太阳能-光热转换周杭超
太阳能光伏光热-热泵系统能量与[火用]分析
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引用本文：曲明璐，王海洋，闫楠楠，等.太阳能光伏光热热泵系统能量与烟分析暖通空调，2022,52(2):118123. DOI：10.19991/j.hvacl971.2022.02.23太阳能光伏光热热泵系统能量与烟分析曲明璐☆王海洋闫楠楠卢明琦(上海理工犬学，上海)摘要：针对太阳能光伏光热热泵系统是否具有节能优势，利用TRNSYS软件建立了太阳能光伏光热热泵系统仿真模型，并利用实测数据进行了验证。
与单一光伏发电系统、单一空气源热泵系统进行了全年运行对比，并进行了能量分析与炯分析。
结果表明，太阳能光伏光热热泵系统的全年平均电效率、全年总发电量、热泵机组COP、能耗及炯损均优于单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统。
关键词：太阳能；光伏光热；热泵；光伏发电；能量分析；炯分析；电效率；COPEnergy and exergy analysis of solar photovoltaic photothermal-heatpumpsystemsQu Minglu，Wang Haiyang，Yan Nannan，Lu Mingqi(University of Shanghai for Science and'Technology，Shanghai)Abstract；In view of whether the solar photovoltaic photothermal-heat pump system has energy saving advantages，this paper uses TRNSYS software to establish a simulation model of the solar photovoltaic photothermall heat pump system,and verifies it with the measured data.The annual operation comparisons with a single photovoltaic power generation system and a single airl source heat pump system arecarriedout, andtheenergyanalysisandexergyanalysisarecarriedout.Theresultsshowthattheannualaverageelectrical efficiency，annual total power generation，COP of heat pump units，energy consumption and exergy los s of the solar photovoltaic photothermal-heat pump system are better than those of a single photovoltaic power generation system combined with a single airl source heat pump system.Keywords:solar；photovoltaic and photothermal；heat pump；photovoltaic power generation；energy analysis;exergyanalysis;electricalefficiency;coefficientofperformance0引言在我国宣布碳达峰、碳中和目标的情况下，推进能源绿色转型意义重大，传统的化石能源日益被新兴能源所取代［T］.太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，在发电、工业余热供暖等领域有着广阔的应用前景［3］，与传统的化石能源相比，因其储量丰富、免费、清洁等特点受到很多专家学者的青睐.目前对太阳能的开发利用主要分为光伏和光热2个部分［4］.Kern等人首先提出了光伏/光热(PV/T)一体化的理念［5］,即将光伏组件与集热器结合起来，集热器将光热部分储存转换为热能，并利用热循环机制冷却太阳能光伏板，提高光伏发电效率.在国内，季杰对光伏光热领域展开了研究,建立了光伏光热建筑一体化(BIPV/T)实验装置和理论模型，结果表明可减少20%建筑内外墙的得热负荷和50%以上由墙体得热而造成的空调负荷［6］.近些年来，一些学者对PV/T组件结合热泵的系统进行了研究.陈剑波等人设计了一种光伏光热组件复合双源热泵系统,以解决因室外工况的不稳定而造成的热泵机组制热量不足的缺陷，且可以更大程度地提高系统电效率［78］.周伟针对太阳能光伏光热组件复合双源热泵一体化系统探讨了双热源运行、单空气能运行、单太阳能运行3种模式下环境工况对实验性能的影响［9］.朱传辉等人对目前太阳能联合热泵技术的研究进展进行了综述,分析了限制太阳能热泵供暖技术推广的原☆曲明璐，女，1984年生，博士研究生，副教授200093上海市军工路516号上海理工大学环境与建筑学院建筑环境与能源工程系E-mail:quminglu©收稿日期：0211022修回日期20211221因，并指出其未来的发展方向［011］.然而，目前从能量和炷的角度对太阳能光伏光热热泵系统(PV/T-HP)综合性能的研究较少，PV/T-HP系统运行性能是否优于单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统(PV-ASHP)有待研究.本文针对PV/T-HP系统，利用TRNSYS软件建立系统仿真模型，并进行验证.其后进行全年运行性能模拟，并与PV-ASHP系统进行能量分析和悚分析,为提高PV/T-HP系统的节能效率及应用性能提供参考.1实验台系统PV/T-HP实验台系统如图1所示，该系统主要包括太阳能光伏光热组件子系统、水源热泵子系统、生活热水子系统三部分.实验地点位于上海,北纬31°14\东经121°29\实验装置主要由PV/ T板、蓄热水箱、压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、供热水箱和水泵组成.