地源热泵与光伏供热采暖系统.docx

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1、本科生产实习报告学生：学 号：学 院：专 业：指导教师：地源热泵一. 原理地源热泵是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源如电能实现由低品位热 能向高品位热能转移。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4.4kWh 以上的热量或冷量。1地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球外表浅 层地热资源通常小于400米深作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系 统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊 中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集 热器，收集了 47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地 域、资源等限

2、制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限 的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。2地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的COP值到达了4以上，也 就是说消耗1KWh的能量，用户可得到4KWh以上的热量或冷量。3地源热泵环境效益显著。其装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区 内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不 用远距离输送热量。4地源热泵一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生 活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统； 可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖

3、。5地 源热泵空调系统维护费用低。地源热泵的机械运动部件非常少，所有的部件不 是埋在地下便是安装在室内，从而防止了室外的恶劣气候，机组紧凑、节省空 间；自动控制程度高，可无人值守。由以上的特点可以看出，地源热泵技术以后可得到广泛的应用。然而，地源热泵要实现制冷制热，那么需要给它提供动力来输送制冷制热管道 中的循环水，传统机房可提供动力，但施工起来比拟复杂，难度高，周期长， 采购的材料种类多，需库存，漏水隐患大等等问题，针对这些问题，市场上开 发了一款新型的动力输配系统设备-节能空调机房。此机房系统是将传统机 房中的所有部件进行集成模块化，实行一体化安装的模式。不仅在施工难度上大大降低了，而且无

4、需库存，漏水隐患大大降低了，还能与主机进行无限联动 等等，由此可以看出，节能空调机房实为一款为暖通行业提供一整套的解决方 案。总而言之，节能空调机房、水力平衡分配器、多功能水箱与地源热泵的结合为 整个暖通系统增加亮点，同时在安装上便捷了很多。施工时间、采购周期都大 大缩短了，人工本钱也将低了等等。由此可见节能空调机房与地源热泵的配合 是未来暖通行业必然的开展趋势。水源/地源热泵有开式和闭式两种。开式系统：是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。该系统需配备防砂堵， 防结垢、水质净化等装置。闭式系统：是在深埋于地下的封闭塑料管内，注入防冻液，通过换热器与水或土壤交换能 量的封闭系统。闭式系统不受地

5、下水位、水质等因素影响。1、垂直埋管-深层土壤垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50-150米深 处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液塑料管中是 水，水中的防冻液根据当地气候条件决定加多少）将热能传送给热泵，然后由 热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。垂直埋管是地源热泵系统的主要方式， 得到各个国家的政府部门大力支持。2、水平埋管-大地表层 在地下2米深处水平放置塑料管，塑料管内注满防冻 的液体，并与热泵相连。水平埋管占地面积大，土方开挖量大，而且地下换热 器受地表气候变化的影响。3、地表水江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。地源热泵可以从地表水中提取

6、热量 或冷量，到达制热或制冷的目的。利用地表水的热泵系统造价低，运行效率高， 但受地理位置如江河湖海和国家政策如取深井水的限制。机但制冷状态阀门瓦帛间门J主要设备地埋管-地源侧水泵-机组-空调侧水泵-风盘地暖-控制系统三.主要类型1水平式地源热泵水平式地源热彖通过水平埋置于地外表24M以下的闭合换热系统，它与土壤进行冷热交换。 此种系统适合于制冷供暖面积较小的建筑物，如别墅和小型单体楼。该系统初 投资和施工难度相对较小，但占地面积较大。2. 垂直式地源热泵垂直埋管水平埋管蛇行埋管土壤源闭式系统通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50M400M深的岩土体与土壤进行冷热交 换。此种系统适合于制冷供暖面

7、积较大的建筑物，周围有一定的空地，如别墅 和写字楼等。该系统初投资较高，施工难度相对较大，但占地面积较小。3. 地表水式地源热泵地源热泵机组通过布置在水底的闭合换热系统与江河、湖泊、海水等进行冷热 交换。此种系统适合于中小制冷供暖面积，临近水边的建筑物。它利用池水或 湖水下稳定的温度和显著的散热性，不需钻井挖沟，初投资最小。但需要建筑 物周围有较深、较大的河流或水域。地表水热泵系统4. 地下水式地源热泵地源热泵机组通过机组内闭式循环系统经过换热器与由水泵抽取的深层地下水 进行冷热交换。地下水排回或通过加压式泵注入地下水层中。此系统适合建筑面 积大，周围空地面积有限的大型单体建筑和小型建筑群落。

