太阳能利用技术的创新与发展

太阳能发展前景及利用

选题背景

目前能源危机已成为影响人类继续发展的一项重要因素，太阳能作为一种新型的清洁能源，被人类给予了厚望，太阳能的能否有效利用关系着人类的未来。

项目条件

太阳光线太阳能

研究目的

太阳能已逐渐走进我们的生活，对于太阳能或许我们还有一点陌生，借此机会我们来讨论一下“太阳能”。

主要研究方法

上网查阅资料查阅相关书籍请教相关人士

研究的基本思路

在本次研究中，通过各种渠道获得相关知识，并加以分析，从中获取自己需要的，加入自己的认识，再编写论文。

研究的先进性

广泛获取信息，具有科学性，真实性。

研究的基本过程

先选取题材，制定学习过程，再通过各种渠道获取相关信息，最后编写论文。论文分为以下步骤：背景及目的，研究过程，研究心得，中英文摘要，太阳能的认识，太阳能的利用范围，太阳能在国内外的利用程度，太阳能的前景，总结。

研究心得

通过此次研究学习我对太阳能有了进一步认识，对资源节约及开发也有了新的理解。通过本次学习提高了我的综合能力，拓宽了我的知识面。 中文摘要

太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。下图是地球上的能流图。从图上可以看出，地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

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。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。

太阳能科技发展和太阳能利用技术展望

20世纪太阳能科技发展和太阳能利用实践，为21世纪大规模利用太阳能奠定了坚实基础。近来，世界上一些著名分析预测研究机构、

跨国公司、太阳能专家和一些国家政府纷纷预测，认为21世纪中叶即2050年前后，太阳能（含风能、生物质能）在世界能源构成中将

占50％的份额，那时太阳能将成为世界可持续发展的基础能源。对

于这一预测，有人支持，也有人怀疑，意见不完全一致。为了科学地看待这一问题，我们可以从世界矿物能源生产和消费、全球环境保护

以及太阳能科技进步三个方面进行一些分析，以便得出比较客观的结论。

世界能源消费量增长一倍，在本世纪初大约需要50年，到本世

纪中期缩短到30年，进入80年代大约只要15年。全球矿物能源的消费量越来越大，而全球矿物能源贮量却十分有限。全球石油贮量约

1300亿吨，目前全球石油的年消耗量约35亿吨，而亚洲石油的消耗量在激增之中。如果这种趋势不变，则在今后25年中将平均年消耗

50亿吨石油，足以把全部贮量耗尽。即使在此期间有新油田发现，

专家估计全球石油贮量也不会超过2000亿吨，全球石油资源在三、五十年内将枯竭。今后用什么来代替石油？70年代“石油危机”以

后，曾把主要希望寄托在煤的气化和液化，30年快过去了，而这方

面的收效甚微，复杂的技术和巨大的投资，制约了气化煤和液化煤的

广泛使用。 社会进步和经济发展，需要能源的支撑。但是，用增加煤炭消耗

来弥补石油不足，是一条以环境为代价的能源发展道路，是完全行不通的。据测定，直接燃烧：吨煤，产生粉尘3-11kg，二氧化硫60kg，

二氧化氮3-9kg，还有大量二氧化碳。我国1995年排放的烟尘为1744

万吨，二氧化硫为2370万吨，其中燃煤排放的分别占70％和85％。目前，我国每年燃煤排放的碳已达10亿吨。煤炭的大量开发利用是

造成全球环境恶化的主要原因。根据1992年联合国召开的世界环境与发展大会的要求，煤炭的消费不仅不能增加，而应予以限制并逐步

太阳能的利用前景浅析

随着我国经济突飞猛进的发展，油价高涨以及日益严重的环保问题的时代来临，我们的能源需求将越来越成为经济发展的瓶颈，而从我国现在的能源结构看，煤、石油占了将近93%，而其他可再生能源的利用却少的可怜，只有区区的7%还不到。

我国政府这些年也意识到能源问题的急迫性，大力发展可再生能源，根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年可再生能源在我国能源结构中的比例争取达到16%，水电总装机达到3亿千瓦，风电装机目标为3000万千瓦，生物质发电达到3000万千瓦，沼气年利用总量达到443亿立方米，太阳能发电装机180万千瓦，太阳能热水器总集热面积达到3亿平方米，燃料乙醇的年生产能力达到1000万吨，生物柴油的年生产能力达到200万吨。

从《可再生能源中长期发展规划》可以看出我国的太阳能利用还是很有限，在可再生能源里面仅占不到1%，作为最清洁环保的太阳能，我们国家的开发利用前景非常广阔。

首先我们分析一下太阳能的利用主要有以下4大类：

光热利用

它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用，目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。

太阳能发电

太阳能发电分两类

光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。

光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。

光化利用

这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。

光生物利用

通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

目前我国应用最多的还是前面两种，即光热利用和太阳能发电。太阳能光热技术在我国的应用非常广泛，具有良好的产业化和商业化基础，家用太阳能热水器的应用也在不断推广。

太阳能的利用综述

太阳以电磁波的形式向宇宙辐射能量，称为太阳辐射能，简称太阳能。地球表面每平方米年辐射太阳能相当于200吨标准煤的发热量，而且太阳能是清洁、无污染、可再生的自然资源。

从世界范围来看，当今国际事务中存在的突出问题之一就是能源之争，如何获取更多的能源资源成为了国家与国家之间矛盾产生的根源；同时新能源的开发和利用亦成为了重要的研究项目之一。从国内来看，能源问题关系我国经济发展、社会稳定和国家安全，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展，是我国现代化建设中一项长期的重大战略任务。党的十七届五中全会，在对我国“第十二个五年规划”建议中，提出了三个重大转型，其中第二个转型，就是从高碳向低碳转型。经过几十年的努力，特别是经过“十一五”，开发利用再生能源、清洁能源，已在我国形成相当的产业规模，其中太阳能的利用，可谓方兴未艾，大有可为。

一、太阳能利用技术的形式

从太阳能的整体利用形式来看，大致有以下三种：

1、太阳能光热技术

太阳能光热技术是指将太阳辐射能转化为热能进行利用的技术。按利用的温度不同分为太阳能低温(<100℃)利用、中温(100～500℃)利用和高温(>500℃)利用。太阳能光热技术的利用通常可分直接利用和间接利用两种形式。常见的直接利用方式有以下四种方式：

(1) 利用太阳能热水器提供生活热水；

最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。

(2) 利用太阳能空气集热器进行供暖或物料干燥；

太阳能干燥比较适于农副产品的干燥，一般温度在60℃以下，不会破坏食品的营养价值，；木材采用太阳能预干不仅节能，还可以防止因为干燥温度过高，而使木材开裂、变形。太阳能干燥技术设备应用于食品和植物的深加工中，可以有效地防止菌虫对物料的侵害和变质变色现象的发生，有效地保持了物料原有的优良品质，也避免了因为干燥加工而造成的二次污染（如灰尘等污染物的污染）。