太陽能開發(fā)利用

中國太陽能資源的開發(fā)及利用我國資源在我國，西藏西部太陽能資源最豐富，最高達(dá)2333KWh/tf（日輻射量6.4KWh/E）,居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。根據(jù)各地接受太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為五類地區(qū)。一類地區(qū)為我國太陽能資源最豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量6680一8400MJ/tf，相當(dāng)于日輻射量5.廠6.4KWh/tf。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最為豐富，最高達(dá)2333KWh/tf（日輻射量6.4KWh/tf），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。二類地區(qū)為我國太陽能資源較豐富地區(qū)，年太陽輻射總量為5850-6680MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量4.廠5.1KWh/tf。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。三類地區(qū)為我國太陽能資源中等類型地區(qū)，年太陽輻射總量為5000-5850MJ/m2,相當(dāng)于日輻射量3.8~4.5KWh/tf。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地。四類地區(qū)是我國太陽能資源較差地區(qū)，年太陽輻射總量4200一5000MJ/tf,相當(dāng)于日輻射量3.2~3.8KWh/tf。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。五類地區(qū)主要包括四川、貴州兩省，是我國太陽能資源最少的地區(qū)，年太陽輻射總量3350—4200MJ/tf，相當(dāng)于日輻射量只有2.廠3.2KWh/tf。太陽能輻射數(shù)據(jù)可以從縣級氣象臺站取得，也可以從國家氣象局取得。從氣象局取得的數(shù)據(jù)是水平面的輻射數(shù)據(jù)，包括：水平面總輻射，水平面直接輻射和水平面散射輻射。從全國來看，我國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4kWh/tf以上，西藏最高達(dá)7kWh/tf。我國開發(fā)現(xiàn)狀中國蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。目前，我國太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一，是全球太陽能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國。我國比較成熟太陽能產(chǎn)品有兩項(xiàng)：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。我國產(chǎn)業(yè)前景中國《可再生能源法》的頒布和實(shí)施，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了政策保障；京都議定書的簽定，環(huán)保政策的出臺和對國際的承諾，給太陽能利用產(chǎn)業(yè)帶來機(jī)遇；西部大開發(fā)，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)提供巨大的國內(nèi)市場；原油價格的上漲，中國能源戰(zhàn)略的調(diào)整，使得政府加大對可再生能源發(fā)展的支持力度，所有這些都為中國太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來極大的機(jī)會。內(nèi)蒙古自治區(qū)可開發(fā)太陽能資源的土地面積為105.2萬平方千米，主要分布于巴彥淖爾市大部、烏海市、阿拉善盟中北部以及鄂爾多斯市北部；太陽能資源很豐富區(qū)的面積為77.3萬平方千米，主要分布于呼倫貝爾市西南部、興安盟、通遼市西部、赤峰市等地區(qū)；太陽能資源豐富區(qū)的面積為15.5萬平方千米，可利用面積為14.1萬平方千米，主要分布于呼倫貝爾市中北部和通遼市的東部。