太陽能利用的歷史與現(xiàn)狀

太陽能利用

的歷史與現(xiàn)狀

人類利用太陽能已有3000多年的歷史。一、歷史傳說阿基米德曾經(jīng)利用聚光鏡反射陽光，燒毀了來犯的敵艦。02。3將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”，“未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”，則是近來的事。

02。3近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹作功而抽水的機器。02。3

在1615年～1900年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發(fā)動機功率不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。

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20世紀的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段，下面分別予以介紹。02。3第一階段（1900-1920）起步第二階段（1920-1945）低潮第三階段（1945-1965）發(fā)展第四階段（1965-1973）停滯不前第五階段（1973-1980）大發(fā)展第六階段（1980-1992）再次停滯第七階段（1992-至今）走出低谷02。3第一階段(1900-1920)在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)，裝置逐漸擴大，最大輸出功率達73.64kW，實用目的比較明確，造價仍然很高。02。3

1901年，在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置，采用截頭圓錐聚光器，功率7.36kW。

1902-1908年，在美國建造了五套雙循環(huán)太陽能發(fā)動機，采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)。

1913年，在埃及開羅以南建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，每個長62.5m，寬4m，總采光面積達1250m2。

02。3第二階段（1920-1945）

在這20多年中，太陽能研究工作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究項目大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)（1935-1945）有關(guān)，而太陽能又不能解決當時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。02。3第三階段（1945-1965）

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的20年中，一些有遠見的人士已經(jīng)注意到石油和天然氣資源正在迅速減少，呼吁人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復(fù)和開展，并且成立太陽能學(xué)術(shù)組織，舉辦學(xué)術(shù)交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。

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在這一階段，太陽能研究工作取得一些重大進展，比較突出的有：

1955年，以色列泰伯等在第一次國際太陽熱科學(xué)會議上提出選擇性涂層的基礎(chǔ)理論，并研制成實用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展創(chuàng)造了條件02。3

1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽爐。

1954年，美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。02。3

1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發(fā)動機問世。

1960年，在美國佛羅里達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨-水吸收式空調(diào)系統(tǒng)，制冷能力為5冷噸。02。3

在這一階段里，加強了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究，取得了如太陽選擇性涂層和硅太陽電池等技術(shù)上的重大突破。平板集熱器有了很大的發(fā)展，技術(shù)上逐漸成熟。太陽能吸收式空調(diào)的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發(fā)動機和塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)進行了初步研究。02。3太陽能吸收式空調(diào)02。3第四階段(1965-1973）

這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術(shù)處于成長階段，尚不成熟，并且投資大，效果不理想，難以與常規(guī)能源競爭，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持。02。3第五階段（1973-1980）

自從石油在世界能源結(jié)構(gòu)中擔當主角之后，石油就成了左右經(jīng)濟和決定一個國家生死存亡、發(fā)展和衰退的關(guān)鍵因素，

1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭引起“石油危機”.02。3

這次“危機”在客觀上使人們認識到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來能源結(jié)構(gòu)過渡。從而使許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持，在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱.02。3

1973年，美國制定了政府級陽光發(fā)電計劃，太陽能研究經(jīng)費大幅度增長，并且成立太陽能開發(fā)銀行，促進太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。

日本在1974年公布了政府制定的“陽光計劃”，其中太陽能的研究開發(fā)項目有：太陽房、工業(yè)太陽能系統(tǒng)、太陽熱發(fā)電、太陽電池生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)等。02。3

70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠見的科技人員，紛紛投身太陽能事業(yè)，積極向政府有關(guān)部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態(tài)；在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽灶，在城市研制開發(fā)太陽熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應(yīng)用……。02。3這一時期，太陽能開發(fā)利用工作處于前所未有的大發(fā)展時期，具有以下特點：各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠期陽光計劃。開發(fā)利用太陽能成為政府行為，支持力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參與太陽能開發(fā)利用工作。02。32、研究領(lǐng)域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶硅太陽電池、光解水制氫、太陽能熱發(fā)電等。02。33、各國制定的太陽能發(fā)展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內(nèi)取代礦物能源，實現(xiàn)大規(guī)模利用太陽能。02。3例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示范衛(wèi)星電站，1995年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃后來進行了調(diào)整，至今空間太陽能電站還未升空。02。34、太陽熱水器、太陽電他等產(chǎn)品開始實現(xiàn)商業(yè)化，太陽能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟效益尚不理想02。3第六階段（1980-1992）

70年代興起的開發(fā)利用太陽能熱潮，進入80年代后不久開始落潮，逐漸進入低谷。02。3世界石油價格大幅度回落，而太陽能產(chǎn)品價格居高不下，缺乏競爭力；太陽能技術(shù)沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標沒有實現(xiàn)，以致動搖了一些人開發(fā)利用太陽能的信心；核電發(fā)展較快，對太陽能的發(fā)展起到了一定的抑制作用。主要原因是：02。3第七階段（1992-至今）

由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。02。3在這樣背景下，1992年聯(lián)合國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，會議通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》，《21世紀議程》和《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等一系列重要文件，把環(huán)境與發(fā)展納入統(tǒng)一的框架，確立了可持續(xù)發(fā)展的模式。02。3

這次會議之后，世界各國加強了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太陽能與環(huán)境保護結(jié)合在一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。

1992年以后，世界太陽能利用又進入一個發(fā)展期，其特點是：02。3

太陽能利用與世界可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護緊密結(jié)合，全球共同行動，為實現(xiàn)世界太陽能發(fā)展戰(zhàn)略而努力；

太陽能發(fā)展目標明確，重點突出，措施得力，保證太陽能事業(yè)的長期發(fā)展；02。3

在加大太陽能研究開發(fā)力度的同時，注意科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進程，擴大太陽能利用領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟效益逐漸提高；國際太陽能領(lǐng)域的合作空前活躍，規(guī)模擴大，效果明顯。02。3二、現(xiàn)狀七十年代以來，特別是進入九十年代，迫于能源與環(huán)保的雙重壓力，世界上許多國家掀起了開發(fā)利用太陽能的熱潮，開發(fā)利用太陽能成為各國制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。02。3太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。02。3包括太陽能在內(nèi)的可再生能源在下世紀將會發(fā)前所未有的速度發(fā)展，逐步成為人類的基礎(chǔ)能源之一。

據(jù)預(yù)測，到本世紀中葉可再生能源在世界能源結(jié)構(gòu)中將占到50%以上。02。3未來世界能源結(jié)構(gòu)變化與預(yù)測02。3

光伏產(chǎn)業(yè)市場將逐步由邊遠地區(qū)和農(nóng)村的補充能源向全社會的替代能源過渡。預(yù)測到下世紀中葉，太陽能光伏發(fā)電將達到世界發(fā)電量的15%-20%。

太陽能光伏技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：02。3生產(chǎn)量

MW世界太陽能電池產(chǎn)量02。3安裝量/KW我國光伏系統(tǒng)累計安裝量02。3光伏工業(yè)發(fā)展的特點是：產(chǎn)量增加，轉(zhuǎn)換效率提高，成本降低，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。目前，世界太陽能電池年產(chǎn)量已超過150MW，太陽能電池的平均效率為15%，最高已接近30%。光伏系統(tǒng)電價成本已接近11美分/千瓦時。02。3太陽能光熱技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：太陽能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。1998年世界太陽能熱水器的總保有量約5400萬平方米。02。3按