對(duì)太陽能的開發(fā)和利用

【專家解說】：長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。我們地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當(dāng)于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。其次，宇宙空間沒有晝夜和四季之分，也沒有烏云和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定。因而發(fā)電系統(tǒng)相對(duì)說來比地面簡單，而且在無重量、高真空的宇宙環(huán)境中，對(duì)設(shè)備構(gòu)件的強(qiáng)度要求也不太高。再者，太陽能和石油、煤炭等礦物燃料不同，不會(huì)導(dǎo)致"溫室效應(yīng)"和全球性氣候變化，也不會(huì)造成環(huán)境污染。正因?yàn)槿绱?，太陽能的利用受到許多國家的重視，大家正在競(jìng)相開發(fā)各種光電新技術(shù)和光電新型材料，以擴(kuò)大太陽能利用的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是在近10多年來，在石油可開采量日漸見底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機(jī)的夾擊下，我們?cè)絹碓狡笈沃疤柲軙r(shí)代”的到來。從發(fā)電、取暖、供水到各種各樣的太陽能動(dòng)力裝置，其應(yīng)用十分廣泛，在某些領(lǐng)域，太陽能的利用已開始進(jìn)入實(shí)用階段。 1974年至1997年，美日等發(fā)達(dá)國家硅半導(dǎo)體光電池發(fā)電成本降低了一個(gè)數(shù)量級(jí):從每瓦50美元降到了5美元。此后世界各國專家大都認(rèn)為，要使太陽能電站與傳統(tǒng)電站(主要是火電站)相比具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，還有一段同樣長的路要走--其成本再降低一個(gè)數(shù)量級(jí)才行。目前美國等國家建的利用太陽池發(fā)電的項(xiàng)目很多。在死海之畔有一個(gè)1979年建的7000平方米的實(shí)驗(yàn)太陽池，為一臺(tái)150千瓦發(fā)電機(jī)供熱。美國計(jì)劃將其鹽湖的8.3%面積(約8000平方千米)建成太陽池，為600兆瓦的發(fā)電機(jī)組供熱。今年6月，亞美尼亞無線電物理所的專家宣布，已在該國山地開始建造其“第一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)樣板”型工業(yè)太陽能電站。該電站使用的渦輪機(jī)不是新的，而是使用壽命已屆滿而從直升機(jī)上拆下來的渦輪機(jī)，裝機(jī)容量僅100千瓦，但發(fā)電成本僅0.5美分/千瓦小時(shí)，效率高達(dá)40%-50%。 俄羅斯學(xué)者在太陽池研究方面也取得了令人矚目的進(jìn)展。一家公司將其研制的太陽能噴水式推進(jìn)器和噴冷式推進(jìn)器與太陽池工程相結(jié)合，給太陽池附設(shè)冰槽等設(shè)施，設(shè)計(jì)出了適用于農(nóng)家的新式太陽池。按這種設(shè)計(jì)，一個(gè)6到8口人的農(nóng)戶建一個(gè)70平方米的太陽池，便可滿足其100平方米住房全年的用電需要。另一家研究機(jī)構(gòu)提出了組合式太陽池電站的設(shè)計(jì)思想，即利用熱泵、熱管等技術(shù)將太陽能和地?zé)?、居室廢熱等綜合利用起來，使太陽池發(fā)電的成本大大下降，在北高加索地區(qū)能與火電站競(jìng)爭(zhēng)，并且一年四季都可用，夏天可用于空調(diào)，冬天可用于采暖。 對(duì)于淡水資源缺乏的國家來說，太陽池還有另一項(xiàng)不可多得的好處:據(jù)專家測(cè)算，在近海淺水區(qū)建一個(gè)面積2163平方千米、深1.2米的太陽池，可為10吉瓦的發(fā)電機(jī)組供熱，并可每年產(chǎn)淡水2立方千米。 在歐美一些先進(jìn)國家，目前正在廣泛開展應(yīng)用“光電玻璃幕墻制品”，這是一種將太陽能轉(zhuǎn)換硅片密封在(尤如夾層玻璃)雙層鋼化玻璃中，安全地實(shí)現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的一種新型生態(tài)建材。美國的“光伏建筑計(jì)劃”、歐洲的“百萬屋頂光伏計(jì)劃”、日本的“朝日計(jì)劃”以及我國已開展的“光明工程”將在建筑領(lǐng)域掀起節(jié)能環(huán)保生態(tài)建材的開發(fā)應(yīng)用熱潮，極大的促進(jìn)了太陽能在新型建材產(chǎn)品中的應(yīng)用。 在發(fā)展中國家，各國也在積極發(fā)展利用太陽能。如菲律賓早在九九年，政府已批出了首個(gè)太陽能計(jì)劃，在澳洲政府“海外援助計(jì)劃”的協(xié)助下，在全國263個(gè)社區(qū)安裝1000個(gè)太陽能系統(tǒng)。目前菲政府正在推行全球最大太陽能應(yīng)用計(jì)劃，整個(gè)計(jì)劃耗資4800萬美元，是目前為止世界上最龐大的太陽能計(jì)劃。太陽能發(fā)電計(jì)劃共分兩期，受惠的除了民居外，還包括25個(gè)灌溉系統(tǒng)、97個(gè)凈水及分配系統(tǒng)、68間學(xué)校和社區(qū)中心，及35間診所。 由此看來，全人類夢(mèng)寐以求的太陽能時(shí)代實(shí)際上已近在眼前，包括到太空去收集太陽能，把它傳輸?shù)降厍颍怪優(yōu)殡娏?，以解決人類面臨的能源危機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這已不是一個(gè)夢(mèng)想。由美國國家航空和航天局與國家能源部建造的世界上第一座太陽能發(fā)電站，最近將在太空組裝，不久將開始向地面供電。 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(dòng)西部行動(dòng)計(jì)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(gè)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(dòng)太陽能電池用低鐵玻璃的生產(chǎn)、銷售市場(chǎng)。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(jí)階段。經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)表明，國內(nèi)目前僅建有5個(gè)(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(gè)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(chǎng)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(shì)。 目前國家計(jì)委和國家科委對(duì)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(duì)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(shí)以上，可滿足1個(gè)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(gè)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。 河北振海鋁業(yè)集團(tuán)公司是德國皮爾金頓(Piikington)太陽能國際有限公司在中國獨(dú)家總代理，現(xiàn)已投入生產(chǎn)世界先進(jìn)的太陽能電池玻璃封裝設(shè)備和配套材料，如德國凱米特化學(xué)制品有限公司的優(yōu)質(zhì)濕法玻璃層壓設(shè)備、濕法灌漿液(封裝介質(zhì))等。振海集團(tuán)的基地于1999年11月已在我國率先安裝了100多平方米的光電玻璃幕墻示范建筑物，現(xiàn)已竣工投入應(yīng)用，其運(yùn)行使用效果良好，已成國內(nèi)一大景觀及太陽能光伏發(fā)電工程的典范。 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(shí)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(jì)這個(gè)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(huì)，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(jì)劃奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)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(huì)90%的洗浴熱水。屆時(shí)在整個(gè)奧運(yùn)會(huì)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!