有关家用电器低碳化技术——开发篇毕业论文写作资料-论文写作网

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太阳能发电论文范文

在减少二氧化碳和空气污染物排放方面,核电一直被寄予厚望.然而,2011年3月11日发生的日本大地震摧毁了这种美好愿望.这场灾难不仅导致论文范文电力公司福岛第一核电站发生严重核泄漏事故,也使得全球核能利用进入低潮,德国甚至宣布全面放弃核电计划.在一些发达国家,核电在全社会电力供应中占据了重要地位.在法国,核电的应用比例几乎达到80%,日本的应用比例约为400/0.核电退出留下的电力供应缺口,需要矿物能源和可再生能源填补.矿物能源的使用量增加,必然导致二氧化碳和空气污染物排放量的增加.这对于面临全球气候变化和环境保护问题的各国政府而言,无疑是难以承受的压力.因此,加大可再生能源的开发利用已经成为解决当前能源问题的主要措施之一.

太阳能发电

近二十年,太阳能的开发利用发展十分迅速.作为解决气候变化和环境保护的技术措施,太阳能的开发利用被赋予重要使命.由于日本、德国等国家实施鼓励政策,单晶硅或多晶硅太阳能光伏利用曾一度成为可再生能源开发和利用的标志.除了常见的安装于房顶的光伏电池板,安装于玻璃窗的应用产品也陆续上市,包括用于遮阳的结构以及与透光玻璃一体的采光发电型太阳能光伏发电装置.

现有的薄膜太阳能电池,不仅能够实现节能环保,还可以作为一种新型建筑材料.但是,受制于光电转换效率和光致衰退率等问题,该产品应用推广较难.英国莱斯特大学与一家挪威公司合作研发出新型太阳能电池.这项技术使用的贴膜非常薄,既可透光又可发电,能够“把窗户变成发电机”.这种薄膜太阳能电池可以粘贴,也可以在制造过程中直接添加到玻璃窗或其他建筑材料上,大面积铺设时投资成本远低于传统太阳能光伏发电装置.另外,该产品还可粘贴在汽车顶部,为汽车蓄电池充电.该技术目前仍在完善中,下一个目标是让发电效率达到20%.

在节能和环保两大主题继续深化的背景下,太阳能热电联产是近年来住宅太阳能发电技术值得关注的发展趋势.太阳能光伏发电装置与太阳能集热器一体化技术方案已经有几种进入产业化前期阶段.2011年2月,日本电信电话公司( N论文范文)发布了“热电联供型非晶太阳能发电模块”.该技术将太阳能光伏电池和太阳能集热器安装在同一模块中,既提高了太阳能电池转换效率,又可以制取生活用热水.N论文范文展示的样品是在倾斜的阶梯状容器中安装4个非晶硅型太阳能光伏电池单元,容器中可以注水,并配备透明盖板.未注水时,光线直接照射到电池单元进行发电；．注满水时,产品外观和发电量会发生较大变化.通过光的折射和反射,光线可以从多个角度照射到太阳能电池单元,太阳能利用率大幅提高,单元发电量相应增加.在展示过程中,注满水时的发电电流值约为未注水时的1.5倍.非晶硅型太阳能电池的特点是可见光利用率较高,但红外线利用率较低.该技术可以有效利用未被光伏电池使用的剩余红外线将水加热,使太阳能得到更充分利用.但是,该模块构造较为复杂,制造成本偏高,仍有待改进.

由美国麻省理工学院( MIT)、开发热电转换技术的美国GMZ Energy公司、美国波士顿学院及阿拉伯联合酋长国马斯达尔理工学院( UAE)组成的研究小组,开发出采用热电转换元件的平板型太阳能发电兼热水供应系统.该系统能够实现热电联产．在发电的同时供应热水,发电转换效率约为5%,同时可提供500c左右的热水.样机的发电转换效率比同类系统提高了7—8倍,未来转换效率有可能超过10%.与光伏太阳能电池相比,该产品的制造成本大幅降低,并能够供应热水,折旧年限大幅缩短,将来有望成为太阳能电池的强劲对手.研究人员表示,该技术可将单位发电功率的制造成本降低到太阳能光伏发．电装置的一半左右.

