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太陽(yáng)能

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出自 MBA智庫百科(http://www.zsgangban.com/)

太陽(yáng)能(Solar energy)

目錄

什么是太陽(yáng)能[1]

  太陽(yáng)能是指來(lái)自于太陽(yáng)的能量。太陽(yáng)光到達地球后,會(huì )轉化成各種形式的能量。

太陽(yáng)能的優(yōu)缺點(diǎn)[2]

太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)

  1、太陽(yáng)能最大的特點(diǎn)是能量巨大。在地球上,沒(méi)有任何能源能與太陽(yáng)能相比擬。太陽(yáng)能是太陽(yáng)內部高溫核聚變反應所釋放的輻射能。每年到達地球表面的太陽(yáng)輻射能大約是130萬(wàn)億噸標準煤,相當于目前全世界每年所消耗的各種能量總和的1萬(wàn)倍。

  2、太陽(yáng)能具有典型的再生性,是典型的可再生能源。而且,正是由于太陽(yáng)能的可再生性,決定了其他幾乎所有的可再生能源的再生性。換句話(huà)說(shuō),其他幾乎所有的再生能源的再生性都來(lái)源于太陽(yáng)能的再生性。

  3、太陽(yáng)能在時(shí)間上是長(cháng)久的,對于人類(lèi)而言,可以說(shuō)是永久的,無(wú)限的。

  4、太陽(yáng)能是廣泛的,在整個(gè)地球表面上,幾乎都被太陽(yáng)光所普照。

  5、太陽(yáng)能是完全潔凈的能源,不排放任何污染氣體和有害物質(zhì)。

  6、太陽(yáng)能是惟一可以保持大氣溫度平衡而不使氣候變暖的能源。

  7、太陽(yáng)能是最安全可靠的能源。

  8、太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用能夠全面保持自然平衡。

  9、太陽(yáng)能的應用不受開(kāi)采、運輸和儲存條件的限制。關(guān)于太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn),我們還將進(jìn)行專(zhuān)門(mén)討論。

太陽(yáng)能的缺點(diǎn)

  1、雖然太陽(yáng)輻射能巨大,但是,由于廣泛地分布于地球表面,因而太陽(yáng)能的能量密度是比較低的。要從很大的面積上把太陽(yáng)能收集起來(lái),這需要大面積的設備和很大的投資。

  2、由于地球的白轉,使太陽(yáng)能具有間歇性。這就是說(shuō),對于同一地點(diǎn)而言,所能接收到的太陽(yáng)能是間斷的。這就決定著(zhù):或者太陽(yáng)能只能作為輔助能源,或者就必須增加儲能裝置。因而還必須增加投資。同時(shí),大規模地儲能,技術(shù)難度極大。

  3、由于天氣時(shí)晴時(shí)陰時(shí)雨,這又增加了太陽(yáng)能的間斷性,同時(shí)又使太陽(yáng)能具有隨機性。

  4、由于地球是圓形的,也由于地球自身的運動(dòng)特點(diǎn),因此太陽(yáng)能在地球上的分布是很不均勻的。

  由于上述四個(gè)缺點(diǎn),特別是第一個(gè)和第二個(gè)缺點(diǎn),這就給太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用帶來(lái)很大的困難。這是造成今天太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用比例很低的根本原因。

太陽(yáng)能的利用[3]

  直接利用太陽(yáng)輻射能主要有三種方法:第一種方法是把太陽(yáng)的輻射能變成熱能,叫做光熱轉換;第二種方法是把太陽(yáng)的輻射能能變成電能,叫做光電轉換;第三種方法是把太陽(yáng)的輻射能轉變成化學(xué)能,叫做光化學(xué)轉換。

  光熱轉換,這種方法是利用集熱器或者聚光器來(lái)得到100℃以下的低溫熱源和1000℃到4000℃的高溫熱源。它是目前應用比較普遍的一種辦法,被廣泛地用在做飯、烘干谷物、供應熱水、供室內取暖、空調、太陽(yáng)熱能發(fā)電、輸出機械能和高溫熱處理等方面。農業(yè)上直接利用太陽(yáng)輻射能的例子就是太陽(yáng)能溫室和太陽(yáng)能水泵。此外,太陽(yáng)能還可以用在海水淡化等方面。

  光電轉換,這種方法就是把太陽(yáng)光能直接變成電能。它是利用某些物質(zhì)的光電效應把太陽(yáng)輻射能直接變成電能,它的核心就是太陽(yáng)電池。目前,主要的太陽(yáng)電池有硅電池、硫化鎘電池、砷化鎵電池和砷化鎵——砷化鋁鎵電池。

  光化學(xué)轉換,綠色植物的光合作用就是一個(gè)光化學(xué)轉換過(guò)程。光合作用就是植物利用太陽(yáng)光把二氧化碳和水變成有機物質(zhì)。

