大家好!今天让小编来大家介绍下关于埃及光伏发电_太阳能历史的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.中国十大光伏电站哪些比较好?2.太阳能历史
3.有没有人知道太阳能最早是哪国发明的?是谁?
中国十大光伏电站哪些比较好?
中国十大光伏公司排名:国家电投、华能电力CHNG、中广核新能源、三峡能源、正泰新能源CHiNT、中国核电、中国华电、中节能太阳能、京能能源、大唐新能源等。
1、国家电投:国家电投一般指国家电力投资集团有限公司。国家电力投资集团有限公司(简称国家电投)成立于2015年5月,由原中国电力投资集团公司与国家核电技术有限公司重组组建。
2、华能电力CHNG:中国华能集团有限公司(CHINA HUANENG简称中国华能)是国有重要骨干企业。创立于1985年,因改革开放而生,伴随着改革开放不断成长壮大,是我国电力工业的一面旗帜,持续引领发电行业进步。
3、中广核新能源:中广核(北京)新能源科技有限公司,地址位于北京市丰台区南四环西路188号十二区2号楼3层303-304,经营范围:建设工程项目管理。
4、三峡能源:中国三峡新能源(集团)股份有限公司,法定代表人:王武斌。
5、正泰新能源CHiNT:正泰新能源积极参与“一带一路”共建,在泰国、西班牙、美国、保加利亚、土耳其、印度、罗马尼亚、南非、韩国、日本、荷兰、越南和埃及等多个国家开展光伏电站建设与EPC服务。
太阳能历史
这是从一篇叫做《太阳能简介》的论文中写到的,原文如下。
太阳能简介
摘要
太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源,受到世界各国的重视。太阳能广泛用于发电、制冷、制热等方面,已经和世界的经济生活联系在一起
关键词
太阳能污染硅电池
1. 前言
太阳能(Solar Energy),一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电,是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。广义太阳能包括: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,化石燃料(如煤、石油、天然气等)。狭义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。
太阳能源自太阳。太阳是一个炽热的气态球体,它的直径约为1.39×106km,质量约为2.2×l027t,为地球质量的3.32×105倍,体积是地球的1.3×106倍,平均密度为地球的1/4。太阳作为一个巨大、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(3.75×10^26KW)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。
总的说来太阳能具有能量十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境的优点。但也存在问题:1)能量分散,能量密度低;2)稳定性差,受日夜季候、地理纬度等影响,太阳能不断地生变化;3)装置成本过高;4)制造过程中污染严重,使用中可能有视觉污染。
我国的太阳能资源和分布广泛,有着十分丰富的太阳能资源。根据中国气象科学研究院的研究,有2/3以上国土面积,年日照在2000小时以上,年平均辐射量超过0.6GJ/cm2,各地太阳年辐射量大致在930~2330kW·h/m2之间。
从全国太阳年辐射总量的分布来看,西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。
2. 太阳能利用历史
人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率 不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造。
20世纪太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 :
第一阶段(1900-1920)
太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。建造的典型装置有:
1. 1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置;
2. 1902 -1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;
3. 1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。
第二阶段(1920-1945)
在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935-1945)有关,太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段(1945-1965)
二战结束后的20年中,一些有远见的人士注意到石油和天然气资源正在迅速减少,呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展。比较突出的研究进展有:
1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件;
1954年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础。
这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有:
1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。
1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。
1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。
第四阶段(1965-1973)
这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。
第五阶段(1973-1980)
“能源危机”(有的称“石油危机”)在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新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,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。
日本在1974年公布了政府制定的“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、分散型和大型光伏发电系统等。
这一时间太阳能研究领域不断扩大,研究工作日益深入,取得一批较大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。
太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化,太阳能产业初步建立,但规模较小,经济效益尚不理想。
第六阶段(1980-1992)
