世界太陽能利用現(xiàn)狀及太陽能發(fā)展的思考

1、世界太陽能利用現(xiàn)狀及太陽能發(fā)展的思考2010-11-18太陽能以其儲量的“無限性”、存在的普遍性、開發(fā)利用的清潔性以及逐漸顯露出的經(jīng)濟(jì) 性等優(yōu)勢，其開發(fā)利用是最終解決常規(guī)能源特別是化石能源帶來的能源短缺、環(huán)境污染和溫 室效應(yīng)等問題的有效途徑，是人類理想的替代能源。當(dāng)前，太陽能開發(fā)利用技術(shù)及其推廣應(yīng)用突飛猛進(jìn)，1997 年，全球太陽能電池的銷售 量增加了 40%，成為全球發(fā)展最快的能源。太陽能熱水器已形成行業(yè)，正以其優(yōu)良的性能 價格比不斷地沖擊燃?xì)?、電熱水器市場；太陽能熱電站也已商業(yè)化，是大型太陽能電站的希 望所在；光電技術(shù)發(fā)展更快，表現(xiàn)在光電轉(zhuǎn)換效率的不斷提高和光電池制造成本的不斷下降 以及各

2、種新型太陽能電池的問世。各國對太陽能的開發(fā)利用給予了極大關(guān)注，突出表現(xiàn)在各 國政府推出的光伏計(jì)劃，如德國的“千頂計(jì)劃”，日本的“朝日七年計(jì)劃”以及美國的“百萬屋 頂計(jì)劃”等。以色列在其房屋太陽能熱水器安裝率達(dá)80%的情況下，更是明文規(guī)定，凡新建 房屋必須配置太陽能熱水器。我國太陽能開發(fā)利用有其成功之處，但也存在諸多問題和不足。在綜合分析我國太陽能開發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對進(jìn)一步發(fā)展我國太陽能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了如 下思考：重視太陽能開發(fā)利用，迎接太陽能經(jīng)濟(jì)時代;加大投資力度，實(shí)施強(qiáng)化的光電 發(fā)展戰(zhàn)略；加大政策優(yōu)惠程度，扶植太陽能熱水器行業(yè)；發(fā)揮資源優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。 在跨入21 世紀(jì)之際，人類將面臨實(shí)現(xiàn)

3、經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在有限資源和環(huán) 保嚴(yán)格要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球熱點(diǎn)問題。而能源問題將更為突出，不僅表現(xiàn) 在常規(guī)能源的匱乏不足，更重要的是化石能源的開發(fā)利用帶來了一系列問題，如環(huán)境污染， 溫室效應(yīng)都與化石燃料的燃燒有關(guān)。目前的環(huán)境問題，很大程度上是由于能源特別是化石能 源的開發(fā)利用造成的。因此，人類要解決上述能源問題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn) 步，大規(guī)模地開發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽能以其獨(dú)具的優(yōu)勢，其開發(fā)利用必將在21 世 紀(jì)得到長足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為 21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。1太陽能與化石能源的簡要比較11 化石能源帶來的問題能源

4、短缺 由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿 足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。從長遠(yuǎn)來看，全球已探明的石油儲量只能用到2020 年，天然氣也只 能延續(xù)到 2040 年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年1。因此，如不盡 早設(shè)法解決化石能源的替代能源，人類遲早將面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。環(huán)境污染 當(dāng)前，由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境 遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。 這些問題最終將迫使人們改變能源結(jié)構(gòu)，依靠利用太陽能等可再生潔凈能源來解決。(3)溫室效應(yīng) 化石能源

5、的利用不僅造成環(huán)境污染，同時由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全 球氣候變化。這一問題已提到全球的議事日程，其影響甚至已超過了對環(huán)境的污染，有關(guān)國 際組織已召開多次會議，限制各國C02等溫室氣體的排放量。12 陽能資源及其開發(fā)利用特點(diǎn) (1)儲量的“無限性” 太陽能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽每秒鐘放射的能量大約是 1.6xlO23kW，其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8xlO13kW，相當(dāng)于6xl09t標(biāo)準(zhǔn)煤。按此計(jì)算，一 年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892x1013千億t,是目前世界主要能源探 明儲量的一萬倍2。太陽的壽命至少尚有40億年，相對于人類歷史來說，

6、太陽可源源不 斷供給地球的時間可以說是無限的。相對于常規(guī)能源的有限性，太陽能具有儲量的“無限性”， 取之不盡，用之不竭。這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有 效途徑。口存在的普遍性 雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對于其他能源來說， 太陽能對于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國 家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景?？诶玫那鍧嵭?太陽能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲量的 無限性，是人類理想的替代能源。利用的經(jīng)濟(jì)性 可以從兩個方面看太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽能取之

