能源经济学年论文

江苏大学学年论文全国重点大学学 年 论 文（2014-2015学年第一学期）论题名称 太阳能的发展与环境的改善 作者姓名 黄 涛 班级学号 能源经济1301-16 完成时间 2015年1月 财 经 学 院江苏大学学年论文太阳能的发展与环境的改善摘要本文主要介绍了太阳能的来源、主要利用技术和利用的现状，以及环境污染的现状和一些能源对环境造成的伤害，还有如何通过太阳能的使用与推广来解决环境问题关键词太阳能 环境污染 环境治理 能源与环境1The development of solar energy and improvement of the environmentABSTRACT This paper mainly introduces the source of solar energy, the main use of technology and utilization, and the situation of environment pollution and some energy caused to the environment, and to solve environmental problems by using and popularization of solar energy.KEY WORDS solar energy environmental pollution environment control energy and environment目 录中文摘要与关键词 英文摘要与关键词 目 录 一、太阳能 1（一）太阳能简介 1（二）太阳能主要利用技术 1（三）太阳能利用现状 2二、环境污染4（一）环境污染简介 4（二）能源对环境的影响 4三、太阳能与环境 5（一）太阳能对环境的影响 5（一）太阳能新产品与环境 5参考文献 8江苏大学学年论文 随着经济的日益发展，所带来的环境问题也是日益严重，特别是由能源所引起的环境问题也是不容忽视。而太阳能作为一种新型的清洁能源，适用范围越来越广泛，得到了越来越多的企业和家庭的青睐。太阳能资源丰富，分布广泛，利用前景广阔，积极扩大太阳能利用，对于稳增长、调结构、惠民生具有重要的现实作用，对于保障国家能源安全、优化能源结构、改善大气环境具有重要的战略意义 国家能源局综合司关于做好太阳能发展“十三五”规划编制工作的通知R.北京：国家能源局综合司，2014.12.16.。一、 太阳能（一） 太阳能简介 1太阳与太阳能（1）太阳。太阳是离地球最近的恒星，太阳上的氢储量及其丰富，根据目前的辐射水平，太阳的寿命可达几十亿年.（2）到达地球的太阳辐射能。 地球是太阳系的一颗行星，只受到太阳总辐射量的22亿分之一。即有1.73×W到达地球大气层上缘。由于穿越大气时的衰减，最后约有1/2的能量，即8.5×W到达地球表面。这个数量相当于全世界发电总量的几十万倍 方梦祥,金滔,周劲松.能源与环境系统工程概论M.北京：中国电力出版社，2009（60）.。（3）太阳能优点。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。（二） 太阳能主要利用技术 1.太阳能-热能交换技术 通过转换装置将太阳辐射能转坏为热能加以利用，称为太阳能-热能交换技术。 （1）太阳能热发电技术 太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换为热能，再利用热力循环系统进行发电。目前，世界上的太阳能热发电系统主要有塔式电站、蝶式电站、槽式电站和太阳能烟囱四类，如图1-1为太阳能烟囱图片。太阳能热发电分为两种类型：图1-1 太阳能烟囱 太阳能热动力发电，利用反射镜或集热器将太阳光聚集起来，加热水或其他介质，产生蒸汽或热气流以推动涡轮发电机发电。 利用热电直接转换为电能的装置，将聚集的太阳光和热直接发电 方梦祥,金滔,周劲松.能源与环境系统工程概论M.北京：中国电力出版社，2009（61）.。 （2）太阳能制冷技术 目前常用的太阳能制冷系统包括太阳能吸收制冷、太阳能喷射式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能驱动压缩式制冷等系统，如图1-2为太阳能喷射式制冷系统简图。太阳能制冷系统从原理上看有两类： 直接以太阳辐射热能为驱动能源;图1-2 太阳能喷射式制冷系统简图 以太阳能产生的机械能为驱动能源。 （3）太阳能热水系统 太阳能热水系统主要元件由集热器、储能器（储能装置）和循环管路及控制系统三部分组成。按流体的流动方式可分为循环式、直流式和闷晒式系统；按照形成水循环的动力，循环式又可分为自然循环式和强制循环式 方梦祥,金滔,周劲松.能源与环境系统工程概论M.北京：中国电力出版社，2009（65）.。 2.太阳能光电转换技术 太阳能光电转换技术简称太阳能电池。太阳能电池与传统的电池概念完全不同，它只是一个装置，本身不提供能量储备，它是利用某些材料受到太阳光照时而产生的光伏效应，将太阳辐射能转换成电能的器件。太阳能电池种类包括应用广泛的半导体太阳能电池和目前正在研究之中的光化学电池。 3.太阳能-化学能转换技术 太阳能转换成化学能的过程包括光化学作用、光合作用和光电转换，其中光分解制氢、绿色植物的光合作用、热化学反应合成燃料等正是太阳能-化学能的应用实例。（三） 太阳能利用现状太阳能发电系统的利用越来越广泛，2014年上半年，全国新增光伏发电并网容量330万千瓦，比去年同期增长约100%，其中，新增光伏电站并网容量230万千瓦，新增分布式光伏并网容量100万千瓦。