太陽能溫差發電系統的性能

邢堯

摘要：近些年來，綠色環保可持續發展的理念逐漸深入人心，社會對于綠色環保的要求越來越高，傳統的發電技術存在著污染環境的問題，太陽能溫差發電成為綠色發電方式的一個代表，本文將對太陽能溫差發電系統的優勢，原理以及出現的問題進行分析。

關鍵詞：溫差發電;發電效率;使用壽命;綠色環保

在環境日益惡化，資源開發嚴重的當今社會，研究一項綠色環保可持續的發電技術顯得尤為重要，近些年來，太陽能溫差發電技術發展迅速，成了目前得到使用并且具有很好的發展前景的一項技術。

一、太陽能溫差發電系統的優勢

（一）綠色環保可持續

相較于傳統的火力發電以及新時代的核能發電，太陽能溫差發電具有綠色環保可持續的優勢，不會造成燃燒所帶來的空氣污染以及核原料泄露所帶來的核污染。另外，在地球資源被過度開發的今天，太陽能溫差發電系統不消耗地球資源的優勢也很明顯地顯現出來，只需要接受太陽光照，就可以利用自身系統進行發電，并且不排除任何污染氣體或液體，具有綠色環保可持續的優勢[1]。

（二）適用范圍廣泛

由于發電形式特殊，只要能接收到太陽光照的地方就可以使用太陽能溫差發電系統，不受到環境因素和原料因素的限制，因此在航空航天領域使用的非常廣泛，但由于太陽能溫差發電系統的使用成本過高，除了在高科技領域使用廣泛以外，在人們的日常生活中還沒有得到普及，以上所述的適用范圍廣泛只存在理論依據，實際情況并沒有太多的領域使用太陽能溫差發電系統。

二、太陽能溫差發電系統原理

太陽能溫差發電系統出現時間較晚，至今也只有不足一百年的歷史，是新時代高科技的發展產物，主要利用的原理是塞貝克效應，主要的工作原理是用兩種不同的專業的材料連接起來，形成一個電子和空穴可以擴散的通路，并在兩端分別給予高溫和低溫，在熱刺激下，擴散速度加快，在兩端形成電勢差，產生電動勢。

三、太陽能溫差發電系統的應用

（一）選擇集熱器

集熱器的選擇是太陽能發電系統的重要組成部分，能否選擇適合的集熱器將直接影響到太陽能溫差發電系統的發電效率，目前使用最廣泛的一種集熱器名為CPU集熱器，它也是發展前景最高的一款集熱器，CPU集熱器最主要的優勢在于它的接受角相較于其他種類的集熱器更大，能夠更加充分地接受太陽光的照射，增加太陽能使用的效率。另外，在一天的不同時段，太陽的位置是不同的，因此，具有給大的接受角可以在每天的不同時段都接收到充足的太陽光照射，不需要時刻調整接收角的角度，方便實際使用，只需要定期檢查收集陽光的時長并結合相關理論做出微小的調整即可[2]。

（二）匹配溫差發電模塊

溫差發電模塊的輸出功率和發電效率主要取決于幾方面，高溫溫度，低溫溫度是其中最主要的，為了增加溫差發電模塊的發電效率和輸出功率，通常采用熱阻較小，具有高導熱系數的口琴板作為循環管路，這樣可以使高溫熱源與低溫熱源之間的熱量交換損失較小提高發電效率，在高溫熱源和低溫熱源處分別選擇導熱油以及常溫自來水，這兩種材料比熱容差很大，在吸收同樣的陽光照射時，會產生很大的溫度差，這也是提高太陽能溫差發電系統的發電效率與輸出功率的方法之一[3]。

四、太陽能溫差發電系統存在的問題

太陽能溫差發電系統雖然相比于傳統的發電技術具有自身的一定優勢，但是目前還沒有在我國廣泛使用，究其原因主要在于目前太陽能溫差發電系統還處于初級研究階段，還存在一些不可預料的問題，在發電效率和輸出功率上還有很大的提升空間。問題如下：

（一）發電效率低

從理論方面進行計算，太陽能溫差發電系統的發電效率不足百分之十五，相比于傳統的火力發電以及新時代的核能發電都很低，而且在實際使用的過程中，還會受到環境因素等因素的影響，使發電效率變得更低，一般不足百分之十，這就成了限制太陽能溫差發電系統廣泛使用的主要影響因素之一。

（二）科技含量高維修困難

作為高科技的時代的新型產業，太陽能溫差發電系統具有很高的科技含量，并且是近些年才發展起來的技術，能夠細致地掌握其詳細工作原理以及能靈活運用的人少之又少，而且這些懂得太陽能溫差發電系統原理的人絕大部分目前都在研究如何改進系統使得系統的發電效率和傳輸功率得到提高，售后維修困難就成了限制該系統廣泛使用的另一個重要因素。

（三）使用壽命較短

目前，由于太陽能溫差發電系統自身的工作原理，導致目前的太陽能溫差發電系統的平均使用壽命不是很長，由于系統兩端溫差較大，長期的熱脹冷縮使得兩端的體積差距越來越大，導致接觸面擠壓變形，影響太陽能溫差發電系統的安全使用，每當出現這種問題，就需要及時更換設備，這也造成了很嚴重的資源浪費。另外，造成太陽能溫差發電系統使用壽命較短的還有其他因素，水汽的侵蝕作用通常是降低電氣設備使用壽命的元兇之一，而太陽能溫差發電系統中，由于陽光的照射以及高低溫熱源熱量的傳遞，導致水汽更多，對設備的侵蝕效果也更嚴重，因此，太陽能溫差發電系統相較于其他的電氣設備具有更短的使用壽命，由于發電原理的限制，水汽侵蝕這一問題無法得到很好的解決，這也是限制太陽能溫差發電系統無法推廣使用的因素之一，以后對于此項技術的研究方向可以更多地考慮這個問題。另外，高溫環境本身對于電氣設備就具有加速設備老化的影響，而太陽能溫差發電系統的主要設備都需要長期處于高溫環境中，這樣設備的老化速度將會比其他設備更快，使用壽命更低，雖然在設備表面鍍一層絕熱的金屬例如鎳，可以有效地減少高溫環境對于設備的影響，但我國目前的鍍鎳技術還不是十分高超，因此不能起到良好的效果。以上幾種因素都是降低太陽能溫差發電系統使用壽命的主要因素[4]。

五、結束語

作為高科技時代各種高科技技術結合的產物，太陽能溫差發電系統具有自身的優勢，綠色環保可持續是其主要的優勢所在，并在航空航天領域發揮了重要的作用，但目前這項技術還沒能在我國進行廣泛使用，其主要原因在于使用壽命較短，維修難度較高，發電效率和傳輸功率不盡如人意，使用成本過高，未來對于此項技術的研究可以主要針對提高發電效率及傳輸功率以及增加設備的使用壽命兩方面進行。

參考文獻：

[1]王長宏，林濤，林明標，etal.太陽能溫差發電系統熱電性能的分析[J].廣東工業大學學報，2018，28（2）：47-50.

[2]于冉冉，劉聯勝，葛明慧，etal.太陽能溫差發電系統的性能[J].浙江大學學報（工學版），2018（4）：769-774.

[3]王有春.探究太陽能溫差發電系統的性能[J].數字通信世界，2018，No.160（04）：114.

（作者單位：遼寧太陽能研究應用有限公司）