前不久,我国首座“70千瓦塔式太阳能热发电系统”在江苏省江宁县建成并成功发电,这一项目揭开了我国太阳能热发电技术研究崭新的一页,将这一未来最可能掀起新一场能源革命的技术引入更多人的视野。 {TodayHot} 热发电一度被忽视 太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程获得电能的技术,是太阳能热利用的重要方面。其关键技术是负责搜集阳光的定日镜,它是否高效取决于能否在瞬间“汲取”最多阳光以及时时接收到最多阳光。定日镜将接收到的太阳热辐射反馈到接收器,加热工作介质,产生过热蒸汽或高温高压空气,驱动蒸汽轮机或燃汽轮机发电机组发电。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类:槽式、碟式和塔式聚焦系统。 {HotTag}中科院院士、中国科学院电工研究所研究员严陆光指出,太阳辐射能的年资源量比风能、生物质能、水能、地热、潮汐与波浪能高数千倍至万倍,从而,太阳能发电应是提供未来大规模电力的主力。但是目前,太阳能光伏产业刚刚兴起,而太阳能热发电在我国更是一度被忽视。 “热发电”不“热”因为成本高 太阳能热发电技术在中国的推广难在哪儿?中国科学院电工研究所的博士王志峰说,主要原因是它表面计算起来,其单位成本比火电要高,因为火电没有将不可再生的资源成本和环境污染成本计算入内。他认为,一切发电方式的市场前景取决于它的经济性。 太阳能热发电技术会在中国真正掀起一场能源革命吗?王志峰说,现在不会,还需要三个条件,即技术进步带来的成本降低——它对降低成本的贡献率能达50%,大规模使用带来的成本降低——它对降低成本的贡献率能达20%,以及相应的政策支持。 严陆光认为,太阳热发电国际上虽有1万千瓦级的示范规模,但尚未进入实际应用阶段。由于太阳能的不连续性,必须解决大规模的电能储存或有效溶入电力系统中有机组成互补的综合供电系统。 企业对此颇有信心 “目前太阳能热发电的实验室技术已经基本成熟,但需要进行至少5年左右的中试后方能进入推广阶段。当前制约推广的因素主要是系统集成技术有待完善、一次性投入成本高、并网发电的细则规定需要出台政策法规等。”皇明太阳能集团技术部长徐志斌说。 无锡尚德太阳能公司销售总监占远清认为,太阳能热发电还没有产业化,原因是运行成本和土地成本都比较高,但如果政府的支持性政策出台之后,许多从事可再生能源产业的公司会将其作为未来发展的选择。 王志峰认为,为了推广太阳能热发电技术,近期可在太阳直射资源丰富的地区与常规燃油、燃气电站组合,建立能源互补的电站,降低电站对化石燃料的依赖。从长期来看,可在太阳直射资源和水源丰富、土地便宜的沙地、戈壁、海滩地区建立太阳能电站。 太阳能热发电产业会以何种模式成长的?徐志斌认为,太阳能热发电可以由政府牵头、电力部门投资、太阳能企业提供技术支持和核心部件、相关产业链企业提供新材料支持,与国家电网并网运行的模式发展比较合理。其发展进程就是从关键技术、核心部件研发到实验室技术试验,再到中试及成套设备生产,然后大规模推广,最终形成产业。
哥们,你是BIt的吧
在太阳能热发电机中常用工质为氦或氢
对建筑节能的几点看法 论文 随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题,我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。中国建筑能耗基本情况我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为1.54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量12.27×109t标准煤的12.6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能1.3×108t标准煤,占全国能源消费总量的11.5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右[1]。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中,化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中,99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的,其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%,CO2占71%,烟尘占60%[2]。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为2.5~5.5倍,外窗为1.5~2.2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍[4]。如果听任高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,将耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。 几种节能途径1.墙体节能墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于0.3时,北京地区传热系数不超过1.16W/(m2·K),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。2.门窗节能外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有:(1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。(2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。(3)改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。(4)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。3.屋面节能在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110~150kg/m3;导热系数为0.04~0.06W/m·K;蓄热系数为0.90~0.11m2·K。抗压强度大于0.2MPa;吸水率小于0.01%;蒸汽渗透系数为2.18×10-7g/m.n.Pa[5]。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用,收到了好的技术经济效果。4.利用太阳能地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能,只占理论资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的0.6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有,被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能,相当于2.4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射量超过0.6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用,不仅有可能节省大量常规能源,而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。5.夜间通风夜间通风方法的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。在夏季,为了获得舒适的室内环境,则需要空调供冷系统。而此时,因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
关于太阳能利用现状的报告
