太阳能资源的开发与利用 文档

太阳能的应用及开发潜能

随着经济的不断发展，人们对能源的需求也在不断的加强。人们为了争夺能源而进行着斗争，战争也随之而产生，使很多国家生灵涂炭。同时，大量煤炭、石油等不可再生资源的开发及使用，不仅破坏了地球的内在结构，还在破坏着地球外部的大气中各种元素的含量，使得原本保持平衡的大气含量失衡，各种问题也随之而来，人类的生存环境受到严重威胁。为了经济的可持续发展，能源的可持续应用，对新型可再生能源的开发及利用成为亟不可待的问题。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它的资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，是很有开发潜力的能源。

现在中部地区较为普及的太阳能利用设备是太阳能热水器。太阳能热水器方便了人们对热水的需求，节省了对电力及煤炭的经济消耗，尤其是在城镇农村较为普及。但是，太阳能热水器也有着其不便的方面。由于热水器无法把太阳能储存下来，所以只有在有阳光且阳光达到一定程度时才能使用，因此在阳光较为缺乏的季节及地区，太阳能热水器的利用受到限制，例如，在冬季，太阳能热水器基本上成了摆设品，另外，在阴天下雨的时候，热水器也无法使用。

在太阳能丰富的地区，也有一定的装备利用太阳能加热煮饭，这同样节省了对电能及其它能源的经济消耗，但这往往带来不便。首先是对太阳能多少的要求和对设备接受阳光面积的要求，因为太阳能越多，对阳光的接受面越大，太阳能转化的热能才会更多，要把饭煮熟必须达到很高的热度，所以，设备的面积往往很大，对做饭带来不便；其次还是因季节、天气造成的太阳能不足，使设备无法使用带来不便。因此这种设备并未推广。

以上都是太阳能转化为热能的应用，而且都存在着严重的局限性，就是无法对太阳能进行存储。如果能把太阳能储存下来，那即使没有太阳的情况下一样可以使用，这不是更好吗？把太阳能转化为电能就是现在政府、科学家对太阳能使用的努力的方向。太阳能电池就是一种把太阳能转化为固定的电能的一种设备。

太阳能电池有两种实现方式：晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。前者的转换效率高，最高能达到15％，但成本高，价格也相对较高。目前对这种技术的改进主要集中在提高转换效率上，包括汇聚光线、增加光在玻璃中的折射次数等等。后者的转换效率相对较低，一般不超过10％，但成本低、价格低。薄膜太阳能电池弱光性好，在早晚光线弱的情况下，发电效果优于晶硅电池，与建筑外墙相结合，未来的发展不可限量。业界一致认为，由于硅材料的限制，薄膜是发展方向。因此越来越多的企业聚集到薄膜太阳能电池的旗下。

其实利用太阳能电池发电只是太阳能发电的一种方法。通过汇集太阳辐射的能量加热水或空气从而产生动力推动叶轮机发电，这类技术虽然占地面积大、电力运输成本高，但技术含量较低、使用寿命长，转化率也能够令人满意，很适合在辐射强烈而人烟稀少的地方开展。而染料敏化电池，模拟植物叶绿体的光合作用，利用新型材料替代硅，其光电转化率最高达到11％，而成本仅为硅电池板的十分之一。

由于煤炭燃烧造成的大气污染以及煤炭资源的有限性，我国二十世纪70年代开始引进太阳电池生产线，目前主要应用于通信系统和边缘无电县、无电乡村、无电岛屿等边缘偏僻无电地区，成效显著。家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛使用，据不完全

统计，至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台，光伏电池总功率约达 2.9 MW.

我国总的太阳能分布很广，对太阳能的利用提供有利条件。我国西部地区是世界上最大、地势最高的自然地理单元，也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一，尤其是西藏地区空气稀薄，透明度高，年日照时间长达1600—3400小时之间，每天日照6小时以上平均天数在275—330天之间，辐射强度大，年均辐射总量7000兆焦耳/平方米，地域呈东向西递增分布，年变化呈峰型，资源优势得天独厚，应用前景十分广阔。

虽然如此，对太阳能转化电能的利用仍具有很大的挑战性。

首先是成本高，转换效率低。以燃煤发电成本为1，则小水电发电成本约为煤电的1.2倍，风力发电成本是煤电的1.7倍，光伏发电为煤电的11—18倍！当然也就是风力发电的10倍！仅前阶段1000W的光伏系统，在每瓦硅片价不超过50元的条件下，千瓦系统总成本市场价为15万元。而太阳能发电转化效率仅为12%—14%，全世界还没有谁能突破这个数字。

其次是对太阳能资源的要求。我国太阳能总资源较为丰富，但是分布却不均匀。我国太阳能资源丰富地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部、内蒙古南部等地，但这些地区人口稀少、地域偏僻、经济落后，在这些地区大规模开发太阳能，成本无疑会大大增加。

还有就是生产过程中的高能耗、高污染。多晶硅早制造过程中产生的四氯化硅是一种剧毒污染物，大量的废弃蓄电池，将会形成新的污染。而且在制造过程中会消耗大量的电，属高能消耗。另外就是缺乏自主创新能力。大量的关键技术与设备都是依靠从国外引进，光伏并网发电系统、控制器、逆变器、蓄电池等都与国外先进设备存在差距。

诸如此外，太阳能的开发与推广应用还存在着更多的挑战，但是我国并有更多的国家依然在加大力度开发太阳能资源。相信在不久的将来，全世界将会有更多的人使用这清洁、无污染的能源。