楊豐愷

（東港市節(jié)能監(jiān)察中心遼寧東港118300）

淺談清潔能源-太陽能開發(fā)利用

楊豐愷

（東港市節(jié)能監(jiān)察中心遼寧東港118300）

隨著全球傳統(tǒng)能源的逐漸匱乏和所造成的環(huán)境污染，清潔能源更加引起重視，其中太陽能成為我們關(guān)注的重中之重，它的開發(fā)利用將迎來更大機遇。它資源豐富，開發(fā)成本低廉，對環(huán)境幾乎沒有污染，為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，必將促進社會進入一個節(jié)約能減少污染的時代。

清潔能源太陽能開發(fā)利用

0　引言

太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤，太陽能既是一次能源，又是可再生能源。

1　太陽能發(fā)電技術(shù)

太陽能主要發(fā)生在光—熱、光—電、光—化學、光—生物質(zhì)等幾種轉(zhuǎn)換方式。

太陽能光—熱轉(zhuǎn)換主要采用太陽集熱器來實現(xiàn)。主要分為平板集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等三類。

太陽能光—電轉(zhuǎn)換主要采用太陽能電池來實現(xiàn)。太陽能電池是一種可以把光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導體器件。目前常用的半導體材料多為單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜，此外還有硫化鎘、砷化鎵等。

太陽能光—化學轉(zhuǎn)換主要通過可逆的化學反應來實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)換成化學能的過程。

目前太陽能發(fā)電有兩種發(fā)電方法：一種是將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，然后按常規(guī)方式發(fā)電，稱為太陽能熱發(fā)電；另一種是利用光電器件利用光生伏達原理將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，稱為太陽能光伏發(fā)電。

1.1太陽能熱發(fā)電

太陽能熱發(fā)電是先將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發(fā)電機發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

一般來說，太陽能熱發(fā)電形式有槽式，塔式，碟式三種系統(tǒng)。三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實現(xiàn)了商業(yè)化，其他兩種處在示范階段，有實現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。

1.2太陽能光伏發(fā)電

太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能光伏電池把太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電形式。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般由太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、直流-交流逆變器和交流配電設備等組成。太陽能電池板是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，其利用半導體的光伏效應把光能直接轉(zhuǎn)化為電能，送往蓄電池中存儲起來。如果太陽能發(fā)電系統(tǒng)與交流電網(wǎng)并聯(lián)運行（光伏并網(wǎng)發(fā)電）則太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以省去蓄電池的部分，太陽能控制器和直流-交流逆變器合二為一，發(fā)電系統(tǒng)的投資最省，成本下降，同時還可以減少蓄電池對環(huán)境造成的影響。所以太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是今后光伏發(fā)電的主要形式。

1.3太陽能的利弊

1.3.1優(yōu)點

（1）普遍性：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且勿須開采和運輸。

（2）無害性：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。

（3）巨大性：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。

（4）長久性：根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。

1.3.2缺點

（1）分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。

（2）不穩(wěn)定性：由于受到自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度是極不穩(wěn)定，這給太陽能的大規(guī)模應用增加了難度。

（3）效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高。

2　太陽能的小應用

太陽能路燈，利用光電轉(zhuǎn)化板將光能轉(zhuǎn)換為電能，進而供給路燈的使用，最重要的部分就是蓄電池，常用的是鉛酸蓄電池，鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池、鋅空電池等。

太陽能熱水器把太陽光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們在生活、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽能熱水器是由集熱管、儲水箱及相關(guān)附件組成，把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠集熱管。集熱器受陽光照射面溫度高，集熱管背面溫度低，而管內(nèi)水便產(chǎn)生溫差反應，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達到所需熱水。

3　太陽能使用前景

據(jù)中國能源報：在多種再生資源利用上，太陽能的比例是最大的，是人類持續(xù)發(fā)展的主要動力。近段時間，在太陽能利用上，太陽能熱發(fā)電利用以其環(huán)保經(jīng)濟逐漸受到業(yè)內(nèi)的關(guān)注。

近年來，全球太陽能發(fā)電正逐步進入規(guī)模化發(fā)展階段。太陽能發(fā)電技術(shù)已取得很大進步，經(jīng)濟性顯著提高，世界各國紛紛采取積極的政策措施支持太陽能發(fā)展，太陽能發(fā)電可望成為未來新能源的主導核心內(nèi)容。我國正成為全球太陽能發(fā)電最具發(fā)展前景的市場。

隨著全球能耗的不斷上升及環(huán)境污染日益嚴重，太陽能的利用將成為人類持續(xù)生存和發(fā)展的重要手段之一，人類對其的探索和研究將更加積極，同時也預示著太陽能發(fā)電技術(shù)將在社會中扮演越來越重要的角色。我國太陽能資源豐富，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

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TK519[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-341-1