当代物理前沿结课论文.pdf

本文由c d u t t a n g y u 贡献 d o c 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 当代物理前沿 结课论文 当代物理前沿 题目 题目 太阳能热开发利用及其现状简述 学号 200705080201 学号 姓名 姓名 唐 广 指导教师 张 正 阶 指导教师 太阳能热开发利用及其现状简述 经过一段时间对太阳能的了解和学习 摘要 经过一段时间对太阳能的了解和 学习 我逐渐意识到了太阳能的开发和 利用有着巨大的发展潜力 利用有着巨大的 发展潜力 上个世纪五十年代世界上第一块太阳能电池在贝尔 实验室问世 为此揭开 了太阳能开发利用的新篇章 之后 实验室问世 为此揭开了太阳能开发利用的新篇 章 之后 太阳能开发利用技 术发展很快 特别是 70 年代爆发的世界性的石油危机 有力地促进了太阳能开发 术发展很快 利用 经过近半个世纪的努力 太阳能利用 技术及其产业异军突起 利用 经过近半个世纪的努力 太阳能利用技术及其产业异 军突起 成为能源 工业的一支生力军 随着社会经济的发展 全球性的能源危机 工业的一支生力军 随着社会经济的发展 全球性的能源危机 人类将面临实 现经济 和社会可持续发展的重大挑战 一方面 现经济和社会可持续发展的重大挑战 一方 面 常规能源的需求剧增和能源资 源严重匮乏 另一方面 化石能源的开发利用带来 了一系列诸如环境污染 源严重匮乏 另一方面 化石能源的开发利用带来了一系列 诸如环境污染 温 室效应等问题 目前的环境问题 很大程度上是由于能源特别是化 石能源的开 室效应等问题 目前的环境问题 很大程度上是由于能源特别是化石能源 的开 发利用造成的 因此 人类要解决上述能源问题 实现可持续发展 发利用造 成的 因此 人类要解决上述能源问题 实现可持续发展 只能依靠 科技进步 大规 模地开发利用可再生洁净能源 人类的发展和科技的进步把太 科技进步 大规模地开 发利用可再生洁净能源 人类的发展和科技的进步把太 阳能开发利用推向了历史的科 技大舞台 阳能开发利用推向了历史的科技大舞台 各国对太阳能的开发利用给予了 极大 关注 突出表现在各国政府推出的光伏计划 如德国的 千顶计划 关注 突 出表现在各国政府推出的光伏计划 如德国的 千顶计划 日本的 朝日七年计划 以及美国的 百万屋顶计划 等 我国太阳能开发利用有其 朝日七年计划 以及 美国的 百万屋顶计划 成功之处 但也存在诸多问题和不足 去年十月份 成功 之处 但也存在诸多问题和不足 去年十月份 中国太阳能电池板再次遭 贸易调查 遇美国 301 贸易调查 可见对新能源的把握对于一个国家的未来的发展的重要 性 关键字 关键字 太阳能 光热产业 光电产业 电池板 转换率 光伏工程 所谓的太阳能 不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能 即狭义太阳 能 而且还包括像水能 风能和海洋能等间接的太阳能资源 以及包括通过绿色 植物的 光合作用所固定下来的能量 生物质能 即使是现在广泛开采并使用的石 油 天然 气和煤炭等矿物燃料 也都是古老的太阳能资源的产物 广义太阳能 我们传统 所说的太阳能主要是指太阳直接投射在地球表面的太阳辐射能 也就是 狭义的太阳 能 像现在用的比较广泛的太阳能热水器 其中核心部件就是集热器 把太阳能聚 集起来直接对水加热 现在我们来介绍我国太阳能热开发利用的发展 1 光热产业 发展现状 光热产业发展现状 太阳热水器是第一个实现商业化的可再生能源产业 根 据可持续发展战略 太阳能热利用大有用武之地 太阳能热水器是我国太阳能利用中 应用最广泛 产 业化发展最迅速的领域 由我国自主开发生产的全玻璃真空太阳集 热器的科技水 平 制造技术 生产规模均处有国际领先水平 