电力辅助太阳能供热系统技术经济分析

电力辅助太阳能供热系统技术经济分析

张卫明

身份证号：370922197712292818

摘要：我国是一个能源生产与消费大国，长期以来以煤炭为主的能源结构造成了严重的环境问题，太阳能作为一种洁净的可再生能源，取之不尽，用之不竭，受到了人们的广泛关注。本文对太阳能的工作原理及在供热领域的可行性进行了分析，本次研究可以对太阳能的应用提供思路和指导。

关键词：电力辅助；太阳能供热系统；技术经济

引言

节能减排是我国经济发展方式转变的突破口，其中以太阳能为基础的节能产业发展尤为迅速。早期太阳能热水工程着力于产品性能提升和应用的适应性，缺乏系统设计与运行优化，各子系统相互独立，无法实现系统间的信息共享，难于形成有机协同的整体。随着互联网与节能技术的融合发展，基于互联网技术的新业态将成为经济增长的新动力。太阳能热水工程必将朝能量利用系统优化以及节能信息化的方向发展。本文中以太阳能热泵复合系统为研究对象，开发了基于物联网、云计算和大数据技术，具有智能感知、信息融合、智能预测的太阳能热利用系统远程监控管理平台。该监控管理平台能实时采集各地耗能设备的运行参数与能耗指标，通过对运行动态节能指标的分析与系统智能能耗预测，制定优化运行策略，达到降低系统能耗的目的。

1太阳能光伏发电技术的优点

1.1 电能供应比较稳定

太阳能光伏发电技术使用的是太阳能资源，以往的太阳能要加热太阳能，人类在早期发现了光生伏打效应，受到技术和生产能力等限制，20世纪50年代才生产出单品硅光伏电池。这些技术迅速引起了世界各地的关注，可是电池的生产成本很高，故并未得到大面积的推广。21世纪，光伏发电技术发展越来越好，与之相关的材料和设备成本变低，这有助于太阳能光伏发电技术的有效运用。当下，光伏发电系统的使用很普遍。太阳能光伏发电电厂给各个乡镇和城市提供电能电力。在政府部门的推广下，太阳能光伏发电系统给更多用户带来了稳定的电能资源。

1.2 储量丰富，清洁干净

太阳能资源属于一种清洁性能源，这类能源的总量丰富；与以往的化石能源燃烧发电技术相比，太阳能光伏发电技术不容易破坏生态环境，能源过度开采与使用现象有所缓解。就太阳能资源的分布情况来看，我国拥有很广的地域面积，西部高原地带拥有丰富的太阳能资源，人口密度比较低，这给光伏发电技术的发展带来了充分的条件，一些地区的太阳能辐射量高于每平方米每小时4千瓦，西北部分地区的辐射量高于每平方米每小时7千瓦。

2 太阳能光伏发电技术的运用

2.1 混合发电系统

太阳能光伏混合发电系统要合理地使用太阳能与风力资源，把不同类型的风力发电和光伏发电结合起来，实现混合发电系统的稳定和顺畅。我国西北地区地势高，太阳能资源很丰富，风力资源也很丰富，风力资源和太阳能资源的结合可以优化光伏发电的不足之处。比如，青藏高原冬季太阳能资源少，风力比较强，这时光伏发电技术难以确保电能的有效供应。但是通过风力发电技术的配合就能够更好地缓解冬季光伏发电不够的现象，提高发电系统的可靠性，提高电源的质量和效率。

2.2 聚光光伏技术

聚光光伏技术能够提高太阳能资源的使用效率，使用聚光板和镜面等，把太阳光线汇聚在聚光电池上，有效地提高太阳光线的强度，进而大大优化太阳能的转化效率。该技术的使用有利于光伏发电系统效率的提高，不仅提高了太阳光线的强度，还降低了光伏发电的成本费用。相关部门利用聚光器提高太阳能强度的时候，需要注意到光伏发电系统可以进行光热转换，光热就可以较好地进入电能生产中，提高光伏发电效率。

2.3 并网光伏发电系统

光伏发电系统和电网联系起来，借助公共电网的力量，可以给社会提供稳定的电能资源。并网光伏发电系统需要相关部门使用电网资源，确保光伏发电系统的电能储备和运输等。光伏发电系统在并网的时候无须安装太阳能蓄电池，可以直接给市场带来电能资源，光伏发电系统的运行与管理成本比单独的运行成本更低。在公共电网的帮助下，光伏发电系统的供电更加稳定和高效。这一方法和单独的光伏发电系统相比有着较高的太阳能转换率，故光伏发电技术在推广和使用的时候，并网光伏发电系统具有较好的运用前景。

2.4 单独的光伏发电系统

单独的光伏发电系统经常建设在较远地带，这些地方缺少电能资源，这可以作为移动电源，比如，边疆哨岗、山区和农村等。单独的光伏发电系统要合理地使用太阳能光伏发电技术的优点，白天聚集发电，然后把电能保存在太阳能蓄电池中。因为周边自然环境不稳定，供电也不稳定。可是电网难以覆盖的地区，光伏发电系统能够达到所在地区居民的用电需要。

3太阳能光热转换技术

3.1太阳能供暖技术

太阳能供暖技术是直接利用太阳辐射能供暖，也叫太阳房。新式太阳房具有太阳能收集器、热存储器、辅助能源系统和室内暖房风扇系统，可以节约大部分能耗。太阳房可分为被动式太阳房和主动式太阳房。被动式太阳房主要通过对建筑内部空间和外部形体的巧妙处理，使建筑在冬季能采集太阳能，减小建筑热负荷；在夏季又能遮蔽太阳辐射，及时散逸室内热量，从而降低室内温度。

3.2太阳能热水系统

太阳能热水系统主要就是太阳能热水器，其系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。系统运行过程中，集热器内的水受太阳能辐射能加热，温度升高，密度降低，加热后的水在集热器内逐步上升，从集热器的上循环管进入储水箱的上部；与此同时，储水箱底部的冷水由下循环管流入集热器的底部；这样经过一段时间后，储水箱中的水形成明显的温度分层，上层水首先达到可使用的温度，直至整个储水箱的水都可以使用。用热水时，有两种取热水的方法。一种是有补水箱，由补水箱向储水箱底部补充冷水，将储水箱上层热水顶出使用，其水位由补水箱内的浮球阀控制，有时称这种方法为顶水法；另一种是无补水箱，热水依靠本身重力从储水箱底部落下使用，有时称这种方法为落水法。系统运行过程中，循环泵的启动和关闭必须要有控制，否则既浪费电能又损失热能。通常温差控制较为普及，有时还同时应用温差控制和光电控制两种。

结语

综上所述，对我国来说，太阳能资源极为丰富，既有实际的采暖需求，又有充足的资源条件，是应用太阳能供热采暖条件非常优越且必要的地区。而我国目前的太阳能利用技术水平与世界发达国家相比还有很大差距，主要是太阳能利用系统落后，利用率低，经济性差。为了更加有效、合理地利用太阳能，促进国民经济的发展，需要工程技术人员熟悉和掌握其利用的规律和提高利用率的方法。因此，如何开发出利用太阳能的新技术以及提高其利用率已经成为非常紧迫的问题。目前，太阳能供热技术作为人类有效利用能源的一个重要环节，其在供热工程中的应用，正受到全世界的广泛关注。

参考文献

[1]李国辉.标准化与资源、能源合理利用[J].资源节约与环保，2005(3)：37-38.

[2]郑瑞澄，路宾.太阳能供热采暖工程应用技术手册[M].中国建筑工业出版社，2012.