范竣溢 王海洋

摘要：太陽能是一種取之不盡，用之不竭的綠色可再生能源，受到越來越多的關(guān)注。對中國而言，太陽能的開發(fā)利用具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。它不僅能解決能源質(zhì)量低劣、能源質(zhì)量低劣、煤炭長期存在的問題。同時(shí)，它可以大大減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)對環(huán)境的負(fù)面影響，如空氣污染，酸雨，溫室效應(yīng)，生態(tài)平衡損害等。確保我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。換句話說，太陽能的開發(fā)利用不僅是中國面臨的緊迫局面，也是大勢所趨。

關(guān)鍵詞：太陽能；能源結(jié)構(gòu)；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）10-0228-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著21世紀(jì)的到來，伴隨而來的是普及地球資源可持續(xù)發(fā)展的觀念，這個(gè)觀念也是當(dāng)下最為迫在眉睫的問題，直接燃燒地下煤礦等一系列不可再生能源會(huì)產(chǎn)生很對有害的氣體，這些氣體將會(huì)直接污染大氣環(huán)境，這將會(huì)產(chǎn)生例如酸雨、溫室效應(yīng)等現(xiàn)象，這些負(fù)面現(xiàn)象在21世紀(jì)越來越嚴(yán)重。這些現(xiàn)象將可再生能源和不可再生能源的問題達(dá)到了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。將可再生能源替換不可再生能源的使用已經(jīng)成為勢在必行的了。太陽能的資源總數(shù)占全部可再生能源總數(shù)的99.4%。在開發(fā)利用方面具有很多優(yōu)勢。因此，發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都在積極研究和開發(fā)太陽能利用技術(shù)。中國對太陽能這種可再生能源的利用十分重視，對于這樣能源的使用、開發(fā)和利用目前在中國也在蓬勃的發(fā)展，并且中國已經(jīng)將列入了中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中。由此可見太陽能的重要性。在這里我們應(yīng)該寫出，太陽能有兩種：第一種是廣義的，第二種是狹義的。廣泛的太陽能是指太陽輻射能和其他自然能源，而不是周圍的水，風(fēng)，波浪能，海洋溫差和生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換和利用。從狹義上講，太陽能的使用僅限于再利用。直接使用太陽能。比如說太陽輻射能的轉(zhuǎn)換以及利用。兩種利用方法之間存在很大差異。在此篇文章中我們談?wù)摾锰柲艿姆椒▋H為狹義的利用方法。

1優(yōu)勢以及劣勢對于太陽能的利用

和別的可再生能源相比，太陽能擁有與其他能源不具備的優(yōu)勢，優(yōu)勢如下：第一點(diǎn)，太陽能的能量可以說是取不完用不盡儲(chǔ)量之巨大。而且我們所在的地球僅僅接收從太陽表面發(fā)射的太陽能總量的一半，相當(dāng)于全球能源需求的30000到40000倍。更具體地說，半小時(shí)的太陽能足以和我們所在的世界一年的能源使用量相當(dāng)。

第二點(diǎn)，太陽能這樣可再生能源較地下的不可再生能源煤炭資源和石油資源相比，與其相比于煤炭和石油燃燒產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫其最大的優(yōu)勢在于不會(huì)污染大氣環(huán)境；不會(huì)造成自然的災(zāi)害，例如：酸雨、溫室效應(yīng)；不會(huì)造成自然界的生態(tài)不平衡。而且只要有光的地方就可以使用太陽能。因此，我們可以說是太陽能是綠色的、可再生的能源。今天，隨著工業(yè)的發(fā)展和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，太陽能具有儲(chǔ)量大，長期，可再生，無污染，方便利用的等一系列優(yōu)點(diǎn)使得太陽能具備了極為寬廣的應(yīng)用前景和發(fā)展前景。

任何事物有優(yōu)點(diǎn)就一定會(huì)有缺點(diǎn)，接下來我們來談?wù)撘幌绿柲艿娜秉c(diǎn)，第一點(diǎn)：太陽能的能量分布隨著波長的改變而變化而且一些太陽光能量的轉(zhuǎn)換效率比較低因?yàn)檫@些能量的轉(zhuǎn)換只能對特定頻帶的輻射敏感。舉例來說，當(dāng)我們在實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中太陽能電池的最大光電轉(zhuǎn)換效率不大于20%，并且太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率通常在11%和15%之間。第二點(diǎn)，雖然投射到整個(gè)地球的總太陽輻射非常大，但是投射到單位時(shí)間的表面積的能量不是很高，即單位面積的能量，即單位時(shí)間的能量。