开发利用太阳能热潮,进入80年代后逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。
导致这种现象的主要原因是:世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力;太阳能技术没有重大突破,提高效率和降低成本的目标没有实现,以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心;核电发展较快,对太阳能的发展起到了一定的抑制作用
第七阶段(1992-今)
由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下,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,使太阳能利用工作走出低谷,逐渐得到加强。世界环发大会之后,中国政府对环境与发展十分重视,提出10条对策和措施,明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”,制定了《中国21世纪议程》,进一步明确 了太阳能重点发展项目。
3. 太阳能利用方式
3.1 光-热能转换
光热转换是利用太阳辐射加热物体而获得热能的一种太阳能利用方式。常见应用有太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等。
3.1.1集热器
太阳辐射的能流密度低,在利用太阳能时为了获得足够的能量,或者为了提高温度,必须采用一定的技术和装置(集热器),对太阳能进行采集。太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备,它是太阳能热利用中的关键设备。常见有可分为聚光型和非聚光型。
3.1.1.1非聚光型集热器
非聚光型集热器常见有平板和真空管集热器。
平板集热器
平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等,能利用太阳的直射和漫射辐射。按工质划分有空气集热器和液体集热器,目前大量使用的是液体集热器;按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等; 按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器,还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等;按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。
目前,国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。铜翅和铜管的结合,国外一般采用高频焊,国内以往采用介质焊,1995年我国也开发成功全铜高频焊集热器。1937年从加拿大引进铜铝复合生产线,通过消化吸收,现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。 为了减少集热器的热损失,可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料,但这些材料价格较高,一时难以推广应用。
真空管集热器
为了减少平板集热器的热损,提高集热温度,国际上70年代研制成功真空集热管,其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内,大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起,即构成真空管集热器,为了增加太阳光的采集量,有的在真空集热管的背部还加装了反光板。
真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管,玻璃-U型管真空集热管,玻璃-金属热管真空集热管,直通式真空集热管和贮热式真空集热管。最近,我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集 热管。
我国已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业,用于生产集热管的磁控溅射镀膜机在百台以上,产品质量达世 界先进水平,产量雄居世界首位。我国自80年代中期开始研制热管真空集热管,经过十几年的努力,攻克了热压封等许多技术难关,建立了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地,产品质量达到世界先进水平,生产能力居世界首位。
真空管平板集热器
它是将单根真空管装配在复合抛物面反射镜的底面,兼有平板和固定式聚光的特点,它能吸收太阳光的直射和80%的散射。
3.1.1.2聚光集热器
聚光集热器通常由聚光器、吸收器和跟踪系统三部分组成。其工作原理是,自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上,并加热吸收器内流动的集热介质,跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器的位置,以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。
在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器(点聚焦)和槽形抛物面镜聚光集热器 (线聚焦)。前者可以获得高温,但要进行二维跟踪;后者可以获得中温,只要进行一维跟踪。这两种聚光集热 器在本世纪初就有应用,几十年来进行了许多改进,如提高反射面加工精度,研制高反射材料,开发高可靠性 跟踪机构等,现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求,但由于造价高,限制了它们的广泛应用。
3.1.2 太阳能热水器
基本原理:通过集热,促使管内水温高于水箱水温,热水比冷水轻,形成对流,最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。
太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类,可将太阳能热水器分成三大类:闷晒式、直流式和循环式。
3.1.3 太阳能采暖
太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水(或热风)采暖系统中的锅炉。被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的,因此它又称为被动式太阳房。
被动式太阳房构造简单,取材方便,造价便宜,无需维修,有自然的 舒适感,特别适合发展中国家的广大农村。
主动式太阳房利用集热器产生的热水采暖,结构简单,蓄热器置于室外,室内又是由地板供暖,故不占用室内居住面积是这种系统的一大优点。
3.1.4 太阳能干燥
太阳能干燥按干燥器(或干燥室)获得能量的方式可分为:
1.集热器型干燥器
2.温室型干燥器
3.集热器—温室型干燥器
实际中还有集热器与常规能源、集热器与储热装置、集热器与热泵等各种组合式太阳能干燥装置。
集热器型干燥器是利用太阳能空气集热器,先把空气加热到预定温度后再送入干燥室,干燥室视干燥物品的类型多种多样,如箱式、窑式、固定床式或流动床式等。
