太阳能最新.docx

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太阳能最新

太阳能运用现状与发电原理

许文石沂东刘博

（华北电力大学，河北，保定071000）

摘要本文针对我国推广使用绿色环保能源太阳能的可行性进行了探讨,文章首先介绍了太阳能的产生机制,分析了我国太阳能资源的能量总量和分布情况,讨论了直接利用太阳能的二种途径:

光热转换和光电转换,并具体讨论了光热转换和光电转换所涉及的实际技术,具体包括:

用于采集太阳能并进行光热转换的集热器、辅助热动力系统、太阳能供暖、太阳能制冷、太阳能热力发电、太阳光发电,介绍了国内外使用太阳能的现状和发展趋势,并对我国地域广大且太阳能资源丰富的西部地区的太阳能开发利用的可行性进行了分析。

关健词太阳能;我国太阳能资源;太阳能的开发和利用;光热转换;光电转换。

Applicationsofsolarenergyandprincipleofsolarcellpowergeneration

XuWenShiYidongLiuBo

NorthChinaElectricPowerUniversity

AbctractThispaperexploresthefeasibilityofextensiveuseofsolarenergyproposedbyourcountry’senvironmentalprotectionorganizations.Throughintroductionofthemechanismofsolarenergyandthetotalamountanddistributionofsolarenergyresourcesinourcountry,andalternativedirectapplicationofsolarenergyisdiscussed,thatis,thetransformationoflighttoheatandlighttoelectricitywithpracticaltechniquesprovided,suchasheatcollector,assistantheatdynamicsystem,etc.Besides,newtrendandpresentusesofsolarenergyinadvancedcountriesareintroducedwhichmayshedlighttotheexplorationoftheChinaWestwherenaturalresourcesareabundant.

KeywordsSolarpower;Explorationandapplication;Transformation

能源问题是当今世界的重大问题之一。

能源既是经济和社会发展的重要物质保障,同时能源消耗又会对环境产生巨大影响。

70年代引发的世界石油危机使得越来越多的国家开始关注可再生能源的发展。

80年代常规能源的过度消耗和环境污染问题的日益突出使得各国政府加大了对可再生能源的研究和投入力度。

进入90年代,联合国全球环境与发展大会通过了《二十一世纪议程》,可持续发展成为了当今世界发展的主流,开发利用可再生能源成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分。

21世纪我国在能源问题上面临着如下

挑战：

（1）人均能源不足

（2）能源分布不均（3）能源构成不合理（4）人均能耗少（5）

农村能源严重短缺（6）能源过度依赖进口。

如果不改变现有的能源利用模式,中国将面临着束缚经济发展的能源短缺和资源枯竭的严峻环境问题。

中国已不再具备沿袭发达国家以高能源消费和高资源消耗为支撑的现代化道路的国际环境,我国的可持续发展不仅受到国内资源和环境的严重制约,而且面临全球环境容量空间限制的更严重的威胁。

在国际环境以及我国经济发展和能源后续共给不足的现实情况下,为了维护我国的国际形象,同时也为了国家的经济安全,必须积极探索可再生能源的利用方法。

太阳能便是其中一个重要的组成。

1.我国太阳能发展现状。

90年代开始我国政府开始逐步重视可再生能源的发展与利用,出台了一系列相关的政策、规章等,2006年1月1日我国第一部可再生能源法正式开始实施,2007年我国政府出台了五年之内发展可再生能源的措施。

太阳能是我国《可再生能源中长期发展规划》中重点发展的可再生能源之一,根据规划到2020年,要使中国太阳能热水器总集热面积达到2.7亿平方米,光伏发电总容量将达到100万千瓦。

这一发展目标预示着,在今后几年内,我国太阳能将进入一个快

速发展期。

1.1我国太阳能资源现状

我国地处北半球,南北距离和东西距离都在5000公里以上。

我国土地面积广阔,具有非常丰富的太阳能资源。

我国陆地表面每年接受的太阳幅射能大约为5×1019千焦耳,约相当于1700亿吨标准煤。

我国各地太阳能年辐射总量为3.40×106～8.40×106千焦耳每平方米,中值为5.90×106千焦耳每平方米,尤其是干旱少雨的我国西部地区,更是具有得天独厚的极其丰富的太阳能资源。

至少是风能资源的100倍[1],理论储量每年达17000亿吨标准煤[2]。

　　按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：

　　一类地区全年日照时数为3200～330O小时，辐射量在670～837x104kJ／cm2·a。

相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。

这是我国太阳能资源最丰富的地区。

特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。

　　二类地区全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670x104kJ／cm2·a，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。

此区为我国太阳能资源较丰富区。

三类地区全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586x104kJ／cm2·a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。