目前，內(nèi)蒙古自治區(qū)已建立了內(nèi)蒙古太陽能輻射資料氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，研發(fā)適宜于內(nèi)蒙古的太陽能資源估算模型、太陽能資源評估技術(shù)指標(biāo)及評估技術(shù)方法，建立太陽能資源評估業(yè)務(wù)系統(tǒng)，制定全區(qū)太陽能資源評估的技術(shù)規(guī)定，編制完成了《內(nèi)蒙古自治區(qū)太陽能資源評估報告》。在我國，太陽能的利用也一直是最熱門的話題，經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)在集熱器（含太陽能熱水器）已成為太陽能應(yīng)用最為廣泛、產(chǎn)業(yè)化最迅速的產(chǎn)業(yè)之一。1998年銷售總額達(dá)到了35億元，其產(chǎn)量位居世界榜首。我國的太陽能產(chǎn)業(yè)已開始運(yùn)作。中國科學(xué)院宣布啟動西部行動計劃，將在兩年內(nèi)投入2.5億元人民幣開展研究，建立若干個太陽能發(fā)電、太陽能供熱、太陽能空調(diào)等示范工程。目前河北保定國家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)正加快建設(shè)我國規(guī)模最大的多晶硅太陽能電池生產(chǎn)基地，該項(xiàng)目集太陽能電池、組件及應(yīng)用系統(tǒng)等為一體，一期工程完成后可達(dá)到年產(chǎn)3兆瓦多晶硅太陽能電池的能力，填補(bǔ)了我國在太陽能開發(fā)應(yīng)用方面多項(xiàng)空白，并將大大推動太陽能電池用低鐵玻璃的生產(chǎn)、銷售市場。但從整體上分析，國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由于起步較晚，尤其是在太陽能電池的開發(fā)、生產(chǎn)上還落后于國際水平，整體上仍處于產(chǎn)量小、應(yīng)用面窄、產(chǎn)品單一、技術(shù)落后的初級階段。經(jīng)粗略統(tǒng)計表明，國內(nèi)目前僅建有5個（單晶硅）太陽能電池生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量約有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）為1000千瓦），工廠設(shè)施仍停留在已有引進(jìn)的生產(chǎn)線上。而國外不少企業(yè)已把眼光瞄準(zhǔn)更為先進(jìn)的薄膜晶體太陽能電池的開發(fā)與生產(chǎn)上。這種新一代的先進(jìn)的薄膜晶體太陽能電池其轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)18.3％，比目前平均轉(zhuǎn)換效率提高了3個百分點(diǎn)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，我國太陽能電池平均轉(zhuǎn)換效率不高，其主要原因是專用材料國產(chǎn)化程度低，如封裝玻璃就完

全依賴進(jìn)口，低鐵含量的高透過率基板玻璃市場仍不能滿足需求，科研成果還沒有迅速及完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。目前國家計委和國家科委對發(fā)展太陽能技術(shù)及其應(yīng)用給予了大力的支持，國內(nèi)已有多家企業(yè)涉足。北新集團(tuán)是最早率先組織專家對國內(nèi)、國際太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行調(diào)查的單位之一。于1998年在國內(nèi)首家引進(jìn)了76千瓦國際上先進(jìn)的屋面太陽能發(fā)電系統(tǒng)，至今一直運(yùn)行穩(wěn)定、效果良好。這套系統(tǒng)日均發(fā)電量為12千瓦時以上，可滿足1個小康之家用電要求。該集團(tuán)還與瑞士的ATLANTIS公司合資組建了北京-阿脫蘭太陽能科技有限公司，合資生產(chǎn)太陽能光伏發(fā)電組件和屋面發(fā)電組件兩大系列、多個品種的光伏發(fā)電產(chǎn)品，并將這一世界領(lǐng)先的太陽能利用新技術(shù)引入了中國。