太阳池摘录

太阳池的集热原理和结构太阳池是具有一定盐浓度梯度的盐水池， 并且兼作集热器和蓄热器的一种太阳能利用装置。由于它结构简单，造价低廉，能长时期 跨季度 蓄热，可以在全年内提供性能稳定的低温热源，因此日益受到世界各国的重视。太阳池的基本构造如图 1所示。 最上层称为上对流层 UCZ， 一般由清水组成，其温度与环境温度相近， 具有隔热保温和防止下层溶液被扰动的功能； 最下层称为下对流层 LCZ，由饱和的盐溶液组成，主要起储热和吸热作用，其最高温度可达 100℃左右； 中间层称为非对流层 NCZ， 是太阳池的关键部分， 其盐溶液的浓度是随着池深呈梯度增大的， 所以又称之为梯度层。 梯度层溶液由于其浓度是不断增大的， 而它的密度也是呈梯度增加的，这样它就能有效地防止下层池水由于温度升高而产生的竖直方向的自然对流， 因而可以使得下对流区的温度比上对流区的温度高许多，从而达到收集和储存太阳能的目的。太阳能热发电的研究现状与前景展望太阳能热利用技术是可再生能源技术领域商业化程度较高、 推广应用较为普遍的技术之一，主要包括太阳能热水器、太阳能空调降温、太阳能热发电、太阳房等几个方面。 太阳能热发电是太阳能热利用的重要方向， 是很有可能引发能源革命的技术成果， 也是实现大功率发电、 替代化石能源的绿色经济手段之一。 太阳能热发电利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环进行发电。 自 20世纪 80年代以来，美国、西班牙、意大利等国相继建立起不同形式的示范装置，有力地促进了热发电技术的发展。太阳能热发电主要分为塔式、 槽式、 碟式、 太阳池和太阳能塔热气流发电五种类型。 前三种太阳能热发电系统类型属聚光型， 后两种属非聚光型。 发达国家将太阳能热发电技术作为研发重点，已建立了各种类型的太阳能热发电示范电站， 并达到并网发电的实际应用水平， 下面就这五种类型的太阳能热发电系统进行介绍。1． 塔式太阳能热发电太阳能塔式发电又称高温太阳能热发电， 是由几十个或几百个定日镜将太阳光集中在吸热器上， 而吸热器被置于一个类似塔状的高型建筑物顶端， 其高度可以从几十米到上百米。通过能量转换把热量传递给热传导工质， 由蒸汽发生器产生蒸汽带动蒸汽涡轮发电机产生电能， 利用冷却塔进行冷却， 进入接收器进行循环发电。 由于塔式发电系统中定日镜数量大， 可实现大功率发电， 实际应用可达到 30～ 400兆瓦。由于接收器散热面积相对较小以及运用了储能槽，使其得到较高的光电转换效率， 系统一天内可以连续发电 13个小时。 1981～ 1991年 10年问，全球建造了兆瓦级太阳能热发电试验电站 2O余座， 主要是塔式电站， 其中最大发电功率为 80兆瓦。塔式热发电的缺点． 第一， 由于多个定日镜朝向同一目标， 定日镜之间的距离随着距中心塔距离的增加而增加， 其原理与菲涅尔透镜光环原理相同， 否则定目镜之间的遮光将大大降低集光效率。第二，如果定目镜镜面形状是平面式的，其塔顶集光器的吸收面积将非常大。 一方面是平面镜形状所导致 另一方面是太阳作为有一定大小的光源产生了反射光斑的“盘面”效应所致，这种“盘面”效应随着定日镜与吸热目标距离的增加而增加。 为了克服光斑过大的缺点， 人们想到把定目镜平面形状改为有一定曲率的球面形状， 但是由于在塔式结构中， 每一面定目镜因距离与方位不同其曲率形状也应不同，这种设计带来的成本十分可观， 而且因为其单位容量投资过大， 降低造价比较困难， 太阳能热电站的建设逐渐冷却下来。