虽然以往不乏采用热电转换元件进行太阳能发电的尝试,但是获得对热电转换至关重要的大温差非常困难,且转换效率非常低,只有0.63%.一般通过3项措施提高转换效率.第一,开发高效中温平板太阳能集热器,确保获得必要的较大温差；第二,用玻璃真空容器包裹发电面板,大幅降低热损失；第三,采用ZT指数高达1.03的BiTe类热电转换元件.这种新型集热器是由两块铜板夹住n型和p型两种热电转换材料,并以玻璃真空容器密封而成.在两块铜板中,接受阳光照射的表面铜板贴有高效吸收阳光的材料,背面铜板则粘贴具有散热作用的陶瓷板,背面铜板通过水冷式冷却使温度保持在20~60qc.面板面积是热电转换元件自身面积的200~300倍.据介绍,当冷却端面板的温度维持在20℃时,转换效率为4.6%~5.2%；当冷却端面板的温度达到50℃时,转换效率仍为3.5%~4%.冷却系统正好成为该热电联产装置的太阳能热水器.与集光式太阳能电池相比,这种新型集热器的优点在于：不需要大型聚光镜,能够制成平板结构,无需用于跟踪太阳的运动部件.

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欧洲Eurodish项目是利用碟型反射镜聚光,实现太阳能热发电并同时获得热能的太阳能综合利用技术,配套采用自由活塞式斯特林发电机系统,发电效率可与光伏发电装置媲美.该系统在发电的同时还可以提供生活用热水.

太阳能热利用

目前广泛使用的多种家用热水系统各有优劣.太阳能热水器虽具有良好的节能特性,但供热能力受日照条件影响较大.常规空气源热泵热水器在额定运行条件下具有显著的节能优势,但当室外温度低于-7℃时,产品的热力性能和运行稳定性会大大降低.燃气热水器的使用性能基本不受天气和室外温度影响,但是存在运行论文范文较高和排放污染物等问题.因此,太阳能热水单元、热泵单元与燃气热水单元组合的多能源集成系统,可以实现各种热源单元的优势互补.这类系统的运行模式通常为太阳能热水单元优先加热,其次使用热泵单元,促进家用冷热源系统在舒适、节能和环保性能方面的技术进步,这也是目前家用冷热源系统技术发展的重要方向.

在日照条件良好时,太阳能热水器可以在几乎不支出运行论文范文的情况下获得所需的生活热水.但是,目前不少太阳能热水器均配备了电热元件,以备日照不足时利用电能补充热量.若电热元件的功能被空气源热泵替代,用于补充热能所消耗的电能将减少2/3左右.热泵辅助型太阳能热水系统就是按照这样的思路形成的.目本多数地区冬季气温较低,并且二氧化碳热泵技术发展逐步成熟.在此背景下,目前日本新型节能型多热源热泵均采用二隼化碳热泵作为基本热源,这种方案在日本已成为主流.

2009年,日本三洋住宅公司的节能住宅获得缓解地球温室效应活动环境大臣表彰.该住宅就是以具有热回收功能的二氧化碳热泵作为标准配置,与太阳能热水装置组合而成的高效稳定的家庭热水供应系统.日本产品采用太阳能一热泵组合方案的重要原因是,热泵的热回收功能可以回收随生活热水排放的热能.日本家庭使用浴缸较多,浴缸水排放时温度通常超过36℃,相对于冬季较低的室外环境温度而言,利用这些热量的代价显然大大低于利用环境空气热源,并且热量相对集中、易于回收.自2008年开始,日本市场陆续出现成套供应的太阳能一空气源热泵组合家用热水系统,除三洋公司之外,日本长府公司和矢崎公司都已向市场销售配有太阳能集热器的二氧化碳热泵热水器.