其中，PV/T板表面积为8.68m2(7X1550mm X800mm)热泵额定制热量为2.785kW,压缩机额定输入功率为0.895瓦W,蓄热和供热水箱容积分别为500L和200L.实验运行模式分为2种，分别为热泵加热模式与直供模式.当蓄热水箱出口水温达到50C及以上时，系统通过对分集水器的开闭控制直接将热水旁通至供热水箱内，实现直接供给.实验台详细介绍见文献［］.图1PV/T-HP实验台系统2系统综合效益分析2.1能量分析对PV/T-HP系统和单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统(两者均独立运行)进行全年动态模拟，获得发电量、光电转换效率、系统能耗、制热量、制热效率等，并进行热电性能对比分析. PV/T组件接收的太阳辐射能Q s为Q s=qA(1)式中q为PV/T组件表面接收到的太阳辐照度, W/m2；A为PV/T组件表面积，m2.PV/T组件光电转换效率n为—W pn P=Q⑵式中W p为PV/T组件输出功率，可通过光伏发电输出电压U和电流I相乘得到，W.热泵的制热量Q h为Q h=m L ctt o—tt(3)式中m L为冷凝水循环流量，kg/s；c为比热容, J/(kg・C)t、t o为冷凝水进、出口温度，C.热泵的制热效率COP为COP=Q H(4)式中w为压缩机功率,w.2.2炷分析采用炷损来进一步综合判断2种系统对能量品质的利用程度和性能优劣.炷损是能量系统效率的表征，能够更加深刻地揭示系统用能品质损失的大小［2］;炷损越小，系统造成能源品质的浪费越少，越有优势［3］.炉损等于消耗炉与输出炷的差值.输出炯包含发电量烧P(系统发电量)、热泵制热烧E x和PV/T组件产热炯E；消耗炯包含水泵消耗煙P w(耗电量)、热泵机组消耗炷P h(耗电量)和太阳能辐射炯E s.热泵制热煙E x为E x=Q h(1—T)(5)式中T0为环境温度，K；T为热源温度，K.PV/T组件产热烧E c为E c=Q e(1—T#)(6)式中Q e为集热盘管中循环水的得热量，W；T c 为PV/T组件出口水温,K.Q e=m J c(o—t i)(7)式中m J为集热循环水流量，kg/s；t、t分别为光伏集热器内铜管进、出口水温，C.本文采用Jeter提出的太阳能辐射粧效率计算公式［4］，得出太阳能辐射粧公式为E=q［1-3T t+3(T s)41⑻式中 T s 为太阳辐射温度，取6 000 K.损n 的计算公式为n = P w 十尸日十£$ —(P 十E x 十E c )(9)3仿真模型建立与验证．1 TRNSYS 系统模型根据PV/T-HP 实验台系统原理及对应参数, 利用TRNSYS 软件进行仿真模拟.PV/T-HP 系统仿真模型如图2所示.该仿真模型选用TYPE50作为光伏光热组件模块，TYPE225作为水水源热泵机组模块，TYPE156作为城市典型气象年参数读取模块.不同颜色连接线代表不同 的回路:紫色线为PV/T 冷却水回路，绿色线和棕 色线分别为低温热源水回路和高温热源水回路，黄 色线为直接加热模式水回路，红色线为生活供热水回路.为了分析该系统的节能优势，分别建立了单一光伏发电系统和单一空气源热泵系统模型与其 对比.其主要参数与PV/T-HP 设置一致,仿真模 型分别如图3、4所示..订集热泵.启动时间亠____甘..趟泵进口述噓天咒数据单位换算永箱温度负荷率监控2~$—TYPEIS^KCOP 及------& t间蜀I 出二藝；…阳度及j 发申量 @亠逐•月.发电童及醐…r流量及！温度统计—... ...:..热题组热泵控制启动时间源侧..分腳］水泵 J负载配置i 能耗统计_ &--;-尸罠=丰勒率统# 叨率输出-rzfe ., I -；J ,j ［"I “”…「"“I 袄皙K 箱酝于*右二二——I 偉水器3—1 戟-器弓 T I I图2 PV/T-HP 系统仿真模型发电量及 运行功率发电量及 运行功率—圖功§图示计图3单一光伏发电系统仿真模型．2 模型验证选择5月15日的实验数据进行PV/T-HP 系功率统计风速』热水泵'热泵机组 启动时间血厂一遂月发电量F 霆 及能耗统计*数据［i.…—是回春簣机组水泵 !加遵量逐月能耗统计启停控制负蟲置1流量鸚度统刍'COP-述亠TYPE1冋图4单一空气源热泵供热系统仿真模型统TRNSYS 仿真模型验证.图5显示了实验当天室外逐时环境温度与太阳辐照度的变化.当天的室外平均温度为25. 9 C,平均太阳辐照度为0. 59kW/m 2,全天最高温度和最大辐照度分别出现在 15：15 和 12：00,分别为 30. 5 C 和 0. 87 kW/m 2.为保证实验与模拟的一致性，将实验当天的天气参数编辑成tm2文件导入仿真模型的气象参数模块中，并设置模拟的水箱起始温度与实验相同，此外 实验与模拟的系统控制逻辑一致.热泵机组和集热循环泵分别在07：45和11：45开启，当供热水箱 温度超过50 C 时，热泵机组停机，集热循环泵则全天保持运行，直至17：30系统关闭.■■太阳辐照度-----环境温度Z8600IZCOCO 寸 LD99Z1-^ T —I 1-^ 1— 1-^ T — 1-^ 1— 1-^ T —I 1-^时刻098765432图5 5月15日室外逐时环境温度与太阳辐照度的变化图 6 显 示 了 蓄热 水 箱 与供 热 水 箱 温 度 的 实 验 与模拟数据对比 . 图 7 显 示 了 电 效 率 的 实 验 与 模拟数据对比.从图6、7可以看出，供热水箱温度、 蓄热水箱温度和电效率的模拟数据与实验数据曲线走势基本吻合，平均数据误差分别为6. 01%、4. 50%和5. 76% .4模拟结果分析4.1能量分析4.1.1与单一光伏发电系统对比图8显示了上海市典型气象年参数.将其导 入TRNSYS 模型中，对2个系统进行全年运行模拟，比较2个系统实际的电效率与发电量.图6 2个水箱温度的实验与模拟数据对比8060402000806040(q ・5、呱莊换20O图9全年月总发电量对比%、M ^tf五刻——实验——模拟51___________1_ in g g g g g i 寸i 寸i 寸8 8 6 6 O OO O O O i i4 3 211± 1± 1± 1± 1±%、M ^tf O I I I I I I I I I I I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12月份--------PV/T-HP --------PV图7电效率的实验与模拟数据对比图8上海市逐月室外气温与太阳总辐照度图9、10分别显示了 PV/T-HP 系统与单一光伏发电系统的月总发电量和月平均电效率的比较由图9可见，发电量趋势与图8中逐月太阳总辐照 度变化趋势基本一 致 ,2 个 系 统月 总 发电 量 均 在 5月达到最大，分别为155. 65 kW ・h 和122. 02 瓦W ・h 。
