我国太阳能利用技术的发展概况和趋势

qian300

2007-07-05 14:32:14  作者：  来源：互联网
简介：太阳能利用技术指太阳能的直接转化和利用的技术。利用半导体器件的光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能称为太阳能光伏技术；把太阳辐射能转换成热能并加以利用属于太阳能热利用技术。本文主要介绍我国这两种技术 ...
+ _2 R5 R" x/ u& v/ H关键字：太阳能利用技术　太阳能资源　光伏发电技术　热利用技术
& |$ n$ m( l8 a5 e太阳能利用技术指太阳能的直接转化和利用的技术。利用半导体器件的光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能称为太阳能光伏技术；把太阳辐射能转换成热能并加以利用属于太阳能热利用技术。本文主要介绍我国这两种技术的利用情况，供参考。
1　太阳能资源 地球上太阳能资源一般以全年总辐射量[kJ(m2·年)]和全年日照总时数表示。 我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103～8.4×106kJ/(m2·年)之间，相当于2.4×104亿t标煤。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2200h，日照能量在5×106kJ/(m2·年)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。
2　太阳能光伏发电 截至2002年，我国电池和组件的总生产能力约29MW/年。2002年我国太阳能电池和组件的实际生产量达到11MW，其中电池/组件生产6MW(其中2MW为非晶硅)，组件封装5MW。最近10年太阳能电池和组件生产年均增长率为25％(从1992年的0.65MW至2002年的6MW)。电池和组件性能不断提高，商业化晶硅电池效率由20世纪80年代的10％～12％提高到12％～14％。太阳能电池组件成本20年来不断降低，售价由80年代初的65～70元/Wp降到2002年的30元/Wp。 为适应市场发展的需要，目前一些生产厂和公司正在扩大生产能力或新建厂。可以说，我国光伏电池产业正处于一个大发展时期。 截至2002年底，光伏系统总安装容量约40MWp，主要应用包括通信、边远地区应用、产业应用及消费娱乐产品等。最近2年开始并网发电系统的研制和示范。 边远地区应用主要分布在我国西部地区，包括独立光伏电站，户用光伏系统(照明、电视、收音机、水泵等)。如西藏7个无电县城，总计420kWp，西藏阿里地区专项光伏工程项目，总计约0.6MW。2002年，国家计委启动了"无电乡通电工程"，投资约20亿人民币，用光伏发电解决西部7省、区(西藏、新疆、青海、内蒙古、陕西、甘肃、四川)无电乡的乡政府所在镇的用电问题，光伏系统总安装容量约20MW。这些光伏电站对提高当地人民物质文化水平和带动当地经济发展都起到了非常积极的作用。 我国目前仍有大约6000万人生活在无电地区急需生活用电。为尽快解决边远无电地区人民的用电问题，国家计委推出了"中国光明工程"计划，计划目标是到2010年，利用光伏发电和风力发电解决2300万边远地区人口的用电问题，并达到人均100W的用电水平，相当于届时全国人均发电量的1/3。同时解决边远地区边防哨所、微波通信、公路道班、输油管线维护、铁路信号等的基本用电问题。该计划于2005年使光伏总装机容量达100MW，2010年达到300MW。我国未来光伏电池产业和市场发展的估计如表1所示。世界银行为开拓中国可再生能源市场的GEF项目也在执行中，该计划在5年内安装的10MW的户用光伏系统。2003将启动无电村的通电工程，其规模相仿。2008年北京奥运申办成功，促进了光伏并网发展，近来各地不断启动不同规模的并网发电示范工程。这些计划的执行，将使中国成为世界上仅次于日本、欧洲和美国的第四大光伏电池市场。
! m! y% G2 g1 z. M) v表1　我国未来光伏电池产业和市场发展的估计

项目	年生产量 (MWp)	组件成本 (元/Wp)	总安装容量 - q6 z: O+ D! @( ?9 E& S0 |(WMp)
2000年	3	26～28	18
2005年	20	16～18	100
2010年	60	13～15	300

