發(fā)展太陽能走可持續(xù)發(fā)展之路

1、發(fā)展太陽能走可持續(xù)發(fā)展之路 吳限 一、太陽能應(yīng)用的理論分析和現(xiàn)實應(yīng)用 (一)太陽能是一種安全、清潔、廉價的可再生資源。太陽能是一種利用太陽光中 的能量的一種能源。是一種新興的可再生能源，是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反 應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為1367kwm2。地球赤道 的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達(dá)173，000TW。在海平面 上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為lkwm2，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為 020kwm：，相當(dāng)于有102，000TW的能量。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量 僅為其總輻射能量(約為375x1026w)的22億分之一，但已高達(dá)17

2、3，(Klqrgr，也就 是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。太陽能理論儲量達(dá)每 年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽的壽命至少尚有加億年，對于人類里說，太陽能是無限 的b】。地球上由于緯度不同，太陽輻射的能量也不一樣，但是對于多數(shù)人類居住 的地區(qū)來說，太陽能是普遍的；與傳統(tǒng)的化石能源相比，太陽能的使用不諱帶來 其他資源的消耗，沒有核污染安全問題，不會產(chǎn)生任何廢棄物排放，大規(guī)模利 用太陽能，可以大幅度降低二氧化硫、二氧化碳的排放量，對減少環(huán)境污染，弱 化溫室效應(yīng)、改善生態(tài)環(huán)境，具有十分重大的現(xiàn)實意義。 (二)太陽能的應(yīng)用也存在一些缺點(diǎn)。第一是能流密度低，平均說來，北回歸線附 近，夏季

3、在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太 陽光方向lm-面積上接收到的太陽能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則 只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有15左右，這樣的能流密 度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積 相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。而且由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度 和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，到達(dá)某一 地面的太陽輻照度既是間斷的又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加 了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相 競爭的替代能源，就必須很

4、好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量 貯存起來以供夜間或陰雨天使用，把夏季充足的陽光熱能儲存起來用于寒冬的 采暖。但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。第二是效率低，成本 高。目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟 的。如太陽集熱器、太陽能熱力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、太陽能海水淡化技術(shù)等。 能但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟(jì)性還不能 與常規(guī)能源相競爭。在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)，太陽能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受 到經(jīng)濟(jì)性的制約。解決的辦法只有不斷的進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，降低太陽能的成本，逐 漸的替代傳統(tǒng)能源。 (三)目前太陽能在我國的應(yīng)用

5、情況。在我國，太陽能的發(fā)展的應(yīng)用已經(jīng)形成了一 條完整的產(chǎn)業(yè)鏈。太陽能熱水器是我國可再生能源最早形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的項目。 到2006年底，我國太陽能熱水器保有量約9，000萬平方米，占世界總保有量的 758。按每平方米太陽能熱水器每年替代120公斤標(biāo)準(zhǔn)煤計算，我國太陽熱水 器每年可替代1，080萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2006年我國太陽熱水器產(chǎn)量為1，800萬平方米， 占世界年產(chǎn)量的66，比2005年的l，500萬平方米增加20。2006年我國太陽熱 水器產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值200多億元，銷售額300多億元，出口創(chuàng)匯5，000萬美元，全行業(yè) 。全玻90的額份場水器占市熱年太陽能真空管2006多萬個。100位業(yè)崗提供就璃

6、真空管集熱管是我國具有完全知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，并且已經(jīng)形成從產(chǎn)品研發(fā)、設(shè) 計、材料加工、產(chǎn)品制造、檢測認(rèn)證、工程安裝、營銷服務(wù)等比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。 自2004年以來，在國際光伏市場需求的拉動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。2006年 達(dá)到世界份額的10以上，僅次于日本、歐洲，位居世界第三位，我國成為世界 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家之一。2006年我國光伏產(chǎn)業(yè)原材料和市場兩頭在外的 局面仍然沒有改變。國產(chǎn)的硅材料生產(chǎn)能力約為400噸，按13噸舢w計算，僅夠生 產(chǎn)30MW太陽電池。2006年國內(nèi)市場僅銷售了10MW，光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量約 為 80MW，主要是農(nóng)村電氣化(35MW)、通信和工業(yè)(28MW)、并

