发展太阳能走可持续发展之路.doc

发展太阳能走可持续发展之路吴限一、太阳能应用的理论分析和现实应用(一)太阳能是一种安全、清洁、廉价的可再生资源。太阳能是一种利用太阳光中的能量的一种能源。是一种新兴的可再生能源，是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kwm2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173，000TW。在海平面上的标准峰值强度为lkwm2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为020kwm：，相当于有102，000TW的能量。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375x1026w)的22亿分之一，但已高达173，(Klqrgr，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。太阳能理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳的寿命至少尚有加亿年，对于人类里说，太阳能是无限的b】。地球上由于纬度不同，太阳辐射的能量也不一样，但是对于多数人类居住的地区来说，太阳能是普遍的；与传统的化石能源相比，太阳能的使用不讳带来其他资源的消耗，没有核污染安全问题，不会产生任何废弃物排放，大规模利用太阳能，可以大幅度降低二氧化硫、二氧化碳的排放量，对减少环境污染，弱化温室效应、改善生态环境，具有十分重大的现实意义。(二)太阳能的应用也存在一些缺点。第一是能流密度低，平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向lm-面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有15左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。而且由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来以供夜间或阴雨天使用，把夏季充足的阳光热能储存起来用于寒冬的采暖。但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。第二是效率低，成本高。目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。如太阳集热器、太阳能热力发电、太阳能光伏发电、太阳能海水淡化技术等。能但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。解决的办法只有不断的进行技术创新，降低太阳能的成本，逐渐的替代传统能源。(三)目前太阳能在我国的应用情况。在我国，太阳能的发展的应用已经形成了一条完整的产业链。太阳能热水器是我国可再生能源最早形成产业化规模的项目。到2006年底，我国太阳能热水器保有量约9，000万平方米，占世界总保有量的758。按每平方米太阳能热水器每年替代120公斤标准煤计算，我国太阳热水器每年可替代1，080万吨标准煤。2006年我国太阳热水器产量为1，800万平方米，占世界年产量的66，比2005年的l，500万平方米增加20。2006年我国太阳热水器产业年产值200多亿元，销售额300多亿元，出口创汇5，000万美元，全行业提供就业岗位100多万个。2006年太阳能真空管热水器占市场份额的90。全玻璃真空管集热管是我国具有完全知识产权的产品，并且已经形成从产品研发、设计、材料加工、产品制造、检测认证、工程安装、营销服务等比较完整的产业体系。自2004年以来，在国际光伏市场需求的拉动下，我国光伏产业迅速发展。2006年达到世界份额的10以上，仅次于日本、欧洲，位居世界第三位，我国成为世界光伏产业发展最快的国家之一。2006年我国光伏产业原材料和市场两头在外的局面仍然没有改变。国产的硅材料生产能力约为400吨，按13吨舢w计算，仅够生产30MW太阳电池。2006年国内市场仅销售了10MW，光伏发电累计装机容量约为80MW，主要是农村电气化(35MW)、通信和工业(28MW)、并网发电(4MW)、其他(13Mw)。2007年，国内多晶硅材料产量将突破1000吨，在建的项目有lO多个。预计到2008年，我国硅材料的生产能力将达到15，000吨，能满足1。100MW太阳电池的生产。但是，我国太阳能级硅材料的技术和产业仍落后国际水平，及待加强太阳级硅材料的研究开发以及对太阳级硅材料产业的支持。同时，应高度重视各种非晶硅薄膜电池的开发与产业化。由安泰科技公司与德国Odersun公司合作开发的铜铟硫薄膜电池5MW生产线已经于2007年4月19日正式投产。这种电池有材料消耗少、设备成本低、工艺简单等特点，每峰瓦成本可降到1美元以下，而且易于应用，发展潜力很大。二、太阳能应用与可持续发展(一)太阳能的广泛应用是实现可持续发展的有效途径。世界环境与发展委员会(WECD)对可持续发展的定义是：可持续发展是满足当代人的需要而又不损害后代人的需要的能力的发展。