太阳能光热转换的核心材料_光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程解读
展趋势的需求，电化学方法制备光谱选择性吸收黑铬涂层已经发展为连续化生产技术。
1981-1983年，黄涵芬、赵玉文、张宝英等人研制了铝阳极化电解着色选择性吸收涂层（α＝0.92～0.96，ε＝0.10～0.20）。由于铝制集热器是当时最普遍采用的太阳集热器，所以铝阳极化电解着色选择性吸收涂层对这种集热器具有特殊的意义，此外，它还具有生产过程能耗低、污染小、成本低等优点。1987年，北京市太阳能研究所引进了铝复合条带轧机生产线，为了满足太阳集热器铜铝复合条带的生产要求，黄涵芬、韩建功、李小苏等人经过科技攻关，在国内首次研制成功并建成了连续式阳极化电解着色选择性吸收涂层生产线，实现了涂层大批量规模化生产，年产量达到十几万平方米，该项技术获得了1993年北京市科技进步二等奖。
随着太阳集热器技术的不断进步，光谱选择性吸收涂层的研究工作也在不断发展。1986-1988年，赵玉文、谢光明等又研制了黑钴选择性吸收涂层。该涂层具有良好的光谱选择性（α=0.92～0.96，ε=0.06～0.08），适合应用在工作温度较高的真空集热管上，北京市太阳能研究所采用该涂层生产的Ф65mm热管式真空集热管其性能已达到荷兰飞利浦公司同类产品的水平。
料，必须是一种复合材料，即由吸收太阳光辐射和反射红外光谱2部分材料组成。吸收辐射是指当辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子(原子、离子或分子等)选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。吸收辐射的实质，是物质粒子发生由低能级(一般为基态)向高能级(激发态)的跃迁。在太阳光谱区，波长在0.3～2.5μm的太阳辐射强度最大，对该光谱区的光量子吸收是关键，因此，涂层材料中只有存在与波长0.3～2.5μm光子的能量相对应的能级跃迁，才具有较好的选择吸收性。一般来说，金属、金属氧化物、金属硫化物和半导体等发色体粒子的电子跃迁能级与可见光谱区的光子能量较为匹配，是制备太阳能选择性涂层吸收
太阳能光热与火电机组互补发电研究综述
第39卷第6期㊀东北电力大学学报Vol.39,No.62019年12月Journal Of Northeast Electric Power University Dec,2019收稿日期:2019-04-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(51677022)第一作者:李㊀慧(1993-),女,在读硕士研究生,主要研究方向:综合能源系统通讯作者:孙㊀亮(1973-),男,硕士,副教授,主要研究方向:电力系统运行与控制电子邮箱:1903160104@(李慧);745066958@(赵芳琦);419388060@(孙亮);563066682@(焦傲);137********@(陈立东);chenhouhe@(陈厚合)DOI:10.19718/j.issn.1005-2992.2019-06-0008-07太阳能光热与火电机组互补发电研究综述李㊀慧1,赵芳琦1,焦㊀傲1,陈立东2,陈厚合1,孙㊀亮1(1.东北电力大学电气工程学院,吉林吉林132012;2.天津城南供电分公司,天津300201)摘㊀㊀㊀要:太阳能光热发电是一种清洁㊁高效的发电技术,在能源危机和环境污染的背景下,受到了各国的极大青睐.相比于光伏发电虽投资较高,但其出力稳定可控㊁发电过程清洁㊁易于并网的太阳能发电,同其他能源互补发电也成为了一种发展方向,仍然具有极大的发展价值.光热与火电机组互补发电在技术上具有可行性,综合利用电能和热能,降低了发电成本.全文概述了国内外光热发电的发展概况,归纳总结了光热发电的原理类型㊁光热与火电机组集成互补㊁光热与火电机组并网及关于光热火电机组互补发电的前景展望.关键词:光热发电火电机组;互补发电;集成方式中图分类号:TM73㊀㊀㊀㊀文献标识码:A当今的时代堪称 能源的时代 ,世界能源是以化石能源为主,并且在今后的较长时期内化石能源仍是人类赖以生存和发展的基础[1~2].但随着全球工业与经济的飞速发展,化石能源等一次能源的消耗急剧增加,所产生的环境问题也日趋严峻.从能源角度来看,地球上的矿物资源是有限的,按照目前的消耗速度,石油还可供开采40年左右,天然气约60年,煤可望达到200年.全球能源消耗的年增长率约为2%,近35年来世界能源消耗量已经翻了一番.预计到2025年全球能源消耗还将再增加1倍[3~4].从环境问题来看,化石能源等不可再生能源在消耗的同时会产生大量的有害气体㊁液体及工业废渣,污染水㊁空气㊁土壤及动植物.上世纪30至70年代, 八大公害事件 已经足以让人们意识到,必须探索新能源,增加可再生能源的利用,使得以化石能源为主的能源结构向化石燃料㊁核能和可再生能源的多元化结构转型,才能满足持续发展的需求.主要用于发电的可再生能源有生物能源㊁风电㊁水电和太阳能,其中太阳能是广为认可的理想的可再生能源.太阳能资源储量巨大,占可再生能源的99%左右,取之不尽,用之不竭[5~7].太阳能的使用对生态环境和人类生活并没有造成破坏和污染,不会像传统化石能源一样产生二氧化碳和含硫的废气废物;只要是阳光能够到达的地点,就可以使用太阳能,在地域上是没有限制的[8].因此相较于其他能源,在未来的发展中更具竞争力.太阳能光热发电(CSP)是不同于光伏发电㊁热风发电及太阳池发电的另一种太阳能发电技术,实现了光 热 电间的能量转化,即太阳能集热器对太阳能的热量进行收集,通过传热流体进行热的传递和交换,产生过热蒸汽推动汽轮机发电.但是由于现有技术的局限性,太阳能光热发电的投资成本相对较高,因此可以将其与化石能源发电进行互补,实现能源的综合利用,并且能够缓解各自单独发电时的化石能源消耗㊁环境污染及太阳能应用时的不确定性问题.