且生产成本低廉 具有 较强的国 际竞争力 目前中国已成为太阳热水器第一大消费及制造国 据不完全统计 我 国太阳热水器生产企业 包括相关企业 如玻璃生产 真空镀膜设备生产 焊接 设备 聚氨酯发泡设备及自动控制仪表零配件的生产等 已超过千家 但绝大多 数 是中小企业 据不完全统计 年产值亿元以上有 20 家企业 包括广东五星太 阳能公 司 华南地区唯一过亿的太阳能企业 产值 5000 万以上的 29 家中 年 产值超 过 1000 万元的较大型和大型企业约 100 家 从事生产的企业职工约 16 万 17 万 p a g e 1 人 包括营销人员 研发人员总行业人数超过 150 万人 年产值 350 多亿元 初步 形成了原材料加工 产品开发制造 工程设计和营销服务的产业体 系 有力地带动了玻璃 金属 保温材料和真空设备等相关行业的发展 成为一 个产业规模迅速扩大的新兴产业 我国太阳热水器企业分为民营企业 股份制企业 和国有企业 其中前两种资 本占绝大多数 产业发展尚处于春秋战国时期 2 太阳 能光热产品优势 2 太阳能光热产品优势 太阳能热利用产品由于采用太阳能为热源 运行 使用费用相比于其它产品 低的多 随着世界范围内的环境意识和节能意识的普 遍提高 太阳能热水器必将 逐步替代电热水器和燃气热水器 虽然太阳能热水器目前 仍存在市场价格高 受 季节和天气影响的不利因素 但太阳能热水器具有不耗能 安 全性 无污染性等 优势 而且随着技术的发展其经济性也逐渐显露出来 1 为三种 热水器的经济 表 指标比较结果 从中可以看出 太阳能热水 器在经济上已具有较强 的竞争力 表 1 三种热水器经济指标对比 项目 品种 寿 命 使 用 天 数 购 置 费 运行费用 总投资 备 注 年 天 年 用 元 元 年 元 太阳热水器 电热水器 燃气热水器 15 5 5 360 360 360 2300 300 300 250 1000 5003 6050 15900 75945 均以日产 热 水 40 计 算 3 太阳热水器国内市场销量 3 太阳热水器国内市场销量 我国太阳热水器行业进入 20 世纪 90 年代后期得到了迅猛发展 太阳热水 器 市场的发展进入快速增长 良性发展的阶段 由于资料不全 只有 器市场的发展进入 快速增长 良性发展的阶段 由于资料不全 只有 1998 年至 2005 年太阳热水器总 产量与总保有量见表 2 表2 1998 1998 2005 年太阳热水器销售总量 1998 年产量 万平方 米 保有量 万 平方米 1500 350 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 500 640 820 1000 1200 1350 1500 2000 2600 3200 4000 5000 6200 7500 图1 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 年 2004 1998 年 2004 年太阳热水器总产量与总保有量变化 年产量 万平方米 年产量 保有量 万平方米 保有量 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 p a g e 2 目前我国生产销售的太阳热水器类型品种很多 但基本上可以分为真空管 平板 闷晒式三大类 近二三年来 真空管热水器市场份额增长速度很快 而 闷晒型和平板型相对增长较慢 2005 年 我国年太阳热水器产量达到 1500 万 m 2 其中真空管热水器产量 为 1277 万 m 2 占总产量的 87 5 平板热水器产量为 210 万 m 2 占总产量的 11 3 闷晒型热水器产量为 13 万平 m 2 图2 2005 年太阳热 水器产品结构 由我国自行研制和开发的全玻璃真空管太阳热水器是国内目前的主流产品 