2． 槽式太阳能热发电槽式热发电是目前太阳热发电中唯一实现商业化运作的太阳能热发电形式。它采用大面积单轴槽式太阳能追踪采光板， 通过对太阳光的聚焦， 把太阳光聚集到安装在抛物线形反光镜焦点上的线形接收器中， 通过加热流过接收器的热传导工质，使热传导工质汽化，同时在热转换设备中产生高压、过热的蒸汽，并将其送入常规蒸汽涡轮发电机内进行发电。采光板通常采用模块化布局进行串并联，均匀地分布在南北轴线方向。 美国、 西班牙等国家已经建立起示范装置， 对槽式发电技术进行了较为深入的研究。当前正在发展的技术为直蒸汽 DSG技术，典型的发电厂动力范围为 30兆瓦～ 150兆瓦，工作温度约为 400摄氏度。槽式热发电的缺点 第一， 虽然这种线性聚焦系统的集光效率由于单轴跟踪有所提高，但很难实现双轴跟踪，致使余弦效应对光的损失每年平均达到 30％。第二，槽式热发电系统结构庞大，在我国多风、高风沙区域难以立足。第三，由于线型吸热器的设计表面全部裸露在受光空间中无法进行绝热处理， 尽管设计真空层以减少对流带来的损失， 但是其辐射损失仍然随温度的升高而增加。 2O世纪8O年代初期，美国和以色列联合组建的 LUZ太阳能热发电国际有限公司开始进行太阳能热发电技术研究，开发槽式太阳能热发电系统，并成功进入商业化阶段。3． 碟式太阳能热发电碟式太阳能发电是目前效率较高的太阳能发电系统，最高可达 29． 4％。它利用双轴跟踪技术， 采用一组反光镜聚集太阳光， 通过接收器进行有效的热转变，再利用普通发电机发电。 通常接收器的接收面被放置于聚光焦点后面以减小剧烈的高温熔化。 碟式发电系统具有高效率、 多功能、 可与化石燃料混合发电等特点。高效率来自于它的低成本和高能量密度。 和其他太阳能技术依赖场地和高费用不同，碟式发电每兆瓦大约需要 1 2～ 1 6公顷的占地。尽管当前的系统安装成本为12 000 美元／千瓦，但是因其效率高，所以潜力巨大。碟式发电系统功率较小，一般为 5千瓦～ 50千瓦，因此它既可以单独分散发电，也可以组成较大的发电系统。研究表明，碟式太阳能热发电系统在空间应用中，与光伏发电系统相比，具有气动阻力低、 发射质量小和运行费用低等优点。 目前世界各国都在对碟式发电进行积极研究和利用。碟式太阳能热发电系统将热机直接安装在抛物面型反射镜焦点附近， 该系统所能实现的是独立发电， 由于抛物面形状的可跟踪系统大小受制作工艺限制， 每个系统的发电功率一般不超过几十千瓦， 制造这种小功率的斯特林发动机的主要障碍是成本高和可靠性低。4． 太阳池发电太阳池太阳能热发电的开发研究源于以色列。 20世纪 7O年代， 以色列在死海沿岸先后建造了 3座太阳池太阳能热电站，以提供该国 1／ 3的用电量。美国也曾计划将加州南部萨尔顿海的一部分建成太阳池， 用以建造 800～ 6 000兆瓦的太阳池太阳能热电站。后来以色列和美国均对太阳池热发电计划作了修订。5． 我国太阳能热发电研究概况我国对太阳能热发电领域的研究也逐步开展起来。 “六五” 期间建成一套功率为 1千瓦的太阳能塔式热发电模拟装置和一套功率为 1千瓦的平板式太阳能低温热发电模拟装置。我国与美国合作设计并试制成功功率为 5千瓦的碟式太阳能热发电装置样机； 2005年与以色列合作，在江苏省南京市建成第一座功率为 75千瓦的太阳能塔式热发电示范电站，并成功运行发电。