太陽的輻射的強(qiáng)度到我們在地球表面是非常低的，其強(qiáng)度極少能超過1千瓦/平方米。第三點(diǎn)在不同的季節(jié)、不同的區(qū)域、不同的角度我們獲取太陽的能量都會(huì)不同，這是因?yàn)榈厍虻淖赞D(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致太陽高度會(huì)不斷地發(fā)生變化，以至于高度角不斷變化。而且能量還受當(dāng)前的天氣影響，以上因素導(dǎo)致太陽能的穩(wěn)定性和很差，綜上所述都使得太陽能只是一種低等級的能源。比如說太陽能的收集、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換以及經(jīng)濟(jì)花銷?？朔@些問題的困難已成為當(dāng)今促進(jìn)和利用太陽能的關(guān)鍵問題。

目前對于我們國家來說，利用和開發(fā)新能源是十分重要的，太陽能的開發(fā)和利用尤其的至關(guān)重要，我們國家在之前一直在大量消耗不可再生能源，例如煤炭石油等。這些資源的開采和利用給我的自然環(huán)境找成了極大的破壞例如溫室效應(yīng)和大氣污染。重要的是不當(dāng)?shù)馁Y源開發(fā)會(huì)造成極大影響，例如：資源的退化以及枯竭。這些影響會(huì)在極大程度上給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中帶來許許多多的不利影響。在生態(tài)環(huán)上，如果我們能利用太陽能，我們就能夠扭轉(zhuǎn)上述大部分的不利狀況。雖然中國的煤炭能源形勢在較短的時(shí)間內(nèi)無法徹底改變，然而我們在對于自然環(huán)境的保護(hù)以及能源的需求上，太陽能可能是一個(gè)很好的抉擇以及一個(gè)更加環(huán)保的抉擇。

2 利用太陽能的有效的方法以及途徑

利用太陽能的有效途徑主要包括：對于太陽能的熱利用，對于太陽能的熱發(fā)電、以及光伏發(fā)電等等。下面介紹一下幾個(gè)定義，第一個(gè)是太陽能的熱利用，其就是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能。通過將水和其他各種有機(jī)物質(zhì)加熱，將水和其他有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)換成具有一定溫度和一定壓力的蒸汽，然后通過蒸汽讓汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生電能，通過這種方式發(fā)電被叫作太陽能熱發(fā)電。有一些人將其納入了關(guān)于太陽能的熱利用?，F(xiàn)在，在世界范圍上有很多的太陽能電池，如晶體硅電池（分為單晶硅電池和多晶硅電池）、硫化鎘電池、非晶硅薄膜電池和砷化鎵電池。

現(xiàn)如今，我們對于太陽能利用比較常見的用途是太陽能的熱利用，熱利用系統(tǒng)通過溫度可以分成兩類，分別為低溫太陽能熱利用系統(tǒng)和高溫太陽能熱利用系統(tǒng)。其實(shí)低溫太陽能熱利用系統(tǒng)其溫度是指80度以下，其中主要包括熱水器和太陽能冷卻器。KER，被動(dòng)式太陽能房屋，太陽能干燥，太陽能海水淡化，太陽能冷卻等中溫太陽能利用系統(tǒng)（80-350度）主要為工業(yè)生產(chǎn)提供中溫?zé)?，如木材干燥，紡織漂白，染色，熱壓和塑料制品的化學(xué)蒸餾。中溫太陽能系統(tǒng)是利用集熱器將光集中到一定程度，其儲(chǔ)熱比低溫系統(tǒng)困難得多。高溫太陽能利用系統(tǒng)（350度以上）主要用于大規(guī)?；鹆Πl(fā)電。其收集系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建大型旋轉(zhuǎn)物體表面聚光器和定日鏡場。兩國的投資，尤其是周日的投資，過于昂貴，其應(yīng)用還處于試驗(yàn)階段。除太陽能的主要用途外，太陽能還可用于光合生物電（太陽能生物電）和光化學(xué)氫生產(chǎn)。然而，該技術(shù)仍處于初步實(shí)驗(yàn)階段，并且遠(yuǎn)非實(shí)用。通過電子從綠色植物的光合作用過程或碳水化合物中取出來直接進(jìn)行發(fā)電稱之為光合生物電。