由于我国是发展中国家 经济欠发达 为满足广大客户的需要 故太阳热水 器 产品绝大多数是价格比较便宜的非承压产品 承压产品极少 真空管热水器多 平 板热水器少 整体热水器多 分离热水器少 而国外产品则与我国相反 4 太阳热水 器出口看好 4 太阳热水器出口看好 我国太阳热水器价格低 产品质量不断提高 具 有一定的国际竞争力 产 品主要销往欧洲 非洲 澳洲和东南亚等 30 多个国家和地 区 早在 2005 年 广东五星太阳公司太阳热水器获得澳洲 欧洲有关认证 大量外 销 供不应求 第三节 太阳能光热利用产业发展趋势 太阳热水器是一种具有节能 环保 经济 使用方便的绿色能源产品 应用 太 阳热水器是解决我国广大居民生活用低温热水和工农业生产低温用热的现实 经济 有效的途径 具有广泛的发展空间和巨大的市场潜力 太阳能空调及采暖 热水 器技术与建筑相结合 是减小建筑能耗的一条行之有效 绿色环保的可持续 发展之道 对我们这个能源资源缺口较大的发展中国家来说 具有重大的意义 1 内需旺盛 1 内需旺盛 生活热水成为小康生活的一个重要指标 目前我国人均太阳能热水器使 用量 低 按我国 2000 2015 年新能源和可再生能源产业发展规划 到 2015 年 我国热水器保有量达到 2 7 亿 m 2 可产生生活热水 83 9 亿吨 2020 年我国太 阳热水器总计达到 5 0 亿 m 2 可产生生活热水 220 亿吨 由以上数据分析认为 2020 年每百人太阳热水器使用量 30m 2 人均每天需要生活热水约 40k g 基本 达 到目前欧洲太阳热水器占有水平 届时太阳热水器可以满足全国 1 4 家庭的生 活热 水需求 中国有 13 亿人口 75 生活在农村 这是太阳能利用的巨大市场 改革开 放以来 农村经济增长很快 大量的农宅和小城镇住宅对生活热水的需求大大增 加 2000 年我国村镇房屋建筑总面积约 175 亿平方米 在此后 15 年内将新增 85 亿 平方米 这样村镇总住宅建筑面积达到 260 亿平方米 到 2020 年 如果 农村太阳 热水器的普及率达到了 25 全国农村太阳热水器的拥有量将达到 1 7 1 8 亿平方 米 占全国总量的 60 左右 对保护生态环境 防止水土流失 积极妥善解决农 村小康生活用能问题起到重要作用 分散的村镇采用天然气或电 能作为日用能源 无论在技术还是在经济上都是不可取的 这些都为开辟农村太 阳热水器市场提供了机 遇 2 规模扩大 2 规模扩大 2020 年前 将建成具有国际竞争力的现代化装备的太 阳热水器工业 2010 年年生产能力达到 2600 3000 万平方米 2020 年 7000 1000 0 万平方米 出口 份额占世界市场的 20 30 建成年生产能力 100 200 万平米的 5 10 个具有 国际竞争力的大型企业 3 太阳能与建筑一体化 3 太阳能与建筑一体 化 承压 分体式太阳热水系统与建筑一体化是建筑节能的发展趋势 国家已将 太阳 能热利用纳入了建筑节能范畴 为太阳热水系统建筑一体化奠定了重要的政 策基础 建筑节能在国家能源节约战略中的重要地位 建筑业 交通运输和工业 一直是三大 耗能用户 在发达国家建筑能耗已占总能耗的 25 40 在建筑能 耗中 采暖 制 冷 空调和热水占 75 太阳能低温热转换技术能实现以合理 成本来满足部分建筑 用能的需求 因而它作为一种建筑节能技术将有宽广的市场 商品住宅开发已成为 国民经济的主要支柱产业之一 据 1996 年统计 已建成的 建筑有 310m 2 在 1995 2000 年间新建住宅 55 亿 m 2 到 2010 年新建住宅 增至 150 亿 m 2 建筑用能也 急剧增加 文件指出 在太阳能较丰富的地区要积 极推广太阳能利用 它将太阳能热 利用纳入国家建筑节能的范畴 为太阳能利用 发展奠定了重要的政策基础 目前在城 市中 