日本论文范文燃气公司与多家企业联合开发出燃气辅助加热型太阳能集热器SOLAMO,并于2010年批量进入市场.该产品是平板太阳能集热器与燃气采暖锅炉的集成系统.其中,太阳能集热装置还集成了小功率太阳能光伏发电单元,用于驱动太阳能集热装置上的循环泵和控制装置.太阳能集热器为阳台垂直安装式产品,标准型号配置2~4m2的集热器.燃气加热单元的功率范围为3.6kW~42kW.由于阳台安装面积有限,一般而言,太阳能集热装置的容量不超过系统总容量的1/3,最理想的配置可以减少40%~50%的燃气消耗.一些系统的太阳能集热装置的容量仅为系统总容量的1/10.

欧洲燃气采暖炉应用广泛,太阳能热水器搭配燃气采暖炉的组合比较普遍.在室外环境温度较低时,燃气采暖炉运行稳定,用燃气采暖炉与太阳能热水器组合,系统相对简单且成本较低.在可再生能源指令和ErP指令等法规陆续实施的背景下,在住宅供暖系统中配套热泵和太阳能热利用装置,几乎成为欧洲燃气采暖锅炉生产企业以及向欧洲市场出口这类产品的生产企业必须涉及的技术.2013年后,现有燃气采暖锅炉的生存空间将被大大压缩,目前最为可行的解决方案是在燃气采暖锅炉中配套热泵和太阳能热利用装置.与此同时,在住宅采暖系统中采用热泵或太阳能热利用装置的欧洲用户,将得到一定数额的财政补贴,包括税收优惠减免.

生物质能利用

生物质能是可再生能源利用的重要领域,直接燃烧木柴、农作物秸杆是最古老的生物质能利用方式.目前,欧美地区住宅生物质能利用的主要方式是燃烧木质颗粒燃料( Pellet)进行采暖.木质颗粒燃料是将树皮及木屑进行粉碎、干燥后,压缩而成的2. 3cm长圆柱状燃料.与石油、天然气相比,煤炭资源量大且论文范文低廉,但存在二氧化碳排放量大的问题.由植物加工制成的颗粒燃料由于在植物生长过程中吸收了二氧化碳,可以看作燃烧时不会产生二氧化碳.一般来说,2.5kg~3kg的木质颗粒燃料可以替代1L燃油.

在中国,生物质能利用拥有巨大的资源优势.其中,林业砍伐废弃物、林业扶陪废弃物、林业加工废弃物—一林业“三废”,以及秸秆、稻杆、麦秆——农业“三废”资源尤其丰富.据不完全统计,中国年产6亿吨林业废弃资源和7.26亿吨农业废弃资源,相当于10亿吨标准煤.然而,由于大量的农作物秸杆没有得到利用,一些地区在收获季节仍大面积燃烧秸杆.这不仅导致大量生物质能浪费,而且含水量较高的秸杆,在燃烧过程中会产生浓烟,造成严重的空气污染,甚至干扰航班起降.

近期,国家发展和改革委员会、农业部、财政部联合印发了《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》.该方案提出,到2013年,秸秆综合利用率将达到75%；到2015年,力争秸秆综合利用率超过80%,秸秆能源化利用率将达到13%.

目前在住宅中木质颗粒燃料最普遍的利用方式是壁炉和锅炉采暖.这种燃料含水量低,燃烧时几乎不产生烟雾.同时,木质颗粒燃料密度较高,体积较小,便于储存、运输,并且燃烧持续时间较长,排烟污染物含量低,燃烧灰烬量少,燃烧过程可以实现自动化管理.这项技术已在欧美地区得到推广.

利用木质颗粒燃料驱动冷热源装置也成为技术开发课题.日本矢崎公司开发的利用木质颗粒燃料驱动的吸收式空调制冷、供暖、热水装置,是在现有吸收式空调制冷、供暖、热水装置基础上,组合木质颗粒燃料燃烧装置而形成的.吸收式制冷机是利用热能驱动的,理论上所有热源都可以作为驱动能源,但是采用可再生能源驱动的家用型产品开发仍存在不少问题,目前仍未实现产业化.

