房68

51主动式太阳房68

52被动式太阳房72

53零碳房屋74

531“零能耗住宅”设计地点基本理念74

532零能耗住宅的结构设计特点75

533零碳房屋温度和湿度的管理76

54太阳房的设计77

541设计太阳房时的基本原则77

542太阳房的构件设计81

543太阳房的热工设计83

544辅助加热设施的设计86第6章太阳能船88

61概述88

62研制太阳能船的关键技术88

621太阳能船的电源88

622如何减少太阳能船行驶的阻力？90

623如何增加船前进的动力92

624如何降低自身使用能量的损耗93

625电池充电的速度要快93

63太阳能船的种类94

631太阳能脚踏船94

632太阳能水上船屋94

633鲸形水陆两用船97

634太阳能气垫船98

635世界最大的太阳能船98

636有铅酸蓄电池的太阳能船101

637太阳能风帆船101

638各种太阳能旅游船102

第7章太阳能汽车104

71概述104

72太阳能在汽车上利用能源的方式105

721主要驱动力的汽车105

722用作辅助设备能源的汽车105

723太阳能概念车108

73太阳能汽车构造的特点109

731太阳能阵列109

732蓄电池组110

733电力系统111

734电动机111

735车身112

736底盘114

737发动机与驱动方式115

738机械系统115

739其他特征116

第8章太阳能飞机117

81概述117

82太阳能飞机的特点118

821动力装置结构组成特点118

822材料特点121

823外形特点122

824飞行特点124

83各种起名的太阳能飞机飞行特征及试飞情况125

831“太阳驱动”号125

832“太阳能挑战者”号125

833“太阳能西风”号 126

834“太阳脉动”号126

835“阳光动力”号126

836“天空使者”号127

837“太阳神”号127

838德国太阳能飞机128

第9章第三代太阳能光伏发电(聚光太阳能光伏发电)129

91定义129

92聚光太阳能发电技术的特点130

921聚光太阳能发电技术的优点130

922聚光光伏发电问题与缺点132

93聚光太阳能发电系统的基本组成及作用133

931菲涅尔透镜135

932光伏电池系统138

933太阳跟踪控制系统140

94聚光太阳能发电前景141

941投身于此行业的公司已经越来越多141

942聚光光伏发电能力正不断地提高141

943预测143

95CPV发电系统在国内外应用的实例143

951我国聚光太阳能发电站的应用情况143

952国外高倍聚光光伏发电（CPV）站的应用情况144

第10章第四代太阳能发电(太阳能热发电)145

101光热发电技术概述145

102槽式太阳能热发电系统146

1021系统组成146

1022槽式太阳能联合发电151

1023槽式太阳能热发电的应用151

103线性菲涅尔式太阳能光热发电系统153

104太阳能塔式发电系统154

1041塔式热发电系统的关键技术154

1042塔式热发电系统的优缺点157

1043太阳能塔式发电系统的应用157

105太阳能碟式发电系统160

1051碟式发电站的优缺点161

1052碟式发电站的组成161

1053碟式太阳能热发电系统的应用165

106四种热发电系统性能的比较165

参考文献166 2100433B

2014年1月,雾霾天气笼罩着中国中东部大部地区(全国74个监测城市中,有33个城市的部分监测站点检测数据超过300，即空气质量达到了严重的污染)。大雾造成的严重的空气污染使天空阴沉,能见度很低,大气中能够直接进入人体中的有害颗粒物(包括大量的能使人早衰乃至癌症的煤粉与金属颗粒)都在急剧增加……人类赖以生存的环境受到严重的威胁。

导致我国空气如此严重的雾霾是什么原因呢？当然不排除汽车的尾气、冬季取暖等污染物的影响，不过这些都是次要的,真正的罪魁祸首是中国大量的高能耗,高污染工厂(这些工厂生产的高能耗、高污染产品的产量位居世界第一)不分昼夜地向大气输送浓浓的黑烟。

要从根本上消除这种严重的雾霾,当前只有一条道路:广泛地大规模用能源之源的太阳能来取代化石燃料。因此笔者在已经写好的二本有关新能源书的基础上再次执笔写利用太阳能发热发电的书籍,以便为新能源技术的利用,减轻雾霾对我国空气的污染作出微薄的贡献。

本书各章重点介绍内容如下：

第1章在介绍太阳能干燥的基本知识后，重点介绍了太阳能干燥器的种类和应用；

第2章太阳能大棚叙述重点是塑料薄膜大棚和薄膜光伏太阳能大棚；

第3章太阳能帐篷重点介绍了不同帐篷的应用，尤其是太阳能帐篷和军用帐篷；

第4章主要叙述了太阳能照明路灯的设计和风光互补照明路灯系统的设计以及太阳能路灯施工安装；

第5章主要讲了三种太阳房：主动式太阳房，被动式太阳房和零碳房屋及其设计；

第6章重点介绍了如何减少太阳能船行驶的阻力？如何降低自身使用能量的损耗和各种太阳能船;