温室型干燥器其温室就是干燥室,它直接接受太阳的辐射能。
集热器—温室型干燥器则是上述两种形式的结合。其温室顶部为玻璃盖板,待干燥物品放在温室中的料盘上,它既直接接受太阳辐射加热,又依靠来自空气集热器的热空气加热。
属于光热转化的还有:太阳能海水淡化、太阳能制冷和空调、太阳能热动力发电、太阳坑发电技术、太阳能热推进等。
3.2 光-电转换
原理是根据光电效应,利用太阳能直接转化为电能。应用包括为无电场所提供电池,包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品等。
世界上,1941年出现有关硅太阳电池报道,1954年研制成效率达6%的单晶硅太阳电池,1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前,由于太阳电池效率低,售价昂贵,主要应用在空间。70年代以后,对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究,在提高效率和降低成本方面取得较大进展。
目前,世界上太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池24%(100px2),多晶硅电池18.6%(100px2), InGaP/GaAs双结电池30.28%(AM1),非晶硅电池14.5%(初始)、12.8(稳定),碲化镉电池15.8%, 硅带电池14.6%,二氧化钛有机纳米电池10.96%。
我国于1958年开始太阳电池的研究,40多年来取得不少成果。目前,我国太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池20.4%(50px×50px),多晶硅电池14.5%(50px×50px)、12%(250px×250px),GaAs电池 20.1%(lcm×cm),GaAs/Ge电池19.5%(AM0),CulnSe电池9%(lcm×25px),多晶硅薄膜电池13.6% (lcm×25px,非活性硅衬底),非晶硅电池8.6%(250px×250px)、7.9%(500px×500px)、6.2%(750px×750px), 二氧化钛纳米有机电池10%(25px×25px)。
由于各种不同材料制成的太阳电池所吸收的太阳光谱是不同的,因此将不同材料的电池串联起来,就可以充分利用太阳光谱的能量,大大提高太阳电池的效率,因此叠层串联电池的研究已引起世界各国的重视,成为最有前途的太阳电池。
太阳电池重量轻,无活动部件,使用安全。单位质量输出功率大,即可作小型电源,又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业,走向千家万户,太阳能汽车,太阳能游艇,太阳能自行车,太阳能飞机都相继问世,它们中有的已进入市场。然而对人类最有吸引力的是所谓太空太阳站。
3.2.1 太阳空间电站
空间电站实际上是利用太阳能发电的卫星,这些卫星表面覆盖有太阳能电池板,能够吸收积聚大量太阳能并将其转化为电能,通过微波束将电能传送回地面。
它是由永远朝向太阳的太阳电池列阵,能把直流电转换成微波能的微波转换站,发射微波束能的列阵天线等三部分组成,通过天线以微波形式向地面输电。在地面上则要建一个面积达几十平方公里的巨型接受系统。
空间发电有两大优点:一是可以充分利用太阳能,同时又不会污染环境,二是 不用架设输电线路,可直接向空中的飞船和飞机提供电力,也可向边远的山区、沙漠和孤岛送电。科学家预测,一旦建成空间电站,人类可以不断获得能源,地球能源利用将产生革命性变化。
问题:一是空间运输成本问题,按推测,至少空间运输成本要降低99%才有可能;二是能量转换的效率问题。
3.2.2 太阳能发电系统
太阳能电源是由太阳能电池发电,经蓄电池贮能,从而给负载供电的一种新型电源,广泛应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、村庄、海岛提供电力。 有以下好处:
1.不必拉设电线,不必挖开马路,安装使用方便;
2.一次性投资,可保证二十年不间断供电(蓄电池一般为5年需更换);
3.免维护,无任何污染。
太阳能电源可分为直流供电系统和交直流供电系统二种。
我们预计太阳能光伏发电在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位,它的发展不但要替代部分常规能源,而且还将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源的消耗将占总能源消耗比例的30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占有比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源消耗将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源消耗将占总能耗的80%以上,太阳能发电将占到60%以上。以上这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域所占有的重要地位。根据《可再生能源中长期发展规划》报道,到2020年,我国将力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW(百万千瓦),到2050年将达到600GW(百万千瓦)。预计到2050年,我国可再生能源的电力装机将占全国总电力装机容量的25%,其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年,将是我国太阳能光伏产业发展继续迅猛的一个阶段。
3.3 光-化学能转化
这种转换技术包括半导体电极产生电而电解水产生氢,利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等形式。太阳能制氢问题解决了,才有真正意义上的氢能利用(包括燃料电池),这将引起时代的变革。
正在研究的太阳能制氢。有以下几种方式:
1)太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法,效率较高(75%-85%),但耗电大,用常规电制氢,从能量利用而言得不偿失。所以,只有当太阳能发电的成本大幅度下降后,才能实现大规模电解水制氢。
2)太阳能热分解水制氢 。将水或水蒸汽加热到3000K以上,水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高,但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度,一般不采用这种方法制氢。
3)太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温,发展了一种热化学循环制氢方法,即在水中加入一种或几种中间物,然后加热到较低温度,经历不同的反应阶段,最终将水分解成氢和氧,而中间物不消耗,可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K,这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度,其分解水的效率在17.5%-75.5%。存在的主要问题是中间物的还原,即使按99.9%-99. 99%还原,也还要作0.1%-0.01%的补充,这将影响氢的价格,并造成环境污染。