太阳能长期以来,人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能,只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右,这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍,可谓取之不尽,用之不竭。其次,宇宙空间没有昼夜和四季之分,也没有乌云和阴影,辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单,而且在无重量、高真空的宇宙环境中,对设备构件的强度要求也不太高。再者,太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同,不会导致"温室效应"和全球性气候变化,也不会造成环境污染。正因为如此,太阳能的利用受到许多国家的重视,大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料,以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来,在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下,我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置,其应用十分广泛,在某些领域,太阳能的利用已开始进入实用阶段。1974年至1997年,美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级:从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为,要使太阳能电站与传统电站(主要是火电站)相比具有经济竞争力,还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池,为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8.3%面积(约8000平方千米)建成太阳池,为600兆瓦的发电机组供热。今年6月,亚美尼亚无线电物理所的专家宣布,已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的,而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机,装机容量仅100千瓦,但发电成本仅0.5美分/千瓦小时,效率高达40%—50%。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合,给太阳池附设冰槽等设施,设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计,一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池,便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想,即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来,使太阳池发电的成本大大下降,在北高加索地区能与火电站竞争,并且一年四季都可用,夏天可用于空调,冬天可用于采暖。对于淡水资源缺乏的国家来说,太阳池还有另一项不可多得的好处:据专家测算,在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深1.2米的太阳池,可为10吉瓦的发电机组供热,并可每年产淡水2立方千米。在欧美一些先进国家,目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”,这是一种将太阳能转换硅片密封在(尤如夹层玻璃)双层钢化玻璃中,安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮,极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家,各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年,政府已批出了首个太阳能计划,在澳洲政府“海外援助计划”的协助下,在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划,整个计划耗资4800万美元,是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期,受惠的除了民居外,还包括25个灌溉系统、97个净水及分配系统、68间学校和社区中心,及35间诊所。由此看来,全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前,包括到太空去收集太阳能,把它传输到地球,使之变为电力,以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步,这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站,最近将在太空组装,不久将开始向地面供电。在我国,太阳能的利用也一直是最热门的话题,经过多年的发展,国内在集热器(含太阳能热水器)已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元,其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划,将在两年内投入2.5亿元人民币开展研究,建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地,该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体,一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力,填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白,并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析,国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚,尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平,整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明,国内目前仅建有5个(单晶硅)太阳能电池生产厂,年产量约有4.5兆瓦(注:1兆瓦(MW)为1000千瓦),工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3%,比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍,我国太阳能电池平均转换效率不高,其主要原因是专用材料国产化程度低,如封装玻璃就完全依赖进口,低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求,科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持,国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一。于1998年在国内首家引进了76千瓦国际上先进的屋面太阳能发电系统,至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12千瓦时以上,可满足1个小康之家用电要求。该集团还与瑞士的ATLANTIS公司合资组建了北京-阿脱兰太阳能科技有限公司,合资生产太阳能光伏发电组件和屋面发电组件两大系列、多个品种的光伏发电产品,并将这一世界领先的太阳能利用新技术引入了中国。河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿(Piikington)太阳能国际有限公司在中国独家总代理,现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料,如德国凯米特化学制品有限公司的优质湿法玻璃层压设备、湿法灌浆液(封装介质)等。振海集团的基地于1999年11月已在我国率先安装了100多平方米的光电玻璃幕墙示范建筑物,现已竣工投入应用,其运行使用效果良好,已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。太阳能集热管是清华大学的一项专利技术,经清华阳光公司的产业化生产,目前其年产量为世界第一,其产品性能为世界领先,清华阳光公司的晒乐牌太阳能集热管及集热装置,用六七年时间完成了小试、中试到大规模生产,目前已经建成世界上生产规模最大的集热管生产厂,每年可生产500万支全世界集热效率最高的全玻璃真空集热管,预计这个项目的经营额再过不久将达到10亿元。