光伏发电累计上网电量约110亿千瓦时，同比增长超过200%。全国各省（区、市）2014年上半年新增光伏发电并网容量见表1。表1 2014年上半年新增光伏发电并网容量 单位：万千瓦 新增光伏电站新增分布式新增合计新增光伏电站新增分布式新增合计全国23399332山东369天津11河南1010河北14519湖北112山西17118湖南11内蒙古2222陕西11辽宁235甘肃1515上海527青海1717江苏122739宁夏88浙江101727新疆9090安徽257广东1414福建11海南55江西77云南77数据来源：国家能源局，2014-08-07不仅在国内如此，据澳大利亚统计局最新一项报告显示，每5个澳大利亚家庭就有1个在使用太阳能。而在3年前，只有5%的澳大利亚家庭使用屋顶太阳能发电板或太阳能热水器，但今天，这一比例上升到了19%。在19%使用太阳能的家庭中，有14%使用的是屋顶太阳能发电板。澳大利亚统计局Karen说：“加上使用太阳能热水器的家庭比例，太阳能的使用比例就达到了19%，也就是说，今天每5个家庭中就有1个在只用某种形式的太阳能发电 澳大利亚五分之一的家庭已使用太阳能J/OL.绿色未来,2014-12-26 10:18.。”在美国也是这样。在2013年,2145兆瓦的太阳能的能力进入服务在加州,其中超过500 MW来自大型太阳能电厂。太阳能发电总产量在2014年5月占总CAISO电力负荷的6%,2013年5月这一比例为2%。然而,在太阳能输出峰值平均小时,上午11点至中午,2014年5月,太阳能提供的总功率的14%,2013年5月这一比例为6%（具体数据见表2）。（In 2013, 2,145 MW of utility-scale solar capacity entered service in California, of which more than 500 MW came from large-scale solar thermal plants. Total solar electricity output in May 2014 constituted 6% of the total CAISO electricity load that month, compared with 2% in May 2013. However, during the average peak solar output hour, between 11:00 a.m. and noon for May 2014, solar supplied 14% of total power, compared with 6% in May 2013 California continues to set daily records for utility scale solar energyN.美国能源信息署,December 31, 2014.）表2 加州平均每小时的太阳能产量 单位：MW 数据来源：Source: CAISO Daily Renewables Watch二、 环境污染（一） 环境污染简介 通常所说的环境污染主要有水污染和大气污染。 1.水污染水体污染是指排入水体的污染物在水体中的含量超过了该物质在水体的本体含量和水体的自净能力，从而破坏了水体原有的用途。通常所说的水体污染是指人为的污染。水污染又可分为化学性污染、物理性污染和生物性污染2. 大气污染 大气污染是指人类活动或自然过程使某些物质介入大气，呈现出一定浓度，达到一定的时间，并因此破坏生态系统和人类正常生存和发展条件，对人和生物造成危害的现象。大气污染主要由人类活动造成的 方梦祥,金滔,周劲松.能源与环境系统工程概论M.北京：中国电力出版社，2009（138）.。（二） 能源对环境的影响 能源的大量使用对环境造成了极大的危害，不管是水污染还是大气污染。全球性的环境问题主要有：1.温室效应温室效应，是指星球的大气层透过捕捉辐射使不同部份地区的气温相对稳定的效应（如图2-1所示为全球变暖对北极熊的影响图片）。不少研图2-1 全球变暖对北极熊的影响究指出，人为因素使地球上的温室效应加强，而造成全球暖化的效应。温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。它会带来以下列几种严重恶果： （1).地球上的病虫害和传染疾病增加； （2).海平面上升； （3).气候反常，海洋风暴增多； （4). 土地干旱，沙漠化面积增大。 2.酸雨 酸雨，指pH值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水(如图2-2所示为酸雨对建筑物的影响图片)。酸雨危害有以下两种：图2-2 酸雨对建筑物的影响 （1）.酸雨可导致土壤酸化; （2）.酸雨能使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。 3.光化学烟雾氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质光化学烟雾。光化学烟雾危害主要有：(1).损害人和动物的健康和影响植物生长；(2).对建筑材料的破坏；(3).降低大气的能见度。 此外能源对环境的影响还有水体富营养化、臭氧层破坏等问题，都在日益严重的危害着人类的生存和发展。三、 太阳能与环境（一） 太阳能对环境的影响 众所周知，太阳能做为一种新型能源，和其他传统能源有极大的区别，它的清洁、方便、快捷、经济等优点引起了人们广泛的关注。