4)太阳能光化学分解水制氢 。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处,在水中添加某种光敏物质作催化剂,增加对阳光中长波光能的吸收,利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性,设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程,每小时可产氢97升,效率达10%左右。
5)太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年,日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极,而以铂黑作阴极,制成太阳能光电化学电池,在太阳光照射下,阴极产生氢气,阳极产生氧气,两电极用导线连接便有电流通过,即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视,认为是太阳能技术上的一次突破。但是,光电化学电他制氢效率很低,仅0.4%,只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光,且电极易受腐蚀,性能不稳定,所以至今尚未达到实用要求。
6)太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来,科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力,并从络合催化电荷转移反应,提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂,它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结,并通过一系列偶联过程,最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟,研究工作正在继续进行。
7)生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下,经太阳光照射可以放出氢气;十多年前又发现,兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间,在一定条件下都有光合放氢作用。目前,由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够,藻类放氢的效率很低,要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计,如藻类光合作用产氢效率提高到10%,则每天每平方米藻类可产氢9克分子,用5万平方公里接受的太阳能,通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。
3.4 太阳能-生物质能转换
太阳能-机械能转换。 20世纪初,俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代,前苏联物理学家提出,利用在宇宙空间中巨大的太阳帆,在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进,将太阳能直接转换成机械能。科学家估计,在未来10~20年内,太阳帆设想可以实现。通常,太阳能转换为机械能,需要通过中间过程进行间接转换。
3.5 太阳能利用中的污染
太阳能电池在使用过程中确实具有无排放,无噪音,无能耗的清洁能源称号,但当今主流却忽略了太阳能电池光鲜表面背后生产过程中的高污染、高能耗的问题。
一、高污染
主要是生产硅过程中带来的四氢化硅污染和其它易燃易爆有毒气体污染和蓄电池带来的污染。
现太阳能电池90%为晶体硅电池,其原材料为多晶硅,由金属硅(工业硅)提纯而来,目前国内均采用化学法(改良西门子法):先将金属硅转变为三氯氢硅,再进行分馏和精馏提纯,得到高纯度的三氯氢硅 (具有毒性、腐蚀性和易爆炸) 后,最终由氢气还原而成;这一过程中只有约25%的三氯氢硅传化成多晶硅,其余基本直接排放;而污染最严重的,则是在还原过程中产生的副产品——四氯化硅(一种腐蚀性极强、难以保存的有毒液体,具有急毒性。由于四氯化硅不能自然降解,如果将四氯化硅倾倒或掩埋,水体将会受到严重污染,土地会变成不毛之地)。这还不包括大量氯气等其它易燃易爆有毒气体。
每生产1KW太阳能电池板需耗费10Kg多晶硅,产生80Kg以上四氯化硅。而国内能通过氢化还原闭环工艺循环减小四氯化硅排放的仅有一家;而即使通过氢化还原闭环工艺循环,四氯化硅的排放仍到达50%;四氯化硅虽然也是化工原料,但下游的化工厂消化十分有限。国内绝大多数多晶硅生产厂家的四氯化硅少部分以低价卖给下游厂家,一部分存储,一部分则偷偷掩埋。
这还不包括硅片后期处理的其它辅料。如制绒过程中用到的各种强酸强碱溶液、扩散使用的三氯氧磷、PECVD中使用的硅烷等,这些辅材的消耗不比主材料少。
由于太阳电池具有时效性,只有阳光照射才会产生电能;所以必须用蓄电池在有阳光时蓄电,无阳光时维持供电。而蓄电池又以铅酸蓄电池为主,其污染程度是相当大的。
二、高能耗
硅石冶炼为金属硅、金属硅提纯为多晶硅、多晶硅片处理需要耗费大量的电能,主要集中在硅石冶炼、多晶硅的铸锭和扩散这几个流程;每生产1KW太阳能电池板需要耗费5800-6000度电(国内平均数)。我们可以这样计算:按平均光照时间4小时/天,太阳能电池是寿命为15至20年(按20年),1KW太阳能电池总的发电量为4x365x20=29200KW? h;与耗掉的6000度电相比,其电能再生比只有4.87,这还没有算上光照效率以及逆变电源的损耗和控制电路的损耗;远远低于水电和风电。如果再加上超白玻璃、铝合金、钢材、电缆等辅件,其电能再生比是相当低的。
更大的问题是现国内生产的太阳能电池板90%以上用于出口,他国享受清洁能源,而我国却饱受能耗和污染之苦。
写在最后
据有关部门对2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例预测结果显示,其构成为:石油0,天然气13%,煤20%,核能10%,水电5%,太阳能(含风能、生物质能)50%,其它2%,以太阳能为代表的新能源与可再生能源将在可持续发展中发挥重要作用。
中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭约占商品能源消费结构的76%,已成为中国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的,向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看,太阳能利用技术和装置的大量应用,也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
参考文献
1、百度百科http://baike.baidu.com/view/21294.htm
2、太阳能干燥技术概况及应用前景张璧光
3、太阳能利用与可持续发展姚伟
4、太阳能热泵系统简介禚 静
5、我国太阳能利用进展陆维德 罗振涛
6、我国太阳能资源利用区划王炳忠
7、太阳能发电尚无经济可行性葛伟民
有没有人知道太阳能最早是哪国发明的?是谁?
