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(yán)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(jī)勃勃的太陽能時(shí)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(jìn)行了思考和總結(jié)。

關(guān)鍵詞；太陽能；優(yōu)勢；狀況；展望；思考

引言

當(dāng)今世界，以煤炭、石油、天然氣等化石燃料和核能為基礎(chǔ)的能源體系極大地推動(dòng)了人類社會(huì)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(shí)，也逐漸感受到大力使用這些化石燃料和核能所帶來的嚴(yán)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(yán)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(dāng)務(wù)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(diǎn)，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(fēng)能，化學(xué)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(chǔ)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(xué)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(dá)地球表面上的太陽輻射能相當(dāng)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(jì)，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(yùn)輸問題，尤其對交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。這對于減小電網(wǎng)壓力和發(fā)展當(dāng)今倡導(dǎo)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(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音，更不會(huì)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(shù)的進(jìn)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(shè)計(jì)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(diǎn)，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(dāng)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(dāng)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(dá)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(diǎn)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(xiàng)目”，到2002年的“送電到鄉(xiāng)”工程，再到2009年“太陽能屋頂計(jì)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?，F(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(xué)院電工所的大漠地區(qū)光伏發(fā)電工程等眾多領(lǐng)域。國家在“973”和“863”等重大項(xiàng)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(yùn)、上海2010年世界博覽會(huì)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(dòng)作用。

目前，太陽能發(fā)電的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)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(shè)施等領(lǐng)域，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)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(yù)測，到2020年，太陽能電池的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，將出現(xiàn)生產(chǎn)能力達(dá)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(dòng)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(yīng)中將達(dá)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(shí)代。

我們相信，21世紀(jì)的太陽能利用技術(shù)必將生機(jī)勃勃、前景輝煌。

3 對太陽能利用的思考

3.1 分散性：到達(dá)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(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)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(jī)因素的影響，所以，到達(dá)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(yīng)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(shù)上也成熟，但有些太陽能利用裝置，因?yàn)樾势停杀据^高，總的來說，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，太陽能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟(jì)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(gòu)：在太陽能熱能利用方面，我國上千家相關(guān)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(hù)、樓宇智能溫控系統(tǒng)、生物等各領(lǐng)域進(jìn)行卓有成效的探索，在生產(chǎn)中未掌握關(guān)鍵技術(shù)，缺乏市場競爭力。

3.5 許多人的太陽能利用意識(shí)不足：我國目前建成和在建的高樓大廈在設(shè)計(jì)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(rèn)為太陽能產(chǎn)品是高科技產(chǎn)品，離我們的生活還很遙遠(yuǎn)。

由此，中國太陽能的發(fā)展除技術(shù)因素外，經(jīng)濟(jì)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(yīng)發(fā)展規(guī)劃的推動(dòng)下，必須依靠經(jīng)濟(jì)和政策的扶持。面對我國太陽能的發(fā)展現(xiàn)狀，我們的當(dāng)務(wù)之急就是要建立一套完整的太陽能技術(shù)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(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

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