水热法生长二氧化钛纳晶及在染料敏化太阳能电池板的应用1 引言1991 年瑞士学者Gratzel 等在Nature 上发表文章,提出了一种新型的以染料敏化二氧化钛纳晶薄膜为光阳极的太阳能电池,其具有制作简单、成本低廉、效率高和寿命长等优点,光电转换效率目前可以达到11%以上,因此成为新一代太阳能电池的主要研究发展方向[1-4]。染料敏化太阳能电池的光电转换效率的提高要归功于其独特的纳晶多孔薄膜电极,其可以使电子在薄膜中有较快的传输速度,且具有足够大的比表面积,能够吸附大量的染料,并且与染料的能级相匹配。所以因对染料敏化太阳能电池的复杂的作用,许多科学工作者致力于制备功能和性能良好的TiO2 纳晶多孔薄膜电极[5, 6]。在纳晶TiO2 的三种晶型中,锐钛矿相的光电活性最好,最实用于染料敏化太阳能电池中,所以在制备纳晶TiO2 时,金红石相和板钛矿相纳晶应该尽量避免。对TiO2 纳晶的生长,许多研究者开始在水热法中采用有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶[7-9]。Yang 用三种有机碱做胶溶剂制备了粒经和形貌不相同的TiO2 纳晶,其结果证明了有机碱的加入对纳晶粒子大小、形貌及表面积等有一定影响[10]。但是,如何制备晶型和形貌都能满足于染料敏化太阳能电池的要求却很少讨论。在本章中,采用水热法基础上,分别使用三种有机碱四甲基氢氧化铵(TMAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)做胶溶剂来制TiO2 备纳晶并应用于染料敏化太阳能电池中并研究了制备条件的不同对纳晶形貌、粒径大小及电池光电性能的影响。2 实验主要药品和仪器钛酸四正丁酯、异丙醇、聚乙二醇20,000、碘、碘化锂、4-叔丁基吡啶(TBP)、OP乳化剂(Triton X-100)(AR,均购于中国医药集团上海化学试剂公司);敏化染料(cis-[(dcbH2)2Ru(SCN)2],SOLARONIX SA.);四甲基氢氧化铵(TMAOH)(25 %)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)(20 %)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)(10 %) (均购于中国医药集团上海化学试剂公司);可控温磁力搅拌器(C-MAG HS4,德国IKA);马弗炉(上海实验电炉厂);100 W 氙灯(XQ-100 W,上海电光器件有限公司);导电玻璃基片(FTO,15 Ω/cm2,北京建筑材料研究院);X 射线粉末衍射仪(XRD) D8-advance(Bruker 公司);扫描电子显微镜(SEM)S-3500N(日本日立公司);透射电镜(TEM)JEM-2010(日本);红外光谱分析仪Nicolet Impact 410 spectrometer;紫外–可见分光光度计UV-Vis 3100 (Shimadzu corporation, Japan)。3 实验部分3.1 纳晶TiO2 的制备根据文献的制备方法[6-11],把钛酸四正丁酯与等体积的异丙醇混合均匀并逐滴加入到蒸馏水中并不断的搅拌30分钟([H2O]/[Ti(OBu)4] = 150),过滤并用水和乙醇溶液洗剂2-3次。在强烈搅拌下,把所得到的沉淀加入到pH=13.6的含有有机碱的溶液中,在100 °C搅拌24小时,得到半透明的胶体。将得到胶体装入高压釜(填充度小于80%)。在200 oC水热处理12小时。水热处理后,得乳白色混合物并伴有鱼腥味,这表明有机碱分解为了胺类化合物。将高压釜处理后的TiO2胶体连同沉淀一起倒入烧杯,经50 oC浓缩至原来的1/5,加入相当于TiO2量20%-30%的聚乙二醇20,000及几滴Triton X-100,搅拌至均匀,得稳定的TiO2纳晶浆体。3.2 纳晶薄膜电极的制备将洗净的导电玻璃四边用透明胶带覆盖,通过控制胶带的厚度和胶体的浓度来控制膜的厚度[12],中间留出约1×1 cm2空隙,将在酸性条件下制备的小粒径的纳晶TiO2胶体用玻片均匀的平铺在空隙中。空气中自然晾干后,在马弗炉中升温至450 ?C热处理30分钟,使TiO2固化并烧去聚乙二醇等有机物,冷却至80 ?C,经过仪器测量,薄膜的平均厚度在6微米左右。将获得的纳晶多孔薄膜浸泡于N3染料溶液中24小时,使染料充分地吸附在TiO2上,取出后用乙醇浸泡3-5分钟,洗去吸附在表面的染料,在暗处自然晾干,即得到染料敏化的纳晶多孔TiO2薄膜电极。首先按上文所述制备纳晶多孔薄膜,制备的薄膜平均厚度在4.5微米左右,将其重新用透明胶带覆盖,把用TMAOH做胶溶剂的条件下制备的大粒径的纳晶TiO2浆体用玻片均匀的平铺在空隙中。空气中自然晾干后,重新在马弗炉中升温至450 ?C热处理30分钟,反射层的纳晶薄膜的平均厚度控制在1.5微米左右,热处理后即得双层纳晶薄膜。浸泡染料后即得双层纳晶薄膜电极。3.3 DSSC 的组装以染料敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极为工作电极,以镀铂电极为对阴极[13],将染料敏化电极与对阴极用夹子固定,在其间隙中滴入以乙腈为溶剂、以0.5 mol/L LiI+0.05 mol/L I2+0.2mol/L TBP为溶质的液态电解质,封装后即得到染料敏化太阳能电池。3.4 光电性能测量采用100 W氙灯作为太阳光模拟器,其入射光强Pin为100 mW/cm2。在室温下进行测量,记录其短路电流ISC和开路电压VOC,并应用公式计算其填充因子ff和光电转换效率η。3.5 表征与分析采用 D8-advance 型X 射线粉末衍射仪测定TiO2 的晶体结构,测试条件为:Cu Kα(λ=1.5405 ?),电压:40 KV,电流:40 mA。扫描速度:6?/min,扫描范围:10?-80?。采用KBr 压片法测量样品的红外光谱,测试条件:400-4000 cm-1,软件:OMNIC 6.0,扫描次数30 次。采用JEM-2010(日本)型透射电子显微镜(TEM)观察TiO2 纳晶的表面形貌及粒径大小。用紫外-可见分光光度计(UV-3100)测试不同粒径TiO2 纳晶多孔薄膜电极吸附染料的吸光度。TG 的升温速度:10 ℃/min,范围:室温至1000 ℃,测试仪器:SDT 2960 同步DSC-TGA 装置 (USA TA 设备)。4 结果与讨论4.1 有机碱对TiO2 纳晶的形貌和粒径的影响Sugimoto 和他的合作者们研究了影响TiO2 纳晶生长的一些因素,其中pH 的值、有机碱的烷基链的长短、水热的温度以及水热的时间等因素都对TiO2 纳晶颗粒的大小和形貌有很大的影响[14-17]。通过研究发现,四烷基有机碱作为模板来控制TiO2 纳晶的形貌和大小。所以可以使用不同的有机碱来制备适合于染料敏化太阳能电池光电传输的晶型完整并具有较大的比表面积的TiO2 纳晶。是在不同的有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的TEM 图,a 图是采用TMAOH 做胶溶剂,b 图是采用TEAOH 做胶溶剂,c 图是采用TBAOH 做胶溶剂。从图中可以看出,在相同pH 值下,不同的有机碱做胶溶剂时,制备的纳晶明显不同,这说明胶溶剂对TiO2纳晶的粒径大小和形貌有很大的影响,而且随着有机碱胶溶剂烷基链的加长,TiO2 纳晶的粒径减小,并且粒子为多面体。当用TMAOH 做胶溶剂时,制备的TiO2 纳晶的粒子多为四方体,颗粒宽12-20 nm,粒子长20-40 nm,如图1a 所示。当用TEAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的粒子颗粒不均匀,而且形貌也不规则有多面体形的也有四面体形的,粒子宽度8-10 nm,长度10-25 nm,如图1b 所示。而当有机碱的烷基链长从两个碳原子增加到四个碳原子时,即用TBAOH 用作胶溶剂时制备的纳晶颗粒粒子大小较均匀而且形貌也较规则,多为正方体,粒子大小一般在5nm 左右,如图1c 所示。