本文对太阳能光热与火电机组互补发电进行综述,扼要地概述了国内外光热发电的发展概况,归纳总结了光热发电的原理类型㊁光热与火电机组集成互补的方式㊁光热电站并网后对于系统中火电机组影响,最后将光热与光伏相比较分析其优缺点并对光热与火电机组互补发电的发展前景进行了展望.1㊀光热发电国内外发展概况早在1878年人类就已经开始了关于太阳能光热发电的探索,在1950年苏联建立了世界第一座塔式太阳能热发电装置,开始基础性研究[9~10].光热发电的研究与光伏发电的研究基本上在同一时期开始,20世纪80到90年代美国和日本等国家也相继建造了多个光热电站试验项目,可随后都纷纷停止研究.由于光热发电的投资过大,当时的技术很难去降低投资成本,致使光热发电的研究 冷 了一段时间,发展落后于光伏发电.但各国并没有放弃对于光热发电技术的研究,不断的完善技术,2008年世界上第一座商业化运营的太阳能光热电站建成,自此之后光热电站得到了迅速发展.美国㊁西班牙等国家的光热发电发展处于世界领先地位,南非㊁沙特㊁摩洛哥㊁印度等新兴市场的光热发电产业在2013年扩张,投建了大量的光热发电项目.世界能源署预计,2050年世界光热发电量占全球总发电量的11.3%[11~12].截止2017年底,全球光热发电装机容量达5130MW,新增装机容量116MW.适于建造光热电站的地区要有足够的光照和土地,我国的太阳能资源储量丰富,在新疆㊁西藏㊁甘肃和内蒙等地区太阳能辐射资源丰富,地域辽阔,十分适于发展光热发电.我国光热发电的研究起步较晚,技术还不够成熟,尚处于商业化规模的前期.‘中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划建议“中提出 十三五 时期我国发展的指导思想和 创新㊁协调㊁绿色㊁开放㊁共享 的发展理念[13],促进可再生能源发电的发展,在此期间规划发展10GW 的光热发电.2016年9月国家能源局发布确定了第一批示范项目,总装机容量134.9MW [14~15].2018年10月中广核德令哈50MW 的光热示范项目正式投入运行,这也是我国第一个大型光热商业化示范电站[16].2㊀光热发电原理及类型2.1㊀光热发电的原理光热发电的工作原理同常规的火电机组的发电原理相类似[17],光热电站主要由光场(SF)㊁储热系统(TSS)和热力循环系统(PC)三部分构成.常规火电机组的热量来源是煤等化石燃料,而光热电站的热量来源是通过大量的反射镜将太阳能聚集起来,传热流体(HTF)从集热器中吸收热量并在系统中进行能量的交换和传递,可将热量传递给储热系统进行储存,或者是将热量传递给热力循环部分,产生过热蒸汽进行发电.储热系统有吸热和放热两个过程,在吸热过程中将除去发电的多余热量储存起来,在放热的过程中,将储存的热量释放出来,传递给热力循环系统进行发电.储热装置分为单罐式和双罐式储热,按照储能方式的不同又可分为显热储热㊁相变储热和化学反应储热,基于对技术成熟程度和安全性的考虑,双罐熔盐储热系统是目前主要的应用方式[18~21]之一.双罐式光热电站的结构图,如图1所示.2.2㊀光热发电的类型光热发电是一种间接的太阳能热发电,主要采用的是聚光型技术.按照聚光集热方式的不同可以分为槽式㊁菲涅尔式㊁塔式和碟式,槽式和菲涅尔式为线聚焦(太阳光聚集到线性集热管上),塔式和碟式为点聚焦(太阳光聚集到中央吸热器上).(1)槽式光热发电槽式光热发电是利用槽式抛物面聚光反射器聚集太阳辐射能来实现光 热的转换,对传热流体加热并借助热力循环系统进行发电.抛物线槽式集热器是一种集中式的太阳能集热器[22~23],由多个集热单元串联组成,每个集热单元的主要部件为抛物反光镜㊁集热管㊁支撑结构和跟踪装置[24~25],集热管安装在反射镜的焦线上,其结构简单,一般采用一维跟踪方式,但是聚光比较低,一般不会超过100,温度9第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀李㊀慧等:太阳能光热与火电机组互补发电研究综述可达到400ħ左右[26],适于建设集中式光热电站.这项发电技术比较成熟,已经进入商业化应用阶段,美国㊁西班牙㊁日本㊁希腊㊁埃及等其他国家也相继建立了各自的槽式光热电站,我国于2011年6月在新疆吐鲁番地区的180kW 槽式电站成功并网运行.图1㊀双罐式光热电站结构图(2)菲涅尔式光热发电菲涅尔式光热发电是由槽式光热发电演化而来的,只是利用菲涅尔结构聚光镜代替了抛物面式聚光镜[27~28],所以工作原理同槽式光热发电相似.与槽式光热发电技术相比,同样采用一维跟踪方式,但菲涅尔式系统的反光镜的镜面曲度较小,通常为平面或者稍曲的镜面,制造工艺较为成熟,并且镜场为紧凑型布置,遮挡率较小,土地利用率较高.其聚光比一般为10~80,蒸汽参数可达250ħ~500ħ[29~30],但是光电转换效率较槽式低,适于建设集中式光热电站.对于菲涅尔式发电技术的研究起源于上世纪60年代,美国㊁澳大利亚㊁西欧各国相继对其进行研究,我国华能公司在海南的1.5MW 线性菲涅尔天然气耦合电站已投入运行.(3)塔式光热发电塔式光热发电通过定日镜将太阳辐射能会聚到位于聚光镜阵列中央高塔顶部的吸热器上,吸热器(一般为多面体腔式吸热气)中的传热工质吸收大量热能,并将热量通过热交换传递给蒸汽发生器驱动发电.主要含有集热系统㊁吸热与传热系统㊁蒸汽发生器㊁发电系统和蓄热系统.由于采用大面积的聚光镜阵列,因此聚光能力较强,聚光比可大300~1500,运行温度为1000ħ~1500ħ[31~32],适于建设大型集中式光热电站.采用二维跟踪方式,精度较高,较为复杂.国际上现有许多塔式光热电站投入运行,如美国的Solar One,西班牙的PS10㊁PS20,以色列的SEDC,我国2012年在北京延庆的首座兆瓦级塔式实验示范电站投运,2013年首例商业化示范电站,青海德令哈塔式太阳能热电站投运[33~34].(4)碟式光热发电目前的碟式光热发电同其他三种光热发电系统相比,发电效率是最高的.利用碟状抛物面聚光镜,以点聚焦的方式,采用斯特林发电机吸收太阳辐射能加热工质驱动发电机发电,即直接实现由热能到机械能到电能的转化[35],而不需要汽轮机.主要由聚光器㊁吸热器㊁发电机组成,吸热器布置在聚光镜的焦点位置.