太阳能建筑的研究进展综述

对被动式太阳能建筑和主动式太阳能建筑的应用现状和研究进展进行阐述,并对主动式太阳能建筑中可与建筑相结合的太阳能热利用技术和可与建筑相结合的光伏发电技术进行分析。结果表明:1)被动式太阳能建筑技术研究方法逐渐由定性分析为主转向定性、定量和综合分析,并以节能低碳、室内热舒适度、设计优化及相变材料的应用作为研究重点。2)系统的性能系数和太阳能保证率是建筑太阳能热利用技术的研究重点,设备选型、系统设计、运行策略是主要研究内容;阴、雨、雪天等太阳能无法利用的工况多采用太阳能辅助热泵供暖系统。3)增强光伏组件通风性可使光伏组件降温,提升光伏建筑一体化(BIPV)建筑的光伏发电量;回收利用光伏发电伴生热量有助于提升能源综合利用率。

基于国内专利的钙钛矿太阳能电池发展趋势

发展背景随着全世界对能源的需求量越来越大,石油、煤炭、天然气等传统能源的储量越来越少,对新型能源的需求不断增长。在新型能源中,太阳能由于其清洁、可再生的特性,受到广泛关注。太阳能电池的发展,经历了第1代晶硅太阳能电池、第2代薄膜太阳能电池,来到第3代的新概念太阳能电池。

太阳能热利用技术研究进展与展望

太阳能热利用是重要的可再生能源应用形式之一。对中国近几年太阳能集热、蓄热等关键部件,以及系统设计方法等集成技术的重要突破进行了梳理,对太阳能热水供应、太阳能供暖、太阳能制冷及太阳能工农业应用等应用形式的最新进展进行了归纳,并对太阳能热利用的发展趋势进行了展望。中国太阳能热利用的应用形式以太阳能热水供应为主,已经向智能化、精细化方向发展。在清洁取暖进程及“双碳”目标的推动下,中国太阳能热利用技术在供暖、制冷及工农业等领域的应用逐步增多,应用形式正向多元化发展。以太阳能为主的多能协同供能系统可以在有效解决太阳能资源不稳定性问题的同时提升系统经济性,是未来低碳发展的重要方向。

拉萨地区平板太阳能集热系统变流量运行策略及效益分析

针对室外环境参数波动变化以及蓄热系统温度波动特性,提出一种太阳能集热系统变流量运行调控策略,建立最优流量优化模型,回归得到不同工况下最优流量值多项式函数,并与定流量运行策略下的系统运行性能进行对比分析。结果表明:与定流量运行方式相比,采用变流量调控策略时,集热系统净收益显著提升。对于拉萨地区100 m^(2)串并联形式平板太阳能集热系统,采用变流量运行策略时,虽然运行泵耗增加,但集热量增益更大,相比单位集热面积流量为0.02 m^(3)/(h·m^(2))时,集热系统净收益增加了468.7 MJ,提高了6.75%。

低能耗技术在太阳能光伏电池设计中的应用

随着全球能源紧缺与生态环境破坏问题日益严重,节能降耗成为当前时代发展的主旋律,各行业都在寻求节能减排、绿色低碳的转型发展之路。太阳能光伏电池系统作为现今应用广泛、环保效率可观的能源利用方式,备受社会关注。当前世界太阳能电池的利用效率还未开发到极致,仍有较大的进步空间。为更好地提高太阳能电池系统的能源转化效率,实现更高效的节能降耗,人们开始思考如何对太阳能光伏发电系统进行优化。由种法力和滕道祥编著、化学工业出版社出版的《硅太阳能电池光伏材料》一书,对太阳能电池系统的基本原理、硅材料制造工艺与方法进行说明,以期为人们优化太阳能光伏发电系统提供参考。

