21世纪的太阳能发展与利用

21世纪的太阳能发展与利用

电气工程学院 自动化112班 黄慧 1102100317

摘要：自从人类社会进入工业时代以后，人类社会的进步与发展就离不开对化石原料的利用与开采。社会的各行各业、生活中的方方面面都少不了能源的参与。科技在发展，社会在进步，如果没了能源的参与，我们的社会就会止步不前。在过去的两三百年，人类对化石能源不停歇的开采以及不合理的利用，使得进入21世纪以来，各种化石能源频频发出枯竭的信号，人们不得不想法设法寻找新的能源来替代常规能源的使用。现阶段，寻求新的能源，发展新能源与转换技术，逐步使得新能源替代常规能源是我们在新能源开发利用方面的首要任务。

关键字：新能源 太阳能的优缺点 太阳能的利用

正文：

一、 太阳能开发的必要

我国是一个能源大国，在能源结构中煤炭储量最为丰富，石油、天然气等其他能源也储量比较丰富。但是从常规能源消费来看，我国的人均消费水平也在逐年增长，而且我国人口有13亿，是世界人口最多的国家，与竞技社会生产需求相比，人力资源相对过剩，我国对常规能源的开发利用已达到相当高的程度，与能源高强度开发和大规模消费相对应的则是能源利用效率的低下。目前，我国能源利用效率仅为30%左右，比发达国家低将近10个百分点；而且我国主要用能产品的但闻产品能耗比发达国家高超过25%。必须清醒地看到，我国能源资源形势是严峻的。石油、煤作为重要的化石能源，是不可再生的资源，

总有一天要消耗殆尽。从我国现状来看，我国人均能源少，产品能耗高，因此，从我国目前能源生产和能源消费的实际情况出发，积极调整我国能源结构，在合理开发、综合利用和注重节约能源资源的同时，大力开发接替能源，是保障我国经济可持续发展的必由之路，也是我国未来能源发展战略的要求。建立高度节约型的循环竞技体制，深入研究、大力开发和利用新能源，这才是我国实现和平崛起的唯一选择。

据我们所知，太阳是万物之源，太阳能是最原始同时也是最永恒的能量，它不但清洁，而且取之不尽，用之不竭，是一种理想的可再生能源，同时太阳能还是其他各种形式可再生能源的基础，在寻求用新能源来替代常规能源的道路上，开发利用太阳能、探索太阳能转换成其他能源的技术是我们最应该考虑与选择的途径。在常规能源快要枯竭的今天，我们不得不抓紧对太阳能的开发与利用。

二、 太阳能开发利用的优缺点

1太阳能的优点：

（1） 普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论高山或岛屿，阳光都可以照射到，可以直接开发和利用，并且无需开采和运输。

（2） 无害性：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，太阳能的无污染性是非常重要的。

（3） 巨大性：太阳的能量是无穷大的，太阳每年辐射到地球表面的能量相当于130万亿吨煤的能量，其总量是当今世界能够开发利用的最大能源。

（4） 长久性：太阳能取之不尽，用之不竭，根据太阳现在产生的核能速率来算，氢的贮量能够维持上百亿年，而地球的寿命也为几十亿年，从这个意义来讲，可以说太阳能是取之不尽的，可以供人类长久地利用。

2太阳能的缺点

（1） 分散性：尽管到达地球表面的太阳辐射总量很大，但是能流密度很低，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射量最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上能收到的太阳能平均有1000W，若按全年日夜平均就只有200W了。而在冬季，太阳能量就只有夏季同时间段的一半了，如果在阴天，就只有五分之一左右了。这样的能流密度是很低的。

（2） 不稳定性：由于收到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制和晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以到达地球某一表面的太阳辐照度即是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能大规模的开发利用增加了难度。

（3） 效率低和成本高：就目前太阳能的利用水平，我们已经基本掌握了太阳能利用的理论知识，但是在开发利用技术和装置研发方面还有待提高，以致于有点太阳能利用装置效率低，在使用中成本较高。

三、 太阳能在日常生活中的应用

1、 太阳能热水器

太阳能热水器是将太阳光能转换为热能，将水从低温加热到高温以供人们使用的装置，

它对太阳能的利用区别于传统的自然利用，如晾晒、采光。 真空管是太阳能热水器的核心，它的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层，用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射，光子撞击涂层，太阳能转化成热能，水从涂层外吸热，水温升高，密度减小，热水向上运动，而比重大的冷水下降。热水始终位于上部，即水箱中。太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大，主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时，热水器内的热水便依靠自然落差流出，落差越大，水压越高。