在TiO2 纳晶的水热生长过程中,有机碱首先是吸附在TiO2 的晶核上,而烷基链的长短不同吸附的能力不同,吸附能力越大则就会阻碍纳晶的生长。研究发现[6],烷基链越长则有机碱吸附在晶核上的吸附力越大,则会阻碍晶体的生长,所以随着有机碱烷基链的长度的增加,纳晶颗粒在不断的减小;并且研究发现,胶溶剂的浓度不能太大,太大时制备的TiO2 纳晶就会出现严重的团聚现象[10]。4.2 有机碱对TiO2 纳晶晶型的影响是用三种有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的XRD 图,a 是制备的TiO2 纳晶经过自然风干后的XRD,b 是制备的三种TiO2 纳晶经过50 °C 热处理30 分钟中后的XRD 图。从图2a 中可以看出,2θ = 25.3°是TiO2 纳晶锐钛矿的特征峰,但是还有一些其它的杂峰,这些杂峰证明是有机胺类化合物的峰。当把制备的纳晶经过450 °C 热处理30 分钟中后,a 图中的杂峰就消失,TiO2 在2q =25.3°,37.55°,47.85°,53.75°,55.05°和62.35°的衍射峰的d 值均与标准PDF 卡片锐钛矿型TiO2 衍射峰相符,说明所制备的TiO2 的晶型为锐钛矿,没有金红石相和板钛矿相出现,制备的为纯的锐钛矿相TiO2 纳晶。在传统水热方法中,采用硝酸做胶溶剂,制备的纳晶TiO2 中,含有少量的金红石相和板钛矿相,而这两种的光电性能较差,影响染料敏化太阳能电池的光电转换效率。而用有机碱做胶溶剂制备的TiO2 纳晶可满足染料敏化太阳能电池中对锐钛矿相的要求。随着有机碱烷基链的增加,样品的特征衍射峰宽逐渐变大,并且衍射峰值逐渐减小,这表明制备纳晶颗粒不断减小,这与TEM 的结果一致。4.3 TiO2 纳晶的热稳定性分析是用三种有机碱制备的TiO2 纳晶的红外光谱图,(a) 是制备的纳晶粉末在80 °C 烘干24 小时,(b)是制备的纳晶粉末在450 °C 热处理1 小时,光谱范围是400-4000 cm-1。从红外光谱图可知,三种纳晶红外图谱相近。图3(a)中出现了有机化合物的一些键如C-H, N-H,和O-H 等键,但随着在450 °C 热处理1 小时后,这些化合键就消失了,而TiO2 薄膜的红外谱图中主要有Ti-O-Ti 键伸缩振动峰在500cm-1 附近,没有出现宽的吸收带,如图3(b)所示,这一结果与文献中的结果相一致[7]。这说明在有机碱条件下制备的TiO2 纳晶在经过450 °C后为稳定的锐钛矿相,吸附在其表面的有机物分解完全。从XRD 的结果也可以得出(图 3b),所有有机化合物在经过450 °C 热处理后都消失完全了,这说明二氧化钛化合物在高于450 °C热处理后,可以晶化为稳定的锐钛矿相TiO2 纳晶。是用有机碱做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶粉末热稳定性的TG 分析。这些纳晶粉末是在105 °C 下烘干24 小时,而没有进行任何热处理的。从图中可以看出,有两个失重过程。第一个过程是100~250 °C 之间的明显失重,可以认为是失去了吸附在纳晶粉末表面的水分子和一些醇。第二个过程是250~400 °C 之间的失重,是因为粉体中吸附的有机物成份的失去。有机物与制备的氧化物之间有很强的键和作用,这些有机物包裹着氧化物,当温度达到400 °C 时,这些键和作用才会消失,有机物完全分解,这说明有机物与纳晶颗粒之间的力结合不是太大不影响纳晶的晶化。另外发现,在不同有机碱胶溶剂下制备的纳晶粉末的失重情况明显不同,在采用TBAOH 做胶溶剂时的失重明显要高于使用TMAOH 做胶溶剂时的,这说明前者表面吸附了更多的有机物。吸附有机物的量不同,表明制备的纳晶粉末的形貌和粒径大小也明显不同[14],这与TEM 的结果一致,在采用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2纳晶颗粒较小表面积较大,这就使吸附在纳晶表面的有机物就增多,所以在进行热分解时失重较多;而采用TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶颗粒明显大许多,表面积又小所以吸附的有机物就会减小,所以在热分解时失重较少。从失重量的多少也可以简单分析出制备的纳晶颗粒和形貌的异同。用有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶,会对其晶型及其晶型的稳定性有一定的影响。图5 为有机碱TEAOH 做胶溶剂的条件下制备的TiO2 纳晶及其分别在300 °C,500 °C,700 °C,800 °C,900 °C 烧结1 小时样品的XRD 谱图。在TiO2 纳晶的晶型中,峰位于2θ=25.3°是锐钛矿相的特征衍射峰,峰位于2θ=27.4°是金红石相的特征衍射峰。从图中可知,TiO2 纳晶在800 °C 烧结前,晶型没有发生变化。在800 °C 烧结之后,才出现了金红石相晶型,这一结果与Young 等人的研究结果一致[18]。据报道在酸性条件下制备的TiO2 纳晶,在烧结温度达600 °C 时,锐钛矿晶型就开始向金红石晶型转变[19]。而用有机碱TEAOH 做胶溶剂制备的TiO2 纳晶从锐钛矿相向金红石相转变的温度有所提高,这说明用有机碱TEAOH 做胶溶剂制备的TiO2 纳晶热稳定性提高了,这一稳定性说明,可以对锐钛矿型TiO2 纳晶在较高的温度下进行烧结,而不改变其晶型,即没有金红石型纳晶出现。4.4 BET 和吸附染料能力的研究用不同的有机碱做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶粉的表面积进行分析,实验得出,在使用有机碱TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶粉的比表面积为66 m2·g-1,但是当使用TEAOH和TBAOH 做胶溶剂时,制备的TiO2 纳晶粉的比表面积为78 m2·g-1 和82 m2·g-1。这一结果与粒径越大比表面积越小相一致,颗粒大小如图1 所示,这说明颗粒越小比表面积越大。研究发现,吸附的染料(RuL2(SCN)2)的多少并不一定随着比表面积的增大而增大。为了研究用于染料敏化太阳能电池测试的TiO2 纳晶多孔薄膜吸附染料的多少,把敏化的电极在5 mL 0.05 mol/L NaOH 溶液中让染料进行脱附,之后对染料的碱性溶液进行吸光度的分析,UV-vis 吸收光谱的结果如图5 所示。图中a、b 和c 三条曲线分别是采用TMAOH、TEAOH和TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶。根据朗伯-比尔定律可知吸光度随浓度增加而增大,结果显示,采用TMAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶吸收的染料最少,这与比表面积越小吸附的染料越少相吻合,但比其它两种纳晶的吸附量要少很多。虽然采用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的比表面积比用TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶的比表面积大,但是后者却比前者所吸附的染料多,这里可能的解释就是因其用TBAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 纳晶的颗粒太小还不足10nm,所以用其制备的纳晶多孔薄膜太致密而使得吸附的染料减小。4.5 染料敏化太阳能电池光电性能研究采用有机碱制备的三种不同形貌和粒径大小的TiO2 纳晶,并用其制备了敏化电极应用于染料敏化太阳能电池光电性能的研究,如图6 所示。表1 给出了三种不同电极的所组装的电池的短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率的值。在100 mW/cm2 光照条件下,三种电池的短路电流分别为10.7、13.1、10.4 mA/cm2,开路电压分别为0.779、0.700、0.698V,填充因子分别为0.52?0.62?0.60,光电转换效率分别达到了4.4%?5.67%?4.4%。从实验结果可知,采用有机碱TEAOH 制备的TiO2 纳晶所组装的电池的光电转换效率比其它两种电池的光电转换效率要高。