连云港地区小型别墅太阳能热电联供系统设计 (3)
应。直到 20世纪 50年代，太阳能电池制造技术才取得了重大突破：贝尔实验室（美
国）在 1953 年制造的太阳能电池取得了远比之前高的光电转换率，他们使用的材料
是半导体材料如掺杂的硅晶片[8]
。近年来，世界范围内制造技术的成熟不断提高着太
阳能电池的光电转换效率，同时也降低了光伏电池板的价格，使得太阳能光伏发电逐
渐走进人们的生活。在我国，太阳能电池的研制始于1958 年；至1971 年，我国发射
的第二颗人造卫星已经用上了装有20 多块单晶硅太阳能电池的组合版[8]。
目前，太阳能光伏产品主要有三个方面的应用：一是为缺电或者无电的区域提供
电能，例如我国西部偏于地区的家庭及边防等场所；二是为专用的日用电子产品供能，
例如太阳能电子表，太阳能手电等；三是进行并网发电，其大面积的推广已在欧美发
达国家实现，而我国从 2007 年才开始开展并网发电项目。对于国外，由于这几年发
达国家光伏补助相当多，国外光伏发电迅猛，为了调节（降低）光伏发电装机容量，
一些欧美发达国家，如美国、德国和英国等已经逐步降低光伏发电的国家补助，这导
致其光伏发电装机容量明显下降。国际上，光伏发电的产业发展方向，已经由为偏远
地区和特殊应用供电向光伏建筑一体化和并网发电的方向发展；在能源结构上，光伏
发电正逐步由补充能源向替代能源方向过渡。在我国，截至 2012 年，国产的太阳能
光伏电池组件的产品工艺质量和光电转换效率在国际上已位居前列。就世界平均水平
而言，生产一瓦太阳能电池的高纯度硅材料的平均用量为9g/W，而我国的生产水平已经使该值下降到6g/W。生产制造成本的降低使得我国的光伏组件在世界光伏销售市场
上竞争力十足[9]。
1.2.2 太阳能光热
根据历史记载，人类早在 3000 年前就开始了太阳能的利用，但利用方式是十分
简单和低级的，仅仅是直接接受白天太阳的烘晒和取暖而已。对太阳能真正意义上的
大规模开发利用，只是从二次世界大战后开始[10]。
在我国，使用太阳能集热器收集热量为普通家庭供热是目前太阳能光热利用的主
要方式。对于太阳能集热器，根据其用途和所能达到的温度，可分为平板型、真空管
型和聚焦型等三种主要类型。就目前来看，处于太阳能光热利用基础阶段的低温利用
主要包括以下几种类型，即太阳能热水器、太阳能干燥盒太阳能温室等；而太阳能热
聚光发电和高温太阳炉则分别为太阳能中温和高温利用的代表形式[11]。
1.2.3 地源热泵
热泵（Heat Pump）是一种可以将热能从低位热源转移到高位热源的装置，其术
语借鉴了“水泵”一词，二者具有相似性：人们利用水泵将水从低处送到高处以提高
水的位能，消耗机械能或电能；而人们利用热泵将低品位热量从水、土壤或者空气中
提取，通过电能做功提供高品位热能。从工作原理来讲，热泵系统与制冷系统一致，
只是在系统运行时，热泵的制热是通过冷凝器的放热实现的，这部分热量可以用于空
调、采暖或者生活热水等。地源热泵夏季制冷的冷却源以及冬季制热的低温热源都是地源能[13]。
1824 年，法国科学家萨迪·卡诺（Sadi karnot）首次在他的论文中提出了著名
的“卡诺循环”理论，这被认为是热泵技术的起源。1852 年，英国的汤普森教授
（W.Thomson）在发表的论文中首次提出了正式的热泵系统，这个系统被他形象的称
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