目前，我国国内的太阳能热水器使用数量已经是非常巨大的，而且数量还在不断的上涨，在很多的公共场合都使用有太阳能热水器，很多家庭都装上了太阳能热水器，国内许多大学的学生公寓楼也安装了太阳能热水器工学生使用。太阳能热水器在日常生活中的使用已经非常普遍，基本上已经融入了每一个国民的生活当中。

2、 太阳能发电

人们的日常生活，随时都会用到电能，无论是在家还是外出，我们都离不开电能的使用。在现代科技高度发达的时代，几乎每一个科技产品都需要用到电能来工作。太阳能发电是现代将其他能源转换成电能的最清洁的方式之一。目前，太阳能发电主要分为太阳能光伏发电和太阳能热能发电两种，太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。太阳热能发电是利用集热器将太阳辐射能转换为热能，并通过热力循环过程进行发电。太阳热能发电系统有三类：抛物槽式聚焦系统、塔式聚焦系统和碟式系统，转换效率大约为30%到35%。聚焦式太阳能热发电系统的传热工质主要是水、水蒸汽和熔盐等，这些传热工质在接收器内可以加热到摄氏450度然后用于发电。此外，该发电方式的储热系统可以将热能暂时储存数小时，以备用电高峰时之需。

我国在太阳能发电领域起步较晚，所以无论在研发还是在产业规模和商品化程度上都落后与西方发达国家，而且我国的科技水平远落后于西方发达国家，一些关键技术为外国垄断，比如高纯度的多晶硅。目前，我国已经成功实施了多项太阳能发电项目，如“送电下乡”和山东力诺太阳能发电并网项目和西藏羊八井光伏示范电站，这些项目的实施，使得我国在太阳能发电领域积累了更多的经验，这些都会使我国在太阳能发电领域取得越来越多的成功。

3、 太阳能汽车

汽车是人类出行必不可少的交通工具，传统的汽车是通过燃烧化石燃料来获取动力，驱动汽车行驶。但是现在化石燃料出现危机，人们不得不研发使用新能源的汽车来替代传统的汽车。太阳能汽车是一种靠太阳能驱动的汽车，在汽车上装有许多的太阳能电池板，它可以把太阳能转化成电能，从而工汽车使用，驱动汽车行驶。

目前，我国太阳能汽车产业还没有真正建立起来，在许多的关键技术上还存在缺陷，但随着太阳能的开发利用以及太阳能电池的研发，太阳能汽车在汽车市场上会占有相当大的分量，在环境问题越来月值得重视的今天、未来，人们在选择出行工具的时候，也会更多的考虑更加环保，更加清洁节能的太阳能汽车。、

4、 太阳能进行海水淡化

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，利用太阳能进行海水淡化需要用到太阳能蒸馏器装置，对太阳能进行吸收，转化为热能，利用该热能对海水进行加热，使海水中的H2O蒸发分离，然后将水蒸气导出并冷却，得到淡水。利用太阳能进行海水淡化，可独立运行，不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、低能耗，运行安全稳定可靠，不消耗

石油、天然气、煤炭等常规能源，而且投资相对较少，产水成本低。早在2013年，我国首个太阳能光热海水淡化项目在海南省乐东尖峰镇投产，这一项目的投产也填补了我国在光热海水淡化技术研发与成果转化方面的空白。随着人们对太阳能的利用越来越多，以后也会有更多的太阳能海水淡化装置在我国沿海周边建设运行。

四、 我国太阳能的发展前景

随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。全世界的人们都在不断寻找可以替代常规能源的替代品，毋容置疑，太阳能是最好的选择之一。近几年来，太阳能产业在我国得到了迅猛的发展，中国已成为仅次于日本和德国之后居世界第三的光伏产品生产大国，这是我国为改善全球日益恶化的环境做出的巨大贡献，而中国随着相关法律和政策的出台，能源长期性短缺的中国将有望成为世界上最大的光伏发电市场。化石能源终将耗尽，绝对储量不可能满足人类长期发展的需要，寻找替代能源势在必然。太阳能是人类必然的能源选择，未来太阳能的发展将一片光明。

五、 结束语

进入21世纪以来，我国越来越重视太阳能的开发和利用，充分开发和利用太阳能资源是节省和替代常规能源的有效措施，是实现能源可持续发展的必经之路。太阳能的开发和利用不仅需要国家政策的支持，更需要我们每一个人的参与，当我们每一个人都投身于太阳能的开发中的时候，太阳能行业才能真正建立起来，我们所面临的能源短缺的问题才能得到缓解。