在国内， 随着太阳能热利用技术的迅速发展， 我国一些高等院校和中科院电工研究所等单位和机构，开始对太阳能热发电技术做了不少应用性基础实验研究，并在天津市建造了一套功率为 1千瓦的塔式太阳能热发电模拟实验装置，在上海市建造了一套功率为 1千瓦的平板式低沸点工质太阳能热发电模拟实验装置。 中科院电工研究所对槽式抛物面反射镜太阳能热发电用的槽式抛物面聚光集热器做了不少单元性试验研究，并建成一套功率为 1千瓦的碟式太阳能热发电系统。 2005年 11月我国首座 70千瓦塔式太阳能热发电系统在南京市江宁区建成并成功发电。6． 面临的问题与挑战实现太阳能光热转换的聚光接收器达到高效率、 低成本， 是实现太阳能热发电商业化的关键。 国外相关技术尚未成熟， 有待重大技术突破。 目前已经投入商业示范运行的槽式系统成本已经低于光伏发电成本， 但却并没有像光伏发电市场那样快速增长。 太阳能热发电产业化还有待关键技术的突破， 比如提高太阳聚光接收器效率，开发先进的热存储技术等。另外，与塔式、碟式系统相比，槽式系统的抗风性能较差， 槽式电站多处于少风或无风地区， 而我国阳光充足地区往往多风、 大风甚至沙尘暴频起， 国外技术成果在我国特殊气候条件下是否适用尚值得研究。 如果在我国开展示范， 必须增强槽式系统的抗风能力， 那么成本将大大增加， 所以斥巨资买进国外设备前景并不乐观， 这就要求我国太阳能学者应针对国情， 研制适合我国实用的槽式太阳能热电站关键材料。 然而， 国家对槽式太阳能热发电相关材料研发的支持力度不够，基础研究也比较薄弱。7． 建议与展望综上分析， 结合我国实际情况， 应加强对槽式电站的支持力度。 到目前为止；我国尚未有商业化槽式热电站， 不过太阳能热利用领域 太阳能热水器 已经有很好的基础。槽式电站采用的聚光集热器集热温度可以达到 400摄氏度。由于集热器涂层表面工作温度较高，直接将其暴露在空气， 中容易氧化导致涂层失效。国外槽式太阳能热发电系统的核心部件采用真空集热管， 集成光谱选择性吸收涂层技术、 玻璃与金属封接技术等尖端科技， 全球很多单位和学者致力于此方面的研究，现在只有 S0LEL和 SCH0TT公司生产商业化的产品。国内以水为传热和贮热介质的集热器已作为成熟的太阳能热利用技术得到广泛应用。 虽然我国太阳能集热器在产量上占绝对优势， 但是对作为光热转换关键材料的光谱选择性吸收涂层的研究水平与国外存在很大差距，特别是在涂层吸收比、发射比、高温稳定性、热损等方面的相关机理研究与发达国家相比还十分落后， 国内仅限于开展跟踪研究。国内现阶段还没有测试 400摄氏度以上涂层发射率的仪器，很大程度上制约了高温集热涂层的研制。我国太阳能热发电技术的研究开发始于 20世纪 7O年代末，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性解决，加上经费不足太阳能热发电项目搁浅。国家“八五”计划安排了小型部件和材料攻关项目，此项目带有技术储备性质， 与国外差距很大。 近年来， 国外太阳能热发电技术发展很快，建议我国加快这项技术的引进研制。 促进热发电的发展， 为我国的新能源领域增添生力军。太阳池，是一种新型无环境污染的能源，它是阳光和盐水共同作用的产物。太阳池的诞生，归功于大自然给人们的启示 本世纪初，匈牙利物理学家凯菜辛斯基在考察自然能源时， 观察到一种令人感兴趣的现象， 即在一些天然湖中，湖底的温度高于水面。例如，在匈牙利的迈达夫湖，夏末于湖深 1． 32米处，温度达 7o℃， 让人迷惑不解。 凯莱辛斯基揭开了其中的奥秘。 原来在普通的水塘里，水中含有的各种物质的浓度都一样， 当太阳能加热底层水后． 