具有陷光结构的半透明有机/铜锌锡硫硒四端串联太阳能电池

采用半透明有机太阳能电池和铜锌锡硫硒太阳能电池构成四端串联太阳能器件,并且利用表面具有微型金字塔结构的微米聚二甲基硅氧烷(PS-PDMS)膜的减反射作用来提高太阳能电池的效率。为了研究PS-PDMS的尺寸和放置位置对四端串联太阳能电池性能的影响。制备了尺寸分别为18μm、14μm和9μm微型金字塔结构的PS-PDMS薄膜,比较了不同尺寸下PS-PDMS薄膜的减反射效果,发现9μm尺寸的PS-PDMS薄膜的减反射效果最好。将9μm尺寸的PS-PDMS薄膜用在四端串联太阳能电池的底电池时,四端串联太阳能电池具有最佳效率。最终获得了效率为11.26%的四端串联太阳能电池。与单结铜锌锡硫硒太阳能电池相比,四端串联太阳能电池的最佳效率提高了27.51%。

极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响

为研究极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响,选取关键气象参数(直射辐射、干球温度)来构造极端冷气象条件,主要分析太阳低辐射和极端低温对拉萨、乌鲁木齐、兰州、哈尔滨4个城市的被动式太阳能建筑采暖效率的影响。结果表明:随着太阳直射辐射和温度的降低,哈尔滨整个采暖季的采暖潜力下降最大,拉萨、兰州、乌鲁木齐在太阳直射辐射下降超过50%时,采暖潜力下降最大,哈尔滨在辐射下降43%时采暖潜力下降最大。在温度下降不超过10℃的情况下,拉萨和哈尔滨的采暖潜力下降最大,兰州和乌鲁木齐则是在温度分别下降11和15℃时,采暖潜力下降最大。气象参数对采暖潜力的敏感性分析表明,太阳直射辐射对太阳能采暖潜力的影响大于温度。同时,对不同设计因素进行全局敏感性分析,建筑保温材料的物理参数对采暖潜力的影响高于其他设计参数。

槽式太阳能辅助燃煤发电系统集成方式

针对某600 MW超临界发电机组,提出3种槽式太阳能辅助燃煤机组发电(SAPG)系统的集成方式.第1种为太阳能场并联取代高压加热器,第2种为太阳能场高压串联取代高压加热器,第3种为太阳能场低压串联取代高压加热器.利用Matlab编程建立槽式太阳能辅助燃煤电厂发电的仿真模型,在功率增大模式(PB模式)下仿真计算不同的集成方式热力性能,对3种集成方式下系统的太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标进行对比分析.结果表明,SAPG系统的3种集成方式随着太阳法向直接辐照度EDNI的增大,太阳能引入规模达到峰值为192.37 MW,太阳能发电量为59.55 MW,光电转换效率达到20.10%,标准煤耗率最低为264.44 g/(kW·h).当EDNI≤482 W/m2时,低压串联的集成方式下太阳能发电量、光电转换效率、标准煤耗率等指标均优于高压串联及并联集成的方式;当EDNI≥482 W/m2时,并联集成方式的热力性指标均优于其他2种集成方式,高压串联的集成方式热力性能指标最低.

风能和太阳能清洁能源的发展现状与挑战

风能和太阳能作为技术较为成熟且装机规模较大的可再生清洁能源,其发展是推动能源结构绿色低碳转型的关键。2023年,全球新增可再生清洁能源发电装机达510吉瓦,其中太阳能光伏发电占四分之三,成为绝对主力。得益于太阳能和风能发电装机的快速增长,全球可再生清洁能源发电量占比首次超过30%。中国风能和太阳能资源丰富,风能和太阳能可开发量分别为10.9~20.1太瓦和45.6~58.9太瓦。

绿色低碳背景下太阳能技术农村应用及前景分析

探讨了绿色低碳背景下太阳能技术在农村应用中的问题,并通过深入分析和研究太阳能光伏发电和太阳能热水器在农村地区的应用,揭示太阳能技术在推动农村低碳转型中的重要作用。对农村地区太阳能技术应用的趋势进行了预测和展望。结果表明:太阳能技术在农村地区具有广阔的应用前景,可以为农村地区提供可持续、清洁和经济高效的能源解决方案。然而,太阳能技术在农村地区的应用和推广过程中也存在一些困难与挑战。其中,主要问题是农村地区缺乏对太阳能技术的认知和支持。为了推进太阳能技术在农村地区的应用与推广,通过积极推动相关政策措施的落地实施,提高农村地区对太阳能技术的认知与支持程度,进一步推动太阳能技术在农村地区的普及和应用。