8、地下水热泵系统（开式系统）太阳能一，技术原理太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳 的辐射能量。人类所需能量的绝大局部都直接或间接地来自太阳。植物通过光 合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下 来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的 地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能 有关的能源和与原子核反响有关的能源。与原子核反响有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的 能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它那么来自于地壳中储存的 铀、钚等发生裂变反响时的核裂变能

9、资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发 生聚变反响时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反响时释放出能量。目 前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反响过程产生的能量。地球轨道上的平均 太阳辐射强度为1,369w/m。地球赤道周长为40,076千米，从而可计算出，地球 获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球外 表某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/mL相当于有102,000TW的能量。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达 173,000TW，也就是说太阳

10、每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤， 每秒照射到地球的能量那么为499,400,00,000焦。地球上的风能、水能、海洋 温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料如煤、 石油、天然气等从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳 能所包括的范围非常大，狭义的太阳能那么限于太阳辐射能的光热、光电和光化 学的直接转换。二. 主要分类光伏光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料例如硅制成的固体光伏电池组成。简单的光伏电 池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交 通信号灯和监控系统，并入电网供电。

11、光伏板组件可以制成不同形状，而组件 又可连接，以产生更多电能。天台及建筑物外表均可使用光伏板组件，甚至被 用作窗户、天窗或遮蔽装置的一局部，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物 的光伏系统。据调研显示由于产能过剩导致全球5大制造商利润缩水，2021年光伏组件安装 量将有所减少，这是10余年来首次出现下降。据彭博6位分析师的平均预测全 球家庭与商业机构将安装24.8GW的光伏组件。这相当于约20座核反响堆的发 电量，但与新增27.7GW的光伏装机量相比下降10%。据彭博新能源财经估 计，自1999年以来年均安装量已增长61%。光热现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了

12、运 用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计 时参加适宜的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建 筑 材 料。三. 根本特点优点1普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和 运输。2无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染 越来越严重的今天，这一点是极其珍贵的。3巨大：每年到达地球外表上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量 属现今世界上可以开发的最大能源。4长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地 球的寿命也约为

13、几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭 的。缺点1分散性：到达地球外表的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。 平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的 辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有 1,000W左右；假设按全年日夜平均，那么只有200W左右。而在冬季大致只有 一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能 时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备， 造价较高。2不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制 以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响

14、，所以，到达某一地面的太阳辐照度既 是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太 阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能 源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来， 以供夜间或阴雨天使用，但蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。3效率低和本钱高：太阳能利用的开展水平，有些方面在理论上是可行的， 技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，本钱较高，现在的 实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在 今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步开展，主要受到经济性的制约。四. 应用集

15、热器太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。太阳 能集热器solar collector在太阳能集热系统中，接受太阳辐射并向传热工质 传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可 分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。另外还有一种真空集热器：一个好的 太阳能集热器应该能用2030年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维 持405 0年且很少进行维修。热水系统早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水 装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及

16、循环管路三局部。此 外，可能还有辅助的能源装置如电热器等以供给无日照时使用，另外尚可 能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载 的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种：1. 自然循环式：此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳辐射的加热，温度 上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热 虹吸现像，促使水在储水箱及收集器中自然流动。由于密度差的关系，水流量 于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故 已被广泛采用。2. 强制循环式：热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱

17、底部水温假设干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防 止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知因来自水的流量可知，容易预测性能，亦可推算于假设干时间内的加热水 量。如在同样设计条件下，其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处， 但因其必须利用水，故有水电力、维护如漏水等以及控制装置时动时停， 容易损坏水等问题存在。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选 择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。发电系统太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池组组成。如输出 电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。太阳能发电系统分为离网发电系

18、统与并网发电系统：1、离网发电系统。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，假设要为交 流负载供电，还需要配置交流逆变器。2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电 电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电 站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一 调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大 开展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投 资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网发电的主 流。太阳能板太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心局部，太

19、阳能电池板的作用是将太阳 的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是太阳能发电 系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用 价值的重要因素。组件设计：按国际电工委员会IEC： 1215： 1993标准要求 进行设计，采用36片或72片多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种 类型的组件。该组件可用于各种户用光伏系统、独立光伏电站和并网光伏电站 等。原材料特点：电池片：采用高效率16.5%以上的单晶硅太阳能片封装，保 证太阳能电池板发电功率充足。玻璃：采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻 璃)，厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-