世界太陽(yáng)能發(fā)展概況[4]

  由于傳統資源的日益枯竭及其本身所具備的無(wú)法避免的缺點(diǎn),如污染環(huán)境和不可再生等,以及隨著(zhù)科技的發(fā)展,綜合開(kāi)發(fā)與利用太陽(yáng)能的條件日益改善,太陽(yáng)能顯示出了很強勁的發(fā)展前景。世界各國尤其技術(shù)成熟的發(fā)達國家與太陽(yáng)能豐富的國家,已經(jīng)將太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)與利用列入國家日程之上,并取得了不小的成就。

  世界各國對太陽(yáng)能的利用,主要是關(guān)于太陽(yáng)能光能與熱能的利用,具體包括光與熱、光與電和光與化學(xué)之間的轉換。

  目前世界各國所掌握的利用太陽(yáng)能的技術(shù),主要有太陽(yáng)能熱利用技術(shù)、太陽(yáng)能光電轉換技術(shù)以及光化學(xué)轉換技術(shù)。在太陽(yáng)能熱利用方面,世界上取得的主要成就是太陽(yáng)能熱水器的發(fā)明和利用。太陽(yáng)能熱利用,就是太陽(yáng)輻射能量通過(guò)各種集熱部件轉變成熱能后被直接利用,如工業(yè)制冷、空調等。除了太陽(yáng)能集熱器,其衍生品有太陽(yáng)能節能建筑等。國際上對太陽(yáng)能熱水器的利用技術(shù)已漸趨成熟,并已形成行業(yè),對傳統電熱水器市場(chǎng)和燃氣熱水器市場(chǎng)造成了越來(lái)越大的沖擊。

  國際上太陽(yáng)能熱水器發(fā)展得很早,但上世紀80年代隨著(zhù)石油價(jià)格的下降,加之世界各國取消對新資源減免稅優(yōu)惠的政策導向,導致了太陽(yáng)能熱水器利用技術(shù)發(fā)達國家的熱水器銷(xiāo)量徘徊在幾十萬(wàn)平方米,發(fā)展緩慢。利用太陽(yáng)能發(fā)電方面,世界上利用最多、最成熟的是光伏發(fā)電。光伏發(fā)電是利用半導體材料光伏效應直接將太陽(yáng)能轉換為電能的一種發(fā)電形式。光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面:

  一是為無(wú)電場(chǎng)合提供電源;

  二是太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品,如各類(lèi)太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈和太陽(yáng)能草地各種燈具等;

  三是并網(wǎng)發(fā)電,這在發(fā)達國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。據預測,太陽(yáng)能光伏發(fā)電在21世紀會(huì )占據世界資源消費的重要席位,不但要替代部分常規資源,而且將成為世界資源供應的主體。

  可見(jiàn),太陽(yáng)能的熱利用與光利用將在不久的未來(lái)得到廣泛的開(kāi)發(fā)與利用。世界對太陽(yáng)能的利用,技術(shù)成熟的國家主要有德國、美國和日本等國。德國《商報》2006年10月30日報道,當前國際太陽(yáng)能經(jīng)濟領(lǐng)域,形成了美、德、日三強鼎立的局面。

  德國的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)位居世界前列,該國上世紀70年代就開(kāi)始了太陽(yáng)資源的利用,1999年就頒布了新可再生資源法,從而開(kāi)始了大力發(fā)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的時(shí)代。2004年,德國新裝置了10TY臺新式太陽(yáng)能設備并首次超過(guò)日本,居世界第一位。近年來(lái),德國在巴伐利亞州的阿恩施泰因建成了占地77公頃、擁有1500套太陽(yáng)能發(fā)電裝置的大型太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng),其發(fā)電功率為12.4兆瓦,可以同時(shí)滿(mǎn)足3500戶(hù)家庭的用電需要。建成后發(fā)電功率是目前世界上最大的5兆瓦風(fēng)力發(fā)電站的兩倍多。德國是世界上利用太陽(yáng)能發(fā)電最多的國家,目前全德國的太陽(yáng)能發(fā)電量相當于一個(gè)大城市的用電量。截止2005年底,德國太陽(yáng)能集熱器面積達到了670萬(wàn)平方米,每年可生產(chǎn)4700兆瓦的熱量。

  日本方面,自上世紀90年代以來(lái),日本在太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面取得了巨大的成功,通過(guò)推行可再生資源配額法和實(shí)行強補貼等政策,日本已經(jīng)成為世界光伏發(fā)電的先導。近5年來(lái)日本居民光伏屋頂系統年增長(cháng)率為97%,成為目前世界上光伏發(fā)電最大的市場(chǎng)。近年來(lái),日本企業(yè)不斷在國內外擴大太陽(yáng)能電池生產(chǎn)規模,這勢必提高日本制太陽(yáng)能電池在全球市場(chǎng)中的占有率,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省曾據此預測,該占有率在2020年可望提高至33%,日本太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)產(chǎn)業(yè)規模將達到100萬(wàn)億日元,為2009年的10倍。