沼气是另一种利用历史悠久的生物质能.传统的沼气利用方式在城市中难以推广.为此,日本东洋陶瓷公司( TOTO)在家庭沼气系统技术开发方面进行了有益尝试.该公司举办了“TOTO洁具绿色挑战”活动,旨在减少来自卫浴系统的二氧化碳排放.据介绍,日本21%的二氧化碳排放来自住宅；而在住宅二氧化碳排放中,23%来自卫浴设施.为了配合宣传,TOTO制造了1辆以人类粪便产生的沼气为燃料的三轮摩托车,命名为Toilet Bike Neo.在为期1个月的旅程中,这辆摩托车从TOTO日本九州总公司出发,历经1400公里,最后到达论文范文世田谷区的TOTO技术中心,沿途进行技术展示宣传活动.该技术现阶段并无确定的产业化计划,但仍为城市沼气利用技术发展打开了新的思路.

可再生能源利用政策

从多个国家的实践经验来看,高额的可再生能源补贴的确可以促进可再生能源利用.但是,这种做法存在两个显而易见的问题.第一,当可再生能源利用规模扩大后,政府的财政负担相应增加,一旦增长过快可能使得财政无法负担,进而导致原定政策被迫提前修订,甚至取消.第二,以财政补贴政策为背景的可再生能源利用导致可再生能源论文范文脱离市场规律,一旦经济环境变化或政策调整导致财政补贴下调或取消,可再生能源的利用规模可能随之萎缩.此外,类似强制高价收购可再生能源发电的电力政策会导致电力成本上升.当可再生能源提供的电力占电网供电总量的比例达到一定程度时,电力成本可能成为电力企业和用户必须考虑的问题.

2004年,德国可再生能源法将太阳能光伏系统的发电上网论文范文提高为常规电价的10倍,并规定此后每年下调5%（简称FIT政策）.这直接导致全球太阳能市场繁荣.据统计,2005~2006年,全球新增的太阳能光伏系统约50%安装在德国.2001年中国光伏电池产量仅为3MW,2008年已上升至2000MW,居世界第一,7年内增长约660倍.德国此举也导致太阳能光伏发电设备制造行业空前繁荣,相关原材料的论文范文直线上升.制造光伏电池的重要材料多晶硅每公斤的论文范文从2003年的25~40美元提高至2008年下半年的400美元,甚至一度冲破500美元大关.

2008年6月,德国议会通过了可再生能源法修正案,下调了光伏系统上网电力补贴幅度.与此同时,国际金融危机对中国光伏产品市场造成严重影响,使得光伏产业遭受双重打击,多晶硅论文范文应声下跌.2009年4月,多晶硅每公斤的论文范文已跌破80美元,光伏产业链上的众多生产企业遭到严重打击.在德国可再生能源政策调整和国际金融危机的双重影响下,光伏产业泡沫破灭.2009年上半年,中国约有400家生产光伏产品制造企业,其中350家企业已倒闭或停产.

西班牙在2004年和2007年颁布了旨在大幅增加可再生能源利用的政策.2009年,太阳能在西班牙的总装机容量中约占3.8%,在发电量中约占2.3%.在2007年对太阳能发电实施过度促进措施后,西班牙的太阳能发电能力大幅超过政府目标,承担收购义务的配电公司无法把追加负担部分全部转嫁到电力论文范文中,蒙受了巨额亏损.西班牙政府只得于2008年9月出台降低太阳能固定收*范文的政策,着手平息事态；并于2010年再次降低固定收*范文,对已建设的太阳能发电设施,作为收购对象的运营时间进行限制.西班牙太阳能发电市场的泡沫于2009年破灭.西班牙脱离市场规律的高价收购制度,虽然在短期内取得了促进太阳能光伏发电系统应用的显著效果,但是社会为此付出了高昂代价,电费大幅上涨不仅加重了基层群众生活负担,也损害了光伏发电带来的企业国际竞争力.西班牙电力企业为此已累计亏损约200亿欧元,并成为不得不依赖政策生存的企业.