太阳的历史及规律
大约在五十亿年前,一个称为”原始太阳星云”的星际尘云,开始重力溃缩.体积越缩越小,核心的温度也越来越高,密度也越来越大.当体积缩小百万倍后,成为一颗原始恒星,核心区域温度也升高而趋近於摄氏一千万度左右.当这个原始恒星或胎星的核心区域温度高逹一千万度时,触发了氢融合反应时,也就是氢弹爆炸的反应.此时,一颗叫太阳的恒星便诞生了. 经过一连串的核反应,会消耗掉四个氢核,形成一个氦核,而损失了一点点的质量.依据爱因斯坦质量和能量互换的方程式E=MC^2,损失的质量转化为光和热辐射出去,经过一路的碰撞,吸收再发射的过程,最后光和热传到太阳表面,再辐射到太空中一去不返,这也就是我们所看到的太阳辐射.当太阳中心区域氢融合反应产生的能量传到表面时,大部份以可见光的形式辐射到太空. 在五十忆年前刚形成的太阳并不稳定,体积缩胀不定.收缩的重力遭到热膨胀压力的阻挡,有时热膨胀力扬头,超过了重力,恒星大气因此膨胀.但是一膨胀,温度就跟著下降.膨胀过头,导致温度过低,使热膨胀压力挡不住重力,则恒星大气开始收缩.同样的,一收缩,温度就跟著上升,收缩过头,导致温度过高,又使热膨胀压力超过重力, 恒星大气又开始膨胀. 这种膨胀,收缩的过程反覆发生,加上周围还笼罩在云气中,因此亮度变化很不规则.但是胀缩的程度慢慢缩小,最后热膨胀力和收缩力达到平衡,进入稳定期.此时,太阳是一颗**的恒星,差不多就像我们现在看到的一样. 太阳进入稳定期后,相当稳定的发出光和热,可以持续一百亿年之久.这期间占太阳一生中的90%,天文学家特称为”主序星”时期.太阳成为一颗**主序星,至今己有五十亿年,再过五十亿年,太阳度过一生的黄金岁月后,将进入晚年. 有足够长的稳定期,对行星上的生命发生非常重要.以地球的经验来说,地球太约和太阳同时形成,将近十亿年后才出现生命,经过四十多亿年后,才发展出高等智慧的生物.因此,天文学家要找外星生命,只对生存期超过四十亿的恒星有兴趣. 太阳在晚年将成为红巨星 太阳在晚年时,将己经耗尽核心区域的氢,这时太阳的核心区域都是温度较低的氦,周围包著的一层正在进行氢融合反应,再外围便是太阳的一般物质.氢融合反应产生的光和热,正好和收缩的重力相同.核心区域的氦由於温度较低,而氦的密度又比氢大,所以重力大於热膨胀力而开始收缩,核心区域收缩产生的热散布到外层,加上外层氢融合反应产生的热,使得太阳外部慢慢膨胀,半径增大到吞没水星的范围. 随著太阳的膨胀,其发光散热的表面积也随之增加,表面积扩大后,单位面积所散发的热相对减少,所以太阳一边膨胀,表面温度也随之降到摄氏三千度,在发生的电磁辐射中,以红光最强,所以将呈现一个火红的大太阳,称为”红巨星”. 在红巨星时期的太阳不稳定,外层大气受到扰动会造成膨胀,收缩的脉动效应,而且脉动的周期和体积大小关.想想果冻的情形,轻拍一下果冻,它便会晃动,而且果冻越大,晃动的程度越小.同样的道理,红巨星的体积越大,膨胀,收缩的周期也越长. 简单来说,五十亿年后,太阳核心区域收缩的热将导致外部膨胀,变成一颗红巨星.充满氦的核心区域则持续收缩,温度也随之增加.当核心区域的温度升至一亿度时,开始发生氦融合反应,三个氦经过一连串的核反应后融合成为一个碳,放出比氢融合反应更巨量的光和热,使太阳外层急速膨胀,连地球也吞没了,成为一个体积超大的红色超巨星. 太阳的末路:白矮星 相似的过程是在红色超巨星的核心区域再次发生,碳累积越来越多,碳的密度比氦大,相对的收缩的重力也更大,史的碳构成的核心区域收缩下去.但是当此区域收缩到非常紧密结实的程度,也就是碳原子核周围所有的电子都挤在一起,挤到不能再挤时,这种紧密的压力挡住了重力收缩.虽然此时的温度比摄氏一亿度高很多,但是还没有高到可以产生碳融合反应的地步.因此,太阳核心区域不再收缩,但也没有多余的热使外层膨胀,就如此僵持著,形成了白矮星.由於白矮星的核心没有核融合反应来供给光与热,整个星球越来越暗,逐渐黯淡下去,最后变成一颗不发光的死寂星球----黑矮星.经过理论上的计算,白矮星慢慢冷却变成黑矮星的过程非常漫长,超过一百多亿年,而银河系的形成至今不过一百多亿年,因此天文学家认为银河系还没有老到可以形成黑矮星. 经过计算,太阳体积缩小一百万倍,约像地球一样大时,物质间拥挤的的程度才足以抗拒重力收缩.想想,质量与太阳相当,体积却只有地球大小,很容易算出白矮星的密度比水重一百万倍,也就是说一一方公分的物质约有一公吨重,是非常特别的物质状态,物理学家称为简并状态.原子是由原子核和电子构成。
太阳能的发现在历史上是如何记载的太阳传到外大气层的辐射能量非常巨大,比人类消耗的全部能量还要大出28000倍之多。
而到达地球大气层的太阳热能,被反射回去的有35%,18%被大气层吸收,转变成风力,一次又一次地降临地球,另外的47%则穿透大气层,来到地球表面。这样一来,世界上所有国家的能 量消耗,与落在他们屋顶上面的免费太阳能相比,是远远赶不上的。
太阳能虽然相当丰富,可以随便用,但实在太分散了,收集、利用它简直是太困难了,因为代价太高,所以费用不菲。不过,人类利用太阳能的历史却很久远。
人们很早就学会在冬天晒太阳,中国人居住在北半球,总是喜欢把房子建成坐北朝南的样子,其实主要是为了采集阳光,让屋子更暖和些。 在公元前214年,科学家阿基米德在叙拉古海的沿岸设置了大量金属镜,用来反射阳光, 将兵临海上的罗马舰队烧得大败而归。
后来,有很多人用镜子聚光,将纸屑点燃,甚至用来 点烟。1615年,法国工程师德高斯向公众宣布,说自己发明了一种太阳能水泵,可以利用太阳为民众造福。
仅仅过了一个半世纪,瑞士物理学家德索苏就创制出一种太阳能锅,令世人瞩目。 它由一套同心玻璃透镜组成,使太阳能在中央容器上聚焦,用来烧汤。
这些早期的探索,极大地 影响了后世。到了 1861年,法国的莫谢教授创造出一种太阳能发动机。
这种机器用一面镜子使太阳光 在小锅炉上聚焦,用这种能量来驱动蒸汽机运转。 1869年,他还出版了第一本讲太阳能的书。
后来,在巴黎博览会上,他还颇为得意地展出了一种太阳能冰箱。1872年,在智利拉斯萨林纳斯,一位名叫威尔逊的英国工程师创制出第一套太阳能蒸馏器。
它的结构包括64个镶玻璃的框架,每天生产19000升淡水,但所需的费用与烧煤蒸馏器相 比,只是它的1/4。 这种蒸馏器的原理是仿效地球的水循环制成的:太阳的热力不断蒸发海水,使之进人大气 中,然后凝结成雨,降落到地面上。
这种太阳能机器是最简单的,直到今天仍然在很多干旱少雨的沿海地区得到广泛应用。20世纪70年代以来,以石油为代表的能源危机出现,人们极想利用太阳能。
这样,太阳能 的利用便得到很多人士的大力推动。利用太阳能给水加热、供暖、发电,以及太阳能电池发电,是现在太阳能利用发展的几个颇为重要的方面。
太阳能的来历第一阶段(1900-1920) 在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。
建造 的典型装置有:1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置,采用截头圆锥聚光器,功率:7.36kW;1902 -1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。 第二阶段(1920-1945) 在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935-1945)有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段(1945-1965) 在第二次世界大战结束后的20年中,一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少, 呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展,并且成立太阳能学术组织,举办学术交流和展览会,再次兴起太阳能研究热潮。 在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有:1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件;1954年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础。
此外,在这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有: 1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。
1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。
平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。
