SCClll,系统在大幅度完善太阳能系统性能和降低整个系统造价方面有很大潜力。它既能产生电力,也可产生高温热媒用于建筑物的供暖、制冷机的驱动及提供生活用水。满足建筑物的电和热负荷的需求。该系统的组成可以是小面积分步式的,也可以是大面积集中式的。分步式装置产生的能量可以现场使用,减缓及避免了电力及热力的远程输送。
SCCHP技术包括以下内容,多塔式太阳能聚焦器(Multi-Tower Solar Concentraion),太阳能光伏电池Solar photographic Voltage),强迫冷却回路(Enhanced Cooling Circuit),吸收或吸附式制冷机(Absorption Refrigeration),热能储存(Thermal Storage),系统控制技术(System Controller)。
该技术体系强调以太阳能为核心的多项技术综合利用,从整体上多方位满足建筑物的需求并大幅度降低建筑绿色供能体系的设备成本和运行成本。
SCCHP的核心技术是多塔式太阳能聚焦系统。它的出现使低成本太阳能发电和高温热媒的高效生产成为可能。也使得中小面积的太阳能聚焦系统经济性大幅度提高。
主动供能装置能力选型必须与建筑室内能量负荷平衡计算一同考虑,这是设备与建筑结合的灵魂。
太阳能主动供能与被动供能技术相结合,太阳能与常规能源相结合是实现建筑绿色供能可商业化的发展方向。
下面我们对几个重点问题进行阐述。
2.太阳能聚焦的多塔式方案
太阳能聚焦方法通常是用于高温热发电的。太阳能热发电瓶颈在于其经济性。在目前温度可能高于300度C的三种聚焦式热发电(Concentrating Solar Power-CSP)方法中,发电成本各不相同,但均只有在热场面积足够大的情况下才有可能使发电的成本降低到可商业化的水平。这使得CSP方案的实用性受到致命的影响,也是目前太阳能热发电在世界范围内没有推广的发展主要原因。
目前世界各国的太阳能高温热发电的研究一般均是针对以上问题而开展的。我们认为,为与常规能源发电方式竟争,有前景的太阳热发电技术方案应当满足以下几点要求,
1)既可实现小规模分步式发电,也可实现大面积集中式发电;
2)发电方式的设备成本,运行成本和均较低;
3)可实现一机多用。
我们认为“模块化”是解决以上问题的一个较优方案。模块化可实现系统任意大小的组合,对系统集热实现高的地面利用率。
1)聚焦方法
拟采用成本较低的高排列密度的多塔式太阳能聚焦(Multi-Tower Solar Energy Concentration,MTSEC)方案。塔式方案(Tower Solar Energy Concentration,TSEC)的特点聚光镜和接受器均固定,系统无转动件和真空部件,可靠性高,聚光比大(可达300到1500)。MTSEC是指在一个聚光阵列中,为提高地面利用率,接受塔的数目为多个,而非常规的单个。该聚光方案可使土地利用率提高到普通CSP方式的约1.8倍,为在城市的空地和楼顶上建造该装置提供了可能性。该方案集热系统的成本约是碟式聚焦方案的l/3,槽式聚焦方案2/5。
2)接受器及输出
安置在塔聚焦面上的接受器是可选的。可同时输出电能和热能,也可以仅仅输出热能。传热技术的突破和新材料的使用使吸热装置的小型化和降低成本变为可能。
对中小型系统,接受器采用光伏电池加换热装置,实现电能与热能的同时输出。发电可选用光电转换效率约31%,可在较高温度下正常工作的GaAs电池,也可选在环境温度下工作的普通硅电池。电池工作的环境温度可由不同的冷却方式保障,是可选的。但这需要较高的强化冷却技术作保障。
若聚光镜的光反射率为80%,那么该装置的发电效率就约为25%。该方案在北京地区可能实现的发电指标约为250kWh.m-2.yr-1。由于高倍聚焦,单位输出功率的电池用量比普通PV发电的要小得多,故该系统的成本比普通PV发电的要低得多。