最重要的是它的零排放、无污染，极大的符合十八大倡导的生态文明和可持续发展战略。（二） 太阳能新产品与环境 1.太阳能照明 太阳能灯具灯管使用方便,每一盏灯都配备了遥控开关,可以设定时间和调节亮度,天黑、天亮自动开关;太阳能照明灯还有防止打砸、偷盗、潮湿的巧妙设计,非常适合农村使用。最重要的节能环保，不产生垃圾，属于环境友好型。图3-1为太阳能路灯图片。图3-1为太阳能路灯 2.太阳能监控系统图3-2 新疆的边防太阳能监控系统太阳能监控系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成（如图3-2为新疆的边防太阳能监控系统图片）。太阳能监控系统无需人为操作（全自动控制），具有经济、节能、环保等特点。并且太阳能供电是一种既不消资源又无污染排放的清洁能源，使用寿命长、性能稳定、维护费用较低。是国家倡导推广的新能源、符合节能减排低碳经济的环保理念。 太阳能监控系统工作时无需水、油、汽、燃料，只要有光就能发电的特点，是清洁、无污染的可再生能源，而且安装维护简单，使用寿命长，可以实现无人值守，倍受人们的青睐，是新能源的领头羊。近年来，太阳能的应用在全球越来越广泛，特别是在野外领域，太阳能电源系统正逐步取代一些传统的电源设备，得到越来越普遍的应用 太阳能发电系统J.北京：能源网，2014-05-15 .。 3.太阳能光伏发电图3-3 太阳能光伏发电系统图3-3为太阳能光伏发电系统图3-3为太阳能光伏发电系统图3-3 太阳能光伏发电系统图3-3为太阳能光伏发电系统图1-4为太阳能光伏发电系统图1-4为太阳能光伏发电系统图1-4为太阳能光伏发电系统图1-4为太阳能光伏发电系统图片图1-5 太阳能光伏发电系统窗体顶端太阳能光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能。太阳能光伏发电的能量转换器件是光伏电池。具有不消耗燃料、不受地域限制，规模灵活、清洁无污染、安全可靠，运行稳定的优点。中国太阳能资源十分丰富，具有良好的太阳能利用条件。目前，中国己掌握成熟的太阳能光伏发电技术，已成为居世界第一位的光伏生产大国，但主要问题是成本较高和硅材料短缺，进而制约了商业化利用。前几年，中国政府实施“送电到乡”工程，中央和地方财政共提供支持，在内蒙古、青海、新疆、四川、西藏和陕西等地区乡镇，建设了一批独立的光伏、风光互补等可再生能源电站，大大促进了光伏产业兴起 我国太阳能光伏发电技术现状J/OL.北京：能源网，2013-07-26.。 4.太阳能汽车图3-3 太阳能汽车图片太阳能汽车的上部板材完全由符合传统板材机械强度的新型光伏发电薄膜复合材料板（三明治结构）替代，每天至少10小时的阳光在驱动汽车的同时，将富余的光伏电能储存于内置的蓄电池，足够晚间或多云天使用（如图3-3为太阳能汽车图片）。太阳能汽车最大的优点：无需充电，因此无需充电设施和零排放。其它的优点还包括：无噪音污染；更小、更轻质和更简洁的电动机；相对燃油发动机更高效的能量转化率；和大幅度节省的维修成本 太阳能汽车亮相埃及 促进光伏发电技术J.solarF阳光网,2013-07-24 11:15.。太阳能的应用非常广泛，除了这些，还有太阳能电视机、太阳能取暖、太阳能光化利用，太阳能淡化海水等。2013年，煤炭消费增长3%，远低于过去十年3.9%的平均水平。全球核能发电量增长0.9%，为2010年以来的首次增长。全球水电发电量增长2.9%，低于平均水平，占全球能源消费的6.7%。在全球范围内，风能发电（增长20.7%）再次占到可再生能源发电量增量的一半以上，太阳能发电增速更快（增长33%），但基数较小 Statistical Review of World Energy 2014J/OL.www.bp.com/statisticalreview,2014年6月16日.。因此太阳能可以说是最具发展潜力的可再生能源，国家能源局日前先后发布了国家能源局关于推进分布式光伏发电应用示范区建设的通知、国家能源局综合司关于做好太阳能发展“十三五”规划编制工作的通知、国家能源局综合司关于做好2014年光伏发电项目接网工作的通知等三个与光伏建设相关的文件 能源局连发三文力挺光伏J/OL.证券日报,2014年12月26日08:40.，各地方也相继出台相关政策以促进光伏产业的发展，以此来促进太阳能行业的发展。参考文献1 国家能源局综合司关于做好太阳能发展“十三五”规划编制工作的通知R.北京：国家能源局综合司，2014.12.16.2 方梦祥,金滔,周劲松.能源与环境系统工程概论M.北京：中国电力出版社，2009（60）.3 澳大利亚五分之一的家庭已使用太阳能J/OL.绿色未来,2014-12-26 10:18.4 California continues to set daily records for utility scale solar energyN.美国能源信息署,December 31, 2014.5 太阳能发电系统J.北京：能源网，2014-05-15 .6 我国太阳能光伏发电技术现状J/OL.北京：能源网，2013-07-26.7 太阳能汽车亮相埃及 促进光伏发电技术J.solarF阳光网,2013-07-24 11:15.8 Statistical Review of World Energy 2014.J/OL.www.bp.com/statisticalreview,2014年6月16日.9 能源局连发三文力挺光伏J/OL.证券日报,2014年12月26日08:40.第 8 页 共8页