对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。 第四阶段(1965-1973) 这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和 *** 的重视和支持。
第五阶段(1973-1980) 自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素,1973年10月爆发中东战争,石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗争,维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家,在经济上遭到沉重打击。
于是,西方一些人惊呼:世界发生了“能源危机”(有的称“石油危机”)。这次“危机”在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。
从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新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 *** 级阳光发电计划,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。
日本在1974年公布了 *** 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、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划,日本 *** 投入了大量人力、物力和财力。
70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮,对我国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员,纷纷投身太阳能事业,积极向 *** 有关部门提建议,出书办刊,介绍国际上太阳能利用动态;在农村推广应用太阳灶 ,在城市研制开发太阳热水器,空间用的太阳电池开始在地面应用……。
1975年,在河南安阳召开“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”,进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后,太阳能研究和推广工作纳入了我国 *** 计划,获得了专项经费和物资支持。
一些大学和科研院所,纷纷设立太阳能课题组和研究室,有的地方开始筹建太阳能研究所。当时,我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。
这一时期,太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期,具有以下特点: 各国加强了太阳能研究工作的计划性,不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为 *** 行为,支持力度大大加强。
国际间的合作十分活跃,一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。 研究领域不断扩大,研究工作日益深入,取得一批较大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。
各国制定的太阳能发展计划,普遍存在要求过高、过急问题,对实施过程中的困难估计不足,希望在较短的时间内取代矿物能源,实现大规模利用太阳能。例如,美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范卫星电站,1995年建成一座500万kW空间太。
太阳能历史多少年据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。
第一阶段(1900~1920年)
在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。建造的典型装置有:1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置,采用截头圆锥聚光器,功率:7.36kW;1902 ~1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。
第二阶段(1920~1945年)
在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935~1945年)有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段(1945~1965年)
在第二次世界大战结束后的20年中,一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少, 呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展,并且成立太阳能学术组织,举办学术交流和展览会,再次兴起太阳能研究热潮。 在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有:1945年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础;1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件。此外,在这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有: 1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。
第四阶段(1965~1973年)
这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和 *** 的重视和支持。
第五阶段(1973~1980年)
自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素,1973年10月爆发中东战争,石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗争,维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家,在经济上遭到沉重打击。 于是,西方一些人惊呼:世界发生了“能源危机”(有的称“石油危机”)。这次“危机”在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新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 *** 级阳光发电计划,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了 *** 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、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划,日本 *** 投入了大量人力、物力和财力。
我国的太阳能光伏的发展历史是什么呢1958,中国研制出了首块硅单晶。
1968年至1969年底,半导体所承担了为“实践1号卫星”研制和生产硅太阳能电池板的任务。在研究中,研究人员发现,P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射,造成电池衰减,使电池无法长时间在空间运行。
1969年,半导体所停止了硅太阳电池研发,随后,天津18所为东方红二号、三号、四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。 1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂,电池制造工艺模仿早期生产空间电池的工艺,太阳能电池的应用开始从空间降落到地面。
1998年,开始关注太阳能发电,拟建第一套3MW多晶硅电池及应用系统示范项目。当时太阳能产业发展前景尚不明朗,加之受政策因素制约,令不少人对这一新能源项目望而却步。
