【正文】 s water heaters, boilers specific cost of coal and other calculations. Explain a few aspects of solar energy applications, focusing down to light and heat systems, photovoltaic systems, solar thermal power generation. Keywords:fossil energy。 sustainable energy。 solar energy。 thermal systems。 photovoltaic systems 1 1. 引言 本章節(jié)我們要討論的是課題的來源，長久以來， 人類使用的能源大多數(shù)是化石能源，其造成的環(huán)境影響如溫室效應(yīng)等給我們的生活造成了很多困擾，威脅了我們的生存環(huán)境和健康，而且化石能源的開發(fā)和利用也不是無窮盡的，所以對新型能源的開發(fā)和利用提到了各個國家的日程上來，我國的太陽能資源分布廣泛，尤其是青海西藏新疆等地更適合大量應(yīng)用太陽能資源 ，太陽能的利用大體有兩個方面，一個是光熱系統(tǒng)，另一個是光伏系統(tǒng)，我們會簡單的介紹其在國內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用。 在世界 上 各個國家的能源應(yīng)用中，化石能源的應(yīng)用是最多的，化石能源的產(chǎn) 生是動植物的遺體埋在地下千百萬年后形成的，但是，隨著時(shí)間的向后推移 ，化石能源會變得越來越稀缺，越來越金貴，這種性質(zhì)我們能簡單的從化石能源商品的價(jià)格上明顯的看出來，而且化石能源的應(yīng)用還帶來了很多對環(huán)境的影響，比如我們熟悉的溫室效應(yīng)、酸雨以及粉塵問題 ，其次 ， 按當(dāng)前的消費(fèi)水平， 煤炭 最多也只能維持 200 年左右的時(shí)間 就會被開采完， 如果年開采量維持在 億萬 立方米，則 天然氣 將在 80 年內(nèi)枯竭 。 可再生能源就是 可 循環(huán)再生供人們利用的 能源 ，通常這些能源有很多自己的優(yōu)點(diǎn)，比如對于太陽能來說，用太陽能轉(zhuǎn)化成其他能源的速度快，又 如風(fēng)能，對風(fēng)能的開采利用成本很低，最重要的是污染極小 。提到風(fēng)能，就不得不提及水能和地?zé)崮埽軐λ涂諝獾奈廴拘?，地?zé)崮芨怯弥唤邲]有污染。關(guān)于這些能源在我國的開發(fā)和利用也是有很大的進(jìn)展，如風(fēng)力 —— 我國的風(fēng)電裝機(jī)容量在世界上排在第十位，還在準(zhǔn)備開發(fā)兆瓦級的發(fā)電設(shè)備；如水力發(fā)電，根據(jù)最新的報(bào)告顯示， 2021 年中國水電裝機(jī)容量達(dá)到了 301830MW，中國水電年發(fā)電量達(dá)到了 10661TWh。 事物都有兩面性，有優(yōu)點(diǎn)必然也有缺點(diǎn)，之所以這些可再生能源沒有大眾化普及，根本原因有幾個，第一就是成本高，第二就是很多關(guān)鍵性 的部件我們還都依賴外國，第三個就是并網(wǎng)難的問題。 單從 太陽能方向的發(fā)展來看，我國的太陽能熱利用系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，有了屬于自己的完整產(chǎn)業(yè)體系，目前在我國應(yīng)用最廣泛的就是大家熟知的就是太陽能熱水器，我國的太陽能使用已經(jīng)達(dá)到了世界總量的百分之七十六，并且年產(chǎn)量也在世界總量的一半以上 ，這 僅僅是光熱效應(yīng)的利用上來看。 之所以太陽能的應(yīng)用如此之大，2 是因?yàn)樘柲苡泻芏嘧陨淼膬?yōu)點(diǎn)，首先，太陽能是具有普遍性的，而且還沒有地域上的限制，無論是在高山、海洋、陸地還是島嶼上，都能接收到陽光的照射， 不用 運(yùn)輸 ，就地取材就可以應(yīng)用 。 其次是太陽能的無毒害性， 利用太陽能不會產(chǎn)生諸如粉塵，二氧化碳等造成溫室效應(yīng)的副產(chǎn)品，能夠很好的緩解環(huán)境污染問題，這也是稱太陽能為最清潔能源之一的原因。 