太阳能光热能电综合利用技术

太阳能光热能电综合利用技术第一页，共三十二页，2022年，8月28日太阳能太阳能（Solar）是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时，相当于1.3×106亿吨标准煤，大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持6×1010年，可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳

第二页，共三十二页，2022年，8月28日太阳能的利用太阳能的利用主要通过光—热光—电光—化学光—生物质等几种转换方式实现

第三页，共三十二页，2022年，8月28日太阳能发电

★光热发电太阳能光热转换

现代的太阳能科技可以将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。集热式太阳能(SolarThermal)。原理是将镜子反射的太阳光，聚焦在一条叫接收器的玻璃管上，而该中空的玻璃管可以让油流过。从镜子反映的太阳光会令管子内的油升温，产生蒸气，再由蒸气推动㶽轮机发电。第四页，共三十二页，2022年，8月28日太阳能发电

★光伏发电太阳能光电转换太阳能光电转换光电转换又称太阳能光伏。就是利用太阳电池直接将太阳光能转化为电能，而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换，因此太阳能发电又称为光伏发电。第五页，共三十二页，2022年，8月28日世界能源结构预测第六页，共三十二页，2022年，8月28日光伏发电技术比较第七页，共三十二页，2022年，8月28日太阳能发电目前困境1，受气候影响很大，如：阴晴、风沙等2，夜晚不能发电3，发电不稳定，以至于电网不允许上网4，各种蓄能方法均不成熟因此，被称为垃圾电第八页，共三十二页，2022年，8月28日中国太阳能领域研发和创新能力薄弱

技术层面，光伏应用中存在系统效率低、可靠性低，受自然条件限制大，光伏系统专用蓄电池的研发成本高等问题。光伏产业尚未建立起全面的研发和创新体系，也缺乏一些高新制造产业的支撑，因此我国的太阳电池关键生产设备基本依赖进口。这种现状导致我国光伏产业被打上“代工车间”的烙印。另外，光伏生产技术更新换代较快，光伏技术已经在朝着全产业链优化、自动化的方向发展，而我国目前主要靠进口生产线、并且各产业链单兵作战。第九页，共三十二页，2022年，8月28日进入光伏发电领域的主要障碍技术壁垒：光伏设备的设计制造十分复杂，涵盖半导体物理学、热学、自动控制学和机械设计学等多门学科人才壁垒：二十一世纪以来，光伏产业发展很快，光伏设备行业为了更好地支持光伏产业的发展，需要不断的开发新设备、扩大生产规模，这意味着对专业人才有很大的需求。目前，行业内有经验的技术及服务人员数量较少，进入本行业面临着人才缺乏的障碍。第十页，共三十二页，2022年，8月28日光伏发电单位投资总成本目前光伏发电单位投资总成本为1.90万元/kw，其中太阳能光伏电池组件1.09万元/kw，占总投资成本的60%左右。装机容量1kw投资（人民币，万元/kw）比例前期费用、工程设计等0.2010.5%

太阳能光伏电池组件1.0957.3%

并网逆变器0.2010.5%

配电测量及电缆等0.105.3%

设备运输0.084.2%

安装调试&入网检验0.2312.1%

合计1.90数据来源：中国光伏发展报告第十一页，共三十二页，2022年，8月28日注意：白天有电，晚上呢？即使只在白天发电，即使是垃圾电，即使政府给与大力支持，还是进展缓慢，为什么？没有调峰谷的蓄能技术所以有太阳能发电公司，几十亿投入很大一部分建了火力发电厂调峰，有趣吗？第十二页，共三十二页，2022年，8月28日光热发电逐渐走在前列主要方式：碟式发电槽式发电塔式发电第十三页，共三十二页，2022年，8月28日核心技术----储能中国科学院电工所研究员、中国太阳能光热发电权威专家、中国太阳能光热产业技术创新联盟理事长王志峰博士，在一次发言中强调：太阳能热发电关键技术在储能，没有储能就谈不上热发电，这是实现太阳能光热发电全天候运转的技术保障。第十四页，共三十二页，2022年，8月28日国家政策

今年6月1日，国家发展和改革委员会颁布的《产业结构调整指导目录(2011年本)》正式实施，在指导目录鼓励类新增的新能源门类中，太阳能光热发电被放在突出位置。

第十五页，共三十二页，2022年，8月28日发明的通过太阳能集热装置高效率地集热，应用适合螺杆膨胀动力机工作温度的相变材料蓄热，再将所蓄能量均衡的输送给螺杆膨胀动力发电机发电；这种高效率、无峰谷、全天候的太阳能发电方式，除了可以广泛应用于广大地区的日常发电，还能解决海岛、边防、偏远村镇、应急救援、野外工作等更多用电问题。太阳能光热稳衡发电系统第十六页，共三十二页，2022年，8月28日由三部分组成：太阳能集热装置----成熟技术相变蓄能材料----创新发明低热源双工质螺杆膨胀发电机----成熟技术太阳能光热稳衡发电技术第十七页，共三十二页，2022年，8月28日核心技术----蓄能无论太阳光强弱，将其能量全部储蓄于应用了相变材料的蓄能装置中。无论何时发电都由恒温的蓄能装置提供热源。当然恒流、无峰谷、并且直接输出交直流电直接使用或并网第十八页，共三十二页，2022年，8月28日蓄能技术得以实现蓄能技术的最大障碍是蓄能的流失隔热领域，最好的商品化隔热材料隔热率也要将0.4W/K.M我们拥有独立知识产权的，具有世界领先水平的，气凝胶GJ干燥制备技术，生产了导热率的世界终极隔热材料，使蓄能损失降到极低水平。

