浙江名牌、高新技術(shù)企業(yè)
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發(fā)布時間：2020-10-22 09:08:49
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太陽能利用技術(shù)指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)。利用半導體器件的光伏效應原理把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能稱為太陽能光伏技術(shù)；把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并加以利用屬于太陽能熱利用技術(shù)。
領(lǐng)域出現(xiàn)了2項重大突破：一是1954年美國貝爾。
在光伏產(chǎn)業(yè)方面，各國一直通過擴大規(guī)模、提高自動化程度，改進技術(shù)水平、開拓市場等措施降低成本，并取得了巨大進展。商品化電池效率從10%~13%提高到13% ~16%.生產(chǎn)規(guī)模從20世紀80年新能源丨bookmark7中國電力總計在生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的同時，自動化程度、技術(shù)水平也將不斷提高，電池效率將由現(xiàn)在的水平（單晶硅14%~16%，多晶硅12%~14%）向更高水平（單晶桂18%~破。薄膜電池具有大幅度降低成本的潛力，許多國家都在大力研究開發(fā)薄膜電池。本世紀薄膜電池技術(shù)將獲得重大突破，成本會大幅度降低，實現(xiàn)光伏發(fā)電與常規(guī)發(fā)電相競爭的目標。
并網(wǎng)發(fā)電及光伏建筑集成快速發(fā)展。并網(wǎng)發(fā)電可節(jié)省蓄電池，大大降低系統(tǒng)成本和維修成本。建筑光伏集成具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征，建筑物的外殼能為光伏系統(tǒng)提供足夠的面積，不需要占用昂貴的土地，省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；光伏陣列可代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費用；光伏系統(tǒng)的安裝可集成到建筑施工過程，降低施工成本；在用電地點發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5%10%），降低了電力傳輸和分配的投資和維修成本；集成設(shè)計使建筑更加潔凈、完美，更使人賞心悅目，更容易被建筑師、用戶和公眾接受。太陽能光伏系統(tǒng)和建筑的完美結(jié)合是可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會十分重視，許多國家相繼制定了屋頂計劃，使并網(wǎng)光伏建筑集成技術(shù)如旭日東升，蓬勃發(fā)展。如美國和歐洲的百萬屋頂計劃，日本到2010年安裝5 000MW屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)等。
并網(wǎng)光伏建筑集成成為光伏發(fā)電技術(shù)的主導市場具有劃時代的意義：標志著光伏發(fā)電由邊遠地區(qū)和特殊應用向城市過渡，由補充能源向替代能源過渡，由大型集中電站向分布式供電模式過渡，人類社會向可持續(xù)發(fā)展的能源體系過渡。
自從太陽電池在空間應用和地面應用獲得成功后，人們一直在夢想著建立空間太陽能光伏電站，以避免地面因季節(jié)、晝夜、天氣、地理條件等因素造成地面太陽輻射不連續(xù)、多變性和低密度等缺點。人類的航天技術(shù)、空間站技術(shù)已為實現(xiàn)這種夢想提供了現(xiàn)實的技術(shù)基礎(chǔ)。
空間太陽能光伏電站的另一個技術(shù)問題是如何把電能輸送到地面。
比較合理的方案是通過微波技術(shù)傳送。微波-電能轉(zhuǎn)換具有效率高、損耗少等優(yōu)點，但微波的污染和屏蔽是實現(xiàn)空間太陽能光伏電站的重大技術(shù)課題之一。相信隨著本世紀的技術(shù)進步，人們變夢想為現(xiàn)實是會實現(xiàn)的。
2.2太陽能熱利用技術(shù)的發(fā)展概況和趨勢太陽能熱利用技術(shù)包括太陽能熱水器、太陽能建筑（太陽能采暖空調(diào)）、太陽能熱發(fā)電等。其中熱水器是太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應用最普遍的技術(shù)，其他技術(shù)多數(shù)處在示范階段。2.2.1太陽能熱水器總保有量約6500萬m2.中國是世界上太陽能熱水器最大生產(chǎn)國和消費國，截至2000年底安裝總量約為2600萬m2，歐洲1170萬rtf.2002年底，中國太陽能熱水器安裝總量達到4 000萬m2.按人均使用太陽能熱水器面積計，塞浦路斯和以色列居世界首位，分別為1m2/人和0.7m2/人。日本和以色列太陽能熱水器用戶比例分別為20%和80%.21世紀熱水器將仍是太陽能熱利用的最主要市場之一。目前雖然許多國家都得到了較普遍的應用，但世界太陽能熱水器的平均戶用比例還非常低，約為4%，同日本的20%和以色列的80%相比，相差很遠。此外，服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)、公共福利事業(yè)等的中低溫熱水的應用市場也非常大。目前世界太陽能熱水器的市場約10億美元。2015年世界人口約70億，如果熱水器戶用比例達到20%（日本今天的水平），社會經(jīng)濟和環(huán)境效益將非常顯著。
