分析太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)及應(yīng)用

摘要：分析了解太陽(yáng)能光伏發(fā)電和光熱熱水兩種能量輸出的“太陽(yáng)能熱電聯(lián)供設(shè)備”，以深圳市尚新熱電能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“尚新熱電”）的太陽(yáng)能熱電聯(lián)供設(shè)備在實(shí)踐應(yīng)用中的成功經(jīng)驗(yàn)為例，它顛覆了現(xiàn)有市場(chǎng)上的普通光伏發(fā)電板和純粹的真空管熱水器的傳統(tǒng)概念，真正將太陽(yáng)的能量利用到極致，真正具備光伏發(fā)電和光熱熱水雙重能源輸出的能力。 　　0引言 　　“新型高效太陽(yáng)能熱電綜合利用系統(tǒng)”這一核心技術(shù)是我國(guó)太陽(yáng)能綜合利用領(lǐng)域的重大突破，它的發(fā)明并生產(chǎn)標(biāo)志著我國(guó)集光伏發(fā)電、光熱供暖兼?zhèn)涞母咝?yáng)能熱電聯(lián)供設(shè)備，全面產(chǎn)業(yè)利用已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展的快車道，該設(shè)備單機(jī)實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電、光熱熱水的強(qiáng)大能源輸出，是目前市場(chǎng)上太陽(yáng)能利用率最高的產(chǎn)品，該產(chǎn)品功能上是光伏、光熱的綜合體，光伏發(fā)電部分比平板光伏組件使用的單晶硅電池少，具備散熱裝置，工作溫度穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；光熱熱水部分比真空管熱水器出水溫度高、流量大、壽命長(zhǎng)，特別是在高寒地區(qū)，在環(huán)境溫度極低條件下，普通真空管已經(jīng)完全喪失功能，空氣源設(shè)備基本演變?yōu)殡娎匣?，而太?yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)仍然能夠不耗能源輸出高溫?zé)崴?，能夠?dān)當(dāng)起北方地區(qū)冬季供暖的重任，為節(jié)約資源和實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保做出貢獻(xiàn)。 　　1太陽(yáng)能熱電聯(lián)供設(shè)備聚光原理 　　太陽(yáng)能熱電聯(lián)供設(shè)備是在碟式聚光原理的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。由反光盤、圓柱型儲(chǔ)水罐、聚光硅電池以及超白鋼化玻璃組成。達(dá)到一機(jī)具備中高溫?zé)崴p重功率輸出的優(yōu)異功能，該太陽(yáng)能光伏光熱一體機(jī)屬于原創(chuàng)性新產(chǎn)品，具有發(fā)明專利，是目前性價(jià)比最高的太陽(yáng)能產(chǎn)品。太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)如圖1所示。 圖1太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng) 　　傳統(tǒng)的固定式真空管只能生產(chǎn)熱水，傳統(tǒng)的光伏板只能發(fā)電，而太陽(yáng)能熱電聯(lián)供產(chǎn)品將它們合二為一：太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)聚焦后均勻照射在焦點(diǎn)中的電池片上，即刻產(chǎn)生強(qiáng)勁的直流電，聚焦后的巨大熱量又能將鋁罐中的水加熱，生產(chǎn)出大量高溫?zé)崴?，利用保溫水箱將高溫水?chǔ)存，通過(guò)水泵循環(huán)供用戶使用。本系統(tǒng)采用自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的電動(dòng)高強(qiáng)度支架，全天候自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，能最大限度地利用太陽(yáng)能資源。18個(gè)聚能盤一天能夠產(chǎn)生2000L高溫?zé)崴阋越o50m2房間供暖。太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)的聚焦?fàn)顟B(tài)如圖2所示。 圖2太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)的聚焦?fàn)顟B(tài) 　　2太陽(yáng)能熱電綜合系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　2.1太陽(yáng)能熱電綜合產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 　　太陽(yáng)能熱電綜合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是以圓形聚光盤將太陽(yáng)光聚焦在中間焦點(diǎn)處，焦斑位置安放聚光太陽(yáng)電池，電池后面是圓柱型鋁罐，有進(jìn)水接口和出水接口。