  美國于1973年制定了政府級陽(yáng)光發(fā)電計劃;1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規劃,累計投資達8億多美元;1994年度的財政預算中,光伏發(fā)電的預算達7800多萬(wàn)美元,1993年增加了24%;1997年美國宣布“百萬(wàn)屋頂光伏計劃”,至20lO年將安裝1000兆瓦~3000兆瓦太陽(yáng)能電池。美國近年來(lái)加大了對太陽(yáng)能的扶持力度,據美國研究機構LuResearch資料顯示,美國很可能在2013年趕超德國成為世界上最大的太陽(yáng)能市場(chǎng)。

  此外,印度與以色列在利用太陽(yáng)能方面也取得了很大的成就。印度政府從20世紀80年代起就為可再生資源的開(kāi)發(fā)計劃提供資金,在印度,太陽(yáng)能發(fā)電應用于不同領(lǐng)域,太陽(yáng)能產(chǎn)品還大量出口國外,全國約有3600個(gè)偏遠村莊和部落已經(jīng)通過(guò)光伏太陽(yáng)能系統和電站獲得供電。印度還是世界上最大的太陽(yáng)能電池模板制造國之一。以色列的地理位置決定了該國是一個(gè)太陽(yáng)能資源利用條件較好的國家,同時(shí),以色列對太陽(yáng)能利用技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)投入了大量的精力與資金,以色列正建太陽(yáng)能發(fā)電站占地1000英畝,發(fā)電功率可達50萬(wàn)千瓦,發(fā)電量約占以全國電力生產(chǎn)總量的5%。以色列還與美國、歐洲、澳大利亞等國家和地區有廣泛的合作關(guān)系,從而使以色列在太陽(yáng)能領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先行列。

  總體而言,世界上開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)尚處于初級階段,但太陽(yáng)能的發(fā)展潛力有目共睹,且現階段世界相關(guān)國家在太陽(yáng)能利用方面已經(jīng)取得了相當大的成績(jì),這也為中國提供了經(jīng)驗上與技術(shù)上的借鑒,有利于中國的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)與利用。

中國太陽(yáng)能發(fā)展概況[4]

  我國太陽(yáng)能資源十分豐富,全國三分之二以上的國土面積年日照小時(shí)數都在2200小時(shí)以上,太陽(yáng)能總輻射量在120~280瓦/平方米之間,太陽(yáng)能理論儲量高達17000fL噸標準煤/年,年太陽(yáng)輻射總量大于每平方米5000兆焦耳(相當于170千克標準煤),每年陸地面積接受的太陽(yáng)能輻射量相當于2.4萬(wàn)億噸標準煤,約等于上萬(wàn)個(gè)三峽工程發(fā)電量的總和,屬于世界上太陽(yáng)能利用條件較好的國家和地區。

  我國太陽(yáng)能總輻射量分布具有西高東低的特點(diǎn),按接受太陽(yáng)總輻射量的多少,全國可分為五類(lèi)地區。西藏、青海、新疆、甘肅、內蒙古南部、山西和陜西北部、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、海南東部和西部,以及臺灣省的西南部等廣大地區的太陽(yáng)能輻射能量較大,尤其是青藏高原地區太陽(yáng)能資源最為豐富,最高達2333千瓦時(shí)/平方米,年太陽(yáng)最高輻射量居世界第二,僅次于撒哈拉大沙漠。

  由于蘊藏量十分豐富,太陽(yáng)能資源在中國的利用前景非常廣闊。但同世界大部分國家的狀況類(lèi)似,我國對太陽(yáng)能的利用還處于起步階段,與發(fā)達國家相比,還有相當大的差距。然而可喜的是,目前中國的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)總體規模已位居世界第一,主要的利用開(kāi)發(fā)價(jià)值體現在太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能熱利用等方面。目前,中國已經(jīng)是全球太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國家和重要的太陽(yáng)能光伏電池生產(chǎn)國??傮w而言,目前階段中國的太陽(yáng)能利用和發(fā)展現狀主要體現在以下幾個(gè)方面:

  第一,太陽(yáng)能熱利用發(fā)展迅速。太陽(yáng)能熱利用是目前應用最廣泛、技術(shù)最成熟的太陽(yáng)能資源,尤其太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶等得到廣泛利用。太陽(yáng)能熱水器在中國已然初步形成了成熟的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規模,全國有3000多家太陽(yáng)能熱水器的生產(chǎn)企業(yè),并出現了不少的知名企業(yè)和品牌。目前,中國已經(jīng)初步掌握了太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù),并遙遙領(lǐng)先于世界水平,其自主知識產(chǎn)權率達到了90%以上。太陽(yáng)能集熱器和家用太陽(yáng)能熱水系統被列入“中國環(huán)境標志”認證產(chǎn)品。太陽(yáng)能熱水器的利用,主要是為人們的日常生活提供生活熱用水。