7、網(wǎng)發(fā)電(4MW)、其他 (13Mw)。2007年，國內(nèi)多晶硅材料產(chǎn)量將突破1000噸，在建的項目有l(wèi)O多個。預(yù) 計到2008年，我國硅材料的生產(chǎn)能力將達(dá)到15，000噸，能滿足1。100MW太陽電 池的生產(chǎn)。但是，我國太陽能級硅材料的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)仍落后國際水平，及待加 強(qiáng)太陽級硅材料的研究開發(fā)以及對太陽級硅材料產(chǎn)業(yè)的支持。同時，應(yīng)高度重 視各種非晶硅薄膜電池的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。由安泰科技公司與德國Odersun公司合 作開發(fā)的銅銦硫薄膜電池5MW生產(chǎn)線已經(jīng)于2007年4月19日正式投產(chǎn)。這種電池 有材料消耗少、設(shè)備成本低、工藝簡單等特點(diǎn)，每峰瓦成本可降到1美元以下，而 且易于應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿艽蟆?二

8、、太陽能應(yīng)用與可持續(xù)發(fā)展 (一)太陽能的廣泛應(yīng)用是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。世界環(huán)境與發(fā)展委員會 (WECD)對可持續(xù)發(fā)展的定義是：可持續(xù)發(fā)展是滿足當(dāng)代人的需要而又不損害后 代人的需要的能力的發(fā)展。這里的定義包括兩個關(guān)鍵的概念：一是“需要”的概念， 資源在人口眾多，能源消耗巨大的現(xiàn)代社會里更加顯出他的稀缺性，如果不考慮 子孫后代，那么“需要”就是沒有上限的，就是菏澤而漁的。二是有技術(shù)情況和社 會組織對滿足當(dāng)代人和后代人的需要的環(huán)境潛力施加限制的思想，這種思想是 我們必須走可持續(xù)發(fā)展之路的精神向?qū)?】。究竟如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)而成為 人類孜孜不倦探求的目標(biāo)?？沙掷m(xù)發(fā)展要求人類對生物圈的作用必須限

9、制在生 物 圈的承載力之內(nèi)。人對生物圈的作用包括兩方面：向其索取資源和排放廢物，這 些活動影響了自然環(huán)境的組成、結(jié)構(gòu)、功能及其發(fā)展過程，反過來環(huán)境又對人類 社會自身的生存與發(fā)展形成反作用。因此，在全球范圍內(nèi)可更新資源的使用強(qiáng)度 應(yīng)限制在其最大持續(xù)收獲量之內(nèi)；不可更新資源的耗竭速度不應(yīng)超過尋求作為代 用品的可更新資源的速度，以便給后代留下更廣闊的發(fā)展空間。煤、石油、天然 氣等都屬于不可再生資源，我我們的經(jīng)濟(jì)發(fā)展恰恰也大量的需要這些資源。太陽 能不管是發(fā)熱還是發(fā)光都能很好的替代這些傳統(tǒng)資源，所以太陽能技術(shù)的創(chuàng)新 是可持續(xù)發(fā)展的根本手段。 (二)太陽能的應(yīng)用對可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)學(xué)分析。雖然太陽能的應(yīng)用

10、具有許多其他 能源所無法比擬的優(yōu)勢，但是同樣也不可避免的由自己的軟肋，與同類技術(shù)相比， 太陽能資源的開發(fā)利用成本相對較高。以發(fā)電技術(shù)為例，光伏發(fā)電成本投入為煤 電的11至18倍，尤其大型光伏電站更是需要巨大成本投入，這在一定程度上無疑 限制了太陽能資源的開發(fā)利用。對于企業(yè)來說，生存的根本在于獲得利潤，如果 成本過高，就意味著太陽能產(chǎn)品的價格也必須隨之上漲，才會有利可圖，才會增 加技術(shù)創(chuàng)新的積極性。也正是因為這一特點(diǎn)，國家的相關(guān)政策也表現(xiàn)出了支持太 陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)度，國家將開發(fā)利用新能源和可再生資源放到國家能源建設(shè) 新能源與可再生能源科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和對先地位，多采取的政策有：優(yōu)略的發(fā)戰(zhàn)開重點(diǎn)科技

11、攻關(guān)項目及示范項目和培訓(xùn)提供支持，實行補(bǔ)貼政策；減免可再生能源 所得稅及增值稅；對農(nóng)村能源使用方面提供低息貸款；加速可再生能源技術(shù)的國 產(chǎn)化等。有人曾算過這樣一筆賬：若一家足浴店每天約需要2噸50攝氏度的熱水 (按每人每次用熱水20公斤。全天100人次計)，耗電90千瓦時，按每千瓦時O8元 計算，每天電費(fèi)72元。全年按實際運(yùn)行360天計算，需要支付電費(fèi)51840元。而同 等規(guī)模的店鋪，如果利用太陽能來加熱，總投資僅需10萬元，兩年就可收回投資 成本。且一次投入，長期受益。專家測算，一個城市如果增加20的投資用于取 暖的太陽能設(shè)施建設(shè)，就可以解決城市70的供熱問題，其余30可以電力、燃 氣等能源