太陽能集熱管是清華大學(xué)的一項(xiàng)專利技術(shù)，經(jīng)清華陽光公司的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，目前其年產(chǎn)量為世界第一，其產(chǎn)品性能為世界領(lǐng)先，清華陽光公司的曬樂牌太陽能集熱管及集熱裝置，用六七年時間完成了小試、中試到大規(guī)模生產(chǎn)，目前已經(jīng)建成世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的集熱管生產(chǎn)廠，每年可生產(chǎn)500萬支全世界集熱效率最高的全玻璃真空集熱管，預(yù)計這個項(xiàng)目的經(jīng)營額再過3年將達(dá)到10億元。2008年的奧運(yùn)會，北京將成為我國在太陽能應(yīng)用方面的最大展示窗口，“新奧運(yùn)”將充分體現(xiàn)“環(huán)保奧運(yùn)、節(jié)能奧運(yùn)”的新概念，計劃奧運(yùn)會場館周圍80％至90％的路燈將利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)；采用全玻璃真空太陽能集熱技術(shù)，供應(yīng)奧運(yùn)會90％的洗浴熱水。屆時在整個奧運(yùn)會期間，我們將看到太陽能路燈、太陽能電話，太陽能手機(jī)、太陽能無沖洗衛(wèi)生間等等以一系列太陽能技術(shù)的應(yīng)用。我們的生活將充滿陽光！當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實(shí)行"陽光計劃"，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的"新動力"。我國受地理位置的影響，蘊(yùn)藏著豐富的太陽能資源，然而頗受陽光"厚愛的中國，太陽能資源開發(fā)尚且滯后，如何把陽光留住，催生"陽光經(jīng)濟(jì)"，是我國科學(xué)發(fā)展面臨的一個嚴(yán)峻課題。有著"世界屋脊"之稱的青藏高原，地廣人稀，在許多農(nóng)牧區(qū)，電網(wǎng)無法延伸、水利資源緊缺，過去牧民們大多靠'酥油燈"照明。近年來，青海省積極開發(fā)新能源，他們利用高原上日照時間長，輻射強(qiáng)度大，太陽能資源豐富的優(yōu)勢，開發(fā)太陽能資源,在偏遠(yuǎn)地區(qū)建成多個太陽能光伏電站和風(fēng)光互補(bǔ)電站，成為我國開發(fā)太陽能資源的排頭兵。目前，青海農(nóng)牧區(qū)的112個無電鄉(xiāng)全部建成太陽能光伏電站，解決了908個無電村農(nóng)牧民的生活用電，覆蓋農(nóng)牧民人口50多萬。青海全省人口550萬，如今七分之一的人口靠太陽能告別無電時代。在推進(jìn)太陽能光伏電站建設(shè)的同時，青海省政府制作太陽能灶66000臺，全部免費(fèi)發(fā)放給干旱山區(qū)的農(nóng)牧民，使30萬農(nóng)牧民用上了太陽能灶。

青海省農(nóng)村牧區(qū)能源辦公室主任李世民介紹，太陽能灶操作簡易，使用方便，清潔衛(wèi)生，沒有污染，使用年限一般可達(dá)15年。推廣使用太陽能灶，大大減少了燃料短缺地區(qū)農(nóng)牧民砍伐灌木林的數(shù)量，促進(jìn)了環(huán)保工作。據(jù)測算，青海省利用太陽能發(fā)電所產(chǎn)生的電能相當(dāng)于幾個中型水電站的產(chǎn)量。太陽能的使用，為解決電網(wǎng)不能覆蓋地區(qū)的農(nóng)牧民用電問題開辟了新途徑。青海省新能源研究所所長、副研究員張治民說，太陽能產(chǎn)品最適合溝大山深的西部高原地區(qū)。青海一些地區(qū)從縣到鄉(xiāng)有50-200公里的遠(yuǎn)距，用常規(guī)電網(wǎng)建設(shè)供電，造價成本極高，運(yùn)距長，電損大，加之使用用戶少，很多高原地區(qū)多年來無法實(shí)現(xiàn)供電。海西州烏蘭縣賽什克鄉(xiāng)托海村的93戶農(nóng)民，20多年嘗盡了無電的苦頭。2003年，這個村建起了一個太陽能光伏電站，解決了全村農(nóng)民和村小學(xué)、衛(wèi)生院、黨員活動室、青年文化室的用電。村民張明成高興地說："我們點(diǎn)了20多年的煤油燈，如今有了電，家家戶戶都能看上電視了！"當(dāng)前，我國甘肅、新疆、青海、西藏、云南等省區(qū)，還有2萬多個村落的700多萬戶農(nóng)牧民過著無電生活。而大力推廣實(shí)施的太陽能發(fā)電技術(shù)，則開始讓無電的群眾過上"光明"的日子。我國西部地區(qū)海拔高，光照豐富，有著利用太陽能進(jìn)行光伏發(fā)電的優(yōu)越條件，近年來，我國相繼推行"光明工程"、"送電到鄉(xiāng)工程”，許多地方選擇光伏發(fā)電技術(shù)，解決用電難問題。