其聚光比可达到600左右,可以产生高于2000ħ的高温[36~37],不需要大量的水资源,在容量大小上是有限制的,但是能够独立发电,因此可合成阵列建造大型电站,也适用于小型的分布式光热发电.2010年全球首个碟式示范电站 Maricopa 电站在美国投运,我国现有宁夏石嘴山碟式太阳能发电示范机组及鄂尔多斯1MW 碟式太阳能发电站投入运行[38].01东北电力大学学报第39卷图2㊀槽式㊁菲涅尔式㊁塔式㊁碟式聚光装置3㊀光热发电与火电机组的互补3.1㊀光热与火电机组的热互补太阳能与其他能源可以进行热互补或热化学互补.光热与火电机组互补发电是将太阳能与煤等化石能源进行热互补发电,使得光热电站的聚光集热系统吸收到的太阳热能参与到常规火电机组发电的朗肯循环中.现有的研究大多数都是基于在互补发电的过程中,将光热所吸收的太阳能热更多的应用于发电中,再进行热经济性研究,从而降低煤等化石能源的消耗,减少发电过程对环境的污染.二者集成的发电系统,省去了光热发电的热力循环系统,甚至是储热系统,降低了投资成本并且有利于火电机组的改造.光热与火电机组行程的发电系统有3种集成方式[39]:光场与机组回热系统并联,将太阳能热应用到了吸热过程的给水预热段;光场与锅炉汽化段并联,将太阳能热应用到了吸热过程的汽化段;光场与机组的回热系统和锅炉汽化段二者相并联.文献[40]综述了光煤互补发电系统的热力性能研究.文献[41]对比分析了各种不同容量燃煤机组的不同受热面被太阳热能取代的热经济性,并以抛物面槽式集热器场与300MW 燃煤机组互补,结果表明与大容量机组互补热的太阳能电转换效率相对较高,远高于纯光热发电的效率.文献[42]对3种集成方式进行简化,建立了理想的热力学模型,以N330燃煤机组为参考举例计算,以节煤率和太阳能热电循环效率为评价指标,得到与锅炉并联热效率最高㊁汽耗率最大,与回热器并联热效率最低㊁汽耗率最小.文献[43]提出了光煤互补系统集成方式切换运行的思想,以容量为330MW 的互补发电系统进行分析,以太阳能经发电效率为标准评价变负荷变辐照下互补系统的性能,结果表明经过系统的切换运行,太阳能每天可以多发9175.7kWh 的电量.3.2㊀光热与火电机组并网现有的关于光热与火电机组以热互补进行集成发电的研究多是基于热力学特性和热经济性的研究,关于电力运行和调度的研究很少.多数关于光热发电和火电的研究是光热电站在接入电网中后对于11第6期㊀㊀㊀㊀㊀㊀李㊀慧等:太阳能光热与火电机组互补发电研究综述21东北电力大学学报第39卷系统中传统火电机组的影响及调度问题.光热电站并网后,将太阳能引入到系统中,不需要消耗一次能源,则系统中火电机组的发电量有所减少,使火电的发电成本降低,减少污染物的排放.文献[44]在考虑网络安全约束机组组合问题框架下,得出光热电站的电网调度模型,并且以IEEE14节点系统为例进行分析,结果表明,系统中接入光热电站与接入光伏和不接入太阳能相比,接入光热的情况下常规火电机组的总发电成本是最低的,由358896.89美元降为331386.97美元.文献[45]光热电站与火电机组联合出力的成本最优为目标,进行日前调度,考虑了火电机组和CSP的各项成本,基于遗传算法选取4个典型日进行分析,结果显示在最优出力方案时,火电机组出力基本维持在最小出力附近,综合运行成本节约了2.5%.目前电网结构主要是以火电机组为主,但是火电机组的调节能力差,这就致使系统的调峰能力不足,随着风电㊁光伏等新能源的并网,对于系统调节能力的需求加大.含储热的光热电站接入,能够降低火电机组的调峰压力,提高新能源的消纳.文献[46]在分析了大量光热电站并网对电网向下调峰不利的情况下,结合含储热的光热电站的出力可调节特性,提出一种考虑向下调峰成本和储热成本的储热容量配置方法,选取一个调度日为研究对象,结果表明配置了最优储热容量后,火电机组的调峰深度降低了75%,调峰成本也显著降低.文献[47]根据风电㊁光热发电的运行特性,建立了二者的组合模型,在IEEE可靠性测试系统上利用实际的太阳能和风能数据进行仿真,研究结果表明,可再生能源在满足系统最低储备要求的同时,降低了生产成本.文献[48]在摩洛哥以火电为主的系统和当地光照充足的背景下,建立了运行成本最小的调度模型,分析了灵活的光热电站调度带来的经济效益,获得最佳投资途径.文献[49]建立了基于场景分析方法的光热电站和风电联合系统的多日自调度模型,考虑风电预测的误差和时间尺度的关系,以期望最大收益为目标进行分析,对比了单日㊁两日和三日的调度情况,结果表明该方法能够提高经济效益并且减少风电并网时的出力波动.光热发电的过程中除了产生电能,其中还含有大量可利用的热能,可以与热电联产机组相配合,实现电能和热能的综合利用.文献[50]根据热电联产机组 以热定电 的约束限制,建立电热综合调峰优化模型进行分析,结果显示光热电站参与的热电联产运行,系统的调峰容量增加182.8MW,增加了风电并网发电量,节约总成本98.5万元.光热电站并网调度的研究需要将光热电站的模型同电力系统调度模型相结合,目前对于这方面的关注较少,从文献[39~45]可以看出,现有的关于光热电站并网调度的研究,更多的还是基于光热电站本身,从光热电站本身的可控性出发,根据天气状况和负荷情况,对自身的储热进行调度安排自身出力㊁或是同其他可再生能源机组组合,根据各自的发电特性,对组合出力进行调度,从而最大化系统效益,得出在此前提下光热电站的调度策略.从宏观的经济角度进行研究,并未得出细致的调度策略.但是在光热电站并网后,不仅要平稳自身出力㊁提供备用和调峰容量,而且要能够利用自身的灵活性协调各类电源的运行来提高系统的灵活性.所以对于以传统火电为主的电力系统调度中,如何实现合理安排火电机组的启停,各机组间如何配合和系统的实时调度策略研究是亟待解决的问题.4㊀前景展望相对于光伏㊁风电等发电,光热发电具有出力稳定可控易于并网㊁协助系统调峰㊁清洁污染小,寿命周期长等优点,但是光热电站的巨大投资成本和较高的并网电价仍是我国推进光热发电发展面临的重大难题,目前我国建造大型光伏电站的造价为每单位千瓦8000元,光热每千瓦22000元,基本上是光伏的3倍.在政策上,光伏发电等可再生能源发电已经形成了较为完整的支持体系,明确规定了上网电价.对于光热电站的扶持政策只有固定电价的规定,土地㊁投资补贴等政策尚未明确.在对环境的要求上,光伏发电更适用于分布式发电,较为灵活,光热发电更适合建设大型的集中式电站,对于光照㊁土地面积和水资源的要求较高,我国内蒙㊁青海等地沙漠地区的光照和土地面积较为适宜,但是又较为缺水.此外,这些地区人迹罕至,输电网架还不够完善,输电线路建设的投资较大.