蓄能技术得以实现，得益于全新隔热材料的研发成功太阳能光热稳衡发电技术第十九页，共三十二页，2022年，8月28日蓄能保温计算示例蓄能温度120℃,蓄能箱表面积10平方米保温层厚度20CM，环境温度20℃根据付里叶定律计算如下：，采用原最佳保温材料如苯板时Q=-λAδt/δd=-0.05*10*100/0.2=-250w一天损失率=250*3600*24/180*2000=5.4%采用气凝胶保温Q=-λAδt/δd=-0.015*10*100/0.2=-75w一天损失率=75*3600*24/180*2000=1.6%第二十页，共三十二页，2022年，8月28日核心技术----储能创新思维，双工质驱动螺杆膨胀动力机的成功，使蓄能材料的温度变得更低。需要温度达到300-500℃热损失巨大q=-λAδt/δd=-0.013*10*300/0.2=-225W可见即使采用气凝胶损失也要达5%以上采用λ=0.05w/k.m的保温材料则q=-λAδt/δd=-0.05*10*300/0.2=-750W采用原保温材料损失要达15%以上第二十一页，共三十二页，2022年，8月28日核心技术----储能突破性地解决了无机盐水合物相变材料相分离的问题；研发出世界最高水平：.

极稳定无机盐水合物相变材料

发现了相变材料过冷过热的原因，发现了无机盐水合物激发式吸热的现象，发现了无机盐水合物亚稳态在吸放热时的作用；发现了无机盐水合物浓溶液特殊的存在的方法。研发出终级隔热材料，大大减少散热第二十二页，共三十二页，2022年，8月28日发电装置第二十三页，共三十二页，2022年，8月28日核心技术----储能低温工质螺杆发电机太阳能集热系统相变蓄能系统太阳能集热系统低温工质螺杆发电机相变蓄能系统

低温工质螺杆发电机太阳能光热发电系统第二十四页，共三十二页，2022年，8月28日100KW发电机经济指标序号技术指标参数1.装机功率(KW)1502.额定功率(KW)1503.净发电功率（KW）1004.年净发电量（万度）875.年节约标煤量（吨）3506.年减少CO2排放量（吨）9007.年发电效益（万元）60第二十五页，共三十二页，2022年，8月28日成本分析

目前,全世界范围内真正能够24小时均衡发电的太阳能发电技术未见报道;因此所配套相关系统试验样机价格和批量生产价格无可比性,初步估算,

系统名称试验价格(元)批量价格集热系统

(KW)9000

3000

蓄能系统(KW）40002500

螺杆机发电机150006000

1KW全系统3000010500

注意：1万元/千瓦。这个价格是保证24小时稳

定电压输出的，

系统不需要其他调峰、不会成

为垃圾、随时在不用电时，不消耗储能。

第二十六页，共三十二页，2022年，8月28日世界先进水平

1，成本低于世界水平2，24小时连续均衡发电3，运行成本极低

4，太阳能利用率领先水平5，自主知识产权

6，适用于阴天，雾天7，共享蓄能用于生活用水及取暖8，综合成本低于各种太阳能发电技术第二十七页，共三十二页，2022年，8月28日热能+热电综合应用系统应用路线：1，太阳能光热集热系统2，相变材料蓄能系统

热电系统：3，螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统4，螺杆动力机/发电机

发电上网？自用热能系统：3.1，小区供暖系统/相变蓄能热交换系统4.1小区供热取暖？生

活热水？

第二十八页，共三十二页，2022年，8月28日热电系统：3，螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统热能+热电综合应用系统1，太阳能光热集热系统2，相变材料蓄能系统螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统小区供暖系统/相变蓄能热交换系统小区供暖管网系统螺杆机/发电机第二十九页，共三十二页，2022年，8月28日热水+热能+热电综合应用系统应用路线：1，太阳能光热集热系统2，相变材料蓄能系统---关

键技术稳定循环5000次以

上，无相分离，无过冷热电系统：3，螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统4，螺杆动力机/发电机

发电，上网？自用？

热能系统：3.11，小区供暖系统/相变蓄能热交换系统4.11小区供热取暖？热水系统：3.1，分户或小区热水/相变蓄能热交换系统4.1分户或小区生活热水？

第三十页，共三十二页，2022年，8月28日热电系统：3，螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统1，太阳能光热集热系统2，相变材料蓄能系统

螺杆机驱动介质/相变蓄能热交换系统小区供暖系统/相变蓄能热交换系统小区供暖管网系统螺杆机/发电机小区生活热水热水+热能+热电综合应用系统相变材料蓄能系统，老技术，新突破，世界范围内的难题，持续20年尚未破解。。。。。。2012