20、1100nm)透光率达 91%以上，对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳 紫外光线的辐射，透光率不下降。EVA:采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化 剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间 的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。TPT：太阳电池的反面覆盖物一 氟塑料膜为白色，对阳光起反射作用，因此对组件的效率略有提高，并因其具 有较高的红外发射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。 当然，此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透 气等根本要求。边框：所采用的铝合金边框具有高强度，抗机械冲击能力

21、强。 也是太阳能发电系统中价值最高的局部。太阳能控制器太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组 成。主要特点：1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线 修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特 性，即不同的放电率具有不同的终了电压。3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制； 以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充 电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用

22、电时间；过放恢 复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同 时具有高精度温度补偿；5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；6、所有控制全部采用工业级芯片仅对带I工业级控制器，能在寒冷、高 温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了方存储器记录各工作控制点，使 设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确 性、可靠性的因素；8、使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便 直观的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电 保护

23、的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其 他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；能源电源第一个空间太阳电池载于1958年发射的Vangtuard I，体装式结构，单晶Si衬 底，效率约10%28C。到了 1970年代，人们改善了电池结构，采用BSF、 光刻技术及更好减反射膜等技术，使电池的效率增加到14%。在70年代和80年 代，地面太阳电池大约每5.5年全球产量翻番；而空间太阳电池在空间环境下的 性能，如抗辐射性能等得到了较大改善。由于80年代太阳电池的理论得到迅速 开展，极大地促进了地面和空间太阳电池性能的改善。到了90年代，薄膜电池 和m-v电池的

24、研究开展很快，而且聚光阵结构也变得更经济，空间太阳电池市 场竞争十分剧烈。在继续研究更高性能的太阳电池，主要有两种途径：研究聚 光电池和多带隙电池。电池效率由于太阳电池在不同光强或光谱条件下效率一般不同，对于空间太阳电池一般 采用AM0光谱1.367KW/，对于地面应用一般采用AM1.5光谱即地面中 午晴空太阳光，1.000 KWm-2作为测试电池效率的标准光源。太阳电池在 AM0光谱效率一般低于AM1.5光谱效率24个百分点，例如一个AM0效率为 16%的Si太阳电池AM1.5效率约为19%。 25C，AM0条件下太阳电池效率电池类型 面积cm2效率电池结构一般Si太阳电池64cm2 14.

25、6单结太阳电池先进Si太阳电池4cm2 20.8单结太阳电池GaAs太阳电池4cm2 21.8单结太阳电池InP太阳电池4cm2 19.9单结太阳电池GaInP/GaAs 4cm2 26.9 单片叠层双结太阳电池GaInP/GaAs/Ge 4cm2 25.5 单片叠层双结太阳电池GaInP/GaAs/Ge 4cm2 27.0 单片叠层三结太阳电池聚光电池GaAs 太阳电池 0.07 24.6 100XGaInP/GaAs 0.25 26.4 50X，单片叠层双结太阳电池GaAs/GaSb 0.05 30.5 100X，机械堆叠太阳电池空间太阳电池在大气层外工作，在近地球轨道太阳平均辐照强度根本

26、不变，通 常称为AM0辐照，其光谱分布接近5800K黑体辐射光谱，强度1353mW/cm2 。 因此空间太阳电池多采用AM0光谱设计和测试。空间太阳电池通常具有较高的效率，以便在空间发射的重量、体积受限制的条 件下，能获得特定的功率输出。特别在一些特定的发射任务中，如微小卫星 重量在50100公斤上应用，要求单位面积或单位重量的比功率更高。抗辐照性能空间太阳电池在地球大气层外工作，必然会受到高能带电粒子的辐照，引起电 池性能的衰减，主要原因是由于电子或质子辐射使少数载流子的扩散长度减 小。其光电参数衰减的程度取决于太阳电池的材料和结构。还有反向偏压、低 温和热效应等因素也是电池性能衰减的重要原