7、不盡，用之不竭，而且在接收太陽 能時不征收任何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽能利用已具 經(jīng)濟(jì)性，如太陽能熱水器一次投入較高，但其使用過程不耗能，而電熱水器和燃?xì)鉄崴髟?使用時仍需耗費(fèi)，有關(guān)研究結(jié)果表明3，太陽能熱水器已具很強(qiáng)的競爭力。隨著科技的 發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽能的技術(shù)突破，太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會更明顯。1.3 21 世紀(jì)后期太陽能將占主導(dǎo)地位世界各國，尤其發(fā)達(dá)國家對21 世紀(jì)的能源問題都特別關(guān)注。由于化石能源儲量的有限性和 利用的污染性，各國專家都看好太陽能等可再生能源，盡管目前太陽能的利用僅在世界能源 消費(fèi)中占很小的一部分。如果說20世紀(jì)是石油世紀(jì)的話

8、，那么21 世紀(jì)則是可再生能源的世 紀(jì)，太陽能的世紀(jì)。據(jù)權(quán)威專家估計(jì)4，如果實(shí)施強(qiáng)化可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略，到下世 紀(jì)中葉，可再生能源可占世界電力市場的 3/5，燃料市場的 2/5。在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中， 太陽能處于突出位置。美國的馬奇蒂博士對世界一次能源替代趨勢的研究結(jié)果(如圖 1 所示) 表明，太陽能將在21 世紀(jì)初進(jìn)入一個快速發(fā)展階段，并在2050年左右達(dá)到30%的比例， 次于核能居第二位， 21 世紀(jì)末太陽能將取代核能居第一位5。殼牌石油公司經(jīng)過長期研 究得出結(jié)論，下一世紀(jì)的主要能源是太陽能；日本經(jīng)濟(jì)企劃廳和三洋公司合作研究后則更樂 觀地估計(jì)，到2030年，世界電力生產(chǎn)的一半將依靠太陽能

9、2。正如世界觀察研究所的一 期報告所指出：正在興起的“太陽經(jīng)濟(jì)”將成為未來全球能源的主流。其最新一期報告則指出， 1997 年全球太陽電池的銷售量增長了 40%，已成為全球發(fā)展最快的能源。2太陽能開發(fā)利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 人類利用太陽能已有幾千年的歷史，但發(fā)展一直很緩慢，現(xiàn)代意義上的開發(fā)利用只是 近半個世紀(jì)的事情。 1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一塊太陽電池，從此揭開了太 陽能開發(fā)利用的新篇章。之后，太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展很快，特別是70年代爆發(fā)的世界 性的石油危機(jī)有力地促進(jìn)了太陽能開發(fā)利用。經(jīng)過近半個世紀(jì)的努力，太陽能光熱利用技術(shù) 及其產(chǎn)業(yè)異軍突起，成為能源工業(yè)的一支生

10、力軍。迄今為止，太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛， 但最終可歸結(jié)為太陽能熱利用和光利用兩個方面?？?1太陽能熱利用及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展口 根據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，太陽能熱利用在替代高含碳燃料的能源生產(chǎn)和終端利用中大有用武之 地。從圖2可以看出，太陽能熱利用具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，可歸納為太陽能熱發(fā)電(能源產(chǎn) 出)和建筑用能(終端直接用能)，包括采暖、空調(diào)和熱水。當(dāng)前太陽能熱利用最活躍、并已形 成產(chǎn)業(yè)的當(dāng)屬太陽能熱水器和太陽能熱發(fā)電。口211太陽能熱水器口在世界范圍內(nèi)，太陽能熱水器技術(shù)已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊 電熱水器市場和燃?xì)鉄崴魇袌觥獾奶柲軣崴靼l(fā)展很早，但80 年代的石油降價，

11、加之取消對新能源減免稅優(yōu)惠的政策導(dǎo)向，使工業(yè)發(fā)達(dá)國家太陽能熱水器總銷售量徘徊在幾 十萬平方米。據(jù)報道，1992年國外太陽能熱水器總量為45萬m2,其中日本為20萬m2, 美國為12萬m2,歐洲為8萬m2,其他國家為5萬m2。世界環(huán)境發(fā)展大會之后，許多國 家又開始重視太陽能熱水器在節(jié)約常規(guī)能源和減少排放CO2方面的潛力，僅據(jù)美國加州首 府薩克門托市的計(jì)劃,到2000年太陽能熱水器將取代該州47000套家用電熱水器；到2000 年日本太陽能熱水器的擁有量將翻一番；以色列更是明文規(guī)定,所有新建房屋必須配備太陽 能熱水器。目前,我國是世界上太陽能熱水器生產(chǎn)量和銷售量最大的國家。 1992年銷售量 為50萬m2,為世界其他各國銷售量之和；1995年銷售量翻番，達(dá)100萬m2。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)， 1997年我國太陽能熱水器銷售量300萬m2,目前，我國從事太陽能熱水器研制、生產(chǎn)、銷 售和安裝的企業(yè)達(dá)到1000余家，年產(chǎn)值20億元，從業(yè)人數(shù)1.5萬人能源工程， 1999， (1)： 59。但從