基于以上问题,在2030年前,光伏的发展规模还是会领先于光热.在此期间,除了政策上的不断完善和在技术上的研究完善,光热同其他能源互补是一种新的发展途径.光热同火电机组互补发电具有可行性,省去了光热关于热力发电部分的投资,也降低了能源的消耗和环境污染,并且对于小型火电机组改造,及未来新能源并网比例增大,火电比例降低时,对这些机组改造都具有一定的意义.然而,当前对于光热与火电机组集成互补的并网研究㊁并网后对电网的影响及如何配合电网调度的研究较少,未来在这方面有待进一步的研究.5㊀结㊀㊀论全球的发展都在走向清洁的绿色发展方向,对于可再生能源的探索和研究具有空前的热情.太阳能资源作为全球最为丰富的可再生能源受到各国的极大青睐,光热发电作为出力稳定可控㊁发电过程清洁㊁易于并网的太阳能发电,极具发展价值.但目前光热电站建设的投资巨大,制约了它的发展,探索光热同其他能源互补的发电方式也能够促进其发展.本文概述了国内外光热发电的发展概况,从光热发电的原理㊁类型与火电机组的互补方式,并网调度进行了归纳总结,展望了未来光热发电与火电机组互补的研究方向.通过光热与火电机组的互补发电,促进光热发电的发展,提高光热发电的实用性.参㊀考㊀文㊀献[1]㊀British 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concentrating solar power and coal-fired units.This paper summarizes the development of CSP at home and abroad,the prin-ciple and types,the integration and complementation with coal-fired units,and the prospect of CSP.Key words:CSP;Coal-fired units;Complementary power generation;Integrated approach。
太阳能光热发电蒸汽发生系统技术浅析
太阳能光热发电蒸汽发生系统技术浅析摘要：随着世界能源需求不断增长，太阳能清洁能源的发展成为热门话题。
太阳能发电技术分为光伏发电和光热发电。
光热发电即依靠各种聚光镜聚集太阳的辐射能，通过载热工质（导热油或熔盐等）将能量传送到蒸汽发生系统，使蒸汽发生系统产生的高温蒸汽来驱动汽轮机（或燃气轮机）作功转换为电能的一种高新技术。
光热发电主要分为塔式、槽式、碟式和菲涅尔式。
目前，槽式和塔式太阳能光热发电站已实现商业化示范运行模式。
关键词：太阳能；光热发电；蒸汽发生系统；技术1蒸汽发生系统简介蒸汽发生系统一般划分在传热/蓄热子系统中，作为换热设备，其作用是将高温流体的热量传递给来自除氧器的给水并将其加热成蒸汽。
常采用管壳式换热器作为蒸汽发生器的类型。
整个系统包括给水预热器、蒸发器、过热器和再热器。
给水预热器将回热系统的给水进行加热，蒸发器将饱和水转换成饱和蒸汽，过热器将饱和蒸汽加热到汽轮机需要的温度，再热器将汽轮机高压缸排出的蒸汽进行再次加热。
整个系统的高温介质全部为熔盐。
2太阳能光热发电系统针对努奥三期150MW塔式太阳能光热发电系统（熔盐载热工质）。
低温熔盐先通过泵从冷熔盐罐直接输送到吸热器，吸收太阳辐射能，转化成高温熔盐，再输送到热熔盐罐。
最后，高温熔盐通过蒸汽发生系统加热给水，从而产生高温蒸汽。
蒸汽发生系统主要包括预热器，蒸发器，过热器和再热器。
从图1可看出，蒸汽发生系统中有两个蒸汽流进入汽轮机，其中包括主流蒸汽和再热蒸汽。
图 1 塔式太阳能光热发电熔盐换热系统2.1主流蒸汽设备的工作流程1）过热器：高温熔盐加热从蒸发器产生的蒸汽，蒸汽在进入到高压缸前在过热器内转变为过热蒸汽。
2）蒸发器：从过热器出来的熔盐将水加热产生饱和蒸汽。
通常熔盐走管侧，水走壳程，便于利用自然循环原理形成汽相空间。
3）预热器：对给水进行预热，加热到接近饱和温度。
各设备间的逐级加热有利于设备的安全稳定运行。
2.2再热蒸汽设备的工作流程再热器：通过再热器将汽轮机高压缸排汽与高温熔盐换热后进入汽轮机中压缸或低压缸。
太阳能光热转换的核心材料——光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程
选 择 性 吸 收 涂 层 （【 ０９ ０＝ ．２～０ ９ ， ．６
￡＝０ １ ．０～０ ２ ） 由于铝 制集 热 器 ．０ 。 是 当时最 普遍 采 用 的太 阳集 热器 ， 所
以铝 阳极 化 电解着 色选择性 吸收涂层
应 二 ．北京市太 阳能 研究所 对光 成 本低 廉 ， 用在 平板 集 热器上 明显
密度 较小又 不连续 ， 因此 ， 为大规模 的 开 发利用带来 了困难 。 长期 以来 ， 如何 将低 品位的太 阳能转换成高 品位 的热
能， 并对太 阳能进行 富集 ， 以便最大 限
质 的粒 子（ 子 、 子 或 分 子 等） 择 原 离 选
性地 吸 收 ， 而使 辐 射强 度减 弱 的现 从
层等， 均具 有 良好 的光 学性 能 ； 阳极 氧化 法常用 的 电化学涂层 有铝 阳极 氧 化涂 层和钢 阳极 氧化涂层 等。 ③真 空镀膜 涂层 ： 用真 空蒸 发 利和磁 控 溅射 技术 制 取 ， 如磁 控 溅射得 到 的 氮 化 铝 （ Ｎ） Ａ１ 涂层 和 氧化 镍 铬 （ Ｏ） Ｎｉ ｒ 涂层 ， Ｃ 以及 电子束蒸 发的 氮 氧化钛 （ ｉ 等新型 材料 。 Ｔ ＮＯ ）
太 阳能 光热 转换 的核 心材 料
光谱选择性吸收涂层的研究与发展过程
一 文 ／ 光 明 谢
北京市太 阳能研 究所有限公 司
太 阳能 光 热 应 用 无 疑 是 人 类 利
一
必 即 光谱选 择性吸 收涂层 的基 料 ， 须 是一 种 复 合 材 料 ， 由 吸收 太 阳光辐 射和 反射 红外 光谱 ２ 分材 部 料组 成 。 收辐 射是 指 当辐射 通过 物 吸
效果 。
般来说， 金属 、 金属 氧化 物 、 属硫 金
光热发电吸热器效率
光热发电吸热器效率1.引言1.1 概述概述光热发电吸热器是一种能够将太阳能转化为热能，并进一步转换为电能的关键装置。
它利用太阳能的热能来驱动液体或气体工质，产生高温和高压的蒸汽或气体，从而驱动发电装置发电。
光热发电吸热器在可再生能源领域具有重要的地位，它能够充分利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖，同时对环境的影响也相对较小。