2.2.2太陽能建筑紀80年代國際能源組織（IEA）組織15個國家的專家對太陽能建筑技術(shù)進行聯(lián)合攻關(guān)，歐美發(fā)達國家紛紛建造綜合利用太陽能示范建筑。試驗表明，太陽能建筑節(jié)能率大約75%左右，已成為最有發(fā)展前景的領(lǐng)域之一。建筑能耗占世界總能耗的1/3，其中空調(diào)和供熱的能耗占有相當大的比例，是太陽能熱利用的重要市場。太陽能建筑的發(fā)展不僅要求建筑師和太陽能專家互相密切合作，而且要求在概念上、技術(shù)上相互融合、滲透、集成一體，形成新的建筑概念和設(shè)計。目前太陽能建筑集成已成為國際上新的技術(shù)領(lǐng)域，將有無限廣闊的前景。太陽能建筑不僅要求有高性能的太陽能部件，同時要求高效的功能材料和專用部件，如隔熱材料、透光材料、儲能材料、智能窗（變色玻璃）、透明隔熱材料等，這些都是未來技術(shù)開發(fā)的內(nèi)容。
2.2.3太陽能熱發(fā)電目前熱發(fā)電系統(tǒng)主要有4種類型：槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)、碟式系統(tǒng)和太陽能煙囪。槽式系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱產(chǎn)生蒸汽，推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。塔式系統(tǒng)是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一"1'固定在塔頂部的接收器上，以產(chǎn)生很高的溫度。碟式系統(tǒng)是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，接收器在拋物面的焦點上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750T：左右，驅(qū)動發(fā)動機進行發(fā)電。太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)主要由煙囪、集熱器（平面溫室）和發(fā)電機及儲能系統(tǒng)組成，被溫室加熱的空氣溫室中心和煙囪底部產(chǎn)生氣流，帶動發(fā)電機而發(fā)電。
先后在美國加州的Mojave沙漠上建成9個槽式發(fā)電裝置，總?cè)?54MW.隨著技術(shù)不斷發(fā)展，系統(tǒng)效率由起初的11.5%提高到13.6%，發(fā)電成本由26.3美分/（|4啄。11）降低到12美分/（1賈。11）。
但十幾年來這種系統(tǒng)沒有擴大和推廣，可以認為只是一種大型的商業(yè)化示范系統(tǒng)。其他2種處在研究開發(fā)和示范階段，其中由于碟式系統(tǒng)光學效率高，啟動損失小，效率可達29%.里南部的Manzanaries建成第1個50kW，太陽能煙囪示范項目，它把大型溫室熱氣流推動渦輪機發(fā)電的概念變成現(xiàn)實。在上述項目的基礎(chǔ)上。EviroMission公司計劃在澳大利亞悉尼以西600km處建造200MW的太陽能煙囪發(fā)電站，該電站的塔（煙囪）高lkm，煙囪的直徑130m，煙囪建在平面溫室的中心，平面溫室直徑7km.電站的關(guān)鍵技術(shù)是在溫室內(nèi)外創(chuàng)造一定的溫差。大型圓形玻璃溫室內(nèi)的空氣向運動到中心的傾斜天花板處產(chǎn)生一個近恒速的風流，通過安裝在煙囪底部的32個閉式葉輪機晝夜連續(xù)地發(fā)電。恒風速發(fā)電比風電場具有更多的優(yōu)越性。電廠的設(shè)計運行參數(shù)較靈活，盡管電站設(shè)計具有調(diào)峰功能，但儲熱系統(tǒng)可使發(fā)電能力從200MW降低到80MW.工廠的年設(shè)計電力為700GW*h，電站的能力因數(shù)為38%.除發(fā)電外，電站還有環(huán)境和就業(yè)效益。該項目預計投資約6~7億澳元，目前處在優(yōu)化設(shè)計階段。從概念上說，太陽能煙囪發(fā)電可以稱為太陽能熱風力發(fā)電。為200MW發(fā)電廠效果圖。雖然有些專家對這種電站的未來前景還持有不同意見，但畢竟是太陽能熱發(fā)電的一種新技術(shù)，可通過實踐進行總結(jié)。