　　四类地区全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502x104kJ／cm2·a。

相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。

五类地区全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419x104kJ／cm2·a。

相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。

主要包括四川、贵州两省。

此区是我国太阳能资源最少的地区。

一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于586kJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。

四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

我国太阳能资源分布较为广阔,约2/3的国土面积年日照小时数在4千瓦时/平方米以上。

其中西藏日辐射量最高甚至达到7千瓦时/平方米,年太阳辐射总量大于5000兆焦/平方米,属于太阳能利用条件较好的地区,发展太阳能相关产业有着良好的资源优势,开发利用潜力巨大[3]。

1.2太阳能产业现状

目前我国太阳能的利用主要包括太阳能光伏发电和太阳能热能两个方面[5]。

1.2.1太阳能热能利用

我国太阳能热能利用发展较为成熟,已形成较完整的产业体系,太阳能光热产业的核心技术遥遥领先于世界水平,其自主知识产权率达到了95%以上。

我国已经成为世界上太阳能集热器最大的生产和使用国,2006年全国太阳能热水器累积使用已达9000万立方米[6],占世界总量的76%。

1000多家太阳能热水器生产企业,每年创造的总产值近120亿元,为社会提供了20多万个就业机会[7]。

我国的太阳能热利用产业,无论在规模、数量、市场成熟度方面,还是在核心技术、民族品牌方面,都领先于世界水平。

1.2.2太阳能光伏发电

太阳能光伏技术开始于20世纪70年代,主要用于空间技术,而后逐渐扩大到地面,2000年以后受到国际大环境的影响、国际项目、政府项目的启动和市场的拉动,光伏发电方面进展明显,形成了我国的光伏发电产业[8]。

全国光伏电池及组装厂已有10多家,制造能力达10万千瓦以上。

到2006

年年底,全国光伏发电的总容量约为2000多兆瓦,主要用于解决偏远地区居民的用电问题。

除偏远地区和特殊领域（通讯、导航和交通）供电项目外,我国也开始着手进行屋顶并网光伏电示范项目[9]。

2国内太阳能的开发与利用现状

中国《可再生能源法》的颁布和实施，为太阳能利用产业的发展提供了政策的保障；京都议定书的签定，环保政策的出台和对国际的承诺，给太阳能利用产业带来机遇；西部大开发，为太阳能利用产业提供巨大的国内市场；中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持力度，所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。

2.1西藏地区太阳能开发与利用情况

　　西藏，这块离太阳最近的地方，也是我国太阳辐射最强的地区，有着得天独厚的太阳能资源优势。

西藏的常规能源如石油、天然气等极其缺乏，因此，开发利用太阳能是解决西藏能源问题、保护生态环境和提高农牧民群众生活水平的有效途径和必然选择。

2.1.1西藏得天独厚的地理优势。

西藏大部分地区属一类地区，是我国太阳能辐射最多的地区，年平均日照在3000小时以上，年均太阳辐射总量为6000—8000兆焦耳／平方米，是世界上太阳能资源最丰富的地区之一。

2.1.2国家和自治区能源开发政策有力支持。

近年来，国家将开发利用新能源和可再生资源放到国家能源建设开发战略的优先地位，先后出台了一系列特殊优惠政策，为西藏发展太阳能产业提供了巨大的政策支持。

2.1.3国际和国内有关机构在资金技术上支持。

近年来，西藏太阳能研究机构加强了与国际、国内有关科研机构和院校的合作，积极引进国内外先进技术，开展太阳能科技创新。

由原国家经贸委、GEF（全球环境基金）、世界银行支持的中国可再生能源商业化发展促进项目于2001年12月正式启动，带动了西藏光伏产业的发展。

2.1.4　到2003年底，全区累计推广太阳灶10余万台，建被动式太阳房、阳光温室、太阳能热水器12万平方米，推广太阳能光电设施共700千瓦，建太阳能游泳池1座，太阳能卫星单收站330多个，推广太阳能户用系统10万余套。

还在拉萨附近建立了两个太阳能示范村，在日喀则建成了一座现代化综合性太阳能试验站。

全区综合利用太阳能年综合经济效益达上亿元人民币。

此外，受传统观念影响，西藏部分农牧民群众对太阳能产品尚持怀疑和抵触态度。

太阳能资源的开发利用尚未完全进入人们的意识形态之中。

2.2青海太阳能利用现状

近年来,青海省积极开发新能源,他们利用高原上日照时间长,辐射强度大,太阳能资源丰富的优势,开发太阳能资源,成为我国开发太阳能资源的排头兵。

目前,青海农牧区的112个无电乡全部建成太阳能光伏电站,解决了908个无电村农牧民的生活用电,覆盖农牧民人口50多万。

青海全省人口550万,如今七分之一的人口靠太阳能告别无电时代。

在推进太阳能光伏电站建设的同时,青海省政府制作太阳能灶66000台,全部免费发放给干旱山区