太阳能温差发电系统的性能

邢尧

摘要：近些年来，绿色环保可持续发展的理念逐渐深入人心，社会对于绿色环保的要求越来越高，传统的发电技术存在着污染环境的问题，太阳能温差发电成为绿色发电方式的一个代表，本文将对太阳能温差发电系统的优势，原理以及出现的问题进行分析。

关键词：温差发电;发电效率;使用寿命;绿色环保

在环境日益恶化，资源开发严重的当今社会，研究一项绿色环保可持续的发电技术显得尤为重要，近些年来，太阳能温差发电技术发展迅速，成了目前得到使用并且具有很好的发展前景的一项技术。

一、太阳能温差发电系统的优势

（一）绿色环保可持续

相较于传统的火力发电以及新时代的核能发电，太阳能温差发电具有绿色环保可持续的优势，不会造成燃烧所带来的空气污染以及核原料泄露所带来的核污染。另外，在地球资源被过度开发的今天，太阳能温差发电系统不消耗地球资源的优势也很明显地显现出来，只需要接受太阳光照，就可以利用自身系统进行发电，并且不排除任何污染气体或液体，具有绿色环保可持续的优势[1]。

（二）适用范围广泛

由于发电形式特殊，只要能接收到太阳光照的地方就可以使用太阳能温差发电系统，不受到环境因素和原料因素的限制，因此在航空航天领域使用的非常广泛，但由于太阳能温差发电系统的使用成本过高，除了在高科技领域使用广泛以外，在人们的日常生活中还没有得到普及，以上所述的适用范围广泛只存在理论依据，实际情况并没有太多的领域使用太阳能温差发电系统。

二、太阳能温差发电系统原理

太阳能温差發电系统出现时间较晚，至今也只有不足一百年的历史，是新时代高科技的发展产物，主要利用的原理是塞贝克效应，主要的工作原理是用两种不同的专业的材料连接起来，形成一个电子和空穴可以扩散的通路，并在两端分别给予高温和低温，在热刺激下，扩散速度加快，在两端形成电势差，产生电动势。

三、太阳能温差发电系统的应用

（一）选择集热器

集热器的选择是太阳能发电系统的重要组成部分，能否选择适合的集热器将直接影响到太阳能温差发电系统的发电效率，目前使用最广泛的一种集热器名为CPU集热器，它也是发展前景最高的一款集热器，CPU集热器最主要的优势在于它的接受角相较于其他种类的集热器更大，能够更加充分地接受太阳光的照射，增加太阳能使用的效率。另外，在一天的不同时段，太阳的位置是不同的，因此，具有给大的接受角可以在每天的不同时段都接收到充足的太阳光照射，不需要时刻调整接收角的角度，方便实际使用，只需要定期检查收集阳光的时长并结合相关理论做出微小的调整即可[2]。

（二）匹配温差发电模块

温差发电模块的输出功率和发电效率主要取决于几方面，高温温度，低温温度是其中最主要的，为了增加温差发电模块的发电效率和输出功率，通常采用热阻较小，具有高导热系数的口琴板作为循环管路，这样可以使高温热源与低温热源之间的热量交换损失较小提高发电效率，在高温热源和低温热源处分别选择导热油以及常温自来水，这两种材料比热容差很大，在吸收同样的阳光照射时，会产生很大的温度差，这也是提高太阳能温差发电系统的发电效率与输出功率的方法之一[3]。

四、太阳能温差发电系统存在的问题

太阳能温差发电系统虽然相比于传统的发电技术具有自身的一定优势，但是目前还没有在我国广泛使用，究其原因主要在于目前太阳能温差发电系统还处于初级研究阶段，还存在一些不可预料的问题，在发电效率和输出功率上还有很大的提升空间。问题如下：

（一）发电效率低

从理论方面进行计算，太阳能温差发电系统的发电效率不足百分之十五，相比于传统的火力发电以及新时代的核能发电都很低，而且在实际使用的过程中，还会受到环境因素等因素的影响，使发电效率变得更低，一般不足百分之十，这就成了限制太阳能温差发电系统广泛使用的主要影响因素之一。

（二）科技含量高维修困难

作为高科技的时代的新型产业，太阳能温差发电系统具有很高的科技含量，并且是近些年才发展起来的技术，能够细致地掌握其详细工作原理以及能灵活运用的人少之又少，而且这些懂得太阳能温差发电系统原理的人绝大部分目前都在研究如何改进系统使得系统的发电效率和传输功率得到提高，售后维修困难就成了限制该系统广泛使用的另一个重要因素。

（三）使用寿命较短

目前，由于太阳能温差发电系统自身的工作原理，导致目前的太阳能温差发电系统的平均使用寿命不是很长，由于系统两端温差较大，长期的热胀冷缩使得两端的体积差距越来越大，导致接触面挤压变形，影响太阳能温差发电系统的安全使用，每当出现这种问题，就需要及时更换设备，这也造成了很严重的资源浪费。另外，造成太阳能温差发电系统使用寿命较短的还有其他因素，水汽的侵蚀作用通常是降低电气设备使用寿命的元凶之一，而太阳能温差发电系统中，由于阳光的照射以及高低温热源热量的传递，导致水汽更多，对设备的侵蚀效果也更严重，因此，太阳能温差发电系统相较于其他的电气设备具有更短的使用寿命，由于发电原理的限制，水汽侵蚀这一问题无法得到很好的解决，这也是限制太阳能温差发电系统无法推广使用的因素之一，以后对于此项技术的研究方向可以更多地考虑这个问题。另外，高温环境本身对于电气设备就具有加速设备老化的影响，而太阳能温差发电系统的主要设备都需要长期处于高温环境中，这样设备的老化速度将会比其他设备更快，使用寿命更低，虽然在设备表面镀一层绝热的金属例如镍，可以有效地减少高温环境对于设备的影响，但我国目前的镀镍技术还不是十分高超，因此不能起到良好的效果。以上几种因素都是降低太阳能温差发电系统使用寿命的主要因素[4]。

五、结束语

作为高科技时代各种高科技技术结合的产物，太阳能温差发电系统具有自身的优势，绿色环保可持续是其主要的优势所在，并在航空航天领域发挥了重要的作用，但目前这项技术还没能在我国进行广泛使用，其主要原因在于使用寿命较短，维修难度较高，发电效率和传输功率不尽如人意，使用成本过高，未来对于此项技术的研究可以主要针对提高发电效率及传输功率以及增加设备的使用寿命两方面进行。

参考文献：

[1]王长宏，林涛，林明标，etal.太阳能温差发电系统热电性能的分析[J].广东工业大学学报，2018，28（2）：47-50.

[2]于冉冉，刘联胜，葛明慧，etal.太阳能温差发电系统的性能[J].浙江大学学报（工学版），2018（4）：769-774.

[3]王有春.探究太阳能温差发电系统的性能[J].数字通信世界，2018，No.160（04）：114.

（作者单位：辽宁太阳能研究应用有限公司）