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第一章 太阳能资源、辐射及传热理论1

1.1 太阳能资源1

1.1.1 世界能源状况及太阳能开发利用的意义1

1.1.2 我国太阳能资源2

1.2 太阳辐射3

1.2.1 地球绕太阳运行的规律3

1.2.2 标准晴天直接辐射量的计算模型7

1.3 相关的传热计算问题13

1.3.1 导热13

1.3.2 对流换热17

1.3.3 辐射换热20

参考文献26

第二章 太阳能光热利用27

2.1 太阳能干燥27

2.1.1 干燥原理28

2.1.2 太阳能干燥装置29

2.1.3 太阳能干燥的实际应用31

2.2 太阳能热水器35

2.2.1 平板型太阳能集热器35

2.2.2 全玻璃真空管型太阳能集热器40

2.2.3 储热水箱45

2.2.4 太阳能热水系统46

2.2.5 太阳能集热器能与建筑一体化52

2.3 太阳灶52

2.3.1 概述52

2.3.2 太阳灶的分类53

2.3.3 太阳灶的工作原理53

2.4 太阳房57

2.4.1 太阳房工作原理57

2.4.2 被动式太阳房58

2.4.3 主动式太阳房60

2.4.4 太阳房的建筑结构设计61

2.4.5 太阳房的实际应用及前景63

2.5 太阳能制冷65

2.5.1 概述65

2.5.2 太阳能吸收式制冷66

2.5.3 太阳能吸附式制冷68

2.5.4 太阳能制冷应用实例71

2.6 太阳能海水淡化73

2.6.1 概述73

2.6.2 太阳能蒸馏器74

2.6.3 复合式海水淡化装置76

2.6.4 太阳能海水淡化的实际应用及前景77

2.7 太阳能热发电78

2.7.1 火力发电系统79

2.7.2 槽式太阳能热发电系统80

2.7.3 塔式太阳能热发电系统83

2.7.4 碟式太阳能热发电系统85

参考文献87

第三章 太阳能光伏利用89

3.1 太阳电池的分类89

3.1.1 按基体材料分类89

3.1.2 按电池结构分类90

3.1.3 按采光形式分类90

3.2 太阳电池的工作原理90

3.2.1 半导体物理基础90

3.2.2 太阳电池工作原理93

3.3 太阳电池的电特性94

3.3.1 太阳电池的等效电路94

3.3.2 伏安特性曲线96

3.3.3 填充因子96

3.3.4 转换效率97

3.3.5 电流温度系数和电压温度系数97

3.4 太阳电池制造工艺97

3.4.1 硅材料的制备97

3.4.2 单晶硅的制备98

3.4.3 多晶硅的制备98

3.4.4 太阳电池的制造98

3.5 高效硅太阳电池100

3.5.1 太阳电池的发展100

3.5.2 高效硅太阳电池101

3.6 光伏发电系统102

3.6.1 光伏发电系统的构成102

3.6.2 光伏发电系统的分类103

3.6.3 光伏发电系统的应用103

参考文献104

第四章 太阳能光伏光热综合利用105

4.1 平板式PV/T系统105

4.1.1 平板式PV/T系统工作原理105

4.1.2 国内外研究现状106

4.1.3 热电联供集热器106

4.1.4 平板式PV/T系统概况109

4.1.5 平板式PV/T示范工程112

4.2 聚光式PV/T系统113

4.2.1 聚光式PV/T系统工作原理113

4.2.2 国内外研究现状114

4.2.3 聚光装置115

4.2.4 聚光式PV/T系统示范工程118

参考文献119

第五章 槽式聚光太阳能热电系统设计与制作122

5.1 太阳聚光器122

5.1.1 聚光器的分类122

5.1.2 反射器的组成126

5.1.3 抛物反射镜面128

5.1.4 槽式反射集热器的聚光比131

5.1.5 抛物面和抛物线槽式聚光器的数学描述133

5.1.6 槽式聚光器焦面能流密度分布的测量138

5.2 太阳跟踪系统140

5.2.1 跟踪系统的分类141

5.2.2 跟踪方式的优化组合和设计方案142

5.2.3 跟踪方法及跟踪方式的选择145

5.2.4 跟踪系统结构及原理146

5.2.5 跟踪系统设计150

5.2.6 跟踪系统改进与提高151

5.3 接收器的设计与制作153

5.3.1 直通式金属玻璃真空管154

5.3.2 光伏／光热利用复合吸收器154

5.4 性能测试系统156

5.4.1 聚光光强的测试156

5.4.2 热性能的测试156

5.4.3 电性能的测试157

参考文献157

第六章 槽式聚光下太阳电池电性能的实验研究159

6.1 槽式聚光太阳能热电联供系统相关参数159

6.1.1 2m2TCPV/T系统的相关参数159

6.1.2 10m2TCPV/T系统的相关参数160

6.1.3 实验所用电池相关参数160

6.2 太阳电池输出特性相关理论方程161

6.3 2m2系统聚光前后太阳电池阵列的输出性能分析163

6.3.1 聚光前后4种不同电池阵列性能163

6.3.2 光强和温度对太阳电池阵列性能的影响168

6.4 10m2系统聚光前后不同电池阵列性能183

6.4.1 砷化镓电池阵列性能实验183

6.4.2 聚光硅电池阵列性能实验188

6.5 普通光照下不均匀性对空间太阳电池阵列输出特性分析191

参考文献196

第七章 槽式聚光集热系统的研究198

7.1 槽式聚光集热装置数学模型198

7.1.1 槽式聚光加热全玻璃真空管198

7.1.2 抛物柱面反射器与无套管圆柱形接收器200

7.1.3 抛物柱面反射器与金属—玻璃套管吸收体201

7.2 槽式聚光加热集热器的实验研究203

7.2.1 玻璃真空管及CHAPS管试验203

7.2.2 真空管、铜管等实验研究205

参考文献211

第八章 槽式聚光热电联供系统性能研究212

8.1 槽式聚光太阳能热电联供系统工作原理与系统结构212

8.1.1 系统的工作原理212

8.1.2 系统结构212

8.2 槽式聚光热电联供系统性能实验214

8.2.1 2m2系统的性能实验214

8.2.2 10m2系统的性能实验215

8.3 槽式聚光热电联供系统模型218

8.3.1 辐射传递模型218

8.3.2 热平衡模型218

8.3.3 模拟计算系统光电效率的另一形式219

8.3.4 课题组建立的系统热电性能模型221

8.4 内部特性与外部特性对系统热电性能的模拟与分析222

8.4.1 内部特性对系统性能的影响分析222

8.4.2 外部特性对系统性能的影响分析225

参考文献226

第九章 槽式聚光太阳能热电联供系统经济性能评价228

9.1 太阳能经济228

9.1.1 能量偿还228

9.1.2 经济偿还228

9.2 经济评价方法228

9.2.1 综合能源价格法228

9.2.2 寿命周期法229

9.2.3 净现值分析229

9.3 平板式与槽式聚光热电联供系统性能比较230

9.3.1 平板式光伏系统230

9.3.2 槽式聚光PV/T系统231

9.3.3 实验结果和性能分析232

9.4 平板式与槽式聚光热电联供系统经济性分析234

9.4.1 平板式太阳能PV系统的经济性234

9.4.2 槽式聚光太阳能PV/T系统的经济性235

参考文献236