淺談清潔能源-太陽能開發利用

楊豐愷

（東港市節能監察中心遼寧東港118300）

淺談清潔能源-太陽能開發利用

楊豐愷

（東港市節能監察中心遼寧東港118300）

隨著全球傳統能源的逐漸匱乏和所造成的環境污染，清潔能源更加引起重視，其中太陽能成為我們關注的重中之重，它的開發利用將迎來更大機遇。它資源豐富，開發成本低廉，對環境幾乎沒有污染，為人類創造了一種新的生活形態，必將促進社會進入一個節約能減少污染的時代。

清潔能源太陽能開發利用

0　引言

太陽能是太陽內部連續不斷的核聚變反應過程產生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤，太陽能既是一次能源，又是可再生能源。

1　太陽能發電技術

太陽能主要發生在光—熱、光—電、光—化學、光—生物質等幾種轉換方式。

太陽能光—熱轉換主要采用太陽集熱器來實現。主要分為平板集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等三類。

太陽能光—電轉換主要采用太陽能電池來實現。太陽能電池是一種可以把光能直接轉換為電能的半導體器件。目前常用的半導體材料多為單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜，此外還有硫化鎘、砷化鎵等。

太陽能光—化學轉換主要通過可逆的化學反應來實現太陽能轉換成化學能的過程。

目前太陽能發電有兩種發電方法：一種是將太陽能轉化為熱能，然后按常規方式發電，稱為太陽能熱發電；另一種是利用光電器件利用光生伏達原理將太陽能直接轉化為電能，稱為太陽能光伏發電。

1.1太陽能熱發電

太陽能熱發電是先將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化成電能，它有兩種轉化方式。一種是將太陽熱能直接轉化成電能，如半導體或金屬材料的溫差發電，真空器件中的熱電子和熱電離子發電，堿金屬熱電轉換，以及磁流體發電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發電機發電，與常規熱力發電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

一般來說，太陽能熱發電形式有槽式，塔式，碟式三種系統。三種系統目前只有槽式線聚焦系統實現了商業化，其他兩種處在示范階段，有實現商業化的可能和前景。

1.2太陽能光伏發電

太陽能光伏發電是利用太陽能光伏電池把太陽能直接轉化為電能的發電形式。

太陽能光伏發電系統一般由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、直流-交流逆變器和交流配電設備等組成。太陽能電池板是太陽能光伏發電系統中的核心部分，其利用半導體的光伏效應把光能直接轉化為電能，送往蓄電池中存儲起來。如果太陽能發電系統與交流電網并聯運行（光伏并網發電）則太陽能光伏發電系統可以省去蓄電池的部分，太陽能控制器和直流-交流逆變器合二為一，發電系統的投資最省，成本下降，同時還可以減少蓄電池對環境造成的影響。所以太陽能并網發電系統是今后光伏發電的主要形式。

1.3太陽能的利弊

1.3.1優點

（1）普遍性：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發和利用，且勿須開采和運輸。

（2）無害性：開發利用太陽能不會污染環境，它是最清潔的能源之一，在環境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。

（3）巨大性：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現今世界上可以開發的最大能源。

（4）長久性：根據目前太陽產生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。

1.3.2缺點

（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。

（2）不穩定性：由于受到自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度是極不穩定，這給太陽能的大規模應用增加了難度。

（3）效率低和成本高：目前太陽能利用的發展水平，有些方面在理論上是可行的，但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高。

2　太陽能的小應用

太陽能路燈，利用光電轉化板將光能轉換為電能，進而供給路燈的使用，最重要的部分就是蓄電池，常用的是鉛酸蓄電池，鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空電池等。

太陽能熱水器把太陽光能轉化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及相關附件組成，把太陽能轉換成熱能主要依靠集熱管。集熱器受陽光照射面溫度高，集熱管背面溫度低，而管內水便產生溫差反應，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產生微循環而達到所需熱水。

3　太陽能使用前景

據中國能源報：在多種再生資源利用上，太陽能的比例是最大的，是人類持續發展的主要動力。近段時間，在太陽能利用上，太陽能熱發電利用以其環保經濟逐漸受到業內的關注。

近年來，全球太陽能發電正逐步進入規模化發展階段。太陽能發電技術已取得很大進步，經濟性顯著提高，世界各國紛紛采取積極的政策措施支持太陽能發展，太陽能發電可望成為未來新能源的主導核心內容。我國正成為全球太陽能發電最具發展前景的市場。

隨著全球能耗的不斷上升及環境污染日益嚴重，太陽能的利用將成為人類持續生存和發展的重要手段之一，人類對其的探索和研究將更加積極，同時也預示著太陽能發電技術將在社會中扮演越來越重要的角色。我國太陽能資源豐富，太陽能發電產業前景廣闊。

[1]狄丹.太陽能光伏發電是理想的可再生能源[J].華中電力，2008，21(5):59-62.

[2]邢運民.陶永紅主編.現代能源與發電技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2007.

[3]劉宏，吳達成，楊志剛，翟永輝.家用太陽能光伏電源系統[M].北京：化學工業出版式社，2007.02.

[4]王兆安.黃俊主編.電力電子技術.北京：機械工業出版社，2000.

[5]劉樹民.宏偉.翻譯.太陽光發電協會，編.太陽能光伏發電系統的設計與施工[日].北京:科學出版社,2004.

[6]羅運俊,何鋅年,王長貴.編著.太陽能利用技術.北京:化學工業出版社2005.1.

TK519[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-341-1