太阳能发展前景及利用

太阳能发展前景及利用

在煤炭、石油、天然气等常规能源日益减少，而人类对能源的需求越来越大的情况下，太阳能作为取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生能源，备受各国政府重视。国际太阳能利用技术和产品的日趋成熟，更为太阳能推广利用创造了条件。目前，可持续发展观念被普遍接受，太阳能开发、利用的研究也将掀起热潮。至本世纪中叶，世界范围内的能源问题、环境问题的最终解决将依靠可再生洁净能源特别是太阳能的开发利用，随着越来越多国家的政府和有识之士的重视，太阳能的利用技术也有望在短期内获得较大进展。近年来,中央政策大力支持发展太阳能。国家刚于2009年12月26日通过修改2006年的可再生能源法,规定电网经营商需购买所有由再生能源所生产的电力。这次修例希望能够提升再生能源发电所占的比重,达至于2020年,再生能源发电占总发电量的15%。而在众多新能源之中,太阳能因为较少受地理及气候因素限制而倍受青睐。2009年可谓是太阳能产业在中国高速发展的时期,国家的补贴扶持政策陆续推出。3月，财政部、住房和城乡建设部印发《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》,确定对光电建筑2009年的补助标淮为20元/瓦。7月,财政部、科技部、国家能源局发出∀关于实施金太阳示范工程的通知#,提出对光伏并网项目和无电地区离网光伏发电项目分别给予50%及70%的财政补贴。9月,《新兴能源产业发展规划》规定的太阳能发电到2020年将达到20GW(Giga-watt,十亿瓦特)的目标。

传统能源供应以化石能源为主,不少报告指其将于数十年内耗尽,加上燃烧化石能源时会排放二氧化碳,加剧温室效应,造成环境污染。为达到减排目标,各国均积极拓展洁净能源。太阳能是其中最具增长潜力的可再生能源,而且运用上比其他再生能源更灵活。中国幅员辽阔,土地成本低,大西北、内蒙古、青海等高原、沙漠地区的太阳能资源都非常丰富,位居世界第二位,仅次于撒哈拉沙漠。根据汇丰证券的研究报告显示,只需全球百分之一的沙漠地区每天所接收到的阳光,已经足够满足全球人类一天电力所需。因此,中国具备良好的潜力开发太阳能发电市场。

太阳能的应用：

目前太阳能的应用较为广泛的主要是太阳能供热和太阳能发电两个领域。太阳能热水器是我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的太阳能产品。由我国自主开发生产的全玻璃真空管太阳集热器的科技水平、制造技术、生产规模均处于国际领先水平,且生产成本低廉,具有较强的国际竞争力。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技

术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制,因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

我国目前的太阳热水器品种主要有真空管、平板、闷晒式三大类。2004年,我国年太阳热水器总产量达到1350万平方米。其中真空管热水器产量为1180万平方米,占总产量的87.5%,平板热水器产量为152.5万平方米,占总产量的11.3%,闷晒型热水器产量为16.2万平方米,占总产量的1.2%。由我国自行研制和开发的全玻璃真空管太阳热水器是国内目前的主流产品。2001年全玻璃真空管热水器,总产量为638万平方米,比2000年增长61.1%。2002年总产量达到855万平方米,同比增长34%。2003年总产量为1050万平方米,同比增长22.8%。其中热管真空管热水器10万平方米左右。户用太阳热水器已成为家庭用热水的主体由于采用太阳能为热源,运行、使用费用相比于其它产品低的多,太阳热水器产品的诸多种类又满足了不同用户的热水需求,所以户用太阳热水器的市场占有率在稳步上升。2001年三种热水器全国家庭占有率分别为:燃气热水器20.5%,电热水器11.2%,太阳热水器5.7%(以2001年保有量推算)。太阳能热水器与建筑结合的工程化应用是实现建筑节能的重要措施2002年我们国家建筑能耗占总能耗的27.5%,折合成标煤就是 4.5亿吨左右,到2020年,建筑能耗的比例大概能占到23%-25%左右,约是7.6-7.9亿吨标煤,预计2010年底,太阳热水器集热面积达到1.5亿m2,年替代能源2500万吨标准煤,若太阳热水器总量达到3.0亿m2,年替代能源5000万吨标准煤。太阳热水器的替代量占到了建筑总能耗的6.5%左右,是现在的6倍;是2020年能源总量30亿吨标煤的1.6%,可见太阳能对建筑节能和总能源需求的贡献是很大的。太阳能光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。目前,光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中继电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地厂各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家己经大面积推广实施,我国并网发电还未起步。在新能源中,太阳能发电的成本较高,一台能满足家庭日常电器需要的200W的光伏系统,市场价为15000元,如果燃煤发电成本为1,则光伏发电大约是煤电的11-18倍,生物质发电(沼气发电)的7-12倍,风能发电的6-10倍。因此,我国目前太阳能发电的应用基

本在集中供电成本过高的边远地区。成本的居高不下是太阳能发电在国内产业化运作中的主要难题。但太阳能与其他新能源相比在资源潜力和持久适用性方面更具优势,从长远前景来看,光伏发电是最具潜力的战略替代发电技术。专家预测,到本世纪后期,太阳能发电将在世界电能结构中占据80%的位置。

近几年,国际光伏发电迅猛发展。1973年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布 百万屋顶光伏计划,美国计划到2010年安装1000-3000MW太阳电池。日本不甘落后,1997年补贴 屋顶光伏计划的经费高达9200万美元,安装目标是7600MW。印度计划1998-2002年太阳电池总产量为150MW,其中2002年为50MW。在这场阳光革命中领先的国家是德国。面对强势竞争,德国太阳能业依然傲视群雄,硕果累累。2005年,业内企业营业额达37亿欧元,从业公司约5000家,从业人数包括研发和服务达42000人。德国联邦太阳能经济协会有关人士说: 全球范围内太阳能发电装机容量将从2005年的1210兆瓦上升至2010年的3000兆瓦,年增长率为22%。德国对太阳能的认知最早,位居前列;全球四分之一的太阳能电池产自德国,五年来德国所占全球市场份额始终保持在10%。

现在，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量。人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。

进人21世纪以来，世界各国都十分重视太阳能利用技术的开发，而我国由于得天独厚的地理位置而具有丰富的太阳能资源，我国的年太阳能辐射能量，据估计能达到3340～8400MJ／m 。由此可见，充分开发利用太阳能资源是节省和替代常规能源的有效措施，是实现能源可持续发展战略的必由之路。而根据有关