德国也面临类似的严峻局面.国际能源机构(lEA)认为,德国采取的措施可能导致C02减排的论文范文达到每吨1000欧元,警告德国FIT政策不符合经济规律且缺乏可持续性,应予以纠正.德国国内反对太阳能发电的呼声也在增强.德国平均年日照时间为1528小时,约为西班牙的一半.但是,在政府扶持下,德国已成为世界上最大的太阳能电力市场,总装机容量高达2500万kW.根据德国可再生能源法,电力公司必须高价购买用户多余的太阳能电力,政府再根据情况提供补贴.过去10年,德国政府对太阳能光伏产业的补贴超过1000亿欧元.太阳能光伏产业拿走了政府在新能源领域补贴总额的50%,但只满足了3%的用电需求,远远少于风能所实现的8%.德国总理默克尔的能源政策顾问、经济学家厄尔德曼表示,发展太阳能可能是德国在环保政策上“最昂贵的错误”.德国执政联盟正在紧锣密鼓地修订可再生能源法.到2020年,德国太阳能发电新装机容量不得超过900万kW,相当于每年仅增加100万kW.同时,他们要求尽快将德国政府的上网电价补贴削减25%~32%.德国环境部计划将每年新增的太阳能光伏装机容量控制在250万kW到350万kW之间,并逐月减少太阳能补贴,但每年削减幅度不超过24%.

日本政府于2012年7月实施可再生能源发电上网强制收购政策,与德国、西班牙等国政策收缩形成鲜明对比.目前日本国内太阳能光伏发电装置的实际发电成本已经大幅下降,部分地区已出现太阳能光伏发电装置的上网供电成本与电网现行供电论文范文相等的情况.就全国情况而言,日本太阳能光伏发电装置的上网供电成本基本上已不超过电网现行供电论文范文的2倍.所以,随着技术进步,日本的新政策有望获得市场环境的支持,从而避免出现德国、西班牙等国的问题.圈

（敬请期待下一篇《家用电器低碳化技术——效率篇》）

2.012中国热泵及配套设备展览会在沪举行

2012年3月20日,“2012中国热泵及配套设备展览会”（以下简称热泵展）在上海世博展览馆拉开帷幕.

该展会由中国建筑学会建筑热能动力分会主办.据组委会介绍,本届热泵展的参展企业和观众人数均达到历史新高.参展企业数量较上届展会增加15.6%,主要来自广东、浙江及江苏三省.除美的、A.O．史密斯、清华同方等往届参展商外,TCL、中宇、精益、西奥多、开创、锦江百浪等企业也纷纷亮相热泵展.

值得一提的是,台湾热泵协会以及台湾善腾公司、芯成机械和正强科技等台资企业也组团参展.

许多参展企业带来了新品.美的展示了全线空气能升级产品.广东纽恩泰公司占据了两个大型特装展位,重点展示了紫晶系列热泵热水器.据了解,该系列产品采用复合相变材料以及直热承压设计,摈弃了储水箱,使热泵热水器的体积缩小了三分之二.西奥多带来了可为厨房提供冷气的冷气机.东莞正旭公司则重点介绍了高温烘干除湿机.该产品可以在高温烘干的同时自动除湿.滁州扬子展示的舒适1+1系列水箱,采用弧形面板和双钛镍合金逆流换热器,据了解,该产品年平均COP值高达4.5.

多场论坛在热泵展同期举行,各企业代表就行业现状及发展趋势进行了深入探讨.据江苏天舒电器有限公司有关负责人透露,从2012年起,天舒将投入5000万元实施“龙腾中国,科技创富”工程,力争打造1000家天舒空气能科技生活馆.

（安若）

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家用太阳能发电系统引用文献: