日本核电危机为光伏能源发展.doc

核电危机为光伏能源发展提供了广阔的发展空间和机遇一、能源危机全球面临的课题能源是经济的命脉，是许多国家制定全球战略的首要问题。目前,在世界初级能源的产量和消费中，位居第一位的是石油，其次是煤炭和天然气。石油开采的历史已经超过140年，根据经济学家和科学家的普遍估计，目前全球每天消耗石油量达到7700万桶，且以每年12%的速度增加。目前世界石油总储量为30008000亿吨，乐观的估计，可开采40100年；煤炭每年开采量为35亿吨，全球可供开采的总量为700017000亿吨，可开采年限为200500年；天然气乐观的估计，全球储量为280亿立方米，能满足170年的需求。石油、煤炭和天然气等常规化石能源的储量日益减少，全球面临着严重的能源危机。如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。 如果新的替代能源没有届时被发现，人类的生存将面临着严重的挑战。为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的氢燃料电池电动汽车，就是此类能源中应用的典型代表。解决能源危机的途径：一是节约使用能源；二是加强新能源技术的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。二、核能“让我欢喜让我悠”的双刃剑核能，又称原子能。它是指原子核发生变化（核裂变、核聚变）时释放出的能量。核能非常巨大。其优点是：质能比高，原料充足。1公斤铀235释放的能量相当于1800吨石油或2800吨标准煤。曾一度是各国致力发展的对象，被誉为未来发展方向的新能源。从全球范围来看，目前世界电力供应的13%15来自核电。世界主要能源消费大国对核能依赖程度则更高，各国核电占本国总电力的比例分别为：法国77%、韩国38、德国32、日本30、美国20、英国20、俄罗斯16。相比而言，中国核电在电力结构中比重小很多，截至2011年3月，中国共有13台投入运行，装机容量仅占全国电力装机总容量的1.8%左右。但是，核能却是一把双刃剑。一旦发生事故，将对国家的经济、生态、政治稳定带来极大破坏，造成的危害是相当持久的。到目前，全球共发生了3次核电事故。1.美国三哩岛核电事故。1979年3月29日，在美国宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三哩岛，一个核反应堆出事了。先是因为向反应堆灌注冷却水的管道爆裂，而备用管道的一个管件阀门又不小心关闭了。虽然控制棒已中断了链式反应，但裂变碎片衰变的能量仍在继续加热着堆芯，此时，一位操作员误以为反应堆灌满了水，关闭了堆芯紧急冷却系统。堆芯开始过热，燃料包壳和构建都熔化为液体；之后，虽然装载燃料的压力容器没有熔化，但仍有部分有放射性的一回路冷却剂漏进了安全壳，这使得安全壳内充满了强放射性的混合物。就这样，在三哩岛事故中，1/3的堆芯出现损坏，并发生了部分放射性泄漏到环境的事故。而据科学家们预计，对生活在三哩岛附近的5万人来说，当时的核泄漏只能造成60人死亡。但这些并不能阻止当地居民的恐慌，三哩岛事故30周年时，仍有居住在附近的人撰写纪念文章，表示：“不管科学家怎么说，也不论政客们是如何向媒体解释，我都要告诉大家，三哩岛附近的城镇中的癌症发病率奇高，比世界上任何一个地方都高(切尔诺贝利地区除外)”。事故后，曾经在美国蓬勃发展的核电行业中止了。没有新的核电项目，甚至很多原计划两年后开工的项目都终止了。三哩岛事故后长达30年的时间，美国没有建设或投产过一台核电机组，作为世界核供货商龙头老大的西屋公司，民用核设施生产几乎没有了订单。甚至有人认为，正是从三哩岛事故开始，世界核电发展开始步入近30年的萧条期。2.切尔诺贝利的灾难。1986年4月26日，有史以来最严重的核反应堆事故，在前苏联乌克兰切尔诺贝利村附近发生。当时，在4号反应堆进行的一个为测试反应堆安全性而设计的实验中，链式反应变得越来越失控。部分是因为操作员的失误，部分是因为拙劣的设计。反应堆的热量使冷却水爆炸式沸腾，炸开了反应堆的包围容器。反应堆中用作缓和剂的碳开始燃烧，堆芯中的放射性物质被烟携带，扩散到了反应堆外，造成了周围地区严重的放射性污染。事故导致了31人当场死亡，而据联合国的估计，这次事故还导致额外的4000人死于癌变。事故发生后，辐射尘甚至飘散到了欧洲的大部分地区，因此，意大利规定部分农作物禁止食用，例如蘑菇。3.日本福岛核电事故。2011年3月11日下午，日本东部海域发生里氏9.0级大地震，并引发海啸。3月12日下午，位于日本本州岛东部沿海一号机组发生爆炸。3月14日，三号机组发生两次爆炸。放射性物质泄漏到大气和海洋中，方圆20公里内的居民被紧急疏散。从2号机组泄漏入海的污水总量估计达520吨，放射性活度达5000万亿贝克勒尔。根据福岛第一核电站安全规定，这相当于允许其每年排放量的2万多倍。此次核事故造成的其它后果目前尚无法统计。面对能源危机，核电事故阴影，人们禁让要问：未来的新能源之路究竟该如何走下去？三、光伏能源路漫漫，其修远兮让我们把目光再一次转向太阳。地球上所有能量都来自太阳。太阳是个巨大的能量体，能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应，产能功率（即每秒产生能量）约为3.801023KW。地球只接收到太阳能辐射的22亿分之一，到达地面的能量只有8.11013KW。这个数量相当于全世界发电量的几十万倍。按目前太阳质量消耗速率，可维持600亿年，所以可以说太阳是“取之不尽，用之不竭”的能源。太阳能既是一次性能源，又是可再生的能源，既清洁又安全，在开发与利用过程中没有废渣、废料，不会给环境造成污染。光伏发电新能源的发展之路自从1839年法国科学家EBecquerel发现液体的光伏特效应以来，太阳发电已经经历了160多年漫长的发展史。