可知,采用有机碱TEAOH 所制备的TiO2 所制备的电池的开路电压要比采用有机碱TMAOH 所制备的TiO2 所制备的电池的要低,但是其电池的短路电流和填充因子都要比其它两种有机碱所制备TiO2 所组装的电池要高。这可能是因为(1)用有机碱TEAOH 所制备的TiO2 纳晶粒经比较适中,制备的多孔薄膜粒子与粒子之间结合比较紧密,这样就提高了电子在薄膜中的传播速度;(2)较其它两种多孔薄膜吸附的染料要多,研究表明吸附的染料的量与所产生的光电流成正比,吸附的染料越多,则产生的光电流越大,用有机碱TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 多孔薄膜所吸附的染料最多,所以用其所组装的染料敏化太阳能电池的短路电流最高,电池的光电转换效率也达到最好。5 结论本章采用了钛酸四正丁酯为原料,以三种有机碱做胶溶剂来制备TiO2 纳晶,以三种制备的敏化的纳晶多孔薄膜为电极组装了染料敏化太阳能电池,并对其进行了电池光电性能的测试。研究了这三种有机胶溶剂对TiO2 纳晶晶体生长的影响,采用三种不同烷基链的有机碱做胶溶剂制备的纳晶形貌和大小有很大的不同,研究发现,随着烷基链的加长,纳晶的形貌开始变得规整,粒径也减小,但是有机碱的浓度不能太大,浓度过高时,会使制备的纳晶出现团聚,所以在使用有机碱做胶溶剂时,采用的是在pH=13.6 的条件下制备的。通过热稳定性分析发现,吸附在TiO2 纳晶表面的有机碱在450 °C 热处理后,有机物分解完全,这说明在制备纳晶多孔薄膜时,有机物分解完全,多孔薄膜中为纯的TiO2 纳晶。因为三种TiO2纳晶形貌和大小不同所以制备的多孔薄膜吸附染料的量也不相同。实验发现采用有机碱TEAOH 做胶溶剂时制备的TiO2 的敏化电极吸附的染料最多,电池光电性能测试也显示用此TiO2 纳晶制备的电池开路电流达到13.1 mA cm-2,光电转换效率达到5.67%,比其它两种电池的光电转换效率要高,这说明用有机碱TEAOH 做胶溶剂所制备的TiO2 纳晶的形貌和大小比其它两种有机碱胶溶剂制备的TiO2 更适合应用于染料敏化太阳能电池。更多毕业论文请到
技术经济学作为整体学科,有着深刻的内涵与广博的研究领域,而技术经济学发展史却是循着技术经济学学科的核心及其精华部分而开展研究的。下面是我为大家整理的技术经济学相关论文,供大家参考。
摘要:太阳是一项很重要的可再生能源,在现行世界能源与环境危机的大背景下,太阳能的应用价值日益凸显。作为太阳能应用的一项重要技术,光伏发电发展前景十分可观,而我国的光伏产业又面临着前所未有的机遇和选择。 文章 将结合技术经济理论和 方法 ,从技术、企业、产业和国家这四个不同的方面,对我国的光伏产业进行深入探讨,促使我国的光伏产业向着又好又快的方向稳步前进。
关键词:光伏发电;经济分析;发展预测
太阳能是地球能源的基本来源,因此,如何更好地利用太阳光发电,是人类一直面临的一个棘手的问题。太阳能是一项清洁性、安全性的能源,资源的来源广泛且充足,而且其具有很长的寿命,也不像其他能源那样,需要经常维护。基于这些其他能源不具备的特点,光伏能源被视为21世纪最有利用价值的能源。自上个世纪50年代,太阳能的应用已经从太阳能电池发展到如今太阳能光伏集成建筑等多个不同的领域。纵观全世界的光伏产业,也历经了半个世纪的发展,进入到21世纪之后,我国的光伏产业也渐渐地步入了高速的发展时期。因此,本文将以市场分析为基础,由四个方面来深入探讨技术经济:技术、企业产业、国家。
一、光伏产业的优点
光伏产业是一项绿色又环保的能源,因此被看作是一项战略性的朝阳性产业,各国给予光伏发电的很高的重视程度,并给予大力的扶持,原因如下:
1.《京都议定书》给予各国以压力,迫使各国政府落实积极开发各项清洁型能源,包含太阳能在内,这样有利于减少温室气体的排放。
2.中东是全球的石油主产区,因此,中东地区的政治趋势一直处于一种紧张的状态。为了保证稳定的能源供应,各国政府不得不大力开发国内能源,其中包含太阳能在内。
3.像石油、煤炭这些矿物能源在渐渐枯竭,各国政府不得不积极开发包含太阳能在内的可再生能源,这样才能使能源长期供应。基于以上几个原因,在上世纪末的最后十年,全国光伏发电产业以每年百分之二十的速度高速增长。在新千年以后的三十年中,全球光伏发电产业以每年百分之三十的速度高速增长。光伏能源是可再生能源中一项独具潜力的能源,它的重要性和战略性日益凸显,世界各国积极出台相关政策和法律鼓励光伏产业。自1999年来,世界各国尤其是美、日、德这些西方发达国家逐步推出了大型国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划,这在一定程度上推动了世界光伏产业的发展,世界光伏产业是比IT产业发展还快的产业。作为一项可再生清洁能源,在21世纪前半期,光伏发电将发展成最重要的基础能源。
二、光伏发电成本分析
(一)光伏发电成本和影响因素
光伏发电的成本,直接决定了其能否大规模的快速发展,和其在能源供应中的地位。光伏发电的成本主要受两方面因素的影响:光伏发电总成本以及总发电量。光伏发电成本主要是受初始投资的影响,诸如运行维护费、税收等因素则对系统的发电成本影响较小。1.初始投资。光伏电站的初始投资主要包含光伏组件、电缆、配电设备、并网逆变器等成本,在这其中,光伏组件投资的成本就占初始投资的一半以上。2.发电量。光伏发电系统的发电量受两个因素影响:太阳能资源、太阳发电的效率,与此同时,也受运行方式、线路耗损等因素的影响。因此,在中国与建筑结合在一起的光伏发电系统大多安装在东部沿海地区。3.单位电量成本。(也称度电成本)
(二)多种类型的光伏发电系统度电的成本分析
中国光伏发电市场的起步并不早,主要开展了投资补贴、特许权招标等项目,一些技术的经济分析并不能恰当地反映出成本所在,本文主要结合一些典型的运电站数据来分析。
1.聚光光伏电站的单位投资成本是比晶硅光伏要高的,聚光光伏电站度电成本比薄膜光伏电站要低,但仍然比大规模地面晶硅光伏电站要高一些。
2.薄膜光伏电站的单位成本比晶硅光伏电站的成本要低,但它的效率也低,而度电成本比晶硅光伏电站高。
(三)光伏发电系统度电成本的变化趋势
光伏系统的成本包含太阳电池组件、功率控制、组阵系统平衡、间接费用这四个部分。在这其中,组阵系统平衡涵盖了支撑组件的框架和支架、电线、基础土建和土地的使用费等。功率控制分为两个方面,逆变器和电器控制系统。简介费用包含涵盖了工程建设的管理费、工程设计费、建设期中的利息、意外的费用、运费等等。目前,制约光伏发电规模化发展的一大因素就是成本过高。随着电池效率的提高、组件成本的下降以及寿命的延长,光伏发电的成本和平价上网的水平相近,因此,光伏发电非常具有发电的竞争力。一些国际机构对未来光伏发电的系统度电成本做出了预测:现如今,中国并网光伏的发电单位的初始投资成本大约为15/W,光伏发电装机的容量是3GW。按照中国发电产业现有的发展趋势来看,在技术提升和装备国产化的大前提下,每年的投资成本会有百分之十的下降。按照《可再生能源“十二五”规划》的要求,到2015年年底,中国太阳能光伏发电的装机容量已经达到14GW。预计到2020年年底,太阳能光伏发电的装机容量会达到40GW,到2030年年底,装机容量会达到200GW。根据测算结果来看,2015年中国光伏发电的单位投资成本也大概是11元/W,2020年将会下降至10元/W,2030年会出现大幅下降,降至4元/W。太阳电池成本的下降,不仅仅是依靠技术进步,规模化的生产也在一定程度上降低了成本,使得成本有二分之一到三分之一的下降幅度。而系统平衡需要的构建成本也有了明显的下降。目前微电网的发电技术仍处于深入研究的阶段,虽然成本还是很高,但伴随着技术的不断革新和进步,成本也会逐步降低,未来光伏发电技术的前景是巨大的。2020年前,全球光伏发电的市场还是主要集中于欧盟地区,占到的比例约为百分之四十,2010~2020年,光伏发电在法国、德国、西班牙、意大利等国的地位逐步提升。2020年之后,光伏发电的新兴市场主要是中国、美国、巴西等国,光伏发电技术是重要的可再生能源发电技术。
三、光伏发电发展前景分析
1.多种光伏电池技术争相发展,第一代晶硅电池具有高校、低廉、使用广泛的主要用途,为市场主导。第二代薄膜电池成本低、耗能少,发展前景良好。第三代新型太阳能电池效率高但价格昂贵,目前仍处于探索阶段。
2.光伏微电网发电技术的发展方向是高成本和低稳定性光伏微电网是用光伏发电当作最主要的电源,它可以和其他的储能装置配合,直接在用户负荷周围供电,典型的微电网是可以脱离主网运行的,也可接到主网上运行,这样可以减少配电投资,大大减少了太阳能间歇性对用户带来的影响,这比较适合成本较高的边远山区和对供电有高可靠性的用户使用。