3 我國太陽能利用的歷程與現(xiàn)狀

中國對太陽能的大規(guī)模利用始于20世紀(jì)70年代。在此之后國家大力推廣中國太陽能的發(fā)展，研究太陽能和推廣太陽能被政府納入了國家計(jì)劃，而且國家還給予專項(xiàng)的太陽能研究資金以及關(guān)于太陽能的物資支持一些大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立了太陽能研究小組和研究實(shí)驗(yàn)室，一些地方已經(jīng)開始建立太陽能研究機(jī)構(gòu)。

中國在太陽能的發(fā)展上取得了一定的發(fā)展，并且已經(jīng)建立了一些已經(jīng)具備一定規(guī)模的太陽能電池的生產(chǎn)基地。此外，中國還投資了數(shù)個(gè)太陽能發(fā)電站。例如，1998年12月，中國建立了海拔最高的太陽能發(fā)電站而且其裝機(jī)容量也是最大的，其是我國在西藏投資1700萬元在西藏建立的第三個(gè)太陽能發(fā)電站，其總裝機(jī)容量為100千瓦。近年來，中國太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用取得了很大進(jìn)展。但總的來說，中國的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)起步較晚，尤其是起步較晚。它還處于初始產(chǎn)量小，應(yīng)用范圍窄，單一產(chǎn)品和技術(shù)落后的階段。它在太陽能電池的開發(fā)和生產(chǎn)方面落后于國際水平。

4 結(jié)語

我們?nèi)祟惖馁Y源開發(fā)利用階段經(jīng)歷了柴火期、煤炭期、油氣期這三個(gè)主要的重要時(shí)期。然而我們即將進(jìn)入新能源時(shí)代，其代表能源為太陽能以及核能。在21世紀(jì)末，核能是第一，太陽能是第二，然后是太陽能是第一位。這是根據(jù)C. Marchetin博士對世界主要能源替代趨勢的研究。這樣能源的轉(zhuǎn)變其實(shí)本質(zhì)為從資源類型到技術(shù)類型的轉(zhuǎn)變，這樣的趨勢能達(dá)到很多的效果比如說利用的有效性，環(huán)境的保護(hù)上，這樣的變化可以對資源進(jìn)行有效的利用，阻止資源利用對自然環(huán)境的破壞。在我們現(xiàn)在的中國，我們在能源的問題上受到了很大的壓力，原因是我國巨大的人口數(shù)目以及有限的能源，以及我們對自然的破壞。近些年來我國在能源問題上采取了一些相應(yīng)的調(diào)整，這些調(diào)整使我國目前的能源問題得到了很大的緩和。但是如果將問題看到以后幾十年甚至幾百年，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)能源問題依然是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要的制約因素的其中一個(gè)雖然目前中國的資源十分豐富，中國現(xiàn)有的天然氣儲(chǔ)量和石油儲(chǔ)量可以保證未來開采數(shù)十年，而且擁有更加豐富的煤炭資源儲(chǔ)量，其儲(chǔ)量足夠未來100多年的開采。

與此同時(shí)，煤炭和石油大量的使用已經(jīng)造成了自然環(huán)境的大量的污染，而且核能源的利用導(dǎo)致產(chǎn)生了大量的核廢料，這些核廢料是很難處理的，而且對自然環(huán)境的破壞更加的劇烈。由此，我們迫切需要一種可再生的綠色能源，而太陽能是最好的選擇。如果太陽能能夠得到充分的利用，將能夠在極大程度上緩解日益嚴(yán)重的支援問題和環(huán)境問題，并且能夠促進(jìn)很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這將會(huì)造成很多有益的影響包括經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境。因此根據(jù)不同的環(huán)境和條件下，開發(fā)并且利用太陽能不僅僅是發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的新趨勢，也能夠解決目前的能源短缺以及自然環(huán)境污染嚴(yán)重的問題。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】