光伏发展可分为五个阶段：第一阶段（19541973）：1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实验用的单晶太阳电池，效率为6%，在太阳电池发展史上起到了里程碑的作用。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜电池。太阳电池开始缓慢发展。第二阶段（19731980）：1973年爆发中东战争，引起了第一次石油危机，从而使许多国家，尤其是工业发达国家，加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳研究经费大幅度增长，并且成立了太阳开发银行，促进太阳能产品的商业化。于1978年美国建成了100KWp太阳地面光伏电站。1974年日本公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散和大型光伏发电系统。为实现这一计划，日本投入了大量人力、物力和财力。至1980年，单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。第三阶段（19801992）：进入20世纪80年代，世界石油价格大幅回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力，核电发展较快，对太阳能的发展产生了一定的抑制作用。在这个时期太阳能利用进入了低谷。第四阶段（19922000）：由于大量燃烧矿物能源，造成了全球的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁，在这样的背景症，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了里约热内卢环境与发展宣言、21世纪议程和联合国气候变化框架公约等一系列重要的文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，国际太阳能领域的合作更加活跃，规模扩大，使世界太阳能技术进入一个新的发展时期。1993年，日本重新制定了“阳光计划”；1997年，美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”。1998年，单晶硅光伏电池效率已达24.7%。第五阶段（2000至今）：进入21世纪，原油也进入了疯狂上涨的阶段，从2000年的不足30美元/桶，暴涨到2008年7月时接近150美元/桶，这让世界各国再次意识到不可再生能源的稀缺性，加强了人们发展新能源的欲望。此阶段，太阳能产业也得到了轰轰烈烈的发展。德国、法国、西班牙、意大利等国相继出台了新能源法案，对光伏购电实行补偿，许多发达国家加强了对新能源发展的支持贴力度，太阳能发电装机容量得到了迅猛的发展。受益于太阳能发电需求的猛烈增长， 我国由前几年的无名小卒到2007年一跃成为世界第一太阳电池生产大国。在光伏电池转换效率方面，多晶硅太阳电池实验最高转换效率达到了20.3%；2007年,德国Spectrolab公司最新研究的CaAs多结太阳电池，转换效率达40.7%。四、光伏能源广阔的发展空间和机遇（一）各国纷纷调整能源发展结构，为光伏能源发展提供了广阔发展空间和机遇。政府政策主导光伏产业向前发展。进入2009年，在经济危机中，太阳能被誉为将带领未来经济增长的领头羊。美国总统奥巴马在就职以来大力推动新能源的发展。意大利、希腊、日本等国家2009年以来继续推出极具吸引力的光伏补贴政策，推动了意大利市场的迅速扩大。我国在2009年3月，出台了太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法，这预示着中国光伏产业开始政策扶持，中国也有望成为光伏行业发展的领头国家之一。我国从1958年开始研制太阳通电池，至2007年，全国太阳能电池产量达到1188MW，2008年产量据统计超过2GW。中国已经成功超越欧洲、日本为世界太阳电池生产第一大国。日本福岛核事故，引发全球对核能安全的高度关切。欧洲掀起反核热浪，德国、法国、意大利等国爆发反核示威游行。多个国家核电发展计划紧急刹车，德国宣布关闭七座1980年以前投入运营的核电站，并暂停延长核电站运营期限计划。瑞士、韩国、印度和中国等都决定重审本国的核电发展计划。世界自然基金会全球变化应对计划主任杨富强杨富强对浙商记者坦言：“2020年以前，中国核电发展将减缓发展速度，已经是确定无疑的事情。”根据2011年全国能源会议的决定，到2020年全国核电运行装机容量要达到8600万千瓦。而核电行业内部的目标是到2020年达到1亿千瓦的装机容量。“现在不可能了。能做到两三千万千瓦就不错了。” 国家发改委能源研究所副所长李俊峰表示。 （二）光伏能源技术的发展，将打破制约产业发展的瓶颈。太阳能发电发展的瓶颈仍然是成本高昂、效率低。随着科技的不断发展，降低成本，提高效率已成为现实。目前多晶硅制备国际主流的技术主要有以下三种：1.改良西门子法。使用这种方法生产多晶硅成本约为2535美元/kg;2.流化床法。使用这种方法生产多晶硅成本约为1525美元/kg.3.冶金法。1996年日本川崎公司开发了冶金法生产太阳能级多晶硅的方法。2006年美国道康宁公司采用此法投产了1000吨多晶硅生产线，使用此法生产多晶硅成本约为5-15美元/kg。（三）福岛核电事故，日本光伏业遭重创，光伏产品出现缺口。3月14日，日本京瓷集团位于福岛、山形、郡山的三处工厂宣布停产。京瓷集团一位人士向记者表示，机器设备没有遭受损害，但鉴于余震强烈，目前尚无法恢复生产的计划。“因为电力供应短缺，今年8200吨产能估计无法实现了”据记者了解，日本多晶硅巨头MSetek的工厂基本上都坐落于日本重灾区，受灾最为严重。目前，M