太陽能的開發與現狀

范竣溢 王海洋

摘要：太陽能是一種取之不盡，用之不竭的綠色可再生能源，受到越來越多的關注。對中國而言，太陽能的開發利用具有深遠的現實意義。它不僅能解決能源質量低劣、能源質量低劣、煤炭長期存在的問題。同時，它可以大大減少化石燃料燃燒產生的有害物質對環境的負面影響，如空氣污染，酸雨，溫室效應，生態平衡損害等。確保我國可持續發展戰略的實施。換句話說，太陽能的開發利用不僅是中國面臨的緊迫局面，也是大勢所趨。

關鍵詞：太陽能；能源結構；可持續發展

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）10-0228-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著21世紀的到來，伴隨而來的是普及地球資源可持續發展的觀念，這個觀念也是當下最為迫在眉睫的問題，直接燃燒地下煤礦等一系列不可再生能源會產生很對有害的氣體，這些氣體將會直接污染大氣環境，這將會產生例如酸雨、溫室效應等現象，這些負面現象在21世紀越來越嚴重。這些現象將可再生能源和不可再生能源的問題達到了人們關注的焦點。將可再生能源替換不可再生能源的使用已經成為勢在必行的了。太陽能的資源總數占全部可再生能源總數的99.4%。在開發利用方面具有很多優勢。因此，發達國家和發展中國家都在積極研究和開發太陽能利用技術。中國對太陽能這種可再生能源的利用十分重視，對于這樣能源的使用、開發和利用目前在中國也在蓬勃的發展，并且中國已經將列入了中國可持續發展戰略中。由此可見太陽能的重要性。在這里我們應該寫出，太陽能有兩種：第一種是廣義的，第二種是狹義的。廣泛的太陽能是指太陽輻射能和其他自然能源，而不是周圍的水，風，波浪能，海洋溫差和生物質能轉換和利用。從狹義上講，太陽能的使用僅限于再利用。直接使用太陽能。比如說太陽輻射能的轉換以及利用。兩種利用方法之間存在很大差異。在此篇文章中我們談論利用太陽能的方法僅為狹義的利用方法。

1優勢以及劣勢對于太陽能的利用

和別的可再生能源相比，太陽能擁有與其他能源不具備的優勢，優勢如下：第一點，太陽能的能量可以說是取不完用不盡儲量之巨大。而且我們所在的地球僅僅接收從太陽表面發射的太陽能總量的一半，相當于全球能源需求的30000到40000倍。更具體地說，半小時的太陽能足以和我們所在的世界一年的能源使用量相當。

第二點，太陽能這樣可再生能源較地下的不可再生能源煤炭資源和石油資源相比，與其相比于煤炭和石油燃燒產生大量的二氧化碳和二氧化硫其最大的優勢在于不會污染大氣環境；不會造成自然的災害，例如：酸雨、溫室效應；不會造成自然界的生態不平衡。而且只要有光的地方就可以使用太陽能。因此，我們可以說是太陽能是綠色的、可再生的能源。今天，隨著工業的發展和日益嚴重的環境問題，太陽能具有儲量大，長期，可再生，無污染，方便利用的等一系列優點使得太陽能具備了極為寬廣的應用前景和發展前景。

任何事物有優點就一定會有缺點，接下來我們來談論一下太陽能的缺點，第一點：太陽能的能量分布隨著波長的改變而變化而且一些太陽光能量的轉換效率比較低因為這些能量的轉換只能對特定頻帶的輻射敏感。舉例來說，當我們在實驗室當中太陽能電池的最大光電轉換效率不大于20%，并且太陽能電池的轉換效率通常在11%和15%之間。第二點，雖然投射到整個地球的總太陽輻射非常大，但是投射到單位時間的表面積的能量不是很高，即單位面積的能量，即單位時間的能量。

太陽的輻射的強度到我們在地球表面是非常低的，其強度極少能超過1千瓦/平方米。第三點在不同的季節、不同的區域、不同的角度我們獲取太陽的能量都會不同，這是因為地球的自轉和公轉會導致太陽高度會不斷地發生變化，以至于高度角不斷變化。而且能量還受當前的天氣影響，以上因素導致太陽能的穩定性和很差，綜上所述都使得太陽能只是一種低等級的能源。比如說太陽能的收集、儲存、轉換以及經濟花銷。克服這些問題的困難已成為當今促進和利用太陽能的關鍵問題。

目前對于我們國家來說，利用和開發新能源是十分重要的，太陽能的開發和利用尤其的至關重要，我們國家在之前一直在大量消耗不可再生能源，例如煤炭石油等。這些資源的開采和利用給我的自然環境找成了極大的破壞例如溫室效應和大氣污染。重要的是不當的資源開發會造成極大影響，例如：資源的退化以及枯竭。這些影響會在極大程度上給農業生產中帶來許許多多的不利影響。在生態環上，如果我們能利用太陽能，我們就能夠扭轉上述大部分的不利狀況。雖然中國的煤炭能源形勢在較短的時間內無法徹底改變，然而我們在對于自然環境的保護以及能源的需求上，太陽能可能是一個很好的抉擇以及一個更加環保的抉擇。

