太阳能和风能的短期分散储存

运用太阳能和风能是解决能源问题的根本和长期的途径,但是,传统的能源可以根据需要调节供应,而太阳能和风能是间歇性的而且不能随需要来控制,要有效地运用太阳能和风能,能量储存是必须的,大规模长期储存能量是非常昂贵的,解决这个问题的一种方案是太阳能和风能的短期分散储存,所谓短期,是指十几小时至几天,相当于太阳能和风能的变化周期.所谓分散,是指以单个建筑为单位,并且以多种不同的方式储存能量,从产业发展的角度看,太阳能和风能的短期分散储存的没备会形成一个新的大规模的工业部门.     

太阳能和风能的短期分散储存

运用太阳能和风能是解决能源问题的根本和长期的途径.但是,传统的能源可以根据需要调节供应,而太阳能和风能是间歇性的而且不能随需要来控制.要有效地运用太阳能和风能,能量储存是必须的.大规模长期储存能量是非常昂贵的.解决这个问题的一种方案是太阳能和风能的短期分散储存.所谓短期,是指十几小时至几天,相当于太阳能和风能的变化周期.所谓分散,是指以单个建筑为单位,并且以多种不同的方式储存能量.从产业发展的角度看,太阳能和风能的短期分散储存的设备会形成一个新的大规模的工业部门.     

太阳能甲醇分解能量转换机理实验研究

本文通过太阳能分解甲醇燃料实验,来研究太阳能与化石燃料互补的能源利用系统的能量转换新机理,揭示减少燃料化学能释放过程(火用)损失和提升太阳热能品位的本质,并得到基于实验的量化依据。实验研究了反应过程能量品位关联机理和效果,并揭示了主要因素影响规律。太阳热能温度的升高,有利于分解反应的进行,但温度过高会负面影响品位提升的效果,260℃左右是较合理的;与太阳能甲醇分解反应装置规模对应的进料量条件是影响能量转换过程的关键因素,也将影响太阳热能品位提升效果。研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据。     

地球能量之源──太阳能

 地球上的所有生物都离不开能量．没有能量,地球将是一片死寂;没有植物,没有生命,没有四季,也没有风雨雷电……．人类的生存是一刻也离不开能量的．从古至今,人类生存所必需的能量几乎全部都间接或直接地取自于太阳．太阳能为人类生存提供了各种植物的化学能．太阳能使地表水蒸发而形成雨和雪,它们的一部分汇合在一起形成河流,利用河流,农业可灌溉良田,工业可水利发电．太阳能加热空气,热气流上升形成风,风能过去用于行船,当今用于发电．就连当今最重要的能源──煤炭、石油、天然气等化石燃料,都是各种古代生物把太阳能转化为化学能固定下来后,又经过漫长的年代沉积在地下演变而成的．     

从能量的转换看作物的光合生产力

本从能量损耗和转换逐级估算出作物的光能利用率，并以长江中、下游地区５月太阳能的日均值为例，概算出其光合产量，为展望该地区的农业生产潜力匡出个粗轮廓。     

太阳能制氢与燃料电池的可再生发电系统

介绍了太阳能电池与燃料电池的工作过程及其技术指标，比较了两种发电系统的优缺点，并测量了燃料电池的电性能．     

槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统

本文提出了一种抛物槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了反应器中反应蒸汽温度、镜场加热给水温度等关键运行参数对系统性能的影响。研究了太阳能特征参数对系统性能的影响规律,分析了太阳直射辐照强度(DNI)高于设计工况时,储能材料氧化钙的量与DNI的关系。设计工况下,系统输出功335.7 MW,热效率为30.4%,发电效率23.6%。所提出的系统,为解决槽式太阳能单独热发电系统蒸汽参数低导致动力循环热效率低的难题提供了新途径。     

几种太阳能光伏发电方案的热力分析与比较

本文建立了平板固定式、数倍聚光式、抛物槽一次反射聚光式、碟式反射聚光分频式和菲涅尔透镜聚光式等五种光伏发电方式的光学系统和辐射能量转换器的热物理模型,进行了能量效率和有效能利用率分析,介绍了与太阳不处于热平衡态的地面太阳光谱辐射能的计算式,分析表明在光电池许可的温度下适当提高聚光比可大幅减少光电池使用面积.     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

太阳能分光发电系统的光学薄膜滤波片设计与仿真

由于不同材料的禁带宽度不同,对太阳光谱的吸收曲线也各不相同,探讨了用等效折射概念设计滤光片的原理和计算方法.针对非晶硅、单晶硅和砷化镓的吸收谱线设计了一组短波通滤光片,滤波片A在波长380～800nm处,平均透射率T＞90％;在波长880～1100 nm处截止,平均透射率T＜1％;滤波片B在380～500 nm处T＞9...     

