如何巧妙利用太阳的能量
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发布时间：2022-04-30 16:47
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时间：2022-06-27 20:38
太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的*。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40～50年且很少进行维修。
太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种：
1、自然循环式:
此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像，促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。
2、强制循环式:
热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知（因来自水的流量可知），容易预测性能，亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下，其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处，但因其必须利用水，故有水电力、维护（如漏水等）以及控制装置时动时停，容易损坏水等问题存在。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。
暖房
利用太阳能作房间冬天暖房之用，在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低，室内必须有暖气设备，若欲节省大量化石能源的消耗，设法应用太阳辐射热。大多数太阳能暖房使用热水系统，亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计，或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电，再加热房间，或透过冷暖房的热装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置，其将热水通至储热装置之中（固体、液体或相变化的储热系统），然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热，再把此热空气传送至室内；或利用另一种液体流至储热装置中吸热，当热流体流至室内，在利用风扇吹送被加热空气至室内，而达到暖房效果。
太阳能发电
即直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。
太阳能离网发电系统
太阳能离网发电系统包括1、太阳能控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，太阳能控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。控制器的性能不好时，对蓄电池的使用寿命影响很大，并最终影响系统的可靠性。2、太阳能蓄电池组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。3、太阳能逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。太阳能逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻，维护困难，为了提高光伏风力发电系统的整体性能，保证电站的长期稳定运行，对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高，太阳能逆变器的高效运行也显得非常重要。
太阳能离网发电系统主要产品分类 A、光伏组件 B、风机 C、控制器 D、蓄电池组 E、逆变器 F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
太阳能并网发电系统
可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用可再生能源所发出的电力，减小能量损耗，降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源，降低整个系统的负载缺电率。同时，可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。并网发电系统是太阳能风力发电的发展方向，代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
太阳能并网发电系统主要产品分类 A、光伏并网逆变器 B、小型风力机并网逆变器 C、大型风机变流器 （双馈变流器，全功率变流器）。
太阳能利用基本方式可以分为如下4大类。
（1）光热利用
它的基本原来是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。[3]目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（＜200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（＞800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。
（2）太阳能发电
未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种。
①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。
②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。
（3）光化利用
这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。
（4）光生物利用
通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。
太阳能术语解释 （中英对照）
光伏矩阵或发电板阵 (Array - photovoltaic)
太阳能发电板串联或并联连接在一起形成矩阵.
阻流二极管 (Blocking Diode)
用来防止反向电流, 在发电板阵中, 阻流二极管用来防止电流流向一个或数个失效或有遮影的发电板 (或一连串的太阳能发电板) 上. 在夜间或低电流出的期间, 防止电流从蓄电池流向光伏发电板矩阵."
光伏发电系统平衡 (BOS or Balance of System - photovoltaic)
光伏发电系统除发电板矩阵以外的部分. 例如开关, 控制仪表, 电力温控设备, 矩阵的支撑结构, 储电组件等等.
旁路二极管 (Bypass Diode)
是与光伏发电板并联的二极管. 用来在光电板被遮影或出故障时提供另外的电流通路.
光伏发电板 (电池) (Cell-photovoltaic)
太阳能发电板中最小的组件.
充电显示器 (表) (Charge Monitor/Meter)
用以测量电流安培量的装置, 安培表.
充电调节器 (Charge Regulator)
"用来控制蓄电池充电速度和/或充电状态的装置, 连接于光伏发电板矩阵和蓄电池组之间. 它的主要作用是防止蓄电池被光伏发电板过度充电, 同时监控光伏发电矩阵和/或蓄电池的电压."
组件 (Components)
指用于建立太阳能电源系统所需的其他装置.
交直流转换器 (Converter)
将交流电转换成直流电的装置.
晶体状 (Crystalline)
具有三维的重复的原子结构.
直流电 (DC)
"两种电流的形态之一, 常见于使用电池的物件中, 如收音机, 汽车, 手提电脑, 手机等等."
