淺談清潔能源-太陽(yáng)能開發(fā)利用

楊豐愷

（東港市節(jié)能監(jiān)察中心遼寧東港118300）

淺談清潔能源-太陽(yáng)能開發(fā)利用

楊豐愷

（東港市節(jié)能監(jiān)察中心遼寧東港118300）

隨著全球傳統(tǒng)能源的逐漸匱乏和所造成的環(huán)境污染，清潔能源更加引起重視，其中太陽(yáng)能成為我們關(guān)注的重中之重，它的開發(fā)利用將迎來(lái)更大機(jī)遇。它資源豐富，開發(fā)成本低廉，對(duì)環(huán)境幾乎沒有污染，為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，必將促進(jìn)社會(huì)進(jìn)入一個(gè)節(jié)約能減少污染的時(shí)代。

清潔能源太陽(yáng)能開發(fā)利用

0　引言

太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量。盡管太陽(yáng)輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量的22億分之一，但太陽(yáng)每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬(wàn)噸煤，太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。

1　太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能主要發(fā)生在光—熱、光—電、光—化學(xué)、光—生物質(zhì)等幾種轉(zhuǎn)換方式。

太陽(yáng)能光—熱轉(zhuǎn)換主要采用太陽(yáng)集熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(yáng)能光—電轉(zhuǎn)換主要采用太陽(yáng)能電池來(lái)實(shí)現(xiàn)。太陽(yáng)能電池是一種可以把光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件。目前常用的半導(dǎo)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(yáng)能光—化學(xué)轉(zhuǎn)換主要通過(guò)可逆的化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的過(guò)程。

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

1.1太陽(yáng)能熱發(fā)電

太陽(yáng)能熱發(fā)電是先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將太陽(yáng)熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另一種方式是將太陽(yáng)熱能通過(guò)熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過(guò)是其熱能不是來(lái)自燃料，而是來(lái)自太陽(yáng)能。

一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能熱發(fā)電形式有槽式，塔式，碟式三種系統(tǒng)。三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，其他兩種處在示范階段，有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。

1.2太陽(yáng)能光伏發(fā)電

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能光伏電池把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電形式。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能控制器、蓄電池組、直流-交流逆變器和交流配電設(shè)備等組成。太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)把光能直接轉(zhuǎn)化為電能，送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)。如果太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)與交流電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行（光伏并網(wǎng)發(fā)電）則太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以省去蓄電池的部分，太陽(yáng)能控制器和直流-交流逆變器合二為一，發(fā)電系統(tǒng)的投資最省，成本下降，同時(shí)還可以減少蓄電池對(duì)環(huán)境造成的影響。所以太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是今后光伏發(fā)電的主要形式。

1.3太陽(yáng)能的利弊

1.3.1優(yōu)點(diǎn)

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

（2）無(wú)害性：開發(fā)利用太陽(yáng)能不會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。

（3）巨大性：每年到達(dá)地球表面上的太陽(yáng)輻射能約相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。

（4）長(zhǎng)久性：根據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)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(gè)意義上講，可以說(shuō)太陽(yáng)的能量是用之不竭的。

1.3.2缺點(diǎn)

（1）分散性：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。

（2）不穩(wěn)定性：由于受到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)某一地面的太陽(yáng)輻照度是極不穩(wěn)定，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。

（3）效率低和成本高：目前太陽(yáng)能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，但有的太陽(yáng)能利用裝置，因?yàn)樾势?，成本較高。

2　太陽(yáng)能的小應(yīng)用

太陽(yáng)能路燈，利用光電轉(zhuǎn)化板將光能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)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(yáng)能熱水器把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們?cè)谏?、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽(yáng)能熱水器是由集熱管、儲(chǔ)水箱及相關(guān)附件組成，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠集熱管。集熱器受陽(yáng)光照射面溫度高，集熱管背面溫度低，而管內(nèi)水便產(chǎn)生溫差反應(yīng)，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。

3　太陽(yáng)能使用前景

據(jù)中國(guó)能源報(bào)：在多種再生資源利用上，太陽(yáng)能的比例是最大的，是人類持續(xù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α＝螘r(shí)間，在太陽(yáng)能利用上，太陽(yáng)能熱發(fā)電利用以其環(huán)保經(jīng)濟(jì)逐漸受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注。

近年來(lái)，全球太陽(yáng)能發(fā)電正逐步進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)已取得很大進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)性顯著提高，世界各國(guó)紛紛采取積極的政策措施支持太陽(yáng)能發(fā)展，太陽(yáng)能發(fā)電可望成為未來(lái)新能源的主導(dǎo)核心內(nèi)容。我國(guó)正成為全球太陽(yáng)能發(fā)電最具發(fā)展前景的市場(chǎng)。

隨著全球能耗的不斷上升及環(huán)境污染日益嚴(yán)重，太陽(yáng)能的利用將成為人類持續(xù)生存和發(fā)展的重要手段之一，人類對(duì)其的探索和研究將更加積極，同時(shí)也預(yù)示著太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)將在社會(huì)中扮演越來(lái)越重要的角色。我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

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

[2]邢運(yùn)民.陶永紅主編.現(xiàn)代能源與發(fā)電技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.

[3]劉宏，吳達(dá)成，楊志剛，翟永輝.家用太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版式社，2007.02.

[4]王兆安.黃俊主編.電力電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[5]劉樹民.宏偉.翻譯.太陽(yáng)光發(fā)電協(xié)會(huì)，編.太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工[日].北京:科學(xué)出版社,2004.

[6]羅運(yùn)俊,何鋅年,王長(zhǎng)貴.編著.太陽(yáng)能利用技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社2005.1.

TK519[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-341-1