国社会、经济的快速发展为光伏电池市场提供了更好的发展机遇和空间，可以期望，并网屋顶系统及电站也会很快进入市场。在市场和生态环境的驱动下，我国光伏电池工业会有一个大的发展。 3　太阳能热利用技术 3.1　太阳能热水器 20多年来，我国各种太阳能热利用技术获得不同程度的发展。其中太阳能热水器技术最成熟、应用最广泛、产业化发展最迅速，是20世纪70年代以来我国可再生能源领域中产业化发展最成功的范例。 太阳能热水器的生产和应用开始于20世纪70年代后期，开始以平板式和闷晒式为主，生产规模较小，技术水平较低。20世纪80年代中期，我国引进加拿大铜铝复合吸热板(SUNSTRIP)制造技术，并自行研制成功铝阳极化电解着色选择性涂层(北京太阳能研究所)，使我国平板集热器产品质量跨上一个新台阶，我国太阳能热水器产业开始进入以现代化生产手段制造国产优质平板集热器的历史新阶段。20世纪90年代相继研制成功全玻璃真空管(清华大学)和热管式真空管集热器(北京太阳能研究所)并相继实现商业化生产。我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，技术不断改进、产品质量不断提高，几种热水器的国家标准已颁布并开始实施，市场需求和竞争机制促使太阳能热水器产业迅速发展，我国已成为世界上热水器生产和消费最大的国家。 截至2002年末，全国已有上千家企业从事开发、生产、销售和安装太阳能热水器业务。产品类型主要有平板热水器、真空管热水器和闷晒式3种。平板热水器以铜－铝复合板芯为主，其次是全铜板芯，少数为耐腐蚀铝板芯。真空管热水器以全玻璃管为主，其次是热管式真空管，后者具有更优良的耐高温性能、抗冻性能及热性能，热启动和工作性能也较好，但价格较贵；闷晒式热水器将水箱与集热器合为一体，结构简单，成本低。 2002年太阳能热水器销售量达到800万m2，其中真空管约450万m2，平板式250万m2，闷晒式100万m2。截至2002年底，全国太阳能热水器的保有量达到3500万m2，销售额约达到100亿元，带来15万人的就业机会，已成为靠市场机制进行良性循环的新兴产业，并与燃气热水器和电热水器形成三足鼎立的局面。 到2010年，我国人口约14亿，热水器的户用比例如果能达到10％，平均户用面积也将会成倍增加，热水器总安装量将达到5亿m2以上。亚太银行专家对我国太阳能热水器的利用作出估计：10％的住宅安装太阳能热水器(2m2/每户)，热水负荷的75％由太阳能供给，每年可节约310亿kWh电力(相当于1050万t标准煤)，相当于减少CO2排放3850万t。说明太阳能热水器的经济、环境和社会效益非常好。 3.2　太阳能建筑 我国20世纪70年代开始被动太阳能采暖建筑的研究开发和示范，至今已推广约1000万m2(建筑面积)。目前被动太阳能房开始由群体建筑向住宅小区发展，如甘肃省临夏市建成占地9.8万m2、建筑面积9.2万m2的太阳能小区；兰州"阳光计划"投资4.28亿元在郊区兴建73.3万m2太阳能住宅小区等。我国被动太阳房采暖节能60％～70％，平均每m2建筑面积每年可节约20～40kg标准煤，发挥着良好的经济和社会效益，但在技术水平上同国外还有相当大的差距。 21世纪，应组织建筑师和太阳能专家联合攻关，解决太阳能技术与建筑的集成技术，使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑设计标准和规范，通过政策法规，逐步实现民用建筑必须有太阳能设计才可批准施工。争取在2010年和2030年分别实现民用建筑太阳房达到10％和30％，其社会、经济、环境效益将十分可观。 3.3　太阳能热发电 我国太阳能热发电技术的研究开发工作开始于20世经70年代末，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本解决，加上经费不足，热发电项目先后停止。国家"八五"计划安排了小型部件和材料的攻关项目，带有技术储备性质，目前还没有试验样机。"十五"的"863计划"安排了热发电的项目。总体水平与国外差距很大。 考虑到国内外的技术现状，可作如下粗略预测考虑：在2000～2010年期间进行研制及示范，2010～2030年期间进行10～100MW级商业性示范，2030～2050年期间进行1000MW级商业化推广应用。
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太阳能利用技术和产业已由技术开拓期步入蓬勃发展时代。可以展望，在不久的将来，太阳能发电成本有可能降低到与常规电价相竞争的水平，一个大规模利用太阳能的新时代--太阳能时代正在来临。

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