无序结构 (Disordered)
减小并消除晶格的局限性. 提供新的自由度, 从而可在*空间中放置其他元素. 使它们以前所未有的方式互相作用. 这种技术应用多种元素以及复合材料. 它们在位置, 移动及成分上的不规则可消除结构的局限性, 因而产生新的局部规则环境. 而这些新的局部环境决定了这些材料的物理性质, 电子性质以及化学性质. 因此使得合成具有新颍机理的新型材料成为可能.
电网连接 - 光伏发电 (Grid-Connected - photovoltaic)
是一种由光伏发电板阵向电网提供电力的光伏发电系统. 这些系统可由供电公司或个别楼宇来运作.
直流交流转换器 (Inverter)
用来将直流电转换成交流电的装置.
千瓦 (Kilowatt)
1000瓦特, 一个灯泡通常使用40至100瓦特的电力.
百万瓦特 (Megawatt)
1,000,000瓦特
光伏发电板 (Mole - photovoltaic)
光伏电池以串联方式连在一起组成发电板.
奥佛电子 (Ovonic)
[以S. R. 奥佛辛斯基(联合太阳能公司创始人)及电子的组合命名] - 用来描述我们独有的材料, 产品和技术的术语.
奥佛辛斯基效应 (Ovshinsky effect)
一种特别的玻璃状薄膜在极小电压的作用下从一种非导体转变成一种半导体的效应..
并联连接 (Parallel Connection)
一种发电板连接方法. 这种连接法使电压保持相同, 但电流成倍数增加
峰值输出功能 (Peak Power)
持续一段时间(通常是10到30秒)的最大能量输出.
光伏 (Photovoltaic - PV)
光能到电能的直接转换.
光伏发电板 (电池) (Photovoltaic Cell)
经过特殊处理可将太阳能辐射转换成电力的半导体材料.
卷到卷工序 (Roll-to-Roll Process)
将整卷的基件连续地转变成整卷的产品的工序.
串联连接 (Series Connection)
电流不变电压倍增的连接方式.
太阳能 (Solar)
来自太阳的能量.
太阳能收集器 (Solar Collectors)
用以捕获来自太阳的光能或热能的装置. 太阳收集器用于太阳能热水器系统中 (常见于住家), 而光伏能收集器则是用于太阳能电力系统.
太阳能加热 (Solar Heating)
利用来自太阳的热能发电的技术或系统. 太阳能收集器用于太阳能热水器系统中(常见于住家), 而光伏能收集器则是用于太阳能电力系统中
太阳能发电模块或太阳能发电板 (Solar Mole or Solar Panel)
一些由太阳能发电板单元所组成的太阳能发电板板块.
稳定能量转换效率 (Stabilized Energy Conversion Efficiency)
长期的电力输出与光能输入比例.
系统, 平衡系统 (Systems; Balance of Systems)
"太阳能电力系统包括了光伏发电板矩阵和其它的部件. 这些部件可使这些太阳能发电板得以应用在需要可控直流电或交流电的住家和商业设施中. 用于太阳能电力系统的其它部件包括:接线和短路装置, 充电调压器,逆变器, 仪表和接地部件."
薄膜 (Thin-Film)
在基片上形成的很薄的材料层.
伏特 (Volts)
电动势能单位. 能促使一安培的电流通过一欧姆的电阻.
电压 (Voltage)
电势的量.
电压表 (Voltage Meter)
用以测量电压的装置.
瓦特 (Watts)
用电压乘以电流的值来衡量的电力度.
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时间：2022-06-27 20:38
主要通过硅板，利用光伏效应来发电。
2）太阳能光热转换
（1）利用集热器（太阳能真空全玻璃集热管，热管等）来进行光热转换。利用太阳能全玻璃真空集热管进行光热转换已经比较成熟。主要是集热器对光的吸收比和发射比，发射比在一定程度上与热损有一定的关系。还有储水箱的保温问题。
（2）利用热管也可进行光热电转换。目前问题有金属玻璃封接问题。
