太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與現(xiàn)狀

范竣溢 王海洋

摘要：太陽(yáng)能是一種取之不盡，用之不竭的綠色可再生能源，受到越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)中國(guó)而言，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。它不僅能解決能源質(zhì)量低劣、能源質(zhì)量低劣、煤炭長(zhǎng)期存在的問(wèn)題。同時(shí)，它可以大大減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，如空氣污染，酸雨，溫室效應(yīng)，生態(tài)平衡損害等。確保我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。換句話說(shuō)，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用不僅是中國(guó)面臨的緊迫局面，也是大勢(shì)所趨。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；能源結(jié)構(gòu)；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）10-0228-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著21世紀(jì)的到來(lái)，伴隨而來(lái)的是普及地球資源可持續(xù)發(fā)展的觀念，這個(gè)觀念也是當(dāng)下最為迫在眉睫的問(wèn)題，直接燃燒地下煤礦等一系列不可再生能源會(huì)產(chǎn)生很對(duì)有害的氣體，這些氣體將會(huì)直接污染大氣環(huán)境，這將會(huì)產(chǎn)生例如酸雨、溫室效應(yīng)等現(xiàn)象，這些負(fù)面現(xiàn)象在21世紀(jì)越來(lái)越嚴(yán)重。這些現(xiàn)象將可再生能源和不可再生能源的問(wèn)題達(dá)到了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。將可再生能源替換不可再生能源的使用已經(jīng)成為勢(shì)在必行的了。太陽(yáng)能的資源總數(shù)占全部可再生能源總數(shù)的99.4%。在開(kāi)發(fā)利用方面具有很多優(yōu)勢(shì)。因此，發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家都在積極研究和開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能利用技術(shù)。中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能這種可再生能源的利用十分重視，對(duì)于這樣能源的使用、開(kāi)發(fā)和利用目前在中國(guó)也在蓬勃的發(fā)展，并且中國(guó)已經(jīng)將列入了中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中。由此可見(jiàn)太陽(yáng)能的重要性。在這里我們應(yīng)該寫出，太陽(yáng)能有兩種：第一種是廣義的，第二種是狹義的。廣泛的太陽(yáng)能是指太陽(yáng)輻射能和其他自然能源，而不是周圍的水，風(fēng)，波浪能，海洋溫差和生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換和利用。從狹義上講，太陽(yáng)能的使用僅限于再利用。直接使用太陽(yáng)能。比如說(shuō)太陽(yáng)輻射能的轉(zhuǎn)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?wù)摾锰?yáng)能的方法僅為狹義的利用方法。

1優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)對(duì)于太陽(yáng)能的利用

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

第二點(diǎn)，太陽(yáng)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(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫其最大的優(yōu)勢(shì)在于不會(huì)污染大氣環(huán)境；不會(huì)造成自然的災(zāi)害，例如：酸雨、溫室效應(yīng)；不會(huì)造成自然界的生態(tài)不平衡。而且只要有光的地方就可以使用太陽(yáng)能。因此，我們可以說(shuō)是太陽(yáng)能是綠色的、可再生的能源。今天，隨著工業(yè)的發(fā)展和日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，太陽(yáng)能具有儲(chǔ)量大，長(zhǎng)期，可再生，無(wú)污染，方便利用的等一系列優(yōu)點(diǎn)使得太陽(yáng)能具備了極為寬廣的應(yīng)用前景和發(fā)展前景。

任何事物有優(yōu)點(diǎn)就一定會(huì)有缺點(diǎn)，接下來(lái)我們來(lái)談?wù)撘幌绿?yáng)能的缺點(diǎn)，第一點(diǎn)：太陽(yáng)能的能量分布隨著波長(zhǎng)的改變而變化而且一些太陽(yáng)光能量的轉(zhuǎn)換效率比較低因?yàn)檫@些能量的轉(zhuǎn)換只能對(duì)特定頻帶的輻射敏感。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室當(dāng)中太陽(yáng)能電池的最大光電轉(zhuǎn)換效率不大于20%，并且太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率通常在11%和15%之間。第二點(diǎn)，雖然投射到整個(gè)地球的總太陽(yáng)輻射非常大，但是投射到單位時(shí)間的表面積的能量不是很高，即單位面積的能量，即單位時(shí)間的能量。