太陽能熱發(fā)電技術(shù)同其他太陽能技術(shù)一樣，在不斷完善和發(fā)展，但其商業(yè)化程度還未達到熱水器和光伏發(fā)電的水平。太陽能熱發(fā)電正處在商業(yè)化前夕，坪計2020年前，太陽能熱發(fā)電將在發(fā)達國家3我國太陽能利用技術(shù)的發(fā)展概況和趨勢3.1太陽能光伏發(fā)電件的總生產(chǎn)能力約29MW/年。2002年我國太陽電池和組件的實際生產(chǎn)量達到11MW，其中電池/組件生產(chǎn)6MW（其中2MW為非晶硅），組件封裝5MW.最近10年太陽電池和組件生產(chǎn)平均年增長率25%（從1992年的0.65MW到2002年的6MW）。電池和組件性能不斷提高，商業(yè)化晶硅電池效率由20世紀80年代的10%~12%提高到12%~14%.太陽電池組件成本20年來不斷降低，售價由80年代初的65~70元/Wp降到2002年的30元/Wp.我國光伏電池和組件歷年來的生產(chǎn)情況、累計安裝量和銷售價格分別如~6所示。
我國光伏組件生產(chǎn)發(fā)展情況為適應市場發(fā)展的需要，目前一些廠和公司正在擴大生產(chǎn)能力或新建廠，如昆明和寧波電池廠正向2MW能力擴大，上海空間電源電鄉(xiāng)通電工程“，投資約20億人民幣，用光伏發(fā)電解決西部7省、E（西藏、新疆、青海、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、四川）無電鄉(xiāng)的鄉(xiāng)政府所在鎮(zhèn)的用電問題，光伏系統(tǒng)總安裝容量約20MW.這些光伏電站對提篼當?shù)厝嗣裎镔|(zhì)文化水平和帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展都起到了非常積極的作用。
000萬人生活在無電地區(qū)，急需生活用電。為盡快解決邊遠無電地區(qū)人民的用電問題，國家計委推出了“中國光明工程”計劃，計劃目標是到2010年，利用光伏發(fā)電和風能發(fā)電解決2300萬邊遠地E人口的用電問題，并達到人均100W的用表2我國未來光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的估計且件成本/元'wy1'1*所、上海國飛公司正建立池生產(chǎn)線，無錫尚德太陽1司于2002年建成10電池生產(chǎn)線，保定英利新公司正在組建26MW晶3組件生產(chǎn)線，四川華冠和分別在建2MW組件封裝力諾和深圳潔凈能源夕12、10MW電池和組件生可以說，我國光伏產(chǎn)業(yè)正丨個大的發(fā)展。
安裝容量約40MWp，主括通信、邊遠地區(qū)應用、7及消費娛樂產(chǎn)品等。最近并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研制和示邊遠地區(qū)應用主要國西部地區(qū)，包括獨立光戶用光伏系統(tǒng)（照明、電機、水栗等）。如西藏7-城，總計420kWp，西藏|5丨專項光伏工程項目，總MW.2002年，國家計委啟年份我國歷年累計安裝的光伏系統(tǒng)年份我國光伏組建價格的逐年變化偵電力公Z多晶桂偵源有限連電池和￡徽朝陽：線，山東h別籌建產(chǎn)線等。
犬系統(tǒng)總莫應用包業(yè)應用2年始范。
：伏電站、視、收音f無電縣江里地區(qū)計約0.6動了“無電水平，相當于屆時全國人均發(fā)電量的1/3.同時解決邊遠地區(qū)邊防哨所、微波通信、公路道班、輸油管線維護、鐵路信號等的基本用電問題。該計劃于2005年使光伏總裝機容量達100MW，2010年達到300MW，如表2所示。世界銀行為開拓中國可再生能源市場的GEF項目也在執(zhí)行中，該計劃在5年內(nèi)安裝約10MW的戶用光伏系統(tǒng)。2003將啟動無電村的通電工程，其規(guī)模相仿。2008年北京奧運申辦成功，促進了光伏并網(wǎng)發(fā)展，近來各地不斷啟動不同規(guī)模的并網(wǎng)發(fā)電示范工程。這些計劃的執(zhí)行，將使中國成為世界上僅次于日本、歐洲和美國的第四大光伏市場。
我國社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展為光伏市場提供了更好的發(fā)展機遇和空間，可以期望，并網(wǎng)屋頂系統(tǒng)及電站也會很快進人市場。在市場和生態(tài)環(huán)境的驅(qū)動下，我國光伏工業(yè)會有一個大的發(fā)展。表2給出了我國光伏產(chǎn)業(yè)和市場的發(fā)展估計。
3.2太陽能熱利用技術(shù)3.2.1熱水器20多年來，我國各種太陽能熱利用技術(shù)獲得不同程度的發(fā)展。其中太陽能熱水器技術(shù)最成熟、應用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最迅速，是20世紀70年代以來我國可再生能源領(lǐng)域中產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最成功的范例。