12、形式加以彌補(bǔ)。如此一來。城市用電壓力可大為緩解，同時由于減少了 煤、木柴等燃料的使用。城市的空氣質(zhì)量和環(huán)境也將得到很大改善。太陽能本身 是一種公共物品，具有很強(qiáng)的外部性，以利潤為導(dǎo)向的企業(yè)不會涉足，但是太陽 能應(yīng)用的技術(shù)則屬于正常的物品，有價值和使用價值，只要有市場，有利潤，企 業(yè)就會涉足。目前，我國的太陽能應(yīng)用的市場規(guī)模還比較小，缺乏一定的市場競 爭力，但是隨著科技的不斷進(jìn)步帶來的成本的不斷下降。太陽能產(chǎn)業(yè)必定是可持 續(xù)發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。同時，煤炭、石油等不可再生資源的成本卻是不斷上升的， 我們從這些不斷上漲的價格上窺見一二，所以從長遠(yuǎn)的可持續(xù)的眼光來看，太陽 能的應(yīng)用潛力巨大。 三、對當(dāng)前我

13、國太陽能應(yīng)用的幾點(diǎn)思考 (一)太陽能應(yīng)用的理想化前景，替代傳統(tǒng)能源是大勢所趨。毫無疑問，若使太陽 能應(yīng)用真正達(dá)到實用水平。一是要提高太陽能光電變換效率并降低成本；-是要 實現(xiàn)太陽能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。這些都有待于技術(shù)的提高，對于普通的家庭 來說，理想的應(yīng)用是滲透到生活的方方面面，比如：太陽能電話、太陽能冰箱、 太陽能空調(diào)機(jī)、太陽能電視機(jī)，太陽能照相機(jī)等。能源專家們認(rèn)為。21世紀(jì)中葉， 太陽能發(fā)電將從現(xiàn)在占能源市場的不足1增加到50，太陽能和其他可再生能 源有可能占到世界能源的一半。在未來的世界中，不管是生產(chǎn)領(lǐng)域還是消費(fèi)領(lǐng)域， 都有可能出現(xiàn)太陽能應(yīng)用的產(chǎn)品，逐漸替代污染比較嚴(yán)重的傳統(tǒng)能源是大勢

14、所 趨。 (二)全球的環(huán)境問題加速太陽能的廣泛應(yīng)用的進(jìn)程。自1750年以來，由于人類活 動的影響。全球大氣二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體濃度顯著增加，2005 年全球大氣C02濃度為379ppm，目前已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了根據(jù)冰芯記錄得到的工業(yè) 化前六十五萬年以來的自然變化濃度范圍，是65萬年以來最高的。根據(jù)多種研究 結(jié)果證實了過去50年觀測到的大部分全球平均溫度的升高非?？赡苁怯捎谌藶?溫室氣體濃度的增加引起的。這其中包括人口劇增、大氣污染、生態(tài)環(huán)境惡化、 土地被侵蝕、森林資源被破壞、酸雨的危害、水污染等等，這其中的絕大部分與 我們先階段所使用的資源有關(guān)，煤和石油燃燒所產(chǎn)生的一系列環(huán)境問題都已經(jīng) 被大家所認(rèn)識和思考，經(jīng)濟(jì)要繼續(xù)發(fā)展，人類要繼續(xù)生存，就不能不考慮盡早的 用清潔的、無污染的能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源，太陽能正是首選。 (三)人類發(fā)展思維的轉(zhuǎn)變?yōu)樘柲艿膹V泛應(yīng)用提供了精神支持。從古代的“天人 合一”的發(fā)展思想到現(xiàn)代的可持續(xù)發(fā)展，都表明了人類早已經(jīng)意識到了人類發(fā)展 與資源和環(huán)境的辯證統(tǒng)一關(guān)系，在增長的極限和生存的藍(lán)圖中，已經(jīng)充分了 表明了人類對于目前發(fā)展?fàn)顩r的擔(dān)憂，所以才派生出了“零增長理論“。但是，顯 然這是荒謬的，要想解決人121增長，資源枯竭，環(huán)境惡化等所帶來的切問題，單 純的依靠不作為是不符合實際的，最根本的技術(shù)創(chuàng)新。值得欣慰的是，不僅僅科 ，近年來，不斷增加的新識有了