太陽(yáng)的輻射的強(qiáng)度到我們?cè)诘厍虮砻媸欠浅５偷?，其?qiáng)度極少能超過(guò)1千瓦/平方米。第三點(diǎn)在不同的季節(jié)、不同的區(qū)域、不同的角度我們獲取太陽(yáng)的能量都會(huì)不同，這是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)高度會(huì)不斷地發(fā)生變化，以至于高度角不斷變化。而且能量還受當(dāng)前的天氣影響，以上因素導(dǎo)致太陽(yáng)能的穩(wěn)定性和很差，綜上所述都使得太陽(yáng)能只是一種低等級(jí)的能源。比如說(shuō)太陽(yáng)能的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換以及經(jīng)濟(jì)花銷。克服這些問(wèn)題的困難已成為當(dāng)今促進(jìn)和利用太陽(yáng)能的關(guān)鍵問(wèn)題。

目前對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，利用和開(kāi)發(fā)新能源是十分重要的，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用尤其的至關(guān)重要，我們國(guó)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(kāi)采和利用給我的自然環(huán)境找成了極大的破壞例如溫室效應(yīng)和大氣污染。重要的是不當(dāng)?shù)馁Y源開(kāi)發(fā)會(huì)造成極大影響，例如：資源的退化以及枯竭。這些影響會(huì)在極大程度上給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中帶來(lái)許許多多的不利影響。在生態(tài)環(huán)上，如果我們能利用太陽(yáng)能，我們就能夠扭轉(zhuǎn)上述大部分的不利狀況。雖然中國(guó)的煤炭能源形勢(shì)在較短的時(shí)間內(nèi)無(wú)法徹底改變，然而我們?cè)趯?duì)于自然環(huán)境的保護(hù)以及能源的需求上，太陽(yáng)能可能是一個(gè)很好的抉擇以及一個(gè)更加環(huán)保的抉擇。

2 利用太陽(yáng)能的有效的方法以及途徑

利用太陽(yáng)能的有效途徑主要包括：對(duì)于太陽(yáng)能的熱利用，對(duì)于太陽(yáng)能的熱發(fā)電、以及光伏發(fā)電等等。下面介紹一下幾個(gè)定義，第一個(gè)是太陽(yáng)能的熱利用，其就是將太陽(yáng)的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能。通過(guò)將水和其他各種有機(jī)物質(zhì)加熱，將水和其他有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)換成具有一定溫度和一定壓力的蒸汽，然后通過(guò)蒸汽讓汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生電能，通過(guò)這種方式發(fā)電被叫作太陽(yáng)能熱發(fā)電。有一些人將其納入了關(guān)于太陽(yáng)能的熱利用?，F(xiàn)在，在世界范圍上有很多的太陽(yáng)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(xiàn)如今，我們對(duì)于太陽(yáng)能利用比較常見(jiàn)的用途是太陽(yáng)能的熱利用，熱利用系統(tǒng)通過(guò)溫度可以分成兩類，分別為低溫太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)和高溫太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)。其實(shí)低溫太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)其溫度是指80度以下，其中主要包括熱水器和太陽(yáng)能冷卻器。KER，被動(dòng)式太陽(yáng)能房屋，太陽(yáng)能干燥，太陽(yáng)能海水淡化，太陽(yáng)能冷卻等中溫太陽(yáng)能利用系統(tǒng)（80-350度）主要為工業(yè)生產(chǎn)提供中溫?zé)?，如木材干燥，紡織漂白，染色，熱壓和塑料制品的化學(xué)蒸餾。中溫太陽(yáng)能系統(tǒng)是利用集熱器將光集中到一定程度，其儲(chǔ)熱比低溫系統(tǒng)困難得多。高溫太陽(yáng)能利用系統(tǒng)（350度以上）主要用于大規(guī)模火力發(fā)電。其收集系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建大型旋轉(zhuǎn)物體表面聚光器和定日鏡場(chǎng)。兩國(guó)的投資，尤其是周日的投資，過(guò)于昂貴，其應(yīng)用還處于試驗(yàn)階段。除太陽(yáng)能的主要用途外，太陽(yáng)能還可用于光合生物電（太陽(yáng)能生物電）和光化學(xué)氫生產(chǎn)。然而，該技術(shù)仍處于初步實(shí)驗(yàn)階段，并且遠(yuǎn)非實(shí)用。通過(guò)電子從綠色植物的光合作用過(guò)程或碳水化合物中取出來(lái)直接進(jìn)行發(fā)電稱之為光合生物電。