太陽能熱水器的生產(chǎn)和應用開始于20世紀70年代后期，開始以平板式和悶曬式為主，生產(chǎn)規(guī)模較小，技術(shù)水平較底。80年代中期，我國引進加拿大銅鋁復合吸熱板（SUNSTRIP）制造技術(shù)，并自行研制成功鋁陽極化電解著色選擇性涂層（北京太陽能研究所），使我國平板集熱器產(chǎn)品質(zhì)量跨上一個新臺階，我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)開始進人以現(xiàn)代化生產(chǎn)手段制造國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)平板集熱器的歷史新階段。
20世紀90年代相繼研制成功全玻璃真空管（清華大學）和熱管式真空管集熱器（北京太陽能研究所）并相繼實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。我國的太陽能熱水器工業(yè)逐步走向成熟，技術(shù)不斷改進、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提篼，幾種熱水器的國家標準已頒布并開始實施，市場需求和競爭機制促使太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，我國已成為世界上熱水器生產(chǎn)和消費最大的國家。
千多家企業(yè)從事開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和安裝太陽能熱水器業(yè)務(wù)。產(chǎn)品類型主要有平板熱水器、真空管熱水器和悶曬式3種。平板熱水器以銅-鋁復合板芯為主，其次是全銅板芯，少數(shù)為耐腐蝕鋁板芯。
空管熱水器以全玻璃管為主，其次是熱管式真空管，后者具有更優(yōu)良的耐高溫性能、抗凍性能及熱性能，熱啟動和工程性能也較好，但價格較貴；悶曬式熱水器將水箱與集熱器合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
達到800萬m2，其中真空管約450萬m2，平板250萬m2，悶曬式100萬m2.截至2002年底，全國太陽能熱水器的保有量達到3500萬m2，銷售額約達到100億元，帶來15萬人的就業(yè)機會，已成為靠市場機制進行良性循環(huán)的新興產(chǎn)業(yè)，并與燃氣熱水器和電熱水器形成三足鼎立的局面。
億，熱水器的戶用比例如果能達到10%，平均戶用面積也將會成倍增加，熱水器總安裝量將達到5億m2以上。亞太銀行專家對我國太陽能熱水器的利用作出估計：10%的住宅安裝太陽能熱水器（2m2/每戶），熱水負荷的75%由太陽能供給，每年可節(jié)約310億電力（相當于1050萬t標準煤），相當于減少C02排放3 850萬t.說明太陽能熱水器的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益非常好。
3.2.2太陽能建筑動太陽采暖建筑的研究開發(fā)和示范，至今已推廣約1筑面積）。目前被動太陽房開始由群體建筑向住宅小區(qū)發(fā)展，如甘肅省臨夏市建成占地9.8hm2、建筑面積9.2萬m2的太陽能小區(qū)；蘭州可節(jié)約2040kg標準煤，發(fā)揮著良好的經(jīng)濟和社會效益，但在技術(shù)水平上同國外還有相當大的差距。
21世紀，應組織建筑師和太陽能專家聯(lián)合攻關(guān)，解決太陽能技術(shù)與建筑的集成技術(shù)，使太陽能采暖和熱水器真正納人建筑設(shè)計標準和規(guī)范，通過政策法規(guī)，逐步實現(xiàn)民用建筑必須有太陽能設(shè)計才可批準施工。爭取在2010年和2030年分別實現(xiàn)民用建筑太陽房達到10%和30%，其社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益將十分可觀。
3.2.3太陽能熱發(fā)電我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)工作開始于20世紀70年代末，但由于工藝、材料、部件及相關(guān)技術(shù)未得到根本解決，加上經(jīng)費不足，熱發(fā)電項目先后停止。
國家“八五”計劃安排了小型部件和材料的攻關(guān)項目，帶有技術(shù)儲備性質(zhì)，目前還沒有試驗樣機。“十五”的“863計劃”安排了熱發(fā)電的項目。總體水平與國外差距很大。
考慮到國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，可作如下粗略預測考慮：在20002010年期間進行研制及示范，2010~2030年期間進行10~100MW級商業(yè)性示范，2030~2050年期間進行1000MW級商業(yè)化推廣應用。
4結(jié)束語太陽能利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已由技術(shù)開拓期步入蓬勃發(fā)展時代。到下世紀的一、二十年代，太陽能發(fā)電成本有可能降低到與常規(guī)電價相競爭的水平，一個大規(guī)模利用太陽能的新時代――太陽能時代正在來臨。
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