27、因，尤其对叠层太阳电池，由于 热胀系数显著不同，电池性能衰减可能更严重。空间太阳电池的可靠性光伏电源的可靠性对整个发射任务的成功起关键作用，与地面应用相比，太阳 电池/阵的费用上下并不重要，因为空间电源系统的平衡费用更高，可靠性是最 重要的。空间太阳电池阵必须经过一系列机械、热学、电学等苛刻的可靠性检 验。Si太阳电池硅太阳电池是最常用的卫星电源，从1970年代起，由于空间技术的开展，各种 飞行器对功率的需求越来越大，在加速开展其他类型电池的同时，世界上空间 技术比拟兴旺的美、日和欧空局等国家，都相继开展了高效硅太阳电池的研 究。以日本SHARP公司、美国的SUNPOWER公司以及欧空局为代表

28、，在空间 太阳电池的研究开展方面领先。其中，以开展背外表场BSF、背外表反射 器BSR、双层减反射膜技术为第一代高效硅太阳电池，这种类型的电池典 型效率最高可以做到15%左右，目前 在轨的许多卫星应用的是这种类型的电 池。到了70年代中期，COMSAT研究所提出了无反射绒面电池使电池效率进一步 提高。但这种电池的应用受到限制：一是制备过程复杂，防止损坏PN结；二 是这样的外表会吸收所有波长的光，包括那些光子能量缺乏以产生电子-空穴对 的红外辐射，使太阳电池的温度升高，从而抵消了采用绒面而提高的效率效 应；三是电极的制作必须沿着绒面延伸，增加了接触的难度，使本钱升高。80年代中期，为解决这些问题

29、，高效电池的制作引入了电子器件制作的一些工 艺手段，采用了倒金子塔绒面、激光刻槽埋栅、选择性发射结等制作工艺，这 些工艺的采用不但使电池的效率进一步提高，而且还使得电池的应用成为可 能。特别在解决了诸如采用带通滤波器消除温升效应以后，这类电池的应用成 了空间电源的主角。虽然很多工艺技术是由一些研究所提出，但却是在一些比拟大的公司得到了发 扬光大，比方倒金子塔绒面、选择性发射结等工艺是在澳大利亚新南威尔士大 学光伏研究中心出现，但日本的SHARP公司和美国的SUNPOWER公司目前 的技术水平却为世界一流，有的技术甚至已经移植到了地面用太阳电池的大批 量生产。为了进一步降低电池反面复合影响，反面

30、结构那么采用反面钝化后开孔形成点 接触，即局部背场。这些高效电池典型结构为PERC、PERL、PERT、 PERF1，其中前种结构的电池已经在空间获得实用。典型的高效硅太阳电池 厚度为100m，也被称为NRS/BSF典型效率为17%和NRS/LBSF典型效 率为18%，其特征是正面具有倒金子塔绒面的选择性发射结构，前后外表均 采用钝化结构来降低外表复合，反面场采用全部或局部背场。实际应用中还发 现，虽然采用局部背场工艺的电池要普遍比NRS/BSF的电池效率高一个百分 点，但通常局部背场的抗辐照能力比拟差。到了上世纪90年代中期，空间电源工程人员发现，虽然这种类型电池的初期效 率比拟高，但电池的

31、末期效率比初期效率下降25%左右，限制了电池的进一步 应用，空间电源的本钱仍然不能很好地降低。为了改变这种情况，以S HARP为首的研究机构提出了双边结电池结构，这种电 池的出现有效地提高了电池的末期效率，并在HES、HES-1卫星上获得了实际 应用。另外研究人员还发现，卫星对电池阵位置的要求比拟苛刻，如果太阳电池阵不对日定向或对日定向差等都会影响到卫星电源的功率，这在 一定程度上也限制了卫星整体系统的配置。比方空间站这样复杂的飞行器，有 的电池阵几乎不能完全保证其充足的太阳角，因而就需要高效电池来满足要 求。虽然目前已经局部应用了常规的高效电池，但电池的高的a吸收系数、有 限的空间和重量的需

32、要使其仍然不能满足空间系统大规模功率的需要。传统的 电池结构仍然受到很大程度的限制。在这种情况下，俄罗斯在研究高效硅电池 初期就侧重于提高电池的末期效率为主，在结合电池阵研究方面提出了双面电 池的设想并获得了成功，真正做到了高效长寿命和低本钱。太阳能路灯太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开 沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们 的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于 城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不兴 旺、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地

