太阳能的应用和发展中的问题及其对策.doc

太阳能的应用和发展中的问题及其对策摘要：第一部分概述了目前全球能源现状，分析了我国太阳能利用技术现状表明了太阳能发电的重要性和前景，详细介绍了各种太阳能发电方式和它们的优点，同时指出太阳能发电面临的困难和解决措施，以及我国太阳能发电的有利条件和难点，对未来我国太阳能发电进行了展望太阳能是理想的可再生能源•太阳能热利用技术目前还处于发展时期第二部分对太阳能热利用成熟技术、先进技术以及当前研究的中心问题进行了简要的概述成熟技术部分主要包括热水器、太阳灶、太阳房等广为人们使用的太阳能热利用技术;先进技术部分主要阐述了尚处于研究试验阶段的高品位太阳能热利用技术，包括太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能制氢、太阳能海水淡化及太阳能烟囱发电等;在当前研究的中心问题部分，主要论述了解决太阳能热利用的关键技术问题关键词：太阳能、发电、发电面临的困难、热利用、热利用的关键技术引言：清洁、环保、可再生的太阳能日益引起世界的广泛关注本文首先分析了国外太阳能发电和热利用技术现状，其次，分析了我国太阳能发电和热利用技术现状：我国太阳能热利用取得显著成绩，太阳能发电和热取得一定进展，但在太阳能光伏产业存在原材料依赖进口、企业缺乏核心技术与装备、国内市场欠发育致使产品出口国外等问题和太阳能发电面临的困难和解决措施，以及我国太阳能发电的有利条件和难点最后从制定可持续发展战略、完善体制与机制、以及制定政策体系等方面，提出促进我国太阳能利用技术可持续发展的对策全球能源现状，分析了我国太阳能利用技术现状由于人类对能源需求的日益增长，常规能源的日益短缺，石油价格不断上涨,全球气候变暖以及环境的压力，世界各国为寻求能源安全和人类社会可持续发展，将战略目光转向可再生能源的开发。

太阳能是最理想的可再生能源，具有清洁、无污染、辐射总功率巨大且取之不尽的优点，开发和利用太阳能是人类社会可持续发展的重要举措人类利用太阳能的历史非常悠久，太阳能热利用的技术也最为成熟在新能源中，技术含量最高、最有发展前途的是太阳能发电太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类太阳能热利用的基本方式是利用光热转换材料将太阳辐射转换为热能.产生的热能可应用于采暖、干燥、蒸馏、烹饪以及工农业生产的各个领域，并可进行太阳能热发电、空调制冷、热解制氢等•当前，技术成熟的、广泛应用的太阳能热利用方式有太阳能热水器、太阳灶及太阳房等，其中以太阳能热水器的应用最为广泛经过几十年的发展，我国已成为世界上太阳能发电和热水器生产和消费相对比较大的国家•随着科学技术的发展及能源危机的压力，人们更加期望从太阳获取更高品位的能源,太阳能发电、太阳能制氢、太阳能海水淡化等太阳能先进利用技术已成为当前及未来研究、开发和利用太阳能的主要方向由于太阳能资源的分散性、高性能材料的研究及能量传递等因素影响，太阳能热利用先进技术并未广泛应用于社会实践，人类对太阳能热利用的研究与开发还任重道远太阳能发电方式和它们的优点聚光式系统的集热部分由聚光器、跟踪定位器、吸收器构成，不同的技术常在此部分有所区别；传输部分由管道和介质构成，介质常是空气或水；储热部分用来保证发电的连续性,介质多为熔盐。

聚光式系统可分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统塔式太阳能热发电系统塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统它利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上，在那里将聚焦的辐射能转变成热能并传递给热力循环的工质，再驱动热机做功发电塔式太阳能热发电系统通常可达到光比为300〜1500，运行温度可达1000〜1500°C该方式的优点是：在所有的太阳能发电技术中用地最少;可以混合发电;可以储能槽式太阳能热发电系统是利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统的简称该聚光镜面从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面,它将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器,以吸收聚焦后的太阳辐射能，并常常将众多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列该方式的优点是：转化效率高;可以混合发电;可以高温储能碟式太阳能热发电系统借助双轴跟踪，利用旋转抛物面反射镜，将入射的太阳辐射进行点聚集,聚光点的温度一般为500〜1000C，吸热器吸收这部分辐射能并将其转换成热能，加热工质以驱动热机，从而将热能转换成电能该方式的优点是:转化效率最高、可模块化、可以混合发电太阳池发电是一种池内水加盐（一般用Na2Cl、CaCl2、MgCl2、Na2CO3和芒硝等盐类）使对流受到抑制的太阳能集聚工程。

