东南大学太阳能技术研究中心
 
发布时间: 2013-04-20 浏览次数: 1976

      东南大学太阳能技术研究中心成立于2007年,依托能源与环境学院,利用学院的学科优势,通过学校985工程投资800万元进行学科建设,主要开展太阳能利用技术的各项研究。
      本中心主任由中国工程院院士、南京市科协主席张耀明教授担任。中心成立前,张院士就曾先后主持和承担了20多项国家、省部级重大科技攻关项目,获得国家发明二等奖和科技进步奖6项、省部级科技进步二等奖5项、杜邦奖1项,申请专利120多项。在省市领导直接关心和有关部门大力支持下,张院士带领其团队率先在南京江宁经济开发区建成国内首座70kW塔式太阳能热发电示范工程并在2005年10月29日成功发电,并被《太阳能》杂志评为“2005年可再生能源十大事件之一”。
      中心成立以来,我们在太阳能聚光光伏发电、光电光热综合利用、太阳能热发电、采集太阳光照明等技术领域的研究一步步接近或达到了国内领先水平,部分关键技术还达到国际先进水平,承担了市、省、国家各类科研项目。开展了一系列如:聚光技术、聚光太阳能电池组件技术、散热技术、低成本高精度自动跟踪太阳技术、光伏光热综合利用技术等研究,形成了具有自主知识产权的低倍聚光光伏发电和光伏光热综合利用技术,取得了一系列丰硕的科研成果。其中,低倍聚光光伏发电机构、槽式太阳能热发电系统等(槽式热发电技术在聚光器、真空集热管等方面也取得了较大的突破),并进一步向着实现太阳能技术领域的关键设备与系统的产业化方向努力,最终目的是成为国内外知名的一流太阳能利用技术研究开发机构。中心具有配备基础设施和试验条件的“太阳能技术研发基地”, 并建立了10kW光伏光热发电示范工程,200kW光伏光热发电示范电站正在建设之中。

主要科研成果:

1.70Kw塔式热发电工程:

      建成于南京江宁科技开发区的70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程,是由中国工程院院士、南京市科协主席、东大—中天联合研究中心主任张耀明主持研制的中国首座塔式太阳能热发电系统示范工程。它填补了我国太阳能热发电技术空白,走出了我国太阳能热发电技术多年徘徊不前的困境,揭开了太阳能热发电技术研究全新一页,为国家建设兆瓦级太阳能热发电系统、推进塔式太阳能热发电的商业化进程奠定了基础。这项示范工程是于2005年10月建成的,经过两年的调试、完善,和连续发电运行测试表明,该系统运行稳定、操控方便、安全可靠。2005年被《太阳能》评为2005中国可再生能源十大事件之一。

                                           

                                                                 图1 70kW塔式太阳能热发电系统试验示范工程

2.聚光光伏发电装置

       近几年研制生产的太阳能聚光光伏发电装置,是一种成本低、效率高的新型太阳能发电设备,它由平面玻璃反射镜聚光器、聚光型太阳能电池组件、支撑钢结构、方位角和高度角驱动机构、跟踪控制器、逆变器等部分组成。发出的电可直接并网,蓄电池组可根据实际运用情况进行添加。该技术通过自动跟踪太阳装置使平面玻璃反射镜聚光器对准太阳,增加太阳能电池接受的光照强度,在获得同样电能的情况下,太阳能电池的用量不到普通固定式光伏发电系统的1/4,显著降低了昂贵的半导体材料的用量,有利于光伏发电系统的商业化推广应用。低倍聚光光伏研究进行得相对较为丰富。聚光光伏发电系统经历如下几个阶段:①V型槽一方向跟踪,另一方向定期调整;②V型槽二维(二方向); ③蝶形二维(两方向跟踪);④双U型聚光光伏系统。⑤光伏光热综合利用系统。

                                       

                                                                图2 V型槽一方向跟踪聚光光伏发电装置

                                     

                                                                    图3 V型槽二维跟踪聚光光伏发电装置

                              

                              

                                                                                       图4 蝶形太阳能聚光光伏发电装置

                                            

                                                                                   图5 双U型单立柱聚光光伏发电装置

                                            

                                                                              图6  18m轨道驱动跟踪双U型聚光光伏发电系统

                                         

                                                                                  图7  多面体聚光光伏发电结构样机

                                       

                                                                                   图8 小型蝶式聚光光伏发电系统

3.槽式太阳能热发电技术

      槽式太阳能热发电系统系统包括:聚光集热子系统、蓄热子系统、汽轮发电子系统和辅助能源子系统。其中聚光集热子系统是系统的核心,由聚光镜、高温高空集热管和跟踪装置构成。
      槽式太阳能热发电系统是国内外太阳能界比较公认的最接近商业化可能的太阳能发电系统。公司在张耀明院士的带领下成功开发了新型直通式金属-玻璃槽式太阳能真空集热管。并通过一系列结构样机运行的试验表明:设计、制造的新型槽式太阳能真空集热管能够达到在国内即将建设的“100kW槽式太阳能热发电系统”的使用标准。

   

                              图(a)模拟结构图                                                                  图(b)实物图

                                                                            图9 新型槽式太阳能真空集热管

                        

                                                                                图10 槽式热发电结构样机

4.光伏光热综合利用

      我中心经过多年的努力,研制出聚光型光伏&光热综合利用一体机,该机型采用跟踪聚光技术,通过光伏电池片与高效太阳能集热装置的层压技术,使电池片获取数倍光照强度,提高电池片的发电量。同时,把电池片在数倍光照的工作中所产生出的热量以极快的速度传递到相应的集热装置,再由集热装置背部的热交换器把光热储存在特制的保温热水箱内。
      该技术不仅有效地解决了聚光所带来的电池板温升过高问题,提高了聚光光伏发电的效率,而且可以同时获取数量可观的热水,达到高效、低成本太阳能光电 — 光热的综合利用,使得太阳能光电转换效率从15%提高到光电光热综合性能效率大于55%。
      
                                      

                                                                图11  玻院试验基地10kW光伏光热发电示范工程

                               

                                                                        图12  浦口试验基地200kW光伏光热发电示范工程

       此外,本中心的太阳能光热利用研究还包括:太阳能空调、太阳能海水淡化、太阳能DSG技术等方面内容,在太阳能干燥、太阳能制氢、太阳能热利用系统与建筑结合等技术方面也取得了不少研究成果,并将进一步深入地研究下去。
       我们将致力于研究太阳能发电的规模化应用技术,为推动太阳能发电事业的产业化继续作出不懈的努力。