一塊20瓦的太陽能電池板一天光照可供3個9瓦節(jié)能燈5個小時照明，采用太陽能發(fā)電是一種很有效的能源補(bǔ)充形式。用太陽能在邊遠(yuǎn)地區(qū)分散供電，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)，比延伸電網(wǎng)或柴油發(fā)電有明顯的優(yōu)勢。中科院專家馬勝紅說，我國地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在我國廣闊的土地上，大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米7千瓦時。我國2/3以上地區(qū)的年日照大于2000小時，與同緯度的其他國家相比，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，我國太陽能資源的理論儲量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大，尤其是以青藏高原地區(qū)為最，那里平均海拔高度在4000米以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。據(jù)介紹，我國太陽能光伏技術(shù)開始于20世紀(jì)70年代，開始時主要用于空間技術(shù)，而后逐漸擴(kuò)大到地面并形成了中國的光伏產(chǎn)業(yè)。截至目前，累計總投資40多億元人民幣，中國可再生能源計劃和國家送電到鄉(xiāng)工程，已利用太陽能發(fā)電為我國內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、西藏、青海和四川等地共16萬無電戶解決了用電問題。目前，我國已安裝光伏電站約5萬千瓦，主要為邊遠(yuǎn)地區(qū)居民供電。

近年來，國際社會十分重視太陽能資源的開發(fā)和利用，并出臺一系列政策加以扶持。我國的太陽能資源開發(fā)要想邁上新的臺階，還面臨著諸多政策和技術(shù)問題需要解決。回顧100年間能源工業(yè)的發(fā)展歷史，人類正在消耗地球50萬年歷史中積累的有限能源資源煤和石油，雖然極大地解放了生產(chǎn)力，但同時也向人類敲響了常規(guī)能源面臨枯竭的警鐘。根據(jù)有關(guān)材料顯示，人類己確知的石油儲備將用40多年，天然氣60余年，煤大約200年。另外，以化石能源為主體的能源結(jié)構(gòu)，對人類環(huán)境的破壞顯而易見，每年排放的二氧化碳達(dá)210萬噸，并呈上升趨勢，從而造成冰雪消融，冰川退縮，全球氣候變暖。能源短缺和環(huán)境保護(hù)是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源領(lǐng)域最重要的課題。目前國際上對太陽能資源已經(jīng)十分重視。據(jù)了解，20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱潮。利用太陽能發(fā)電的光伏發(fā)電技術(shù)被用于許多需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。20世紀(jì)80年代，美國建成拋物面槽太陽能發(fā)電站，俄羅斯、澳大利亞、瑞士也相繼建立了太陽能發(fā)電廠，1992年日本太陽能發(fā)電系統(tǒng)和電力公司電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，2000年有7萬家庭安裝了太陽能家庭發(fā)電設(shè)備，預(yù)計到2050年德國消耗的能量半數(shù)將來自太陽能。近年來，世界范圍內(nèi)太陽能光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，光伏發(fā)電已經(jīng)從解決邊遠(yuǎn)地區(qū)的用電和特殊用電已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電和建筑結(jié)合供電的方向發(fā)展，并且發(fā)展十分迅速。美國、德國、日本、加拿大、荷蘭等國家紛紛制定了雄心勃勃的中長期發(fā)展規(guī)劃推動光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界光伏產(chǎn)業(yè)以31.2%的平均年增長率高速發(fā)展。90年代以來聯(lián)合國召開了一系列有各國領(lǐng)導(dǎo)人參加的高峰會議，討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、國際太陽能公約，設(shè)立國際太陽能基金等，推動全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利用。