太阳能热水系统的设计和施工方法分析

近年来,随着高质量发展战略的实施,太阳能热利用产业已成为国家能源和经济领域发展的重点之一。国家能源局对太阳能热利用集热面积保有量提出了更高的指标要求,这对太阳能热利用产业来说是机遇也是挑战。太阳能热水系统是太阳能热利用产业的重要产品形式。

房车改装太阳能供电系统设计方案

房车用电及补给问题,一直饱受诟病,以我国目前露营地的发展状态,房车补给问题估计一时半会也无法改善,建议长期出去玩又怕电不够用的车友选装车顶太阳能板,既环保又安心。房车用电基本来自四个方面,即电池、行车发电机、外接220V电源和太阳能充电系统。太阳能由于安装便捷,且能持续供电,受到很多车友的青睐。今天我们就来聊聊房车太阳能的那点事儿。

钙钛矿太阳能电池材料缺陷对器件性能与稳定性的影响

基于钙钛矿太阳能电池材料独特的光电特性,特别是光电转换效率在初期短时间内的快速提升,使其成为当前光伏领域中最富吸引力的光吸收材料之一.然而,近年来转换效率的增长步入缓慢阶段,同时材料的长期稳定性也成为商业化应用的关键挑战,这些问题背后的物理机制与材料缺陷密切相关.为进一步提高电池效率和结构稳定性,必须深刻理解和精准地掌握这些缺陷的特性.本文全面回顾了钙钛矿材料中各类缺陷对光伏性能和稳定性的影响,包括传统刚性模型缺陷、非常规性缺陷、复合型缺陷、离子迁移和缺陷对载流子寿命的影响,论述了缺陷与材料结构稳定性之间的紧密关联性,并对未来关于缺陷的研究方向进行了展望.

太阳能利用工程对生态系统、生物多样性及环境的影响与应对

太阳能利用工程是减缓气候变化、实现“双碳”目标的重要措施,全面认识这些工程对生态环境的影响,对科学规划和实施工程有重要的理论和现实意义.该文总结分析了太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境的影响及应对方面的研究,对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究方向提出了展望.结果表明:①在一些太阳能利用工程区,土壤有机质和养分含量及植被盖度增加,而一些工程区却降低;工程建设对植被和土壤的干扰导致水土流失;工程占用土地和耗水及影响微气候条件等对生态系统碳排放和能量平衡造成影响;区域性布局这些工程对植被功能也将产生一定的影响,包括工程设备遮荫造成一些作物产量下降或增加.②工程设施引起的水分改变和遮荫使一些植物的丰富度增加,使一些植物种子在土壤种子库中的存活率提高,但光伏板对鸟类和昆虫等动物将会造成碰撞以及不适宜的产卵而将可能带来死亡风险;施工过程导致的植被清除和景观破碎化等对生物多样性也将造成不利影响;施工过程造成的水网损失、破碎化以及洗涤沙尘而耗水对水生生物多样性也将造成不同程度的影响;光伏板对草地土壤微生物多样性也造成一定影响.③施工期和运营期间将带来扬尘、噪声、废弃物等污染;不合理生产、利用光伏材料对生态环境也将造成负面影响.有效应对这些不利影响的措施包括:①科学规划选址,加强生物多样性保护措施的规划设计,循环利用光伏材料和加强科学管理等;②加强环境影响评价,实施生态恢复方案,加强生态系统及生物多样性保护和水土流失治理等;③发展屋顶和浮动式太阳能装置及光伏农业技术;合理选择和利用光伏材料,加强固体废弃物治理和风险管理,有效落实环境影响评价措施等.目前研究太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境影响及应对方面尚不充分,随着太阳能利用工程规模的扩大,需要加强这些工程对生态系统、生物多样性及环境方面的不同影响与应对方面的研究.