这里的定义包括两个关键的概念：一是“需要”的概念，资源在人口众多，能源消耗巨大的现代社会里更加显出他的稀缺性，如果不考虑子孙后代，那么“需要”就是没有上限的，就是菏泽而渔的。二是有技术情况和社会组织对满足当代人和后代人的需要的环境潜力施加限制的思想，这种思想是我们必须走可持续发展之路的精神向导3】。究竟如何实现可持续发展进而成为人类孜孜不倦探求的目标。可持续发展要求人类对生物圈的作用必须限制在生物圈的承载力之内。人对生物圈的作用包括两方面：向其索取资源和排放废物，这些活动影响了自然环境的组成、结构、功能及其发展过程，反过来环境又对人类社会自身的生存与发展形成反作用。因此，在全球范围内可更新资源的使用强度应限制在其最大持续收获量之内；不可更新资源的耗竭速度不应超过寻求作为代用品的可更新资源的速度，以便给后代留下更广阔的发展空间。煤、石油、天然气等都属于不可再生资源，我我们的经济发展恰恰也大量的需要这些资源。太阳能不管是发热还是发光都能很好的替代这些传统资源，所以太阳能技术的创新是可持续发展的根本手段。(二)太阳能的应用对可持续发展的经济学分析。虽然太阳能的应用具有许多其他能源所无法比拟的优势，但是同样也不可避免的由自己的软肋，与同类技术相比，太阳能资源的开发利用成本相对较高。以发电技术为例，光伏发电成本投入为煤电的11至18倍，尤其大型光伏电站更是需要巨大成本投入，这在一定程度上无疑限制了太阳能资源的开发利用。对于企业来说，生存的根本在于获得利润，如果成本过高，就意味着太阳能产品的价格也必须随之上涨，才会有利可图，才会增加技术创新的积极性。也正是因为这一特点，国家的相关政策也表现出了支持太阳能产业发展的态度，国家将开发利用新能源和可再生资源放到国家能源建设开发战略的优先地位，多采取的政策有：对新能源与可再生能源科学研究机构和重点科技攻关项目及示范项目和培训提供支持，实行补贴政策；减免可再生能源所得税及增值税；对农村能源使用方面提供低息贷款；加速可再生能源技术的国产化等。有人曾算过这样一笔账：若一家足浴店每天约需要2吨50摄氏度的热水(按每人每次用热水20公斤。全天100人次计)，耗电90千瓦时，按每千瓦时O8元计算，每天电费72元。全年按实际运行360天计算，需要支付电费51840元。而同等规模的店铺，如果利用太阳能来加热，总投资仅需10万元，两年就可收回投资成本。且一次投入，长期受益。专家测算，一个城市如果增加20的投资用于取暖的太阳能设施建设，就可以解决城市70的供热问题，其余30可以电力、燃气等能源形式加以弥补。如此一来。城市用电压力可大为缓解，同时由于减少了煤、木柴等燃料的使用。城市的空气质量和环境也将得到很大改善。太阳能本身是一种公共物品，具有很强的外部性，以利润为导向的企业不会涉足，但是太阳能应用的技术则属于正常的物品，有价值和使用价值，只要有市场，有利润，企业就会涉足。目前，我国的太阳能应用的市场规模还比较小，缺乏一定的市场竞争力，但是随着科技的不断进步带来的成本的不断下降。太阳能产业必定是可持续发展的朝阳产业。同时，煤炭、石油等不可再生资源的成本却是不断上升的，我们从这些不断上涨的价格上窥见一二，所以从长远的可持续的眼光来看，太阳能的应用潜力巨大。三、对当前我国太阳能应用的几点思考(一)太阳能应用的理想化前景，替代传统能源是大势所趋。毫无疑问，若使太阳能应用真正达到实用水平。一是要提高太阳能光电变换效率并降低成本；-是要实现太阳能发电同现在的电网联网。这些都有待于技术的提高，对于普通的家庭来说，理想的应用是渗透到生活的方方面面，比如：太阳能电话、太阳能冰箱、太阳能空调机、太阳能电视机，太阳能照相机等。能源专家们认为。21世纪中叶，太阳能发电将从现在占能源市场的不足1增加到50，太阳能和其他可再生能源有可能占到世界能源的一半。在未来的世界中，不管是生产领域还是消费领域，都有可能出现太阳能应用的产品，逐渐替代污染比较严重的传统能源是大势所趋。(二)全球的环境问题加速太阳能的广泛应用的进程。自1750年以来，由于人类活动的影响。全球大气二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等温室气体浓度显著增加，2005年全球大气C02浓度为379ppm，目前已经远远超出了根据冰芯记录得到的工业化前六十五万年以来的自然变化浓度范围，是65万年以来最高的。根据多种研究结果证实了过去50年观测到的大部分全球平均温度的升高非常可能是由于人为温室气体浓度的增加引起的。这其中包括人口剧增、大气污染、生态环境恶化、土地被侵蚀、森林资源被破坏、酸雨的危害、水污染等等，这其中的绝大部分与我们先阶段所使用的资源有关，煤和石油燃烧所产生的一系列环境问题都已经被大家所认识和思考，经济要继续发展，人类要继续生存，就不能不考虑尽早的用清洁的、无污染的能源来代替传统能源，太阳能正是首选。(三)人类发展思维的转变为太阳能的广泛应用提供了精神支持。从古代的“天人合一”的发展思想到现代的可持续发展，都表明了人类早已经意识到了人类发展与资源和环境的辩证统一关系，在增长的极限和生存的蓝图中，已经充分了表明了人类对于目前发展状况的担忧，所以才派生出了“零增长理论“。但是，显然这是荒谬的，要想解决人121增长，资源枯竭，环境恶化等所带来的切问题，单纯的依靠不作为是不符合实际的，最根本的技术创新。值得欣慰的是，不仅仅科学家意识到了这些问题，普通人也