  截止2008年底,我國太陽(yáng)能熱水器總集熱面積達到了13500萬(wàn)平方米,太陽(yáng)能熱水器年生產(chǎn)能力高達4000萬(wàn)平方米,使用量和年產(chǎn)量均占世界總量的一半以上,這表明,我國已經(jīng)成為世界上太陽(yáng)能集熱器最大的生產(chǎn)國和使用國。但同樣得承認,我國的太陽(yáng)能熱技術(shù)使用中還存在一系列的產(chǎn)品質(zhì)量、國家支持政策力度、技術(shù)水平、與建筑設計脫節等問(wèn)題?,F階段,我國絕大多數太陽(yáng)能熱水器都采用非承壓的貯水箱,并利用落水法獲取熱水,而國際上太陽(yáng)熱水器普遍采用的是承壓式貯水箱,并利用頂水法獲取熱水,這是從太陽(yáng)熱水器的使用舒適性、安全性、易操作性等因素考慮的。此外,中國應加大太陽(yáng)能熱水器與建筑一體化的力度,盡大可能地做到節約成本。

  第二,光伏產(chǎn)品制造和光伏發(fā)電能力得到快速提升。這是我國利用太陽(yáng)能方面第二個(gè)比較有成就的地方。我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在2000年以后才得以較大發(fā)展,然而現在已初具規模。2002年我國光伏產(chǎn)品的制造生產(chǎn)能力還不足30兆瓦,而三年后的2005年,這一數字就攀升至400兆瓦。

  近年來(lái),我國太陽(yáng)能光伏電池的生產(chǎn)量和市場(chǎng)銷(xiāo)售量分別以年均15%和20%的速度增長(cháng),2005年全國太陽(yáng)能電池的產(chǎn)量達到了2.3兆瓦以上,全國光伏發(fā)電總容量達到了近7萬(wàn)千瓦。2007年,我國光伏電池產(chǎn)量首次超過(guò)日本和德國,躍居世界第一位,之后產(chǎn)量逐年上升,在國際市場(chǎng)中的競爭力也得到大幅提高。

  此外,太陽(yáng)級硅材料的研制與開(kāi)發(fā)制造業(yè)得到了很大的發(fā)展。在研究開(kāi)發(fā)方面,單晶硅、多晶硅電池研究及非晶硅、碲化鎘、硒銅等薄膜電池的研制卓有成效,同時(shí)還開(kāi)展了澆鑄多晶硅、銀/鋁漿、EVA等材料研究,并取得可喜成就,其中刻槽埋柵電池效率達到了國際先進(jìn)水平。這改變了我國長(cháng)期以來(lái)太陽(yáng)級硅材料生產(chǎn)技術(shù)落后于國際水平的局面。

  據統計,2008年底,我國多晶硅材料總產(chǎn)量已達到了5000萬(wàn)噸,而這一數字在2005年僅為30噸,產(chǎn)能也從該年的不足200噸上升到了2008年的6000噸以上,這基本上緩解了我國多晶硅材料常年短缺的難題。同樣需要客觀(guān)認識到,我國的光伏產(chǎn)業(yè)無(wú)論從生產(chǎn)規模、技術(shù)水平、原材料供給、市場(chǎng)培育等各方面都與發(fā)達國家有相當大的差距,這是我國的落后之處,也是發(fā)展潛力所在。

  總之,作為新資源和可再生資源,我國對太陽(yáng)能的利用總體還處于初級階段,在取得不小成就的同時(shí),對太陽(yáng)能的利用效率還比較低,且國家扶持激勵政策尚需大力加強,太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)體系有待完善。

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參考文獻

  1. 紀江紅主編.最新十萬(wàn)個(gè)為什么:地球.天津科學(xué)技術(shù)出版社,2008.8.
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  3. 李方正主編.能源.吉林出版集團有限責任公司,2007.12.
  4. 4.0 4.1 關(guān)樂(lè )原著(zhù).中國資源安全戰略思考.人民日報出版社,2010.12.
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評論(共3條)

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111.243.4.* 在 2016年5月21日 21:35 發(fā)表

太陽(yáng)能是太陽(yáng)自產(chǎn)自用 絕不能挪用!! 上網(wǎng)搜尋:人生大挑戰

回復評論
120.113.159.* 在 2020年6月1日 14:45 發(fā)表

啦啦啦哈哈

回復評論
27.125.248.* 在 2022年6月14日 16:19 發(fā)表

………

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