1997年美國總統(tǒng)克林頓宣布了太陽能百萬屋頂計劃，到2010年在美國國內(nèi)建造100萬座太陽能屋頂，計劃完成后每年減少排二氧化碳相當(dāng)于85萬輛汽車的排放量。其他一些國家也相繼宣布了各國太陽能屋頂?shù)挠媱?。?jù)資料預(yù)測顯示，到2010年，全世界光伏產(chǎn)業(yè)將累計達(dá)到14-15GW，這表明世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著遠(yuǎn)大的發(fā)展空間。勿容置疑，開發(fā)太陽能資源，已經(jīng)成為全球解決能源緊張的戰(zhàn)略性計劃。我國在太陽能應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)方面已經(jīng)取得了一定成就，但目前太陽能產(chǎn)品并沒有走進(jìn)千家萬戶，在常規(guī)能源短缺已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展瓶頸的今天，清潔、無窮的太陽能利用應(yīng)有更大空間，太陽能產(chǎn)品也有更大的市場潛力可挖?？陀^上講，由于目前太陽能開發(fā)應(yīng)用技術(shù)還不夠完善，客觀上對推廣使用有一定的阻礙。如太陽能產(chǎn)品的使用受天氣因素的影響較大，在陰天下雨和晚上使用太陽能產(chǎn)品效果不理

想；太陽能產(chǎn)品功率不夠，如夏季中午時分，一個2平方米的太陽灶功率約為1.5千瓦，可以燒水、蒸飯，但在需要旺火煮面和炒菜時就無能為力了；價格偏高，如太陽能發(fā)電裝置，每瓦的平均成本在70元以上，考慮到一戶普通家庭中電燈、冰箱、電視等電器的耗電量，最起碼需要5個千瓦，投資在35萬元左右，絕大部分家庭不能承受；太陽能熱水器由于價位較高，在農(nóng)村地區(qū)難以被接受等。但同時不可否認(rèn)的是，目前許多人對太陽能利用的好處認(rèn)識不足，我國對太陽利用技術(shù)宣傳、推廣力度不夠。如我國目前建成和在建的許多高樓大廈在設(shè)計中就根本沒有考慮太陽能的使用，太陽能熱水器通水管道'無路可走”，安裝還要與鄰里溝通，十分麻煩；許多人對"太陽房"的理念幾乎一無所知，以后要改建就幾乎意味著重新建房；更多的人則單純認(rèn)為使用太陽能不如燒煤燒氣方便劃算、太陽能產(chǎn)品是高科技產(chǎn)品，離我們的生活還很遙遠(yuǎn)，而根本不從改變我國能源結(jié)構(gòu)，緩解能源緊缺矛盾方面考慮問題。事實(shí)上推廣使用太陽能，于己于國都是大有好處。張治民所長說，他們通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一個2平方米的太陽灶價格在150元左右，至少可以節(jié)約一半以上的秸桿和煤炭，半年就能收回成本；再如太陽房，太陽房建造成本雖然比普通房屋高20%,但對冬季取暖主要依靠煤炭的北方農(nóng)村來說，卻能夠?yàn)橐粦艏彝ス?jié)約70%以上的取暖用煤炭，從長遠(yuǎn)看是非常劃算的。我國光伏產(chǎn)業(yè)與國際光伏發(fā)展仍有較大的距離，世界光伏產(chǎn)業(yè)每年以31%的速度發(fā)展，而我國的光伏產(chǎn)業(yè)每年增長率是15%,1999年世界光伏組件的產(chǎn)量是200MW,我國的光伏組件產(chǎn)量只有3MW,只占世界產(chǎn)量的1.5%。張治民分析認(rèn)為：我國在太陽能資源開發(fā)的技術(shù)層面上還很落后。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是晶體硅，要從石英砂中提取99.99%純度的晶體硅才能做成優(yōu)質(zhì)的光伏組件，而國內(nèi)的工藝技術(shù)難以達(dá)到這樣的要求。在青海省新能源研究所的生產(chǎn)車間，記者看到，一塊成品的電池板，其硅片和玻璃膜都是來的德國和澳大利亞。由于目前國際上生產(chǎn)太陽能光伏電池的原材料吃緊，雖然新能源研究所有不少訂單，但是生產(chǎn)量無法跟上要求。張治民說，我國目前太陽電池和組件一年的生產(chǎn)水平僅僅相當(dāng)于德國西門子公司一個月的產(chǎn)量。由于缺乏技術(shù)，我國的太陽能產(chǎn)品元件大多需要進(jìn)口，生產(chǎn)成本很高。如一臺能滿足家庭日常電器需要的200W的光伏系統(tǒng)，市場價為15000元。這