2 利用太陽能的有效的方法以及途徑

利用太陽能的有效途徑主要包括：對于太陽能的熱利用，對于太陽能的熱發電、以及光伏發電等等。下面介紹一下幾個定義，第一個是太陽能的熱利用，其就是將太陽的輻射能轉換成熱能。通過將水和其他各種有機物質加熱，將水和其他有機物質轉換成具有一定溫度和一定壓力的蒸汽，然后通過蒸汽讓汽輪發電機組運動從而產生電能，通過這種方式發電被叫作太陽能熱發電。有一些人將其納入了關于太陽能的熱利用。現在，在世界范圍上有很多的太陽能電池，如晶體硅電池（分為單晶硅電池和多晶硅電池）、硫化鎘電池、非晶硅薄膜電池和砷化鎵電池。

現如今，我們對于太陽能利用比較常見的用途是太陽能的熱利用，熱利用系統通過溫度可以分成兩類，分別為低溫太陽能熱利用系統和高溫太陽能熱利用系統。其實低溫太陽能熱利用系統其溫度是指80度以下，其中主要包括熱水器和太陽能冷卻器。KER，被動式太陽能房屋，太陽能干燥，太陽能海水淡化，太陽能冷卻等中溫太陽能利用系統（80-350度）主要為工業生產提供中溫熱，如木材干燥，紡織漂白，染色，熱壓和塑料制品的化學蒸餾。中溫太陽能系統是利用集熱器將光集中到一定程度，其儲熱比低溫系統困難得多。高溫太陽能利用系統（350度以上）主要用于大規?；鹆Πl電。其收集系統需要創建大型旋轉物體表面聚光器和定日鏡場。兩國的投資，尤其是周日的投資，過于昂貴，其應用還處于試驗階段。除太陽能的主要用途外，太陽能還可用于光合生物電（太陽能生物電）和光化學氫生產。然而，該技術仍處于初步實驗階段，并且遠非實用。通過電子從綠色植物的光合作用過程或碳水化合物中取出來直接進行發電稱之為光合生物電。

3 我國太陽能利用的歷程與現狀

中國對太陽能的大規模利用始于20世紀70年代。在此之后國家大力推廣中國太陽能的發展，研究太陽能和推廣太陽能被政府納入了國家計劃，而且國家還給予專項的太陽能研究資金以及關于太陽能的物資支持一些大學和研究機構已經建立了太陽能研究小組和研究實驗室，一些地方已經開始建立太陽能研究機構。

中國在太陽能的發展上取得了一定的發展，并且已經建立了一些已經具備一定規模的太陽能電池的生產基地。此外，中國還投資了數個太陽能發電站。例如，1998年12月，中國建立了海拔最高的太陽能發電站而且其裝機容量也是最大的，其是我國在西藏投資1700萬元在西藏建立的第三個太陽能發電站，其總裝機容量為100千瓦。近年來，中國太陽能光伏發電的應用取得了很大進展。但總的來說，中國的太陽能光伏發電系統起步較晚，尤其是起步較晚。它還處于初始產量小，應用范圍窄，單一產品和技術落后的階段。它在太陽能電池的開發和生產方面落后于國際水平。

4 結語

我們人類的資源開發利用階段經歷了柴火期、煤炭期、油氣期這三個主要的重要時期。然而我們即將進入新能源時代，其代表能源為太陽能以及核能。在21世紀末，核能是第一，太陽能是第二，然后是太陽能是第一位。這是根據C. Marchetin博士對世界主要能源替代趨勢的研究。這樣能源的轉變其實本質為從資源類型到技術類型的轉變，這樣的趨勢能達到很多的效果比如說利用的有效性，環境的保護上，這樣的變化可以對資源進行有效的利用，阻止資源利用對自然環境的破壞。在我們現在的中國，我們在能源的問題上受到了很大的壓力，原因是我國巨大的人口數目以及有限的能源，以及我們對自然的破壞。近些年來我國在能源問題上采取了一些相應的調整，這些調整使我國目前的能源問題得到了很大的緩和。但是如果將問題看到以后幾十年甚至幾百年，我們會發現能源問題依然是中國經濟發展十分重要的制約因素的其中一個雖然目前中國的資源十分豐富，中國現有的天然氣儲量和石油儲量可以保證未來開采數十年，而且擁有更加豐富的煤炭資源儲量，其儲量足夠未來100多年的開采。

與此同時，煤炭和石油大量的使用已經造成了自然環境的大量的污染，而且核能源的利用導致產生了大量的核廢料，這些核廢料是很難處理的，而且對自然環境的破壞更加的劇烈。由此，我們迫切需要一種可再生的綠色能源，而太陽能是最好的選擇。如果太陽能能夠得到充分的利用，將能夠在極大程度上緩解日益嚴重的支援問題和環境問題，并且能夠促進很多產業的發展，這將會造成很多有益的影響包括經濟、社會、生態環境。因此根據不同的環境和條件下，開發并且利用太陽能不僅僅是發展可持續發展的新趨勢，也能夠解決目前的能源短缺以及自然環境污染嚴重的問題。

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【通聯編輯：光文玲】