因上下层水的对流和表面散热，使水温均匀。而在迈达夫湖中，因湘底积盐，湖面常有淡水流入，导致了越近湖底盐浓度越高， 越近湘面盐浓度越低的情况。 这种在湖水中自下而上逐渐降低的盐浓度梯度， 形成了湖水温由下到上逐渐减小的温度梯度。 凯莱辛斯基在 1902年的物理学一书中，记载了这种自然观与理性分析。人们根据凯莱辛斯基的发现与描述， 研制开发了一种新型能源， 并命名为 “太阳池 本世纪 4O年代末， 以色列科学家罗道夫 布洛赫向以色列国家委员会倡议，建立一个像凯莱辛斯基所记载的那种太阳能源“样品 。 10年后，以色列国家实验室的“太阳池”建成。池内盐水浓度随池探而不同，越探浓度越大．足以有效地制止上下水层的对流。吸收太阳能后，池温逐渐上升．经一定时间，池底温度高于池面， 可达 90C以上由于这种太阳池上下水层不对沆， 因此， 也叫非对流型太阳池。 60年代初，以色列又在死海岸建成一座太阳池，面积为 625平方米．深度小于 1米， 水底温度达 90C以上。 它既可以集热． 又可蓄热； 既能用来供应热水，也可用于采暖和低温发电。 接着以色列又相继建造了三座类似的太阳池， 同时还就各种影响太阳池特性的因素进行了理论研究， 并以实验资料为依据提出了太阳池发电与常规发电， 在经济上展开竞争的可能性。 在上述太阳池的基础上， 1975年美国尼尔森和拉伯， 又创造出薄膜隔层型太阳池。 该太阳池是用透明塑料隔层，把对流层和非对流层隔开， 以提高蓄热能力和有利于热量的吸取与聚集。 同时在池表面覆盖透明隔层， 防止风的扰动。 由于这种太阳池的底层蓄热， 隔膜的上层能对流，提高集热的功能，所蹦称之为对流型太阳池。随以色列之后，美国、日本、印度、加拿大等国的科学家，对太阳池的理论与应用， 提出了许多设想， 并建立了若干个示范性太阳池。 我国的太阳池研究起步较晚。 1977年，郑州工学院在室内一个圆柱形。太阳池”容器中，用灯光模拟照射，水底温度达 6O℃以上。 1979年甘肃自然能源所，建成一个 23平方米，约 1米深的太阳池； 1980年北京师范学院，在室外建造了 10平方米的实验太阳池 它们都用于研究运行机理，分析与论证其应用前景。太阳池的应用有诱人的前途 概括起来， 其运用主要表现在农业、 工业用热、采暖和空调、 动力和发电等四个方面。 在一些日照条件好， 盐资源丰富的地区． 建造 5005000瓦的太阳池发电站， 在技术上和经济上都是可行的， 它可与内燃机发电站相媲美。新型太阳池1902年，匈牙利科学家 Kalecsinsky 偶然在位于 Tramylvania 的 Medve湖内观察到，夏末时 1． 32m深的湖底温度达到 70C，早春湖底温度也高达 26C ，由此他首次提出了人工建造太阳池的设想。 但是由于当时的技术水平低和对能源的需求不迫切，没有引起人们的重视。直到 1979年以色列建造的 150千瓦太阳池发电厂投入了运行， 加上世界能源短缺和环境污染严重等因素， 才使得太阳池的研究工作得到了飞速的发展。广义地说， 一个天然的或人工的贮水池在太阳辐射的作用下， 具有吸热和贮热的本领即称为太阳池， 分为对流型和非对流型两种类型； 而狭义的太阳池是指具有一定盐浓度梯度的非对流型盐水池， 这也是人们研究较多的领域， 盐梯度太阳池被认为是最有前景的大规模收集和储存太阳能的手段之一 J ， 但是盐梯度池也存在许多不足，主要有以下几点1 盐水对周围环境的潜在污染；2 由于底部热流、 表面蒸发以及风效应而导致的浮力驱动了对流的发生， 易造成盐梯度的毁坏；3 池中藻类的繁衍、灰尘和碎屑的积累会降低池水透明度进而影响池效率；4 为了维持盐梯度必须在底部进行周期性的补充盐水以及在顶部补充淡水。