太陽能利用現(xiàn)狀和前景分析

張治國 王茹玉

摘 要：煤炭、石油等化石燃料的大量使用導(dǎo)致環(huán)境污染，特別是屬于不可再生資源，所以地球儲藏總量不斷減少，人們認(rèn)識到了不可再生資源的局限性，開發(fā)新能源迫在眉睫。太陽能作為綠色和永久的能源具有可開發(fā)的美好前景。對于太陽能的利用主要方式有將其轉(zhuǎn)化成電能和熱利用兩種方式，未來一方面要研發(fā)新材料和新技術(shù)提高轉(zhuǎn)化率，另一方面開發(fā)新的利用方式和利用對象。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;熱利用;太空發(fā)電;光電玻璃幕墻;風(fēng)光水電站互補(bǔ)

隨著大量石油、天然氣等化石燃燒大量的開采和使用，導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和全球氣候變暖等全球性的氣候問題，也產(chǎn)生了酸雨、霧霾等嚴(yán)重的環(huán)境污染;同時(shí)化石燃料是不可再生資源，隨著大量的開采日益枯竭。正因?yàn)檫@些問題日益凸顯出來，世界上很多國家開始重視太陽能的開發(fā)和利用，因?yàn)榈厍蛩邮艿降奶柲芸偭渴侨蛩袊宜枘芰康娜f倍至四萬倍，因此太陽能是取之不盡、用之不竭！其次，太陽能分布廣泛，全球都有太陽能，不像煤等化石燃料存在著明顯的地域分布;同時(shí)太陽能是一種環(huán)保、清潔能源，所以許多國家都正在大力開發(fā)各種應(yīng)用太陽能的新技術(shù)和應(yīng)用太陽能的新材料，以擴(kuò)大利用太陽能的領(lǐng)域。所以各種各樣的太陽能動力裝置，如發(fā)電、供暖和供水等應(yīng)用特別的廣泛，甚至在某些領(lǐng)域太陽能應(yīng)用已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的階段。

1 目前太陽能應(yīng)用的現(xiàn)狀

1.1 利用太陽能發(fā)電

各國不斷的開發(fā)新技術(shù)和開發(fā)新材料，降低太陽能發(fā)電的成本，其質(zhì)量不斷的提升，特別是轉(zhuǎn)化效率方面表現(xiàn)的尤為突出。從1974年發(fā)展到1997年，一些發(fā)達(dá)國家其光電池發(fā)電成本降低的特別明顯：從每發(fā)一度電為50美元降到了每度5美元。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國由于起步較晚，尤其是在開發(fā)、生產(chǎn)太陽能電池上還滯后于國際水平，整體上表現(xiàn)為產(chǎn)量低、應(yīng)用面不寬廣、產(chǎn)品種類不豐富多樣、技術(shù)水平不發(fā)達(dá)的這樣階段。根據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)太陽能電池生產(chǎn)廠年產(chǎn)量比部分發(fā)達(dá)國家要低，工廠生產(chǎn)設(shè)施仍以進(jìn)口設(shè)備為主，知識產(chǎn)權(quán)較少。太陽能電池平均轉(zhuǎn)換效率不高，科研成果還沒有迅速及完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。未來為了使太陽能電站比傳統(tǒng)電站更具有經(jīng)濟(jì)競爭力，還需要很長的時(shí)間，原因是降低成本到一定的程度才能達(dá)到。所以導(dǎo)致目前太陽能電站裝機(jī)總?cè)萘坎淮螅w發(fā)展較慢。只有發(fā)電成本不斷降低，才能有利于該行業(yè)的大力發(fā)展。如今年6月，美國已在本國山區(qū)修建了第一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)樣板型的工業(yè)太陽能電站。該電站所使用的渦輪機(jī)是從淘汰下來的直升機(jī)上拆下來的舊設(shè)備，使用的渦輪機(jī)不是新的，裝機(jī)總?cè)萘繛?00kW，但每度電的成本僅為0.5美分，設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了40%至50%。