33、区，以解决这 些地区人们的家用照明问题。锅炉供暖一.原理锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温 烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水 或有机热载体。多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。锅炉的主要工作原理是一种利用燃料燃烧后释放的热能或工业生产中的余热传 递给容器内的水，使水到达所需要的温度或一定压力蒸汽的热力设备。锅炉在“锅 与“炉两局部同时进行，水进入锅炉以后，在汽水系统中锅炉受热面将吸收的 热量传递给水，使水加热成一定温度和压力的热水或生成蒸汽，被引出应用。在 燃烧设备局部，燃料燃烧不断放出热量，燃烧产生的高温烟气通过热的传播，

34、将 热量传递给锅炉受热面，而本身温度逐渐降低，最后由烟囱排出。锅炉的分类方法很多，可以按锅炉的用途分，也可以按锅炉的结构、燃料种类 分，还可以按水循环形式、压力分类。1、按锅炉用途分类锅炉可以作为热能动力锅炉和供热锅炉。动力锅炉包括电站锅炉、船舶锅炉和 机车锅炉等，相应用于发电、船舶动力和机车动力。供热锅炉包括蒸汽锅炉、 热水锅炉、热管锅炉、热风炉和载热体加热炉等，相应地得到蒸汽、热水。热 风和载热体等。2、按锅炉本体结构分类按锅炉结构分，主要分为火管锅炉和水管锅炉。火管锅炉包括立式锅炉和卧式 锅炉，水管锅炉包括横水管锅炉和竖水管锅炉。3、按锅炉用燃料种类分类按锅炉用燃料种类分类为燃煤锅炉、燃

35、油锅炉和燃气锅炉以及燃煤锅炉的升级 技术，油气炉的替代产品-煤粉锅炉，煤气双用锅炉等。燃煤锅炉按燃烧方式 可以分为层燃锅炉、室燃锅炉和沸腾锅炉。最新燃料为醇基燃料锅炉，他将大 大减少燃煤锅炉对大气环境的污染。4、按锅炉容量分类蒸发量小于20t/h的称为小型锅炉、蒸发量大于75t/h的称为大型锅炉，蒸发量介 于两者之间的称为中型锅炉。5、按锅炉压力分类2.5MPa以下的锅炉称为低压锅炉，6.0MPa以上的称为高压锅炉，压力介于两 者之间的称为中压锅炉。此外，还有超高压锅炉、亚临界锅炉和超临界锅炉。6、按锅炉水循环形式分类按锅炉水循环形式可以分为自然循环锅炉和强制循环锅炉包括直流锅炉。7、按装置形

36、式分类可以分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉。此外，还有壁挂锅炉、真空锅炉和 模块锅炉等形式。生物质锅炉是锅炉的一个种类，就是以生物质能源做为燃料的锅炉叫生物质锅 炉，分为生物质蒸汽锅炉、生物质热水锅炉、生物质热风炉、生物质导热油 炉、立式生物质锅炉、卧式生物质锅炉等。生物质锅炉的特点1锅炉采用最适合生物质燃料燃烧的燃烧设备-往复炉排。锅炉在结构设计上，相对传统锅炉炉膛空间较大，同时布置非常合理的二次 风，有利于生物质燃料燃烧时瞬间析出的大量挥发分充分燃烧。控制系统采用高亮度、全中文显示，以名牌PLC控制系统为中央控制单元；以 人机对话方式与锅炉用户交换信息，实现生物质颗粒锅炉全自动平安可靠运

37、行。生物质锅炉的最大特点是：节能、环保，且安装使用方便。2）燃料供给锅炉的燃料是BMF燃料，燃料由输料机送入炉顶料仓，然后由螺旋给料机送入 炉膛，均匀散落在炉排上。3）燃烧过程燃料被螺旋给料机送入炉膛，在此处由于高温烟气和一次风的作用逐步预热， 枯燥、着火、燃烧，此过程中析出大量挥发分，燃烧剧烈。产生的高温烟气冲 刷锅炉的主要受热面后，进入锅炉尾部受热面省煤器和空气预热器，再进除尘 器，最后经烟囱排入大气。未气化的燃料边向炉排后部运动，直至燃尽，最后 剩下的少量灰渣落入炉排后面的除渣口。4）生物质锅炉的环保排放BMF燃烧产生的灰份约占燃料的1.5%左右，为方便排灰，锅炉的后部布置有螺 旋出渣机