四、发展光伏产业的建议
综上所述,发展我国的光伏产业已经变得刻不容缓了。我国光伏产业的健康稳步发展,是与国家产业政策的宏观调控分不开的,国家各项政策的颁布和落实,将在很大程度上推动我国光伏产业的发展。
1.政府要做好带头作用,设立光伏产业发展的专项经费,更要在资金、电价、税收等方面制定相应的优惠政策,大力扶持。
2.技术上既要自主研发,又要学会技术引进,也可以和国内研究共同公关,建立健全一套创新的技术体系。
3.要以政府作为主导,多元化投资,建立一套完整的产业链,多方参与、共担风险,以更高的水平进行光伏技术师范建设项目。
4.努力培养国内的光伏市场,制定一套具体的分摊上网电价的实施细则,。5.对光伏产业的发展做出合理的规划。对行业标准的制定要加速,提升光伏产业在未来产业中的竞争力。
五、 总结
总而言之,太阳能光伏发电是绿色、环保的可再生能源,光伏发电技术的发展前景非常可观,在2030~2050年间,光顾能源和常规能源在价格上会有真正的竞争力出现,因此,这必将成为我国多能互补能源中非常重要的组成部分。我国的光伏产业需要在市场的规范、设备国产化、提高技术支持、产业链的发展等方面继续努力。只有这样,中国的太阳能光伏产业才能跻身世界前列。
作者:杜娟 单位:黄河水电光伏产业技术有限公司
参考文献:
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摘要:进入21世纪以来,在社会经济飞速发展的情况下,人与自然之间的矛盾激化,因此,找到一种能够让社会经济与自然环境和谐相处的低碳经济发展模式已经成为各个国家都极为重视的问题,这也是促使低碳经济模式成为不同国家共同发展的一个重要因素。文章主要针对低碳经济发展的技术范式以及发展路径的思考进行了全面详细的阐述,以期为我国经济发展过程中提供参考。
关键词:低碳经济;技术创新
在当前全球变暖越演越烈的情况下,低碳经济发展模式已经成为了各个国家的主要经济发展方式,以此来促进人与自然之间的和谐关系,这不仅是对自然环境的保护,同时也是对人体健康的保护。低碳环境带来的不仅是低污染生产,还能够减少排放,避免大量污染环境的物质排入到水流、土地、大气中,进一步对被人体吸收,导致大量疾病的滋生。因此,应当加大低碳经济的发展力度,并且对其中的技术经济范式以及发展路径要进行深入的思考。
一、低碳经济与低碳技术
低碳经济已经成为了当前社会上一种新兴的经济发展模式,该发展的模式核心内容主要是在当前市场相关机制的基础上来进行制度的创新以及制定,通过这样的方式来使得低碳经济发展模式能够不断地提高技术效能、减少资源使用,同时研究出可再生能源、减少温室气体排放等相应技术,使得绝大部分工业生产都能够走向低排放、低能耗的生产模式。而有着低排放、低能效效能的低碳经济发展模式必然会伴随着新的节能技术、增效技术、减排技术的发展而发展。只有在大量新型技术的带动下,并以创新的低碳技术作为指引,才能够不断推动低碳经济模式的发展。
二、目前我国低碳技术发展的现状
现阶段我国企业在低碳技术研发方面已经取得了明显成功,有些低碳产品甚至达到了中世界先进水平,其中最突出的就是新能源行业。比如,截止到2015年我国已经有82台超超临界机组在网运行,在世界范围内也处于领先地位。除此之外,在世界范围内,我国风力发电机组增长量也处于领先地位,2013年,风电机组增长量已经高于1600万千瓦;2015年风电装机容量已经超过了10000万千瓦,同比增长1474万千瓦,增长率达到了25%。除此之外,我国是世界范围内出口光伏组件最多的国家,全球有接近40%的光伏产品来自于我国。此外,中国是世界最大的太阳能热水器的生产者和消费者,占世界总产量的70%,约95%的太阳能热水器的核心技术为中国公司持有;中国企业生产出了全球首款单次充电可行驶400公里、并可容纳5位乘客的纯电动轿车;中国水泥余热发电效率世界领先,已开始向国外出口技术和设备。由中国科学院能源领域战略研究组编制的《中国至2050年能源科技发展路线图》指出我国近期低碳经济与新能源产业最重要的发展领域为:清洁煤技术、新能源汽车、智能电网、新能源规模发电等。中国在低碳领域取得了不小的成就,但中国的低碳技术发展仍然令人担忧。因为我们的技术仍以中低端为主。
1.风力发电技术虽然是中国发展最快的新能源行业,已具有1.5MW以下风机的整机生产能力,但是一些核心零部件,如轴承、变流器、控制系统、齿轮箱等的生产技术难关却迟迟未能攻克。
2.可再生能源发电并网一直是一大技术难题,其中重要原因是我国的智能电网建设水平较低,没有先进的电网调控和调度技术。3.在发展清洁煤技术方面,整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)相关项目刚刚启动,关键部件尚不能国产。在中国,常规火电站的投资约为每千瓦5000元人民币,而IGCC示范电站高达每千瓦1万余元,比常规火电站高出1倍多。
三、我国低碳经济下的技术创新路径选择
我国是一个人口数量众多的国家,人口数量位居全球第一,但是经济发展的速度却并不符合人口需求,生态环境也较为薄弱,极易受到气候变化的直接影响。目前我国还处在一个经济飞速发展时期,面临着减小贫富差距、大力发展经济、减少温室气体排放量等多个不同层面的重要工作同时发展,这导致我国要推广低碳经济发展模式的变得更加困难。也正是由于我国的国情较为特殊,因此我们不能照搬国外的低碳经济发展模式,应当从国外低碳经济发展模式中吸取能为我国所用的精华,从我国所特有的低碳经济发展之路。
1.对低碳技术研发给予政策、资金等方面的支持。不断完善我国的低碳技术开发政策,加强相关的政策以及制度,并且对我国的低碳经济发展模式的企业,予以大量的资金支持。①部分新型的能源技术一直以来都是世界上极其难以攻克的问题,而如果仅仅只依靠企业独立进行研发,必然是极其困难的,因此,政府必须要帮助企业在一方面加强与国际先进能源技术的合作以及交流,从而为我国新型能源技术的快速发展打下坚实的基础。②国家应当在涉及到公共基础设施的建设工作上,加大对低碳建设的力度,例如智能电网等,大量低碳技术应用在基础建设上,能够为国家节省资源和资金,减少排放。③国家应当扶助进行尖端领域的技术研究工作,使得我国的低碳技术能够不断的进步,不仅快速与国际尖端技术接轨,未来还要努力超越国际平均水平,例如在风力发电机上的相关核心技术等。④严格制定相应的低碳技术制度,以及战略规划,引导低碳技术的正确发展,避免盲目发展的现象出现,同时,低碳技术的发展方向应当由国家来予以规划;⑤国家建立起相应的低碳经济发展扶持基金会,以此来帮助我国企业低碳技术的发展。
2.从企业发展角度来说,企业需要进行低碳技术方面的创新,如若不然,企业将在低碳经济发展大趋势下失去市场竞争力。首先,企业应该转变营销理念以及传统的盈利模式,在制定短期目标的同时,还需要制定长期目标,总体大方向应该是发展低碳技术,通过低碳技术的应用,以使企业获得更高的利润,真正的实现发展模式与技术平衡;其次,企业需要与政府、机构以及其他企业加强交流沟通,展开密切合作,以此分散低碳技术研发期间可能会出现的各项风险。由于低碳技术本身并不成熟,有很多低碳技术还只是停留在概念阶段,企业研发过程中需要承受非常大人力、物力等压力,如果企业单打独斗显然成功的可能性并不高,所以企业需要与政府、科学研究机构等展开合作,以此规避风险;最后,可以引进先进的低碳技术。现如今,技术发展也逐渐实现了全球化,我国企业完全可以通过技术贸易来着获得先进低碳技术,而后再依据我国国情消化吸收,与此同时国家还应该做好专利产权保护工作。
3.对于科研机构来说,应该密切关注国家出台的各项政策 措施 ,在此基础上,还需要与企业进行合作,以此得到研发资金。科研机构低碳技术研发的重点应该放在以下几方面:提升煤炭资源的利用率;核电技术、输配电技术以及可再生资源的开发利用技术等。通过这些技术的大力研发,真正的促进我国低碳技术发展,融入到各行各业中。另外,科研机构还需要做好一项非常重要的工作,即必须将研发成功的低碳技术推入到市场中,真正的将技术转变为生产力。
四、结语
综上所述,低碳技术已经成为了全世界生产技术发展的主流,这也是生产发展的必经之路,因此,在当前低碳经济模式发展的潮流中,我国应当加快与国际水平接轨的速度,扩大低碳生产技术在我国生产行业的覆盖范围,将更多技术应用到生产中,促使低碳经济发展走上可持续发展的道路。
作者:候雪雁 单位:大庆市红岗区伟业社区
参考文献:
[1]王国栋,杨志.低碳经济[M].石油工业出版社,2010.