1.2 太陽能的熱利用

經(jīng)過這么多年的發(fā)展，太陽能熱利用技術(shù)越來越完善，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，太陽能應(yīng)用最為普遍和發(fā)展最為飛速的產(chǎn)業(yè)之一就是太陽能集熱。以太陽能熱水器為例，隨著人們生活品質(zhì)的提高、環(huán)保規(guī)格不斷提升和限制對常規(guī)化石燃料的消耗，太陽能熱水器將在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用將不斷提高，我國在1998年銷售總額就達(dá)到了35億元，其產(chǎn)量位居世界榜首。還比如太陽房、太陽灶、太陽能干燥器等作為太陽能熱利用領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，在我國進(jìn)展也較快。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國已建成各種太陽房約200多萬平方米，并相繼出現(xiàn)了太陽能采暖教室、太陽能采暖辦公樓及太陽能采暖邊防哨樓等，已由實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)階段轉(zhuǎn)入了實(shí)用推廣階段。這些太陽能熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，反哺了太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在美國，太陽能熱水器年銷售額高達(dá)10億美元;同時(shí)不斷地創(chuàng)新太陽能熱發(fā)電技術(shù)，目前，正在運(yùn)行或修建的大型太陽能熱發(fā)電站有20多座。

2 未來太陽能開發(fā)利用的前景

2.1 不僅在地球上建立大量的太陽能電站，而且大量開發(fā)太空太陽能發(fā)電站

由此看來，全人類夢寐以求的太陽能時(shí)代實(shí)際上已經(jīng)就在眼前，除了在地球上建立大量的太陽能電站外，也可以到太空中建立太陽能發(fā)電站，與地球表面相比，宇宙空間是一個(gè)失重和真空的環(huán)境，對設(shè)備強(qiáng)度要求不高。而且沒有春夏秋冬的變化和白天黑夜的交替，更沒有烏云密布和淫雨霏霏，輻射能量十分穩(wěn)定。然后傳輸?shù)降厍蜃優(yōu)殡娔?，來解決我們?nèi)祟惾找婷媾R的能源短缺，相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)夢想不再遙遠(yuǎn)。美國的相關(guān)部門正在籌建世界上第一座太空太陽能發(fā)電站，不久將開始向地面供電。

2.2 建筑大樓的外墻安裝光電玻璃幕墻

在建筑大樓的外墻安裝光電玻璃幕墻，光電玻璃幕墻就是將太陽能電池板密封在兩層建筑玻璃的中間，這種新型建筑材料一舉兩得，一方面作為建筑的墻面，同時(shí)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供給大樓使用。部分國家制定了相應(yīng)的光伏計(jì)劃，來促進(jìn)開發(fā)和應(yīng)用能夠利用太陽能的新型建材，如美國的“光伏建筑計(jì)劃”、歐洲的“百萬屋頂光伏計(jì)劃”、日本的“朝日計(jì)劃”和我國的“光明工程”。

2.3 開發(fā)更多種太陽能利用設(shè)備

未來各個(gè)國家和地區(qū)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，開發(fā)太陽能和其他能源相結(jié)合的發(fā)電設(shè)備，以彌補(bǔ)太陽能能源的不足之處。如風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置將太陽能和風(fēng)能同時(shí)利用起來，相輔相成;還可以開發(fā)太陽能和蓄水電站結(jié)合，當(dāng)太陽能充足時(shí)，進(jìn)行蓄水轉(zhuǎn)變?yōu)樗膭菽?，?dāng)供電不足時(shí)讓蓄水電站來彌補(bǔ)。大量開發(fā)家庭使用的小型光伏電源系統(tǒng)，滿足家庭用電需求，同時(shí)也可以設(shè)計(jì)并網(wǎng)功能，當(dāng)電量充足時(shí)輸送給電網(wǎng)。同時(shí)繼續(xù)開發(fā)利用太陽能的設(shè)備如太陽能路燈、太陽能玩具等，綜合開發(fā)應(yīng)用太陽能。

2.4 繼續(xù)開發(fā)高新能的光伏發(fā)電材料

未來各個(gè)國家還會投入大量的人力和物力研制太陽能電池板材料，因?yàn)橹谱魈柲茈姵匕宓脑牧铣杀具^高一直是制約太陽能發(fā)電行業(yè)大規(guī)模運(yùn)用的一個(gè)瓶頸，所以加大新技術(shù)的開發(fā)，繼續(xù)降低生產(chǎn)太陽能電池所需多晶硅使晶體硅成本，原材料價(jià)格的降低將會降低太陽能發(fā)電的成本。隨著太陽能光伏發(fā)電成本的不斷下降，進(jìn)而使太陽能光伏發(fā)電將變得更加普遍。

隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，節(jié)能環(huán)保的發(fā)展越來越受到重視，太陽能作為一種清潔、綠色的可再生資源，再解決上述矛盾有著重要的作用。因此太陽能產(chǎn)業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，在未來的新能源中有著重要的一席之地。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙玉文.21世紀(jì)我國太陽能利用發(fā)展趨勢[J].中國電力.2000（09）.

[2]李錦堂.20世紀(jì)太陽能科技發(fā)展回顧與展望[J].太陽能學(xué)報(bào)，1999（特刊）.