太阳能

——我们能够感受太阳灼热的光芒，但却很难预计它所蕴含的能量。当臭氧层破坏日益严重，世界原油价格飙升，人们终于把目光投向了耀眼的太阳。

电，这个遍布于我们生活每个角落的能源。一直被认为是清洁环保的能源之一，然而因为发电而带来的种种环境问题，日益威胁人类的生活。可以说，我们的生活已经离不开电能，所以寻找新型的发电方式，是人类当前的首要任务。 当前，主要的发电方式有：水力发电，火力发电，核能发电三种。这三种发电方式都存在很大的环境弊端。火力发电需要煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳等温室气体和污染性气体，因此会导致温室效应和酸雨等环境问题。水力发电需要兴建水电站，将会对其周边的生态环境造成破坏。同时其手机界的影响也较大。而核能发电，所说其固态是比较环保的，但是一旦泄漏，其影响是不可估量的。近期日本地震而导致的福岛核电站泄露事件，其对本国环境还是世界坏境的影响，我们有目共睹。所以，依靠这些方式来产生电能并不是长久之计，那势必会对世界环境带来毁灭性破坏。

这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。太阳能正是符合这些要求的最理想能源。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能真是正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳发电绝对干净，不产生公害。 据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不

大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。

其实，我们生活中已经有很多对于太阳能的应用。比如，最普通的太阳能热水器，太阳能路灯还有带有太阳能计算器等。只是这些对于太阳能的利用不够规模化，系统化。而真正要利用太阳能发电代替火电，水电，核电来提供供人类生产生活用电，需要系统化、规模化的对于太阳能的利用。 太阳能发电分为光热发电和光伏发电两种。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。但是，光伏发电储能较困难，而光热发电真好弥补了这项缺点。太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。

当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为：太阳能塔式热发电、太阳能槽式发电和太阳能碟式热发电三种。

塔式太阳能热发电系统是在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定一个吸收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。现在在北京的延庆县正在建设我国第一个自主研发设计的光热太阳能发电站。建成后它可以解决三千二百五十户的照明用电。这也是我国在新能源领域的又一成就吧。

槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将

多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，聚焦太阳直射光，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电。我国20世纪70年代，在槽式太阳能热发电技术方面，中科院和中国科技大学曾做过单元性试验研究。目前正着手开展完全拥有自主知识产权的１００ｋＷ槽式太阳能热发电试验装置。 碟式太阳能发电主要特征是采用碟（盘）状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。这种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为10~25Kw，聚光镜直径约10~15m；也可用于较大的用户，把数台至十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。碟式太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统。近年来，碟式太阳能热发电系统主要开发单位功率质量比更小的空间电源。盘式太阳能热发电系统应用于空间，与光伏发电系统相比，具有气动阻力低、发射质量小和运行费用便宜等优点。 当今许多国家都已经在新能源发电—太阳能发电领域的研究取得了很大的成果，有一些国家已经开始应用于生产生活中。日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。而我国第一个太阳能热发电工程项目――鄂尔多斯50兆瓦槽式太阳能热发电电站，近日完成特许权示范招标。经招标，国家能源局正式同意由中国大唐集团新能源股份有限公司负责项目建设和经营。项目采用槽式太阳能热发电技术，计划总投资16亿元，年发电1.2亿度，内容包括设计、投资、建设、运营、维护和拆除50MW的太阳能热发电站，建设期30个月，特许经营期为25年，为带储能的纯太阳能发电运行模式。

随着经济的法展，社会的进步，人类对于能源的要求越来越高。传统的发电模式，肯定不能适应新时代的社会的发展的需要。所以太阳能发电的发展具有相当广阔的前景。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。

据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、 186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3％或全部沙漠的 51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5％ 。因此这一方案是有可能实现的。 另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

其实，不只是在发电领域，太阳能这一理想的新能源还将被广泛应用于生活中的各个领域。虽然太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低，要求的专业技术较高等问题，但同时太阳能电池在为人造卫星提供能源方面已经得到了应用。 相信随着科学技术水平的提高，人类研究水平的逐渐深入，太阳能发电技术将会成主要的发电方式，太阳能的利用将会遍布我们生活的每一个角落，真正的实现绿色生活的宗旨。