[2]黄栋.低碳技术创新与政策支持[J].中国科技论坛.2010(02).
浅议太阳能技术在建筑设计中的应用工学论文
摘要: 能源是人类社会求生存和发展的物质基础,而以石油、煤炭等为基础的常规能源体系曾经极大程度的推动并促进了人类社会的发展,但这些常规的能源体系的过度开发直接导致了环境污染,为了可持续发展,我们应该充分开发和利用洁净能源。
关键词: 太阳能 建筑 能源
一、可持续发展太阳能在未来能源结构中的地位
国际能源机构预测,经济的发展离不开资源,目前全世界最常用的还是化石类能源,但随着经济的发展,煤炭和石油需求量越来越大,终有一天会枯竭。不同能源机构对世界能源供应情况的预测数据各有所不同,但基本结论都是相似的。即全世界的煤炭只能用220年,在未来短时期内化石类能源在能源供给结构站占据很大的比例,但随着科学技术的发展,可再生能源将逐渐替代化石类能源,并在2030之后开始逐渐进入大规模应用,随着经济的持续发展,可再生能源将在能源资源中占据越来越大的比例。与有限的化石燃料能源相比,太阳能堪称最为理想的可再生能源之一。随着太阳的辐射输出,光子能量完全可以转换成各种人类需要的能源。尤其是光能转换为最常见也是最高级的电能,而电能则可以转化为动能、热能等其它形式的能源。也就是我们只要充分利用自然界中最丰富的'太阳能,完全可以满足人类的生活和生产需求。
二、太阳能被充分利用的必然性
现代工业革命开创了现代文明,然而它都是建立在大规模开采和使用化石燃料的基础上的。“石油是工业的血液,煤是工业的粮食”是这一现状的最好诠释。化石燃料作为不可再生能源,之前的大规模开采和使用,已使化石资源日益枯竭,它已逐渐不能满足日益增长的经济需求,还诱发了不少国家之间、区域之间的政治经济纠纷,甚至引起冲突和局部战争。虽然我国矿物能源资源的储量是比较丰富,然而人均能源资源只有世界人均能源资源的二分之一左右。从能源消费结构来看,我国是世界上最大的煤炭消费国,而根据大概的估计,我国的煤炭资源只能开采80年,而石油资源只能开采20年。1997年我国正式成为了《京都议定书》签约国,但其影响和约束,限排压力很大。我国的火力发电,尤其是煤炭发电极大程度的受到了限制。随后我国也正式加入WTO,我国的经济迎来了一个新的机遇,同时我国也正式步入了工业化中期,即重化工业阶段,其能源需求量和消耗量也将快速的增长。从环境保护方面来讲,化石能源的利用已造成了严重的环境污染,温室效应、酸雨等环境问题接踵而来,尤其是温室效应是全人类所面临的环境问题。为了可持续发展我们必须寻求新的可再生的绿色能源,太阳能作为自然界最丰富的洁净能源,而我国全年辐射总量为917—2333kW·h/m2,是世界上太阳能资源丰富的国家之一,因此太阳能是我国可再生能源的首选。
三、太阳能的利用方式
目前太阳能的利用方式可分为光-热转换、光-电转换、光-化学转换。其中最成熟的就是光-热转化和光-电转化。而光-化学转换尚处于研究开发阶段,这种技术包括半导体电极产生电而电解水产生氧,利用氢氧化钙或重金属氢化物热分解储能形式。太阳能制氢问题解决了,才有真正意义上的氢利用,这将是引起时代的变革。 四、太阳能在建筑设计中的应用
目前建筑业是经济发展的重要产业,也是消耗能源较多的行业。尤其是现在住宅不仅仅是一个遮风避雨的场所,人们所追求的是建立在自然环境持续和谐发展基础上的优越的生活环境,即建筑中充分利用绿色能源、尽可能的减少建筑的能源消耗,在保护环境的根本前提下尽可能的因地制宜,合理利用当地的优势条件发展合宜建筑。太阳能作为绿色洁净能源的使用对建筑行业来说是一种全新的发展思路。目前太阳能在建筑设计中的应用主要有太阳能发电、太阳能热水器、太阳能空调及太阳能暖气等,至于太阳能发电在建筑中的应用因其技术限制,导致造价太高,不太适合广泛的推广。下面我们将着重论述太阳能热水系统。太阳能热水器是太阳能技术在建筑设计中应用的最广泛的绿色能源。太阳能热水系统主要是由太阳能集热系统和热水供应系统构成,包括了太阳集热器、贮水箱、循环管道、支架、控制系统、热交换器、水泵设备和福建。其中太阳能集热系统又是太阳能热水系统特有的组成部分,是太阳能是否能得到合理利用的关键。那么怎样充分利用太阳能,充分发挥太阳能热水系统的功效呢?