第三點(diǎn)就是 太陽能的總量巨大的性質(zhì)，每年能達(dá)到地球表面的太陽輻射能相當(dāng)于一百三十億萬噸煤炭所產(chǎn)生的能量，這個量在當(dāng)今算得上是可以開發(fā)的最大能源了，而且在過去的那些年當(dāng)中，太陽只消耗了 自身百分之二的能量 。還有最 重要的一個特性就是 太陽能的長久性，根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算，太陽能最少還有六百萬年的期限，這個時(shí)間對于我們?nèi)藖矶裕梢哉f是長久的。 中國 太陽能資源的分布特點(diǎn) 在地球表面，不同的緯度接收到的太陽能輻射是不一樣的，緯度越小，也就是越靠近赤道，所接受的太陽能輻射時(shí)間越長，接收到的輻射量也越大，其次，接收到的太陽能輻射也與海拔和不同地域的地理情況有關(guān)，比如青海西藏那些高海拔地區(qū)，每年接受的太陽能輻射很充足，相反的，四川屬于盆地地區(qū)，其接收到的太陽能微乎其微。 就 我國的情況而言，我國的太陽能資源十分豐富，屬于全世界太陽能輻射度強(qiáng)的國家之一，百分之六十七以上的地區(qū)每年的日照時(shí)間超過的兩千個小時(shí)。 中國有較豐富的太陽能資源， 如果我們能將照射在我國陸地面積上的太陽能全部接受并保存 起來，其能量值相當(dāng)于我們?nèi)粘Ｉ钏栌玫哪茉吹牡膬汕Ф啾丁?以 我國國家氣象局的標(biāo)準(zhǔn)，將我國的地區(qū)按照接受太陽輻射的量分為 五 個等級，第一類地區(qū)，也叫做資源豐富帶，這類地區(qū)的年輻射量在 6700MJ 到 8400MJ 每平方米左右，相當(dāng)于 250 倍燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤炭所產(chǎn)生的能量，如 大西北 等地；第二類地區(qū)，也叫做資源較富帶，這類地區(qū)的年輻射量在 5900MJ 到 6700MJ 每平方米左右，相當(dāng)于 200 到 230 倍燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤炭所產(chǎn)生的能量，如河北 山西 等地；第三類地區(qū)，也叫做資源一般帶，這類地區(qū)的年輻射量在 5000MJ 到 5900MJ 每平方米左 右，相當(dāng)于 170 到 200 倍燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤炭所產(chǎn)生的能量，如 吉林遼寧 等地； 還有第四類地區(qū) ，這類地區(qū)的年輻射量在 4200MJ 到5000MJ 每平方米左右，相當(dāng)于 140 到 170 倍燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤炭所產(chǎn)生的能量，如 湖南湖北 等地 ；最后一個等級就是 4200MJ 每平方米年輻射量以下的了，最具有代表性的就是我國的四川盆地，當(dāng)然這類地區(qū)不適合使用太陽能。 3 太陽能的綜合利用 光 熱系統(tǒng) 應(yīng)用 太陽能的光熱利用 就是 把光能轉(zhuǎn)換成熱能供大家 使用 。 例如用太陽能儲熱器原理形成的采暖技術(shù)，用太陽能集熱器做成的太陽能熱水器等，以及 太陽灶和 太陽房等。太陽房就是一個典型的例子，它是把整個屋子看成一個整體，當(dāng)成集熱器，利用儲能材料，外面包裹著隔熱材料和透光材料，把吸收的太陽能儲存在內(nèi)部，使房屋盡可能多的吸收太陽能，盡可能少的散發(fā)太陽能，達(dá)到很好的保存能量的效果。這種是房屋和能量一體化的方式形成了一個新的領(lǐng)域，我們稱之為太陽能建筑領(lǐng)域，這個領(lǐng)域受到了兩個領(lǐng)域的一致關(guān)注 。 上述的這種太陽房能節(jié)約正常房屋百分之八十左右的能量消耗，其效益十分可觀，并且不會產(chǎn)生危害環(huán)境和人類健康的副產(chǎn)物。 在太陽能與建筑一體化的方向上，我國的很多技術(shù)還比不上國外的，如歐洲國家 的隔熱材料等方面都處在全世界領(lǐng)先的位置，而且我國很多的太陽能材料部件還依賴于那些國家，例如日本，他們利用太陽能技術(shù)建造的太陽能房屋已經(jīng)有上萬套，目前還在籌備其他太陽能節(jié)能建筑。