第7章重点讲述了太阳能在汽车上利用能源的方式和太阳能汽车构造的特点;

第8章重点介绍太阳能在飞行器上利用能源的方式和太阳能飞机的构造特点；

第9章重点说明了第三代太阳能光伏发电的基本组成及作用以及聚光太阳能发电前景和应用情况；

第10章主要介绍第四代太阳能发电三种系统——槽式太阳能热发电系统，太阳能塔式发电系统，太阳能碟式发电系统及应用。

通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换为电能的发电方式，称为太阳能热发电。世界上现有的员有前途的太阳能热发电系统大致可分为：槽形抛物面聚焦系统、中央接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。

太阳能发电厂热发电系统

当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：太阳能槽式发电、太阳能碟式发电、太阳能塔式发电。

(1)太阳能槽式发电。

槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。它采用大面积的单轴槽式太阳能追踪采光板，通过对太阳光的聚焦。把太阳光聚集到安装在抛物线形反光镜焦点上的线形接收器上。并加热流过接收器的热传导液．使热传导液汽化。同时在能量区的热转换设备中产生高压、过热的蒸汽。然后送人常规的蒸气涡轮发电机内进行发电。通常接收太阳光的采光板采用模块化布局，许多采光板通过串并联的放置，均匀的分布在南北轴线方向。

(2)太阳能碟式发电。

碟式发电是利用太阳能发电效率最高的太阳能发电系统。最高可达到29．4%。因此它有潜力成为最廉价的利用太阳能发电的系统。它利用双轴跟踪技术，采用一组反光镜聚集太阳光，同时利用接收器进行有效地热转变工作．之后利用常规发电机进行发电。通常接收器的接收面被放置于聚光焦点的后面以减小激烈的高温熔化。碟式发电系统具有高效率、多功能、可和化石燃料混合发电等特点。高效率来自于它的低成本和高能量密度。

(3)太阳能塔式发电。

太阳能塔式发电又叫做高温太阳能热发电。它利用独立跟踪太阳光的定日镜群把太阳光聚集到塔顶的能量转换器(接收器)上，通过能量的转换把热量传递给热传导液。再由蒸汽发生器产生蒸汽带动蒸汽涡轮发电机产生电能．同时利用玲却塔进行冷却再进人接收器进行循环发电。塔式太阳能发电系统是利用定日镜来实现对太阳光的反射和聚集，由于塔式发电系统中定日镜的数量众多．因此可实现大功率的发电。实际应用中可达到30—400Mw之间。而且接收器的散热面积相对较小，因而可以得到较高的光电转换效率。同时由于储能槽的加入，使系统可以一天内连续发电13小时 。

太阳能发电厂太阳池发电

简单地说，太阳池是一种池内水加盐使对流受到抑制的太阳能集聚工程。它可以兼作太阳集热器和储热器，并且构造简单，操作方便，宜于大规模开发，所以近年来得到快速发展。

太阳池发电的突出优点，一是建造发电站的成本较低，几乎无需使用价格昂贵的不锈钢、玻璃等材料，只需要一处浅水池和发电设备即可；二是由于它能够储存大量的热能，再利用池中特定介质汽化后相互对流产生的能量推动气轮机运转发电，所以对光照的强度要求不高，即便是在夜晚和阴雨雪天也能照常进行工作。太阳池的应用也有一定的局限性：一是在高纬度地区，只能水平设置的太阳池接收的太阳辐射较少；二是在某些有地下流动含水层的地区，如果太阳池发生泄露，会造成水泥污染和严重的热损失；三是大型太阳池只能建造在土壤贫瘠又无矿藏的地区，以免占用耕地，影响开矿以及引起生态环境和地球物理方面的变化。除上述方法外，还有太阳能热离子发电、太阳能磁流体热发电、太阳能海水温差发电等。海水温差发电等。

太阳能发电厂太阳能斯特林发电

作为碟式系统的抛物面，斯特林系统是由许多镜子组成的她物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，把收集到的600~2000℃的热源引到斯特林发动机内，把传热工质加热到750℃左右，最后驱动发电机进行发电。又因为太阳能聚光器和斯特林发动机能非常好的结合产生电能，其将太阳能转换为电能的净效率可达29.4%，所以所特林循环在相同的运行温度范围内是所有太阳能发电中效率最高的。而像自由活塞式的斯特林发动机，作为一种外燃的、封闭循环住复式热力发动机，它的运动部件间没有机械连接，无须润滑、密封简单，被其带动的微型热电共生器既生电又生热。这种技术有几个优势，一是能量转换效率高，二是机器非常"安静”，三是寿命长，四是非常环保，完全燃烧后只产生很少一点氧氮化物和一氧化碳，内燃机在这方面远不能与它相比 。