第一,首先我们在思维上要接受绿色建筑的概念,在建筑设计阶段就要把洁净能源的创意和思维与建筑的设计相结合。
第二,前面提到太阳能集热系统是太阳能利用的关键,因此我们在建筑设计中要运用太阳能热水系统的话,我们首先要做的就是尊重权威的质检部门出局的检测报告,在结合数据中的性能参数,再根据建筑物所在地的太阳能资源与气象条件进行优化设计,确保太阳能集热系统的长期稳定运行。
第三,太阳能热水系统已形成了成熟的理论系统和实际构照,但很多传统的建筑没有给太阳能热水器预留空间。这会阻碍太阳能热水器的推广和发展,因此在设计建筑时要充分考虑到太阳能热水器预留空间。第四,为保证太阳能热水系统的设计合理,建筑设计单位和太阳能热水系统设计单位都应共同参与设计。同时太阳能热水器的安装应该要满足建筑功能和建筑防护要求,做到太阳能热水器和建筑有机结合,与周围环境想协调。总结:建筑是国民经济的主要支柱,而能源也是国民经济的命脉。随着常规能源的日益枯竭和因过度开发带来的系列环境问题,我们应该坚持走可持续发展道路,加快技术研究,充分开发和利用太阳能。
参考文献:
[1]李向军.节能技术在绿色建筑设计中的应用.建筑环境与设备,第38期
[2]崔容强,赵春江,吴达成.并网型太阳能光伏发电系统.化学工业出版社
[3]秦永丽.太阳能利用在绿色建筑设计中的应用.襄阳市水利规划设计院
目前基于光伏发电内容的教学存在知识偏难、理论过多等现状。下面是我整理了光伏发电技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
太阳能光伏发电技术应用
摘要:太阳能光伏发电固然有其独特的优势所在,但是在经济利益复杂和多重能源并存的局面下,我国的太阳能光伏产业机遇和挑战是共存的。本文主要介绍了太阳能光伏发电技术的应用进行了分析探讨。
关键词:太阳能;光伏发电技术;应用
中图分类号:TK511文献标识码: A
一、太阳能光伏发电的优缺点
1、太阳能光伏发电的优点
与火力发电系统相比,太阳能光伏发电的优点主要是:从环境效益上说,太阳能光伏发电污染排放少,不会有资源枯竭的危险,使用者心理上更容易接受,符合现代人绿色环保的能源理念。从经济效益上说,太阳能光伏发电能源质量,不需要消耗燃料、不受地域限制,设施一旦投放,即可就地发电,经济效益显著。从技术角度而言,太阳能光伏发电技术已经日趋成熟,无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠,一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,维护成本低。
2、太阳能光伏发电的缺点
从环境效益上来说,光伏生产最重要的一个环节就是多晶硅的生产。多晶硅行业是个重污染的行业,国内尾气回收工艺不尽完善,晶硅副产品是四化硅是高毒物质,倾倒或掩埋四氯化硅将造成寸草不生土地几百年都无法使用等巨大的环境风险。
从经济效益上来说,虽然太阳能光伏一点投入使用后便会产生巨大的经济效益,但是在前期投入上,投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地资源,且受气候因素和地理位置的影响较大。再者,太阳能电池组件成本高昂,目前仍然达不到将其进行民用普及的水平。
从技术角度来说,目前太阳能光伏技术已经日趋成熟,但是目前太阳能电池生产成本迟迟不能降下来也可以说是一个技术难度。为了降低成本,现在普遍采用多晶硅代替电池中的单晶硅。多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量等是当前的主要技术问题。
二、太阳能光伏发电产业存在的一些问题
1、太阳能光伏发电并网问题
未来太阳能能源肯定是重要的能源供应来源,当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时,必须考虑其对电网电压频率控制的影响,必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度,如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。
2、光伏产业盲目扩张,产业和市场不对等,不利于行业健康发展
过去几年内,我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇,利用国内人力和资源成本较低的比较优势,实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响,未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势,使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中,利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业,使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报,这也是传统光伏产业界(光伏设备制造业)日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。光伏产业没有形成一个权威机构管制,缺少长远发展规划实践,相关技术人才匮乏,研究力量薄弱,高端实验设施落后。
三、太阳能光伏发电技术的具体应用
1、独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接,因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区,比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的,这是由于太阳能发电一般选择在白天,然而负荷用电是全天24h实施,这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下,其供电可靠性很难得到保障,然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2、光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面:通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联,进而构成光伏建筑一体化系统;通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板,利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙,提高墙面积屋顶的太阳能吸收量,这就同时实现了建材功能与发电功能,是对光伏发电成本的有效控制。与此同时,在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块,这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
3、混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程,混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势,扬长避短,从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响,在冬季风力较大地区,就可通过光伏发电和风力发电的混合模式,尽可能减少天气变化对发电系统的影响,进而达到控制负载发电率的目的。
4、光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件,LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势,并且照明周期较长,且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理,通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化,再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于LED照明和光伏发电技术同是直流电,因此转化过程并不需要借助变频器,这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外,在可充放蓄电池的辅助下,光伏发电在LED照明中的技术优势必将更加突出。
四、太阳能光伏发电产业未来发展方向
1、未来太阳能光伏发电产业一定会成本,使之普及开来
太阳作为一种高效环保的绿色能在未来一定会得到光伏的应用。通过加大资金投入和政策扶持力度和企业的创新研发力度,一定能够降低光伏发电系统成本。现阶段光伏技术最关键的问题,就是要提高电池效率和降低成本。通过采用更先进的电子器件及高效模块降低特定系统平衡成本;通过高效的生产方案、通用型材料的增用以及新蓄电池的观念等手段降低电池成本;通过引进先进封装技术及提高电池工作效率来降低特定模块的生产成本。最后,通过降低电池成本一定会降低太阳能光伏发电的整体成本。
2、未来民用太阳能光伏发电将大行其道
当太阳能光伏生产的整体成本降低之后,未来的民用太阳能产业一定会大行其道,将在通信和工业应用、农村和偏远地区得到广泛应用。太阳能光伏建筑一体化亦是未来的一个发展趋势,对于城市而言可以有效节约土地资源,提升高层建筑利用率。西部地区太阳能资源丰富地区农村光伏发电站的建设可以与风能发电系统互补满足农村基本用电要求。另外太阳能庭院灯,太阳能路灯等都将为家庭和市政建设节约能源。
太阳能光伏发电是一种清洁能源,零排放、无污染,且其技术日趋成熟、成本不断下降,已经适合规模应用,今后,太阳能光伏发电必将在公共建筑或民用建筑中广泛应用,光伏发电也将成为我国的一种常规能源。
结束语
综上所述,在现有技术的基础上,生产企业必须深入的加快研发节奏,降低生产成本,提高产品质量。政府方面更加需要推进绿色能源普及使用的进程,制定强有力的产业政策和法规条文,保障光伏产业的发展。伴随着人民环保意识的增强,我们相信在市场改革和政府政策的联动作用下,我国的光伏发产业必定能稳步健康发展。
参考文献
[1]柴亚盼.光伏发电系统发电效率研究[D].北京交通大学,2014.
[2]熊静.光伏并网发电系统的研究[D].南京理工大学,2014.
[3]胡云岩,张瑞英,王军.中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J].河北科技大学学报,2014,01:69-72.
[4]许志军.太阳能光伏发电技术在交通运输业的应用[J].青海交通科技,2014,01:10-11.
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同学你好,毕业了就需要面临写论文,对于太阳能论文不知道你是否确定选题,确定选题了接下来你需要根据选题去查阅前辈们的相关论文,看看人家是怎么规划论文整体框架的;其次就是需要自己动手收集资料了,进而整理和分析资料得出自己的论文框架;最后就是按照框架去组织论文了。你如果需要什么参考资料和范文我可以提供给你。还有什么不了解的可以直接问我,希望可以帮到你,祝写作过程顺利。(一)选题毕业论文(设计)题目应符合本专业的培养目标和教学要求,具有综合性和创新性。本科生要根据自己的实际情况和专业特长,选择适当的论文题目,但所写论文要与本专业所学课程有关。(二)查阅资料、列出论文提纲题目选定后,要在指导教师指导下开展调研和进行实验,搜集、查阅有关资料,进行加工、提炼,然后列出详细的写作提纲。(三)完成初稿根据所列提纲,按指导教师的意见认真完成初稿。(四)定稿初稿须经指导教师审阅,并按其意见和要求进行修改,然后定稿。