为了克服以上不利因素， 人们相继开展了新型太阳池的研究， 包括对盐梯度池的改进和淡水太阳池的开发，下面就从这两方面来进行概述。1 改进型盐梯度太阳池1． 1 隔膜分层太阳池盐梯度太阳池由于底层和顶层之间的盐浓度差会出现盐向上扩散的现象， 从而降低了梯度层的稳定性。 HuⅡ于 1980年提出了隔膜分层太阳池， 隔膜控制盐梯度池内各层之间的水平边界， 防止了盐的向上扩散。 池中有两层水平隔膜， 一层将下对流层和非对流层分开， 另一层将上对流层和非对流层分开。 隔膜分层太阳池的优点是， 在三个主要区域的界面无盐扩散， 维护了盐梯度的稳定， 但是也存在严重的缺陷，一是需要大量的高透明度薄膜，费用十分昂贵；二来，把膜固定到池壁并张紧是很困难的， 并且下层薄膜的维护和清洁也是个难题； 另外， 在水面下安装薄膜后势必会使透过率有所降低。1． 2 饱和态太阳池饱和态太阳池中选用溶解度随温度的升降而大大增减的盐类， 池中纵向各层都处于饱和状态， 由此完全抑制和消除了盐扩散， 从而可以保证太阳池运行的高度稳定性， 因此， 饱和态太阳池中的盐梯度将是自持的。 不过饱和型太阳池需要的盐量比常规多得多， 只有在能找到合适的盐的情况下， 此方案才有经济可行性。由于缺少合适的盐，到目前为止尚未建立起饱和型太阳池。1． 3 水面带有漂浮环的太阳池风效应导致上对流层和非对流层上部发生混合， 降低了非对流层的厚度， 对储热很不利。 为了减少风的混合效应， Akbatzadeh等设计了漂浮环放置于太阳池表面， 将池表面分成许多小的区域， 因此风的作用就限制在每个小环内而不是整个池子， 它可以减少 50％以上的风效应， 并且造价低易安装。 但漂浮环也存在如下一些问题使池内辐射减少；风较大时漂浮环会重叠起来；环用聚乙烯制成，在紫外照射下易老化。首都师范大学于 1984 1985年间采用在池面上布置分立且联成网状的漂浮物体以及在微型实验性池面上加用不同类型盖层 玻璃、透明塑料薄膜以及十六醇分子膜等 的方法来减小风的混合效应。分子膜需要的材料极少，对于 1000m2的大型池来说，每次仅需使用 5g左右，经济方便。而对于中小型池，他们建议使用可移动式盖层， 一方面能保温并防止风沙的干扰， 另一方面还能较少入射能量的损失。1． 4 粘性稳定化太阳池粘性稳定化太阳池是把有机增稠剂加入各层池水， 水的粘性增加到一个极限值，自然对流被完全抑制，就会导致静态稳定区的存在，从而实现粘性稳定化[13J 。 Shafer 提出用电离聚丙烯酰胺溶液作增稠剂， 效果较好 u 。 虽然用粘性稳定化抑制太阳池中的对流这一概念在理论上是有吸引力的， 但是要达到实用可行性， 还需要进一步研究与使用增稠剂相关的许多问题， 例如在过大的切变应力作用下， 很难保持静态区的稳定性； 随着时间的推移和温度超过 55℃的条件下， 增稠剂会分解等问题。1． 5 潜热太阳池一般来说， 太阳池采用氯化钠、 氯化镁等盐溶液贮热， 但由于太阳辐射强度随季节发生变化， 因此太阳池底部的温度变化也很大， 所以有必要寻找一种方法，既能使太阳池充分蓄热，又能使池底温度达到提热要求后保持近似恒温的状态。有人提出了利用水合盐相变材料来提高太阳池蓄热的能力 3 。 水合盐在熔点温度以上处于熔化状态，形成梯度层，可防止对流热损失。