考虑环境的能量转换系统环境(火用)经济建模与优化

按照能量转换系统中(火用)流及废物流变化特征,提出了增设废物处理子系统进行系统排放废物的达标处理,并将整个系统划分为能量转换主子系统及废物治理附属子系统.给出了两个子系统各自的同时考虑热力学、经济学、环境三个目标的环境(火用)经济优化目标及相应的约束条件;提出了能量转换系统的环境(火用)经济分解协调优化策略,在子系统分别优化的基础上协调,达到系统全局的优化.     

Tm3+/Ho3+掺杂碲酸盐玻璃的上转换发光性能与能量转换机制

采用高温熔融法制备了单掺Tm3+和Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃,测试了808 nm激光泵浦下玻璃的红外和上转换荧光光谱。Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃上转换荧光光谱主要由695 nm红光、544 nm绿光、474 nm蓝光和740 nm红光四个发光带组成。通过分析样品的光谱性能和能量转换机制,发现很少报道的740 nm红光可能是由Tm3+：1D₂ →3F_{2, 3}能级跃迁产生的。在掺杂0.5 mol％ Tm₂O₃的样品中添加0.3 mol％ Ho₂O₃,695 nm红光、740 nm红光和474 nm蓝光等上转换发光强度明显增大,大约分别是单掺0.5 mol％ Tm₂O₃样品中发光强度的3倍,2.5倍和14倍。这些情况说明存在着强烈的Ho3+→Tm3+反向能量传递。单掺Tm3+碲酸盐玻璃中1D₂能级(发射740 nm红光)上的粒子集居主要来源于合作上转换(CU)过程,而3F_{2, 3}能级(发射695 nm红光)上的粒子集居除了来源于CU过程之外,还有740 nm红光的发射和1G₄能级上部分粒子的无辐射跃迁(1G₄→3F_{2, 3})两条途径,因此样品中695 nm红光强度明显要大于740 nm红光强度。通过交叉驰豫作用CR2和CR3以及反向共振能量转移RET2,Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃中Tm3+的1G₄能级(发射474 nm蓝光)上的粒子集居数比单掺Tm3+时出现了净增加。Tm3+的1G₄能级上粒子集居数的增加可能进一步强化了该能级的无辐射跃迁、740 nm红光的发射以及CU过程,并进而促使Tm3+的3F_{2, 3}能级上的粒子集居。所以,当Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃与单掺Tm3+碲酸盐玻璃中掺杂相同浓度的Tm3+时,前者的红光和蓝光等上转换荧光强度均比后者要大。本文还研究了Tm3+之间以及Tm3+与 Ho3+之间的交叉弛豫和能量传递等效应,并进一步探讨了Tm3+与 Ho3+之间的能量转换机制。     

北京谱仪上光子转换过程的重建与光子能量的精确测量

利用蒙特卡罗模拟方法, 研究了光子转换过程的重建, 并得到了依赖于光子能量的光子探测效率及其能量分辨的函数分布. 电子的能量损失校正与光子的能量标度均用北京谱仪的真实数据做了刻度.研究表明, 改进的晶体球(CB)函数能较好地描述由电子对重建出的光子能量分布. 在北京谱仪实验上,对于100—260MeV能量的光子, 由电子对转换方法测量的光子能量分辨可达到2.3—3.8MeV.     

金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜结构的设计与优化

理论设计对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备极为重要。然而,大多数软件通常局限于正入射情况下的太阳光吸收率的优化,而无法直接对太阳能光热转换效率这一重要指标进行优化。鉴于以上问题,使用传输矩阵方法与遗传优化算法,通过改变金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜中各层薄膜的厚度,直接对其光热转换效率进行优化设计。重点研究了薄膜层数、太阳光照度与工作环境温度对钨/氧化铝基(W/Al₂O₃)多层膜的影响。研究结果表明,在聚光比为1和100情况下,该膜系的最优膜层数分别为6与8。该研究结果对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备具有重要的指导意义。