本文将主要探讨光热发电吸热器的效率问题。
光热发电吸热器的效率是指单位面积上所转换的太阳能的比例，是评估其性能的重要指标。
提高光热发电吸热器的效率，能够增加太阳能的利用率，降低能源消耗，进一步促进可持续发展。
本文将首先介绍光热发电吸热器的工作原理，包括其基本组成结构和工作过程。
然后重点探讨光热发电吸热器的设计要点，包括选择合适的吸热材料、确定合理的光学结构以及优化吸热表面的设计等。
最后，本文将分析影响光热发电吸热器效率的因素，如太阳辐射强度、吸收率、传热方式等，并提出一些提高效率的方法和策略。
通过本文的研究，我们可以更好地理解光热发电吸热器的工作原理和设计要点，为提高光热发电吸热器的效率提供一定的理论依据和技术支持。
希望本文的内容能够对相关领域的研究人员和工程师有所帮助，推动光热发电技术的发展和应用。
1.2文章结构文章结构的设计旨在清晰地呈现光热发电吸热器效率的相关内容，使读者能够系统性地了解并深入研究该主题。
本文将按照以下方式进行组织和呈现：首先，文章将引言作为开篇，引言部分将简要概述光热发电吸热器效率的重要性和当前的研究现状。
在概述中，将介绍光热发电吸热器在可再生能源领域的重要性，并对其应用前景进行展望，帮助读者对该主题有一个初步的了解。
其次，本文将详细描述光热发电吸热器的工作原理。
在这一部分，将介绍光热发电吸热器如何将太阳的辐射能转化为热能，并将其转化为有效的能量输入。
通过解释光热发电吸热器的工作机制，读者将更好地理解其中的关键环节和工程设计。
接下来，本文将探讨设计光热发电吸热器时需要考虑的要点。
太阳能真空管热效率
太阳能真空管热效率简介太阳能真空管是目前应用广泛的太阳能利用设备之一。
通过捕捉太阳辐射的能量转换为热能，太阳能真空管热效率的高低直接影响着其能否充分利用太阳能资源。
太阳能真空管热效率的计算方法太阳能真空管的热效率是指其将太阳辐射能转化为热能的能力。
常用的热效率计算方法包括热转换效率和光热转换效率。
1. 热转换效率热转换效率是指太阳能真空管将太阳辐射能转化为热能的比例。
计算热转换效率的公式如下：热转换效率 = 实际热损失 / 能够通过真空管玻璃传递的太阳辐射能2. 光热转换效率光热转换效率是指太阳能真空管将太阳辐射能转化为热能的能力。
计算光热转换效率的公式如下：光热转换效率 = 实际产生热量 / 太阳辐射能影响太阳能真空管热效率的因素太阳能真空管热效率受多个因素影响，以下是一些主要的因素：1. 太阳辐射强度太阳辐射强度的高低直接影响着太阳能真空管的热效率。
辐射强度越高，太阳能真空管获取的能量也越多，热效率相对较高。
2. 真空管的结构和材料真空管的结构和材料直接影响着其热效率。
优质的真空管应具备较低的热损失和较高的传热效率，以最大限度地减少能量损失，提高热转换效率。
3. 管内工质的选择真空管内的工质也会影响太阳能真空管的热效率。
不同的工质在吸收太阳辐射能和传热方面有差异，合理选择工质可以提高光热转换效率。
4. 外界温度和环境影响外界温度和环境的影响也对太阳能真空管的热效率产生影响。
太阳能真空管在极寒或高温条件下，热损失会增加，从而降低热转换效率。
提高太阳能真空管热效率的方法为了提高太阳能真空管的热效率，可以采取以下措施：1. 优化真空管结构和材料通过优化真空管的结构和材料，减少热损失，提高传热效率，从而提高热转换效率。
2. 选择合适的工质合理选择太阳能真空管内的工质，以提高光热转换效率。
常用的工质包括水、油等。
3. 加强保温措施为太阳能真空管提供良好的保温措施，减少外界温度对热效率的影响。
4. 定期维护和清洁定期对太阳能真空管进行维护和清洁，保持其表面光洁度，减少对太阳辐射的反射和散射，提高光热转换效率。
太阳能光热电站储能系统热性能研究及技术经济分析
采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对太阳能光热电站储能系统的热性能进行全面分析和评估 。具体包括：建立储能系统的数学模型，进行模拟分析；通过实验测试，验证模拟结果的准确性；针对现有问 题提出优化方案和技术改进措施；最后进行技术经济分析，评估优化方案的经济效益和可行性。
02
太阳能光热电站概述
太阳能光热电站工作原理01 Nhomakorabea02
03
聚光吸热
通过反射镜将太阳光聚集 到集热器上，加热集热器 中的工质，使其产生高温 高压的蒸汽。
热力循环
蒸汽驱动汽轮机进行热力 循环，将热能转化为机械 能，带动发电机发电。
冷凝放热
蒸汽在汽轮机中膨胀做功 后，冷凝成水，放出热量 ，形成热循环。
太阳能光热电站系统组成
聚光系统
提高储能系统经济性的优化策略
选用低成本储能介质
选择成本较低的储能介质，如熔盐、导热油等，降低储能系统的 初始投资成本。
实施生命周期成本管理
在设计和建设阶段考虑储能系统的生命周期成本，通过延长储能 设备使用寿命和降低维护成本，提高经济性。
结合可再生能源使用
将储能系统与可再生能源（如风能、太阳能）相结合使用，提高 能源利用效率，降低运行成本。
《太阳能光热电站 储能系统热性能研 究及技术经济分析 》
2023-10-30
目录
• 引言 • 太阳能光热电站概述 • 储能系统热性能研究 • 技术经济分析 • 太阳能光热电站储能系统优化策
略及建议 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
01
太阳能光热电站是新能源领域 的重要发展方向，而储能系统 是其中的核心技术之一。
不同储能技术的经济性比较分析
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太阳能集热器种类
按太阳能集热器是否聚光：聚光集热器、非聚光集热器
非聚光集热器:如平板集热器和真空管集热器,能够利用太 阳辐射中直射辐射和散射辐射,集热温度较低。 聚光集热器:能将太阳光聚集在面积较小的吸热面上,可获 得较高的温度,但只能利用直射辐射,且要跟踪太阳。
图 太阳能集热器的基本类型
a）直晒式平板集热器，温升0~10℃ b）透明盖板式集热器 （水），温升0~50℃ c）透明盖板式集热器（空气），温升0~50℃ d）真空管集热器，温升10~150℃, e）点聚焦集热器，温升＞100℃
透明盖板
材料:主要有平板玻璃和玻璃钢板, 平板玻璃应用最广泛.