太阳能-空气源热泵牧草干燥系统制热性能研究

以太阳能-空气源热泵牧草干燥系统为研究对象,通过系统不同工作模式的温升、恒温制热试验及带载试验,分析了温升速率、单位温升能耗、COP及除湿效率。研究结果表明:联合制热模式与太阳能单独制热相比,单位温升耗电量降低了86.2%,温升速率提高了99~112倍。联合制热模式与热泵单独制热试验相比,在温升过程中温升速率降低了7.7%~17.6%,单位温升耗电量降低8.0%;在恒温制热过程中,前者COP比后者提高了6.5%~11.1%,耗电量降低了5.8%~10.7%;在升温制热过程中前者COP比后者提高了6.0%~10.4%,耗电量降低了6.6%~11.1%。联合干燥模式比热泵单独干燥模式的SMER值高19.8%~36.2%。

太阳能辅助热电联产机组供热、发电及调峰性能分析

针对新能源存在不稳定性导致电网调峰问题日益严重的现状,结合较为成熟的光煤互补发电技术及多热源联合供热调峰系统,设计光煤混合供热发电系统,使热电联产机组具有一定的调峰能力。以某300 MW热电联产机组为研究对象,利用Ebsilon Professional软件搭建发电、供热可灵活调节的太阳能辅助热电联产系统,基于供热机组实际双机运行工况,在保证供热负荷前提下,分析太阳能辅助双机热电联产机组耦合方式,比较耦合前后双机调峰性能。结果表明:凝汽器出口与太阳能集热系统换热器间的管道上设置动态节流阀,改变太阳能集热系统辅助供热机组的运行模式,能够实现发电、供热、调峰一体系统的灵活运行;其中,以太阳能集热系统仅用于补充供暖的运行方式调峰能力最强,太阳能辅助单机供热前后调峰容量比值为0.76,太阳能辅助双机供热前后调峰容量比值为0.55,太阳能辅助承担最大供热负荷的1号机组在调峰容量及调峰补偿上效果最佳。

基于改进YOLOX-S的太阳能电池片表面缺陷检测

针对太阳能电池片表面缺陷检测存在模型体积大和检测性能不达标的问题,提出了一种轻量化YOLOX-S检测模型用于工业生产。首先以YOLOX-S模型为基础,采用轻量级网络MobileNetV3优化主干网络,减少模型参数,降低模型运算量,提高检测速度。其次采用FReLU激活函数改进MobileNetV3,使模型具有空间像素级建模能力,提高模型空间特征信息灵敏度,增强模型对小目标缺陷的特征提取能力。最后,在颈部网络引入注意力特征融合模块,聚合多尺度信息,加强模型的多尺度特征融合能力。实验结果表明,改进的YOLOX-S检测模型平均精度均值可达97.6%,参数量减少43.2%,检测速度达到51帧/s,置信度均在90%以上,检测结果可靠。

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

夏热冬冷气候下太阳能住宅装配式设计实践

为推动我国村镇领域技术创新,建设绿色宜居村镇环境,针对夏热冬冷地区住宅的太阳能利用,从材料到构造,到建筑设计层面,完成与其配合的一体化技术设计策略研究及节能策略的应用探索。借助国际太阳能竞赛的契机,从前期设计的策略选取到后期项目的完成结果,总结实践经验,对比预期和实践的差距及原因。结果表明,前期平面、结构、材料、构造等都满足了对于太阳能利用技术的一体化设计,同时考虑了自然采光、隔热、遮阳等策略的应用,以减少能量损耗,取得了相应的效果,并对未达到预期效果的原因作出评判。

太阳能光伏发电技术发展现状与前景

太阳能光伏发电技术综合了半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术和电力工程技术,已成为当前新能源发电领域备受研究关注的综合性技术,具有发电过程简单、电能供应稳定、使用范围广、清洁无污染等优点的太阳能光伏发电技术。在当前绿色能源背景下,太阳能光伏发电技术在我国取得了长足发展,重要性日益凸显。介绍光伏发电基本原理、常见技术,阐述国内外现有光伏发电技术现状,探讨光伏发电技术应用,展望光伏发电技术的发展方向。