30 的家庭拥有热水设备 生活热 水能耗将是建筑能耗中不可忽略的份额 而 太阳热水技术是目前太阳热利用中最 为成熟的技术 用太阳能解决住宅的部分生活 热水将是太阳能在建筑中应用的首 选 目前 我国太阳热水器与太阳能建筑相结合 还处于起步阶段 由于经济技术 水平及建筑风格的差异 发达国家的太阳能建筑设计 p a g e 3 方案在我国并不完全适合 且由于我国热水系统的技术尚未成熟 较好技术也没有得到广泛推广 因此相对 于零散家庭用户 目前集体安装与热水工程的市场销售份额较低 仅占 20 但是 由于太阳热水系统的利润空间较大 市场前景广阔 预计将成为以后产业发 展的主要 增长点 与建筑的一体化是太阳热利用发展趋势 开发太阳能与建筑结合的集成技 术 包括工程规划 设计与工艺技术 与常规能源互补技术 控制技术 使太阳能成 为安全 稳定 可靠的在建筑上应用的低温供热能源 太阳能与建筑结合 建筑 也 必须是节能建筑 主 被动式太阳房就是节能效果极为显著的节能建筑 国家 有关部 门应给予高度重视 特别是在我国广大农村应予以大力推广 在国家政策的支持下 全国各地建成了很多太阳能示范小区 随着太阳能与 建筑结合的试点工作取得较好成 效 商业化的需求也在逐渐增长 在建筑中 如 学校 宾馆 洗浴中心和住宅小区采 用太阳热水器提供生活热水不断增加 厂家 和经销商都在积极推广太阳热水器在工程 上的应用 集体安装或热水工程 太 阳能热水器工程化应用正在起步 必将有一 个大的发展 4 太阳能热利用发展的重点 4 太阳能热利用发展的重点 2020 年我国 太阳能热利用技术总体水平要达到国际先进水平 重 点是太阳能低温热水技术 不论 在水平上 还是在科技产业化的规模上要居于国 际领先地位 成为国际太阳能低温设 备加工 进出口基地 太阳能采暖和空调要 达到实用化 科技成果向生产力转化 大 面积推广应用 基本实现产业化 使太 阳能的中高温利用技术达到或接近国际水平 科技进步 促进产业发展 要不断培育国内市场 立足国内 瞄准国际广阔 的太阳 能热利用市场 充分发挥自我优势 使我国成为国际太阳热利用集热器的 加工制造基地 增加出口 成为创汇产业 发展的重点领域 太阳集热器及热水 工程 太阳能与建筑结合集成技术 太阳能采暖空调技术和储热技术 主被动式太阳房技 术 太阳能海水淡化及其它工农业生产应用技术 太阳能中高温利用技术 热发电 5 我国太阳能热利用发展的目标 5 我国太阳能热利用发展的目标 太阳热水器 成为具 有自有知识产权 具有国际竞争力的可 再生能源产业 到 2020 年生产能力达到 70 00 万平方米 总保有量为 50000 万 平方米 户均推广率为 25 30 每千人占有量 为 350 平方米 为城乡居民提 供生活用热水和出口创汇 科技水平达到和接近国际 先进水平 产业规模和市场 应用量居国际领先地位 详见表 3 太阳能采暖空调 实 现产业化 大规模应用 海水淡化 建立具有工业规模的生产基地 成本与常规能源 相近 太阳热发电 建立起兆瓦级的发电装置 表3 年代 2020 年太阳热水器发展预测 年产量 万平方米 2004 1100 1120 累计量 万平方米 5000 我国人口数 亿人 13 每 千人占有量 平方米 38 2010 2015 2020 2600 3000 4000 5000 7000 11000 12800 13 71 27000 35000 14 00 50000 14 27 80 93 192 250 350 6 近些年全球以及我国的太阳能电池发展情况如下 发达国家太阳能热利用现状及趋势 第四节 发达国家太阳能热利用现状及趋势 欧洲太阳能产业的从业人数约为 1 2 万人 年营业额约折合 49 4 亿元 人民币 太阳能热利用产品的生产厂家一般是中小型企业 太阳能热水器年营业 额约折合 18 2 亿元人民币 占太阳能产品