它可以兼作太阳集热器和储热器,并且构造简单，操作方便，宜于大规模开发，所以近年来得到快速发展太阳池发电的突出优点,一是建造发电站的成本较低,只需要一处浅水池和发电设备即可；二是它能够储存大量的热能，再利用池中特定介质汽化后相互对流产生的能量推动汽轮发电机发电，所以对光照的强度要求不高，即便是在夜晚和阴雨雪天也能照常进行但太阳池的应用也有一定的局限性，一是在高纬度地区，只能水平设置的太阳池接受的太阳辐射较少；二是在某些地下有流动含水层的地区，如果太阳池发生泄漏，会造成水源污染和严重的热损失；三是大型太阳池只能建造在土壤贫瘠又无矿藏的地区，以免占用耕地、影响开矿以及引起生态环境和地球物理方面的变化太阳能发电面临的困难和解决措施上述几种太阳能热发电技术，除碟式发电系统外，都属于大规模发电系统,只有建设几十到几百兆瓦级的发电站，成本才可能降下来太阳能塔热气流发电和太阳池发电占地面积大,利用效率只有1%左右，因此太阳能塔热气流发电适合于土地广阔、人口稀少的沙漠地区;而太阳池发电适合日照条件好、盐资源比较丰富的地区总体来看，槽式发电系统技术上最为成熟,且跟踪机构比较简单、易于实现，总体成本最低太阳能热发电系统要实现的是低投资和高可靠性运行,这就要求未来要进行新型集热材料的研究和开发,快速提咼跟踪机构的技术并降低成本。

同时发电产业要实现规模化，建立大规模的并网系统，既节约成本又保证系统平稳安全运行光伏发电产业尚处于起步阶段,主要是由于太阳能发电初期投资大控制成本高，而太阳能转化效率比较低，且容易受天气等多种因素影响根据目前光伏发电发展状况和技术难点,未来的光伏发电研究需要重视以下几个方面：（1）加快太阳能原材料晶体硅生产技术的研究和新型替代材料的研发降低材料成本并提高其转化效率（2）提高系统控制技术,如实现光伏电池阵列的最优化排列组合和太阳光最大功率跟踪等3）研究光伏发电的并网技术,减少光伏电能对电网的冲击4）研究光伏发电与其他可再生能源发电技术的结合应用，保证供电持续性太阳能热利用成熟技术太阳能热水器是一种利用太阳辐射能，通过温室效应把水加热的装置，它由集热器、储热水箱、循环水泵、管道、支架、控制系统及相关附件组成集热器是吸收太阳辐射能并向工质（水）传递热量的装置，是热水器的核心部件•根据收集太阳辐射能的形式，集热器可分为平板型集热器和聚光型集热器两种早期的集热器为闷晒式，后来发展成为平板式和真空管式太阳灶是利用太阳辐射能，通过聚光、传热、储热等方式获取热量，进行炊事烹饪食物的一种装置太阳灶常用的集热方法有两种，一种是采用热箱装置，另一种是采用聚光装置。

故太阳灶也有两种型式:箱式灶和聚光灶太阳房是利用太阳辐射能量来代替部分常规能源，使室内达到一定环境温度的一种建筑物太阳房分为主动式和被动式两类1938年世界上第一幢主动式太阳房由美国麻省理工学院建成它是一种能够控制的采暖方式，用集热器、贮热装置、管道、风机、水泵等设备“主动”收集、储存和输配太阳能由于它具有利用太阳热能和节约能源的优点，从它诞生的那天开始就十分引人注意被动式太阳房最早是在法国发展起来的它主要依靠建筑方位、建筑空间的合理布置和建筑结构及建筑材料的热工性能，使房屋尽可能多地吸收和储存热量.如果所获得的太阳能达到了建筑物采暖、空调所需能量的一半以上，就达到了被动式太阳房的要求太阳能热利用中心问题太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区别，这就对太阳能的收集和利用提出更高的要求.目前得到广泛应用的太阳热水器，一般只能满足人们的洗浴要求，属于太能的低温热利用，无法提供工业应用上的高温热水及蒸汽等为了满足人们对太阳能利用更高的要求，使太阳能集热器更有效地吸收太阳辐射能和获得高温热能，集热器须采用聚焦、跟踪等技术辐射吸收材料太阳辐射吸收材料是太阳能热利用中的关键部分，它承担着太阳辐射能的吸收和热传导双重任务。

当前，人类太阳能热利用的多数研究成果仅限于低温应用（＜100°C），特别是国内更是如此•随着能源短缺问题的日益突出,人类已开始把目光转向更好品位的太阳能的热利用上太阳能中高温利用，通过聚焦装置，使太阳能热利用温度达到200C以上，甚至上千度•中高温吸热材料的研究是太阳能中高温热利用所要解决的关键问题•光学性能稳定、耐候性强（受气候影响小）、制备工艺简单、对环境无污染、成本低廉、能适合中高温度使用的新型太阳选择性吸收涂层成为当今太阳能热利用研究的重要目标和发展方向结论太阳能热利用是人类太阳能利用开发中一个重要内容，在最近几十年里得到了实质性的发展，诸多技术日趋成熟并形成了产业目前，太阳能发电和热利用正朝着高技术、高品味、大规模的方向发展参考文献：*[1]李珂、武家胜、杨泽伟、尹忠东•太阳能发电研究应用进展•华北电力大学，北京102206.*[2]孟浩，陈颖健.我国太阳能利用技术现状及其对策•中国科学技术信息研究所战略研究中心，北京100038.*[3]陈德明徐冈U.太阳能热利用技术概况•中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室广州510640.*[4]邱国福•太阳能发电瓶颈待破•中国科学院广州能源研究所.*[5]邱创，董超•浅析我国太阳能发电发展中的问题及其对策（武汉大学电气工程学院，武汉430072。