在熔点温度以下，大部分水合盐呈结晶态， 顶部为稀溶液， 中部为少量的饱和溶液及水合盐晶体， 底部为水合盐及无水盐晶体， 其密度呈梯度分布； 水合盐在熔点温度上下均为潜热贮热；相变材料可直接投入太阳池而不需要另外容器， 并形成巨大的单一体系， 实现跨月、垮季贮存。这种方法蓄能密度高，蓄热或提热时温度波动幅度小。1． 6 凝胶太阳池具有较好光学特性和隔热性的透明聚合凝胶， 可以用来代替盐梯度太阳池中的非对流层，作为太阳辐射体和隔热体。凝胶太阳池最先是由 Wilkins 于 1978年提出的，他指出，加入到太阳池中的凝胶应该满足以下条件a．在整个光谱范围内对可见光透明，只有少量的吸收；b．聚合前在冷水中要可溶，而之后不溶；c．高粘度；d．在 100C以至更高的盐水溶液中其物理化学性质稳定；e．价廉易得；f ．具有高热容、低比热系数；g．惰性无毒；h．在多次冷冻 熔化以及紫外光照射下不分解；i ．强度高，结构稳定。第一个凝胶太阳池实验于 1980年在新墨西哥大学进行， 池子宽 5． 4m， 深 1． 2m，凝胶厚 25em，在 1981年秋季池温达到了 57oC； 1985年在新墨西哥的 Chamberino建成了一个商业用 llOm2的凝胶太阳池，池中热量用来为一个食品公司供热，在运行 2周后池温即达到 57． 2C， 最高温达到 59． 4℃。 和传统的盐梯度太阳池相比，凝胶太阳池具有以下一些优点a．由于凝胶的固性作用而防止了风效应导致的上对流层和梯度层的混合；b．凝胶是一种绝热材料，因而表面热损主要由于传导造成；c．由于不存在盐梯度因而不存在梯度的不稳定性以及在热量的提取过程中边界的移动；d．不用补充盐水，因而降低了运行费用，但是需要定期补充表层淡水；e．表层漂浮的脏物和碎屑可以很容易地用淡水清洗掉。从技术和经济上考虑， 凝胶太阳池是一种很有前景的能量储存手段， 但面临的问题是要解决盐水对环境潜在的污染， 目前力求找到一种能漂浮在淡水上的凝胶以避免使用卤水，另外还需尽量降低凝胶的成本。2 淡水型太阳池2． 1 浅太阳池浅太阳池的概念是由美国劳伦斯实验室于 1976年提出的， 类似平板型太阳能集热器。 在一个大水袋中装入淡水， 水袋一般采用两层抗紫外老化的聚氯乙烯薄膜制造，底层采用 0． 5r 砌厚的黑色薄膜，顶层采用 0． 3mm厚的透明薄膜。塑料袋上面覆盖有透明盖板， 可不受灰尘、 风力及大部分紫外线的影响， 使用寿命可长达 5年以上。 水袋放在具有保温层的池床上， 可用 40ram厚的双面粘附铝箔的泡沫玻璃保温板放在塑料薄膜水袋下面作为保温层。浅太阳池有两种工作方式间歇式或流动式。前一种方式中，池子充满水，经日照加热， 平均池温升至需要值时， 再用水泵把它抽送到地下储箱中， 供夜间储能用。 后一种方式是水连续不断地流过水袋， 根据供水源和太阳辐射量来调节流量，以保持出水温度。浅太阳池的尺寸可因地而异，不受限制，一个 5m 60m、水深为 lOem的浅太阳池， 在夏季能将 30t 的水从 l5 ℃加热到 6o℃ ， 年集热量最大可达 3． 4 lOOJ／ m2。浅太阳池造价低廉，安装方便，能常年供应 30～ 6o℃的热水， 主要缺点是冬季效率较低， 需要大量的管道和水泵设备， 同时需要单独的夜间储能设备，因而造价比深水型太阳池贵得多 J 。劳伦斯实验室为美国某兵营设计了供 10 500 名士兵全部生活用热水以及20％洗衣用热水的浅太阳池系统。 还为新墨西哥州一个铀矿设计了由 112个 3． 5m 61m的浅太阳池组成的热水供应系统， 能供应该矿年所需热能的 50％ ， 每年可节约 2 100t 燃料油。