我國正在 大力 推薦開發(fā)和利用太陽能設(shè)備在建筑上，并使其在提高轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上，盡量不依靠我們常用的能源，尤其是化石能源，徹底實(shí)現(xiàn)建造出環(huán)保的建筑。 在 這里面我們 簡單 介紹一種 —— 被動式太陽房 。 被動式的太陽房主要的工作原理和溫室效應(yīng)差不多，它主要是采集太陽能輻射的能量，盡可能多的依賴自身建筑的材料的性質(zhì)，較少能量的耗散，如下圖所示那樣，在 間層的空氣得到太陽的輻射，熱空氣循環(huán)進(jìn)入到里面，使房屋內(nèi)部的溫度高于外部的溫度。 關(guān)于太陽能集熱器的應(yīng)用，大家最耳熟能詳?shù)漠?dāng)然就是太陽能熱水器了，它是通過吸收太陽的輻射能，將水加熱，這種應(yīng)用早就在上個世紀(jì)五十年代末就出現(xiàn)在了我國，對我國的太陽能發(fā)展起了舉足輕重的作用。在最近的十幾年內(nèi)，用全玻璃真空管型集熱器做成的太陽能熱水器由于成本的逐漸降低，以及熱性能的相對較高，很大程度上的沖擊了對平板型太陽能集熱器做成的太陽能熱水器的市場，這對我們家庭式住房的老百姓來說是個好事。 4 圖 被動式太陽房原理圖 太陽 灶是利用太陽能 輻射，將光的能量聚集起來，對食物進(jìn)行烘烤的一種設(shè)備，在陽光足夠強(qiáng)的地方，不需要其他的輔助材料，其煮熟食物的速度不比家用天然氣慢，在二十世紀(jì)五十年代中國的第一臺太陽灶生產(chǎn)至今，其工藝已經(jīng)經(jīng)過了推廣和發(fā)展，得到了各國的一致好評。 光伏 系統(tǒng)應(yīng)用 光伏 系統(tǒng)的應(yīng)用得到迅速發(fā)展主要體現(xiàn)在我國的西北地區(qū)，那里的經(jīng)濟(jì)比較落后，生活條件不好，而通過小型光伏系統(tǒng)做成的幾百瓦的獨(dú)立電源，在那里得到了廣泛的應(yīng)用，很大程度上的改善了當(dāng)?shù)氐纳钯|(zhì)量，形成了中規(guī)模型的產(chǎn)業(yè)市場 ，在國家政策的支持下，在當(dāng)?shù)赜幸恍┬?型的企業(yè)承包了光伏系統(tǒng)從研發(fā)到生產(chǎn)再到供應(yīng)及銷售一體化的服務(wù)，對光伏系統(tǒng)發(fā)展的推動起了積極的作用，但是產(chǎn)品的性質(zhì)及質(zhì)量沒有達(dá)到研發(fā)時(shí)設(shè)計(jì)的要求，使的小型光伏系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到了停滯階段，后期又經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部的調(diào)整，使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品得到了改進(jìn)，再加上國家新出臺的政策的支持，使我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用具備了國際競爭力。 隨著 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)從最開始的百分之三十左右的效率，逐步提高，由小型的、獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，一步步的研發(fā)成大型的發(fā)電站，目前正在向城市化發(fā)展，在國家的重視和政策的支持下，很多地區(qū)實(shí)行 了屋頂并網(wǎng)式的太陽能發(fā)電項(xiàng)目，使得對太陽能在發(fā)電技術(shù)這一方面向前邁進(jìn)了一大步，但與國外的產(chǎn)品相比，無論是質(zhì)量還是效率，我國的產(chǎn)品還存在一定的差距，很多已經(jīng)進(jìn)入平民百姓家的產(chǎn)品部件依然來源于國外?？偨Y(jié)我國光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)品落后的原因，一個