38、，实现连续清灰。锅炉尾部烟道布置有除尘器，保证烟尘排放符合环 保要求。5）效率生物质锅炉的效率一般都在80%以上，锅炉型号大，燃烧的更充分，锅炉的效 率也就更高。最高的到达了 88.3%，比燃煤锅炉平均效率水平高15%。生物质锅炉的优势生物质锅炉需要绿色新能源，相比其它锅炉，生物质锅炉主要有以下四大优势：1. 一炉多用，在供暖同时可做饭，烧水，沐浴。2.超强转化系统，启动传热温度低,传热速度快。3、安装本钱低，供暖平安：设备通用，不改变原有的取暖设 备，管道、暖气片通用，利用水循环来到达供暖料来源广泛，永不枯竭，随处可取（如：谷壳、玉米秆、稻秆、 麦）4、平安环保：工作压力小，没、炒菜、烧水、

39、洗浴、取暖等，同时也适合 烧锅炉、大棚加温、大面积供暖、中小饭店使用，不受季节限制，一年四季均可 使用。未来生物质锅炉是锅炉行业的重大开展方向，以合同能源管理模式运营的 新型锅炉，将有效减低PM2.5的排放，减少雾霾的天气出现。风力发电一.原理我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW,其中，陆地上风能储量 约2.53亿kW陆地上离地10m高度资料计算，海上可开发和利用的风能储量 约7.5亿kW,共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和 交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风

40、力发 电，非常适合，大有可为。海上风电是可再生能源开展的重要领域，是推动风 电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。我国海 上风能资源丰富，加快海上风电工程建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、 调整能源结构和转变经济开展方式具有重要意义。国家能源局2021年9月21日发布数据显示，到2021年7月底，纳入海上风 电开发建设方案的工程已建成投产2个、装机容量6.1万千瓦，核准在建9个、 装机容量170.2万千瓦，核准待建6个，装机容量154万千瓦。这与2021年末 国家能源局？全国海上风电开发建设方案（2021-2021？规划的总装机容量1053 万千瓦的44个工程相距甚远

41、。为此，国家能源局要求，进一步做好海上风电开 发建设工作，加快推动海上风电开展。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度 提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为 风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分 风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三局部。（大型风力发电站根本上没有尾舵， 一般只有小型（包括家用型才会拥有尾舵风轮是把风的动能

42、转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的 叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要 求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。（现 在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同 由于风轮的转速比拟低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳 定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速 的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风 向标的尾舵。铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修

43、建得比拟高，为的是获得较 大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响 的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-2 0米范围内。发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运 转，因而把机械能转变为电能。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。小型风力 发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技 含量的小系统：风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、 尾翼、叶片组成。每一局部都很重要，各局部功能为：叶片用来接受风力并通 过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转

44、体 能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子 绕组切割磁力线产生电能。一般说来，三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发，风速大于每秒4 米才适宜于发电。据测定，一台55千瓦的风力发电机组，当风速为每秒9.5米 时，机组的输出功率为55千瓦；当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6 米时，只有16千瓦；而风速每秒5米时，仅为9.5千瓦。可见风力愈大，经济效 益也愈大。在我国，现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是 东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一

45、 以上的时间都是大风天。在这些地区，开展风力发电是很有前途的。风力发电的输出风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器 整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护 电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使 用。通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一 点的风力发电机，而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由 电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关 系。功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。在内 地，小的风力发电时机比大的更适

46、宜。因为它更容易被小风量带动而发电，持 续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常 使用风力带来的电能，也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆 变器的配合使用，获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。使用风力发电机，就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电，其节约 的程度是明显的，一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力 发电机比几年前的性能有很大改良，以前只是在少数遥远地区使用，风力发电机 接一个15W的灯泡直接用电，一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进 步，采用先进的充电器、逆变器，风力发电成为有一定科技含量的小系统，并

47、能 在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯；高 速公路可用它做夜晚的路标灯；山区的孩子可以在日光灯下晚自习；城市小高层 楼顶也可用风力电机，这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机，不 但可以防止停电，而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至 落后的山区，风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技 术在风力发电方面为山区人民效劳，使人们看电视及照明用电与城市同步，也能 使自己劳动致富。二.种类尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：水平轴风力发电机，风 轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者 气流方向。水平轴风力发电机水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度 快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。大 多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。对于小型风力发 电机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电机，那么利用风向传感 元件以及伺服电机组成的传动机构。风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机，风轮在塔架后面的那么成为下 风向风机。水平轴风力发电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮，有的再 一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少塔架的本钱，还 有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡，集中