2． 2 蜂窝太阳池蜂窝太阳池是在热水层上加一块密封充气蜂窝板， 在蜂窝尺寸与空气层表面和底面温度相匹配的情况下， 蜂窝行列能够使该空气层保持稳定， 无对流。 由于空气的导热率只有水的 5％， 因此一个较薄的蜂窝就可以起到很好的效果 L2 。 这一空气层既透过太阳光， 又提供了良好隔热。 一个设计合理的蜂窝行列的太阳池，池效率可以是常规盐梯度太阳池的两倍。 Hands最先于 1965年提出在平板式太阳能集热器上装备一个透明蜂窝装置，由此来抑制玻璃板和吸热板之间的热对流。其后利用聚碳酸脂、聚酯薄膜等作为蜂窝材料进行了一系列蜂窝结构实验；Onabsi于 1982年首次进行了蜂窝太阳池实验，使用 lOom高、直径 1． 6cm的蜂窝，蜂窝板和下层淡水之间有一层 5mm厚的油脂。 太阳池深 45em， 铺有绝热层和衬垫，在夏季池温达到了 7l ℃， 冬季也高达 40 C； Lin 于 1984年提出一种用玻璃制成的蜂窝太阳池，集热效果较好。澳大利亚昆士兰大学太阳能研究中心研制了一种蜂窝太阳池， 即用一种有机玻璃做成高 10-15cm的蜂窝状格栅，每个蜂窝孔口载面积为 1． 52cm2，将这种蜂窝结构浸在池水表面下的对流层中， 起到抑制对流的作用， 池子面积 l6m2、 深 0． 45米。实验结果发现，下对流区的温度在 24h内稳定在 57C以上，若在表面上再铺设一层防紫外薄膜，则可使温度提高到 72.2 ℃。Schaefer 通过理论研究指出，蜂窝结构的最佳尺寸是 6-9cm高，直径1． 25-1 ． 5cm。一个 7.6m的蜂窝太阳池其温度可以达到 70-90℃。由于透明蜂窝具有优异的热性能， 因此它具有许多盐梯度太阳池所没有的优点 不需要盐、 运行费用较低；能够提供淡水，适用的地区更广。国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究王金龙设计出一种新型的蜂窝太阳池海水淡化装置， 池子顶盖采用双层聚酯薄膜蜂窝结构， 池内蒸发器采用覆盖黑色吸水布的聚酯薄膜蜂窝结构， 可适于建立大型太阳池海水淡化装置， 比现有太阳池淡化装置提高热效率和产水率 3-5 倍。2． 3 淡水漂浮式太阳池J． T． Cecki 在墨尔本开展了游泳池池水升温试验。 用两层床垫式充气 P． V． c塑料薄膜覆盖在游泳池水面上，可以起到良好的升温效果。在此基础上，E． R． Eaton在阿拉斯加进行了漂浮式薄膜太阳池实验，在太阳池表面覆盖一层黑色聚乙烯薄膜， 一来可以减少由于蒸发导致的热损， 二来可以增强太阳能的吸收和储存。 Kiut 等提出一种多层绝热体系淡水太阳池，包括 2套 4个漂浮玻璃板，板之间距离 5em，充满空气，可以抑制池水传导散失的热量。理论计算和实验证明池中温度比气温高 1O一 20℃ 。 Skv等人于 1990年提出一种在淡水池表面安置漂浮式太阳能集热器的新型太阳池， 用淡水收集太阳能来进行长期的热量存储。 整个池底和池壁用一层厚度适中的塑料薄膜覆盖， 隔热泡沫板浮在池面， 板上放置多孔水管， 其上用黑色塑料膜覆盖， 用透明塑料薄膜密封全池， 形成一空气隔热层， 用一台低压鼓风机维持该层气压。 漂浮在水池表面的吸热器吸收太阳能， 从池底抽出的水喷射在吸热器的背面， 吸热后流回池中， 这种强化措施可使吸热器处于较低的温度， 从而降低热损， 但是他们对吸热器本身并未采取有效的隔热措施， 因此吸热器的吸热面仍然有较大的对流和辐射热损。 