能源利用历史能源利用历史对人类能源的利用史略加考查,可以发现人类对能源的利用主要有三大转换:第一次是煤炭取代木材等成为主要能源;第二次是石油取代煤炭而居主导地位;第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构的过渡转换.人类利用能源的历史,也就是人类认识和征服自然的历史.人类利用能源的历史可分为五大阶段:(1)火的发现和利用;(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用;(3)化石燃料的开发和热的利用;(4)电的发现及开发利用;(5)原子核能的发现及开发利用.18世纪前,人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用,尤其是木材,在世界一次能源消费结构中长期占据首位.蒸汽机的出现加速了18世纪开始的产业革命,促进了煤炭的大规模开采.到19世纪下半叶,出现了人类历史上第一次能源转换.1860年,煤炭在世界一次能源消费结构中占24%,1920年上升为62%.从此,世界进入了“煤炭时代”.19世纪70年代,电力代替了蒸汽机,电器工业迅速发展,煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降.1965年,石油首次取代煤炭占居首位,世界进入了“石油时代”.1979年,世界能源消费结构的比重是:石油占54%,天然气和煤炭各占18%,油、气之和高达72%.石油取代煤炭完成了能源的第二次转换.但是地球上石油的储量有限,石油的大量消费,使能源供应严重短缺,世界能源向石油以外的能源物质转移已势在必行.世界能源正面临一个新的转折点.在能源消费结构中,已开始从石油为主要能源逐步向多元能源结构过度.新能源包括地热、低品位放射性矿物、地磁等地下能源;还包括潮汐、海浪、海流、海水温差、海水盐差、海水重氢等海洋能和风能、生物能等地面能源;以及太阳能、宇宙射线等太空能源.在这些能源中,核能是最有希望取代石油的重要能源.。
太阳能的来历一、太阳能
太阳能,是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式:辐射),主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
二:发展历程
据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近年的事。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。20世纪的100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。
第一阶段
第一阶段(1900~1920年),清立新能源在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。
第二阶段
第二阶段(1920~1945年),在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935~1945年)有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段
第三阶段(1945~1965年),在第二次世界大战结束后的20年中,
比较突出的有:1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。
第四阶段
第四阶段(1965~1973年),这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和 *** 的重视和支持。
第五阶段
第五阶段(1973~1980年),自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素,1973年10月爆发中东战争,石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗争,维护该国的利益。
第六阶段
第六阶段(1980~1992年),70年代兴起的开发利用太阳能热潮,进入80年代后不久开始落潮,逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。
第七阶段
第七阶段(1992年~至今),由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。
1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》 在(1996 ~ 2010年)制出,明确提出中国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。这些文件的制定和实施,对进一步推动中国太阳能事业发挥了重要作用。
第八阶段
全世界光伏板并网,贮能难的问题就有改善。
利用太阳能的历史
据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”, “未来能源结构的基础”,则是近来的事。20世纪70年代以来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年~1900年之间,世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光,发动机功率不大,工质主要是水蒸汽,价格昂贵,实用价值不大,大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的 100年间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。
第一阶段(1900~1920年)
在这一阶段,世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置,但采用的聚光方式多样化,且开始采用平板集热器和低沸点工质,装置逐渐扩大,最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确,造价仍然很高。建造的典型装置有:1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置,采用截头圆锥聚光器,功率:7.36kW;1902 ~1908年,在美国建造了五套双循环太阳能发动机,采用平板集热器和低沸点工质;1913年,在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵,每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。
第二阶段(1920~1945年)
在这20多年中,太阳能研究工作处于低潮,参加研究工作的人数和研究项目大为减少,其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战(1935~1945年)有关,而太阳能又不能解决当时对能源的急需,因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。
第三阶段(1945~1965年)
在第二次世界大战结束后的20年中,一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少,呼吁人们重视这一问题,从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展,并且成立太阳能学术组织,举办学术交流和展览会,再次兴起太阳能研究热潮。在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有:1945年,美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池,为光伏发电大规模应用奠定了基础;1955年,以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论,并研制成实用的黑镍等选择性涂层,为高效集热器的发展创造了条件。此外,在这一阶段里还有其它一些重要成果,比较突出的有: 1952年,法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年,在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨——水吸收式空调系统,制冷能力为5冷吨。1961年,一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里,加强了太阳能基础理论和基础材料的研究,取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展,技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展,建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。
第四阶段(1965~1973年)