產(chǎn)品表面有特殊超白鋼化玻璃覆蓋，與盤面形成密封空間，有效保護(hù)反射面及內(nèi)部太陽(yáng)電池，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。 　　2.2 太陽(yáng)能熱電綜合系統(tǒng)支架 　　太陽(yáng)能熱電綜合系統(tǒng)運(yùn)作的基本架構(gòu)為：在支架上固定安裝若干個(gè)（18或34個(gè)）太陽(yáng)能熱電綜合設(shè)備，智能跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)整個(gè)支架，沿著太陽(yáng)運(yùn)行軌道自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，使之達(dá)到垂直照射最佳角度，以獲得最大的太陽(yáng)能量。太陽(yáng)照射到聚能盤中間的焦點(diǎn)處，聚焦能量非常強(qiáng)烈，34個(gè)聚能盤的系統(tǒng)，一天能產(chǎn)出3.5t熱水。 　　支架尺寸最大為4.8m×6.7m，承重2.5t，立柱高度為3.8m，最高點(diǎn)離地面為7.3m，傾斜角度達(dá)82°，設(shè)備承重強(qiáng)度大、跟蹤驅(qū)動(dòng)力量大、跟蹤精度高，完全能夠滿足客戶對(duì)使用壽命的要求，支架模塊化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)件出廠，相同部件能夠互換，現(xiàn)場(chǎng)組裝簡(jiǎn)易、方便；支架回轉(zhuǎn)電機(jī)及推桿電機(jī)使用壽命超過(guò)10年。跟蹤系統(tǒng)及支架能達(dá)到的最大角度為82°，且任意一個(gè)角度都能到達(dá)，如圖3所示。 　　太陽(yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)適應(yīng)目前中國(guó)的政策要求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，是小中大型熱水供暖站、家庭小型分布式太陽(yáng)能電站、北方冬季太陽(yáng)能供暖、需求中高溫?zé)崴脩舻氖走x設(shè)備。用戶包括別墅、酒店、供暖站、農(nóng)業(yè)蔬菜大棚、工業(yè)食品加工廠、學(xué)校、綠色建筑、邊防哨所、政府部門、工業(yè)領(lǐng)域等，工業(yè)領(lǐng)域如印染廠、紡織廠、食品干燥廠等高耗能的企業(yè)，可以通過(guò)太陽(yáng)能對(duì)用水進(jìn)行預(yù)加熱，作為現(xiàn)在工業(yè)鍋爐的補(bǔ)充能源。安裝在別墅樓頂?shù)奶?yáng)能熱電聯(lián)供系統(tǒng)如圖4所示。 　　一個(gè)聚能盤，能夠產(chǎn)生130kW·h/年以上的電力，同時(shí)在減少CO2、吸收粉塵等方面的功效，相當(dāng)于四棵樹(shù)的環(huán)保效應(yīng)。綜上所述，本設(shè)備能節(jié)省大量燃煤，減少PM2.5粉塵排放，減少CO2排放，減輕國(guó)家環(huán)保壓力，成為治霾利器。 　　4電磁加熱設(shè)備原理 　　電磁加熱設(shè)備的熱效率，可高達(dá)92%，而普通電熱絲的熱效率一般只有55%左右，能提高30%左右的能源利用率。電磁加熱系統(tǒng)銅線本身不發(fā)熱，是高頻電流通過(guò)銅線轉(zhuǎn)換成高頻磁場(chǎng)，磁場(chǎng)使鋼管發(fā)熱，直接加熱管子內(nèi)部的水，因而熱效率非常高，而且不銹鋼管外有保溫層，其熱損耗低，又能提高節(jié)能效率，根據(jù)需要，甚至可以生產(chǎn)溫度高達(dá)200℃蒸汽，擴(kuò)大了供熱的應(yīng)用范圍。電磁加熱板如圖5所示，電磁加熱線圈如圖6所示。 　　本設(shè)備可配套利用時(shí)間控制及溫度自動(dòng)控制雙重智能電磁能源控制，充分利用國(guó)家電網(wǎng)晚間電谷半價(jià)優(yōu)惠電價(jià)，大量加溫集熱，將熱水利用本系統(tǒng)的保溫水箱儲(chǔ)存起來(lái)，絕對(duì)保障采暖熱源的充分供應(yīng)，用戶既能大幅度減少費(fèi)用支出，又能保障冬季供暖的安全可靠，同時(shí)清潔環(huán)保無(wú)污染。 　　5太陽(yáng)能熱電聯(lián)供冬季采暖系統(tǒng) 　　一個(gè)普通電熱采暖系統(tǒng)，一天需要支出100元的采暖電費(fèi)，而達(dá)到相同功率效果的電磁加熱系統(tǒng)，在完全不用太陽(yáng)能的情況下，由于電磁能的高效率可以節(jié)約30%的電費(fèi)，即電磁采暖一天只需要70元的電費(fèi)。如果再采用晚間半價(jià)電費(fèi)階段大量加溫儲(chǔ)熱，第二天白天供熱，那么理論上只需要35 元的電費(fèi)支出，再加上北方地區(qū)國(guó)家補(bǔ)貼，又大幅度減少了支出。太陽(yáng)能熱電聯(lián)供冬季供暖系統(tǒng)示意圖如圖7所示。 （深圳市尚新熱電能源科技有限公司易斌宣）