對太陽能的探索和思考

唐成鵬

摘 要：由于人們廣泛利用化石能源所造成的環(huán)境污染及資源枯竭問題日益嚴重，人們不得不尋找一種新的、可再生的清潔能源來滿足需求，太陽能成了必然選擇。文章從太陽能的自身優(yōu)勢講起，論述了我國太陽能資源的分布及發(fā)展太陽能的可行性，并從現(xiàn)階段太陽能的利用狀況展望未來生機勃勃的太陽能時代，最后也對太陽能利用中現(xiàn)存的和可能出現(xiàn)的問題進行了思考和總結(jié)。

關鍵詞；太陽能；優(yōu)勢；狀況；展望；思考

引言

當今世界，以煤炭、石油、天然氣等化石燃料和核能為基礎的能源體系極大地推動了人類社會的發(fā)展。但是，我們在享受著不斷提高的物質(zhì)生活和日益豐富的精神生活的同時，也逐漸感受到大力使用這些化石燃料和核能所帶來的嚴重后果：資源日益枯竭，生態(tài)不斷惡化，人類生存面臨前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)。尋求一種清潔、安全可靠、可持續(xù)發(fā)展的新能源系統(tǒng)成為當務之急，而太陽能正是這種取之不竭的理想能源。

1 太陽能利用優(yōu)勢與我國資源狀況

太陽能，一般是指太陽光的輻射能量，具有取之不盡、用之不竭、無處不在、清潔環(huán)保的突出優(yōu)點，在能源更替中占據(jù)著舉足輕重的位置。從廣義上講，太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水能，生物質(zhì)能等，并且，傳統(tǒng)的化石能源也可以看做是以其他形式儲存的太陽能。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學轉(zhuǎn)換三種主要方式。太陽能作為一種新能源，它既是人類的最初選擇，也必將是人類的最終選擇，究其原因：

第一，它是人類可以利用最豐富的能源。每年到達地球表面上的太陽輻射能相當于約130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。據(jù)估計，在過去漫長的11億年中，太陽只消耗了它本身能量的2%，可以說是取之不盡，用之不竭。太陽能無疑是人類可能獲得的最豐富的可再生能源。

第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值。這對于減小電網(wǎng)壓力和發(fā)展當今倡導的“智能電網(wǎng)”有重要意義。

第三，太陽能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡，甚至，從某種角度來說，太陽能的利用還有助于改善沙漠、荒原的生態(tài)。

第四，隨著太陽能開發(fā)與利用技術的進步，我們已經(jīng)能很好地收集和轉(zhuǎn)化太陽能，并且利用成本能大幅降低，甚至可以與常規(guī)能源相媲美。

第五，在眾多的可再生能源中，太陽能是唯一一種可以根據(jù)需要設計出從毫瓦級到兆瓦級發(fā)電裝置的能源。

正是由于太陽能有這么多的特點，它毫無疑問地在能源更替中有著不可替代的地位，也成為了當今世界各國爭相發(fā)展的新型能源。從全國范圍來看，我國是太陽能資源相當豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/m2以上，西藏最高達7kWh/m2，居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。由此看來，我國具有太陽能開發(fā)利用的優(yōu)越條件，太陽能利用前景廣闊。

2 我國太陽能利用狀況及展望

目前，我國太陽能開發(fā)利用的重點集中在把太陽能轉(zhuǎn)換成電能的太陽光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電，以及太陽能光熱轉(zhuǎn)換的太陽能熱水裝置、太陽能采暖、太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)等。其中，我國比較成熟的太陽能產(chǎn)品有太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等。

以太陽能光伏發(fā)電為例，我國的太陽能光伏市場總體發(fā)展速度比較緩慢，光伏市場份額小。從“六五”、“七五”期間，國家對光伏市場的發(fā)展給予支持，到2000年的“光明項目”，到2002年的“送電到鄉(xiāng)”工程，再到2009年“太陽能屋頂計劃”等政府的一系列光伏發(fā)電刺激政策都大大加速了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在，中國光伏發(fā)電市場已經(jīng)涉及到林業(yè)部的森林防火通信工程、產(chǎn)業(yè)部的光纜工程、廣電部的村村通工程和中國科學院電工所的大漠地區(qū)光伏發(fā)電工程等眾多領域。國家在“973”和“863”等重大項目中也將太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展放到重要位置，北京2008年綠色奧運、上海2010年世界博覽會的籌辦也對太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的推動作用。

目前，太陽能發(fā)電的應用已從軍事領域、航天領域進入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)等行業(yè)和通信、家用電器以及公用設施等領域，尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很高的輸電線路。這也對“智能電網(wǎng)”的發(fā)展有著重大意義。

據(jù)預測，到2020年，太陽能電池的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，將出現(xiàn)生產(chǎn)能力達1GW的企業(yè)；太陽能電池的生產(chǎn)成本與化石能源接近或稍低；中國將興建超大規(guī)模的太陽能光伏電站，其中10MW以上的太陽能光伏電站包括沙漠電站、大規(guī)模光電制氫、大規(guī)模海水淡化、大規(guī)模太陽能光伏一體化建筑、大型光伏提水電站、光伏發(fā)電電動汽車和宇宙發(fā)電。到2030年，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中將達到10%以上。到2050年，太陽能和其他可再生能源將占世界能源總消耗量的50%以上，其中太陽能光伏發(fā)電占20%以上，人類開始步入太陽能時代。

我們相信，21世紀的太陽能利用技術必將生機勃勃、前景輝煌。

3 對太陽能利用的思考

3.1 分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉(zhuǎn)換設備，造價較高。

3.2 不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一區(qū)域地面的太陽輻射既間斷，又極不穩(wěn)定，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。

3.3 效率低和成本高：目前，在太陽能利用方面，有些在理論上可行，技術上也成熟，但有些太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當一段時期內(nèi)，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟性的制約。

3.4 產(chǎn)業(yè)畸形發(fā)展，沒有形成良性循環(huán)式的產(chǎn)業(yè)結(jié)構：在太陽能熱能利用方面，我國上千家相關產(chǎn)業(yè)廠家還大多集中在太陽能集熱器生產(chǎn)方面，很少有在環(huán)境保護、樓宇智能溫控系統(tǒng)、生物等各領域進行卓有成效的探索，在生產(chǎn)中未掌握關鍵技術，缺乏市場競爭力。

3.5 許多人的太陽能利用意識不足：我國目前建成和在建的高樓大廈在設計中幾乎沒有考慮太陽能的利用；很多人對“太陽房”的理念一無所知；更多的人認為太陽能產(chǎn)品是高科技產(chǎn)品，離我們的生活還很遙遠。

由此，中國太陽能的發(fā)展除技術因素外，經(jīng)濟和政策障礙依然是制約發(fā)展的主要瓶頸。太陽能新能源產(chǎn)業(yè)在相應發(fā)展規(guī)劃的推動下，必須依靠經(jīng)濟和政策的扶持。面對我國太陽能的發(fā)展現(xiàn)狀，我們的當務之急就是要建立一套完整的太陽能技術發(fā)展路線圖，盡快整合現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)資源，把現(xiàn)有資源、扶持政策體系及未來十多年的能源投資格局理順，打造高效率的太陽能發(fā)展的寬松環(huán)境，建立中國可持續(xù)發(fā)展的能源體系，以能源的可持續(xù)發(fā)展和有效利用來支持中國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

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