主要功能：透过太阳辐射，使其投射在吸热板上,保护吸 热板,使其不受灰尘及雨雪的侵蚀,形成温室效应,阻止吸 热板在温度升高后通过对流和辐射向周围环境散热。
材料特性：对太阳透射比高；材料对太阳辐射的吸收率 和反射率要较小。
吸热板
作用：吸收太阳能并将其内的集热介质加热。
f）线聚焦集热器，温升50~150℃
平板型集热器 组成和工作原理
平板型集热器主要由吸热板,透明盖板,隔热层和外壳等.
平板集热器工作原理：当平板集热器工作时,太阳辐射 穿过透明盖板,投射在吸热板上,吸热板吸收并转换成热 能,然后将热量传递给板内的传热工质,传热工质温度因 而升高,作为集热器的有用能量输出, 与此同时, 吸热板 由于温度升高不可避免地要通过传导,对流和辐射等方 式向四周散热,造成集热器的热量损失。
究其原因主要是国外太阳能热水系统设计理念的不同，国 外系统一般采用问接式系统、分体式系统和闭式承压系统， 这类系统的初期投资一般较高，但系统可靠、维护成本低、 水质不会污染和系统寿命长。
平板集热器生产工艺流程图
返回目录平板太阳能集热器的发源自现状国内平板集热器发展现状
平板集热器早在17世纪后期就被发明，是历史上最早出现的太阳能集热装置。 尽管如此，但直到1960年以后它才真正被深入研究并进入实际应用。
在我国的太阳能光热应用中，平板集热器也是最早得到应用的产品，而且一度 发展得很快。但由于初期产品技术和结构的缺陷，使得平板集热器从上世纪80年代 的市场统治地位逐步下滑到12%左右的市场份额。
-光热转换
机械工程 周杭超 张圣杰
太阳能的利用
太阳能-光热转换
目录 1太阳能光热转换的基本理论 2平板太阳能集热器工艺流程 3平板太阳能集热器的发展现状 4对本专业的启发
基本原理
太阳能光热转换在太阳能工程中占有重要地位， 其基本原理是通过特制的太阳能 采光面，将 投射到该面上的太阳能辐射能作最大限度地采 集和吸收，并转换为热能，加热水或空气，为 各种生产过程或人们生活提供所需的热能。
由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来， 所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部 分。
太阳能集热器
太阳能集热器是吸收太阳辐射并将 产生的热能传递到传热介质的装置。
太阳能集热器虽然不是直接面向消 费者的终端产品，但是太阳能集热器是 组成各种太阳能热利用系统的关键部件。 无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式 太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、 太阳能工业加热、太阳能热发电等都离 不开太阳能集热器，都是以太阳能集热 器作为系统的动力或者核心部件的。
冲焊接工 艺口
集管下料
集管冲孔 翻边
板芯焊接
试压
翼管式阳极氧化板芯制作工艺流程
吸热体成 品
阳极氧化 着色
边框、保温层、板芯各部件的整 体装配工艺当板芯、边框、保温 层三个大部件都完成后，将三大 部件结合玻璃盖板、密封胶条组 合起来构成平板太阳能集热器， 在目前形势下，平板太阳能集热 器总装工艺主要以手工为主，有 少数企业根据边框型式不同可采 用自动生产线装配。
提高集热效率的措施：吸热板常经特殊处理或涂 有选择性涂层，以提高集热板对太阳光的吸收率。 吸热板本身的热辐射要很小，以减少吸热板对环 境的散热。
太阳能吸收涂层概念：为使吸热板最大限度地吸 收太阳辐射能并将其转换成热能，在吸热板上覆 盖深色的涂层，称其为太阳能吸收涂层。
平板太阳能 集热器吸热 体可分为管 板式、翼管 式、扁盒式 等
而随后发展起来的真空管太阳能热水器因冬天管内的水在不排空的情况下基本 不结冰或不冻坏而受到了市场的欢迎。
同时，由于全玻璃真空管技术的不断创新，使其成本大幅度降低，生产企业迅速 增加，促进了全玻璃真空管型太阳能热水器市场的迅速扩大。
国外平板集热器的发展现状
据霍志臣、罗振涛对欧洲15个国家、美洲2个国家、大洋 洲1个国家、亚洲3个国家(21个国家)的统计，国外生产平板 式太阳能热水器的厂家(含经销商)共401家，占企业总数的92. 61%;真空管太阳热水器12家，占企业总数的2. 77%;简易太阳 能集热器20家，占企业总数的4. 62%。显然，平板型太阳能 热水器生产经营企业远远多于其它产品类型企业数量。国 外市场中，2003年平板太阳能热水器占市场销售份额的94. 88%，真空管太阳能热水器占2. 46%。
太阳能吸收涂层分类
非选择性吸收涂层：是指其光学特性与辐射波长 无关的吸收涂层。
选择性吸收涂层：是指其光学特性随辐射波长不 同有显著变化的吸收涂层。
隔热层 分布在集热板的底部和侧面，可防止集热 器向周围散热。
外壳 它是集热器的骨架，应具有一定的机械强 度，良好的水密封性能和耐腐蚀性能。
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工艺流程
平板太阳能集热器的制造主要涉及到是保温层的制造。
保温层的制造
阳极氧化涂层的生产 阳极氧化板芯制作
铝型材
机械抛光
化学脱脂
热水洗
化学抛光或电化学抛光
流动冷水 洗
流动冷水 洗
阳极氧化
热水洗 清洗
流动冷水 洗
碱蚀
中和
干燥
清洗
封孔
清洗
着色
阳极氧化涂层的生产工艺流程
翼片铝型 材
阳极氧化 着色
翼片下料
翼片滚花
锯工艺槽
首先，作为集热器核心部件的太阳能吸热材料的光热转换效率低，直接导致了 太阳能集热器效率的低下;
其次，由于结构上的特点，这种集热器组成的热水器平均热损系数较大，从而 导致热水器的整体热效率不高;
另外，我国的太阳能热水器(系统)基本上都采用直接加热太阳能集热器中水的方 法。如果集热器中的水一旦冻结将直接影响集热器的正常运转，严重时还会导致集 热管的涨裂。