中国科学技术大学葛新石等在此基础上提出了一种低热损小型净水太阳池， 采用带光谱选择性吸收面的漂浮式吸热器及透明蜂窝结构， 可以大幅度抑制热损。 工作时， 从池底抽出的水喷射在吸热器的背面， 能使后者处于较低的温度。 这种太阳池能大幅度降低吸热面的热损， 同时保留漂浮式吸热器太阳池的所有优点， 即使用净水、 无环境污染、热损小、效率高、运行维护方便等，在吸热器上使用性能优异的透明蜂窝结构，可进一步提高这种新型太阳池的热性能， 使池水的平均温度在冬天也比环境高出10-20 ℃左右。2． 4 小球顶太阳池日本提出了一种小球顶太阳池，太阳池被一个透明双层薄膜的隔热顶罩盖。夜间， 双层膜间充填 3 5mm直径的隔热小球。 池中的热水通过热交换管循环到温室地下，使土壤升温。这样在冬季就可以利用土壤中的热量加热温室。3 其它类型太阳池3． 1 增强型太阳池在太阳池上装备一个或多个太阳能利用装置， 以增强池的集热能力， 盐水池和淡水池都可以利用这种装置， 但这种措施会增加太阳池的投资费用。 增强型太阳池一种是在池上安装一反射板， 反射面将增加投射到池表面的日照； 另外一种是在池边放置集热器， 集热器内被加热的水排入池中， 泵再把池中较冷的水抽入集热器。3． 2 海水、盐湖太阳池的开发直接利用海水作为贮热区的太阳池， 不仅简便易行， 而且不用担心水体对环境的污染， 如果对池子散热要求不高就可以不采用衬垫。 由此大大降低了建池成本。 盐湖是湖泊中的一种重要类型， 它是含盐量较高的咸化水体。 中国是一个多盐湖的国家，据 2O00年最新资料统计，我国有盐湖 1 500 多个。在占全国面积将近 1／ 2的区域内，均有现代盐湖或地下孔隙卤水断续分布。由于盐价往往占整个太阳池造价的 1／ 4～ 1／ 3左右。 因此在盐湖附近建造太阳池可以大大降低成本，青藏高原、新疆、内蒙等地区是我国盐湖分布的稠密，也是世界盐湖分布最集中的地区之一。 这些地区日照充足， 部分区域能源紧缺， 所以我国开展盐湖太阳池的应用性研究工作是十分适宜的。先把太阳池底层的热水抽人蒸发器， 使蒸发器中的低沸点有机工质蒸发， 有机工质的高压蒸气流人气轮机， 通过喷嘴喷射使气轮机转动． 并带动发电机发电，低压的蒸气进入冷凝器冷却。 冷凝液用循环泵抽回蒸发器， 如此反复循环。 太阳池上部的冷水则作为冷凝器的冷却水系统还有另一个换热器， 叫做预热器， 它用来将气轮机出口蒸气的热量传给进入蒸发器以前的液体， 以减少从太阳池吸取的热量，从而能提高系统的效率。前景和展望美国对全国的太阳辐射资源和盐资源进行了普查， 如果充分利用盐池， 可满足全美电力需要量的 l2 ％左右， 这是十分可观的。 过去。 太阳池发电不能与传统的发电方法相竞争。 今天， 由于石油价格上涨， 太阳池的经济价值有必要重新考虑。 在不发达地区利用太阳池发电以满足局部电能供应是最为理想的。 而使用天然盐资源的太阳池则成本更低，更具有竞争力。太阳池发电的突出优点是建造发电站的成本较低， 只需要一处浅水池和发电设备即可， 它能够将大量的热能储存起来， 可以常年不断地利用太阳能发电， 即便在夜间和阴雨雪天也能照常运行，发电成本低廉。我国太阳能资源丰富．有 2／ 3以上的国土面积的年日照时数在 2 000 h以上，年平均辐射量超过 60x104kJ／ cm ， 并且盐资源也比较丰富， 适宜建太阳池电站，以满足局部地区的电能供应。 发展太阳池热利用技术的意义十分重大。 太阳池发电的成本远低于其它太阳热发电成本。 因此随着化石能源的减少， 该技术将会有较大的发展。