致谢  .... 30 

参考文献  . 31 
① 1 绪论 1.1  太阳能与生物质能利用现状与前景 在生产发展和人民生活提高的情况之下，人们急切地需要更多能源。人类面临着一次能源短缺与环境污染两大问题，如何合理利用有限的化石能源，断开发新能源的议题已被提上日程。目前发达国家正在研究环境调和型能源利用新技术。太阳能具有无污染并且可再生的特点。太阳能可以通过科学手段，被转化成化学能，并可以以化学能的形式进行储存、输送及利用。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源，每年地球表面接收到的辐射能总量约大约相当于130万亿t标准煤，约为目前世界每年能量消耗总和的2×104倍，并且不存在任何运输上的问题。预计到2020年，我国太阳能的应用将占全球能源消耗的3.6%。假定这些能量是由燃煤来提供的，则将向大气多排放CO2 36.4 Mt–c/a。 我国生物质能的蕴藏量相当丰富，可开发潜力较为巨大，如表1.1所示。 表1.1 1994-2009年四期生物质能量（单位：×108 tce） 年份 项目 1994  1999  2004  2009 总蕴藏力量  32.741  37.093  38.410  40.073 可利用量  4.241  4.790  4.813  5.340 由表1.1可知，我国生物质能蕴藏总量表现出递增趋势[1]。 我国生物质能资源的总量虽然巨大，但是有着能量密度低、分布范围广泛、不易被人类收集利用等缺点。在我国，每年的社会生产活动都会产生数量巨大的废弃物，尤其是在我国广大的农村中。多数农民仍然将薪柴和秸秆作为主要燃料，以供生活所需。在春耕秋收之时，各地田边会频繁地出现露天焚烧秸秆的现象，这不仅会对生活条件的改善产生影响，而且会严重破坏植被，进而使农村的生态环境日益恶化。现代生物质能技术，极大发展了我国的工、农业。我们可以利用现代技术，将生物质能转化成各种固、液和气态的生物质燃料。这样不仅可以显著地改善能源的利用方式与工作的环境，提高能源利用效率，而且有利于提高人们的生活水平。 现如今，我国生物质能源利用的方式主要是以各种生物质加工品的形式存在，例如： 固态生物质燃料我国已普及了新型省柴节煤灶1.7×108户。新式灶可将热效率提高超过10%，这样就对部分地区柴草不足的局面有所缓解。 ②液态生物质燃料 2005年，我国木薯的种植面积大约为60×104hm2，总产量约为1100×104t。在适合木薯生长的五个省区中源1自3优尔8.论~文'网·www.youerw.com，约有未利用土地2×108亩(1亩≈666.6m2，下同)。倘若开发其中的1/5，则将至少有4000×104亩种植面积可以利用。我们按亩产2t进行计算的话，每年就可以收获8000×104t木薯。这样，在现有木薯淀粉生产水平得到保证的前提下，可再多生产燃料乙醇近1000×104t。 ③气态生物质燃料 到2006年底为止，中国的生物质气化集中供气系统中的秸秆气化站保有539处，年生产燃气约1.5×108m3；年发电量160kW·h的稻壳气化发电系统已进入了产业化阶段[2]。 全世界每年产生近5.0亿吨垃圾，而且，仅中国每年就会产生约1.6亿吨的城市垃圾。中国城市生活垃圾的累积量已达72亿吨之多。
通过聚光加热热解装置，我们可以热解各种废弃物，包括各种生物质原料、固体废弃物（如城市垃圾、污泥）等，转化为我们日常生活生产中所需要的能源。这样可以减轻我国化石能源的压力，减少各类能源的短缺，并且，聚光所需的光源为太阳能，它是一种普遍存在、经济且无污染的能源，对其的开发应用符合我国国策国情。 作为新能源的发展方向之一，聚光加热热解相比于其他的能源转化方式，具有经济、便捷、受限条件少等显著优点。 太阳能是一种密度低、间隙性、空间分布不断变化的能源。在对太阳能进行利用时，为获得足够多的能量或者尽可能地提高温度，就必须采用有关的技术与装置（太阳能聚光器），来收集太阳能。太阳能聚光器是一种改变进入聚光范围的太阳辐射的方向并将其汇聚到接收器上的太阳辐射收集装置。聚光器根据是否成像，可以分为成像聚光器（即将太阳辐射在接收器上聚焦，形成焦点或者焦线）、非成像聚光器（使太阳辐射聚集到一个平面上并形成一条焦带）和点聚焦聚光器（将几乎全部的太阳辐射聚到一个焦点上）；按反射器类型，可分为槽式抛物面聚光器（通过一个类似抛物线截面的槽型反射器聚集太阳辐射的聚光器）和旋转抛物面聚光器（通过一个经抛物线旋转成的盘形反射器聚集太阳辐射的聚光器）。其他类型的聚光器则有复合抛物面聚光器（CPC 聚光器）、多反射平面聚光器和菲涅尔聚光器。 在最早的时候，太阳能发电集热技术是由 Kem，在光电光热综合利用(PV/T, Photovoltaic/ Thermal)的思想基础上提出的，即流道铺设在光伏组件的背面，通过导热流体将热能带走，并收集利用这部分热能  (Kem Jr. and Russell, 1978)。这样既可冷却光伏电池，提高其效率，又可实现太阳能光热利用，使得整个系统具有60-80%的光电光热综合效率  (Bergene and Lovvik,1995; Rosell et al, 2005)，远远高于单独的光电、光热转换效率，同时也大大减少了单独安装光电、光热系统所需的接收面积。 在20世纪70年代末到 80年代初，碟式太阳能集热技术由瑞典的 USAB、美国的Advance Corporation、MDAC、NASA及DOE 等发起研究。在此之后，德国、韩国等国家的科研部门相继开始研制开发碟式聚光太阳能的热发电技术，并对样机进行了测试。在这些研究之中，最高的光-电转换效率为29.4%，吸热器效率为65%~90% (Lopez C.W., 1992; Stone et aI, 1995)。澳大利亚国立大学可再生能源中心研制了一种碟式太阳能聚光装置，其聚光面积为400m2。