3 我國(guó)太陽(yáng)能利用的歷程與現(xiàn)狀

中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的大規(guī)模利用始于20世紀(jì)70年代。在此之后國(guó)家大力推廣中國(guó)太陽(yáng)能的發(fā)展，研究太陽(yáng)能和推廣太陽(yáng)能被政府納入了國(guó)家計(jì)劃，而且國(guó)家還給予專項(xiàng)的太陽(yáng)能研究資金以及關(guān)于太陽(yáng)能的物資支持一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了太陽(yáng)能研究小組和研究實(shí)驗(yàn)室，一些地方已經(jīng)開(kāi)始建立太陽(yáng)能研究機(jī)構(gòu)。

中國(guó)在太陽(yáng)能的發(fā)展上取得了一定的發(fā)展，并且已經(jīng)建立了一些已經(jīng)具備一定規(guī)模的太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)基地。此外，中國(guó)還投資了數(shù)個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站。例如，1998年12月，中國(guó)建立了海拔最高的太陽(yáng)能發(fā)電站而且其裝機(jī)容量也是最大的，其是我國(guó)在西藏投資1700萬(wàn)元在西藏建立的第三個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站，其總裝機(jī)容量為100千瓦。近年來(lái)，中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展。但總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)起步較晚，尤其是起步較晚。它還處于初始產(chǎn)量小，應(yīng)用范圍窄，單一產(chǎn)品和技術(shù)落后的階段。它在太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方面落后于國(guó)際水平。

4 結(jié)語(yǔ)

我們?nèi)祟惖馁Y源開(kāi)發(fā)利用階段經(jīng)歷了柴火期、煤炭期、油氣期這三個(gè)主要的重要時(shí)期。然而我們即將進(jìn)入新能源時(shí)代，其代表能源為太陽(yáng)能以及核能。在21世紀(jì)末，核能是第一，太陽(yáng)能是第二，然后是太陽(yáng)能是第一位。這是根據(jù)C. Marchetin博士對(duì)世界主要能源替代趨勢(shì)的研究。這樣能源的轉(zhuǎn)變其實(shí)本質(zhì)為從資源類型到技術(shù)類型的轉(zhuǎn)變，這樣的趨勢(shì)能達(dá)到很多的效果比如說(shuō)利用的有效性，環(huán)境的保護(hù)上，這樣的變化可以對(duì)資源進(jìn)行有效的利用，阻止資源利用對(duì)自然環(huán)境的破壞。在我們現(xiàn)在的中國(guó)，我們?cè)谀茉吹膯?wèn)題上受到了很大的壓力，原因是我國(guó)巨大的人口數(shù)目以及有限的能源，以及我們對(duì)自然的破壞。近些年來(lái)我國(guó)在能源問(wèn)題上采取了一些相應(yīng)的調(diào)整，這些調(diào)整使我國(guó)目前的能源問(wèn)題得到了很大的緩和。但是如果將問(wèn)題看到以后幾十年甚至幾百年，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)能源問(wèn)題依然是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要的制約因素的其中一個(gè)雖然目前中國(guó)的資源十分豐富，中國(guó)現(xiàn)有的天然氣儲(chǔ)量和石油儲(chǔ)量可以保證未來(lái)開(kāi)采數(shù)十年，而且擁有更加豐富的煤炭資源儲(chǔ)量，其儲(chǔ)量足夠未來(lái)100多年的開(kāi)采。

與此同時(shí)，煤炭和石油大量的使用已經(jīng)造成了自然環(huán)境的大量的污染，而且核能源的利用導(dǎo)致產(chǎn)生了大量的核廢料，這些核廢料是很難處理的，而且對(duì)自然環(huán)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(yáng)能是最好的選擇。如果太陽(yáng)能能夠得到充分的利用，將能夠在極大程度上緩解日益嚴(yán)重的支援問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題，并且能夠促進(jìn)很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這將會(huì)造成很多有益的影響包括經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境。因此根據(jù)不同的環(huán)境和條件下，開(kāi)發(fā)并且利用太陽(yáng)能不僅僅是發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的新趨勢(shì)，也能夠解決目前的能源短缺以及自然環(huán)境污染嚴(yán)重的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃飛.太陽(yáng)能利用前景廣闊[J].農(nóng)村能源，2002（2）.

[2] 由世俊.中國(guó)的太陽(yáng)能資源及應(yīng)用潛力[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2001（2） .

[3] 李錦堂.太陽(yáng)能利用100年[J].中國(guó)資源綜合利用，2001（4）.

【通聯(lián)編輯：光文玲】