这一阶段,太阳能的研究工作停滞不前,主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段,尚不成熟,并且投资大,效果不理想,难以与常规能源竞争,因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。
第五阶段(1973~1980年)
自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素,1973年10月爆发中东战争,石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗争,维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家,在经济上遭到沉重打击。于是,西方一些人惊呼:世界发生了“能源危机”(有的称“石油危机”)。这次“危机”在客观上使人们认识到:现有的能源结构必须彻底改变,应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家,尤其是工业发达国家,重新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,太阳能研究经费大幅度增长,并且成立太阳能开发银行,促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“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、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划,日本政府投入了大量人力、物力和财力。70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮,对我国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员,纷纷投身太阳能事业,积极向政府有关部门提建议,出书办刊,介绍国际上太阳能利用动态;在农村推广应用太阳灶,在城市研制开发太阳能热水器,空间用的太阳电池开始在地面应用……。 1975年,在河南安阳召开“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”,进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后,太阳能研究和推广工作纳入了我国政府计划,获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所,纷纷设立太阳能课题组和研究室,有的地方开始筹建太阳能研究所。当时,我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。这一时期,太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期,具有以下特点:
各国加强了太阳能研究工作的计划性,不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为,支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃,一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。
研究领域不断扩大,研究工作日益深入,取得一批较大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。
各国制定的太阳能发展计划,普遍存在要求过高、过急问题,对实施过程中的困难估计不足,希望在较短的时间内取代矿物能源,实现大规模利用太阳能。例如,美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范卫星电站,1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上,这一计划后来进行了调整,至今空间太阳能电站还未升空。
太阳热水器、太阳电池等产品开始实现商业化,太阳能产业初步建立,但规模较小,经济效益尚不理想。
第六阶段(1980~1992年)
70年代兴起的开发利用太阳能热潮,进入80年代后不久开始落潮,逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费,其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是:世界石油价格大幅度回落,而太阳能产品价格居高不下,缺乏竞争力;太阳能技术没有重大突破,提高效率和降低成本的目标没有实现,以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心;核电发展较快,对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。受80年代国际上太阳能低落的影响,我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱,有人甚至提出:太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广,认为太阳能是未来能源,主张外国研究成功后我国引进技术。虽然,持这种观点的人是少数,但十分有害,对我国太阳能事业的发展造成不良影响。这一阶段,虽然太阳能开发研究经费大幅度削减,但研究工作并未中断,有的项目还进展较大,而且促使人们认真地去审视以往的计划和制定的目标,调整研究工作重点,争取以较少的投入取得较大的成果。
第七阶段(1992年~至今)
由于大量燃烧矿物能源,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下,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,使太阳能利用工作走出低谷,逐渐得到加强。世界环发大会之后,我国政府对环境与发展十分重视,提出10条对策和措施,明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”,制定了《中国21世纪议程》,进一步明确了太阳能重点发展项目。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》 (1996 ~ 2010年),明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。这些文件的制定和实施,对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用。 1996年,联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”,会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言》,会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》(1996 ~ 2005年),《国际太阳能公约》,《世界太阳能战略规划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心,要求全球共同行动,广泛利用太阳能。1992年以后,世界太阳能利用又进入一个发展期,其特点是:太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合,全球共同行动,为实现世界太阳能发展战略而努力;太阳能发展目标明确,重点突出,措施得力,有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端,保证太阳能事业的长期发展;在加大太阳能研究开发力度的同时,注意科技成果转化为生产力,发展太阳能产业,加速商业化进程,扩大太阳能利用领域和规模,经济效益逐渐提高;国际太阳能领域的合作空前活跃,规模扩大,效果明显。通过以上回顾可知,在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦,一般每次高潮期后都会出现低潮期,处于低潮的时间大约有45 年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同,人们对其认识差别大,反复多,发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大,短时间内很难实现大规模利用;另一方面也说明太阳能利用还受矿物能源供应,政治和战争等因素的影响,发展道路比较曲折。尽管如此,从总体来看,20世纪取得的太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。