我国太阳能开发利用现状

我国太阳能开发利用现状

1太阳能产业的巨大潜力人类进入21世纪后，国际传统的石头价格发生了变化，石头燃料燃烧后的排放污染变得越来越突出。对于中国来说，经济快速发展与资源需求之间的突出矛盾并不是一个新问题。如何寻找一种可再生的干净能源作为补充品或局部替代品,是摆在每一个国家决策者和新能源制造商面前的重要课题。丰富的太阳辐射能作为取之不尽、无任何污染的廉价能源,无疑具有极大的发展潜力。太阳能既是一次能源,又是可再生能源,可免费使用,又无需运输,对环境也不会造成任何污染,具有无与伦比的自然优势。中国正在经历现代工业化进程中所无法避免的污染阵痛,自身固有的能源结构也不尽合理,环境污染问题对地方经济发展的副作用及社会医疗成本的影响也毋庸赘言。因此,从宏观上讲,发展太阳能产业的首要价值即是对传统发展模式的纠正,是对可持续发展道路的践行,更是对中国自然环境利用、保护机制的深刻变革。从具体产业发展上讲,太阳能产业是具有巨大发展潜力的阳光产业,开发运用的核心技术还有很大的可成熟空间,鼓励企业对技术进行研发创新是我们抢占新时代核心技术制高点的重要机遇。此外,国内现有的1000余家太阳能企业每年完成总产值约120亿元,在带动社会就业、促进上下游配套产业发展等方面都有显著的作用,完全可以成为地方新的经济增长点。2区域太阳辐射概况我国幅员广大,有着十分丰富的太阳能资源。据估算,我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1015MJ,全国各地太阳辐射总量为3350～8370MJ/cm2,中值为5860MJ/cm2。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的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。青藏高原地区的太阳辐射总量最大,四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小。我国太阳能资源分布的主要特点:太阳辐射总量的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°,青藏高原是高值中心,四川盆地是低值中心;太阳年辐射总量,西部地区高于东部地区,而且除西藏和新疆地区之外,基本上是南部低于北部;由于南方多数地区云、雾、雨多,在北纬30°～40°地区,太阳辐射总量的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反,太阳能不是随着纬度的增加而减少,而是随着纬度的增加而增加。按接受太阳能辐射量的大小,全国大致上可分为5类地区,见表1。一、二、三类地区的年日照时数大于2000h,辐射总量高于5852MJ/cm2,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区,虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。3光伏发电技术目前太阳能的利用主要分为两个方面:1)利用光热效应,即把太阳光的辐射能转换为热能,太阳能热水器和太阳灶就是典型的例子。我国太阳能热能利用发展较为成熟,已形成较完整的产业体系,太阳能光热产业的核心技术遥遥领先于世界水平,其自主知识产权率达到了95%以上。我国已经成为世界上太阳能集热器最大的生产和使用国,2006年全国太阳能热水器累积使用已达9000万m3,占世界总量的76%。1000多家太阳能热水器生产企业,每年创造的总产值近120亿元。在高速发展的同时,由于许多地方政府对之寄予超高期望,太阳能热水器行业的竞争非常激烈,山东、江苏、北京是太阳能热水器主要生产基地。我国的太阳能热利用产业,无论在规模、数量、市场成熟度方面,还是在核心技术、民族品牌方面,都领先于世界水平。2)利用光生伏特(PV)效应(简称光伏效应,也称为光生电动势效应),将太阳光的辐射能直接转变为电能,太阳电池就是具有这种性能的半导体器件。由于太阳电池是利用光伏效应的原理来工作的,所以太阳电池又称光伏器件。太阳电池可以将太阳光的辐射能直接转变为电能,应用非常方便,所以受到全世界的重视。受国际大环境的影响和国际项目、政府项目的启动与市场的拉动,我国光伏发电方面进展明显,形成了我国的光伏发电产业。全国光伏电池及组装厂已有10多家,制造能力达10万kW以上。到2006年年底,全国光伏发电的总容量约为2000多MW,主要用于解决偏远地区居民的用电问题。除偏远地区和特殊领域(通讯、导航和交通)供电项目外,我国也开始着手进行屋顶并网光伏电示范项目。虽然中国的光伏发电技术不断进步,价格逐渐下降,但是由于发展时间短、经验不足,从整体水平来看,中国光伏产业的发展还落后于国际水平。严格意义来讲我国的光伏发电产业只能属于是一个加工产业,光伏发电原材料90%以上至今仍然需要进口,超过90%利用太阳能的产品出口国外,企业拿到的只是5%～6%的加工费。4解决能源行业发展中存在的问题4.1光伏发电系统作为我国发展较为成熟的太阳能热能利用,尽管在同类技术、市场上都处于世界领先地位,但是太阳能热能利用主要集中在传统的热水器方面,在太阳能热能发电、高分子材料、太阳能与建筑相结合等技术应用领域没有突破,与发达国家的产业发展相比,产业强而不大。在光伏发电方面,笼罩在“高科技”、“新能源”等诸多光环之下的中国太阳能光伏企业在全球产业链中仍只是“加工厂”而已。多晶硅是一种太阳能发电所必需的电子材料,是制造太阳能电池、半导体、液晶显示屏等所必需的基础材料。我国的多晶硅生产只是一个提纯过程,金属硅转化成三氯氢硅,再用氢气进行一次性还原,这个过程中约有25%的三氯氢硅转化为多晶硅,其余大量进入尾气,同时形成副产品四氯化硅,每生产1t多晶硅,就产生4t以上的四氯化硅废液。在这个过程中,如果回收工艺不成熟,三氯氢硅、四氯化硅、氯化氢、氯气等有害物质极有可能外溢,存在重大的安全隐患和污染隐患。四氯化硅一遇潮湿空气即分解成硅酸和剧毒气体氯化氢,对人体眼睛、皮肤、呼吸道有强刺激性,遇火星会爆炸,氯气的外溢则可以使人出现咳嗽、头晕、胸闷等病状,并导致农作物大面积减产或绝收。4.2光伏发电行业面临的挑战在发展迅速的太阳能热能利用方面,我国上千家相关产业厂家还大多集中在太阳能集热器生产方面,用一句形象的话说“遍地是造真空管的”,而很少在环境保护、楼宇智能温控系统、生物孕育与孵化等各领域进行卓有成效的探索。结果造成集热器生产企业竞争激烈,不能实现利润效益最大化。在光伏发电产业方面只能说是用半条腿走路。近年来,虽然我国光伏发电产业的发展已初具规模,但在总体水平上同国外相比还有很大差距。太阳能企业自主研发能力很弱,关键技术基本掌握在外企手里,国内企业目前还处在“来料加工”的组装阶段,仅承担了产业链中污染高、耗能高的生产环节,赚取的仅为5%～6%的加工利润。同时,光伏产业上游原料的技术壁垒高,主要由美、日等国控制,获取技术困难。由于国内企业目前技术水平较低,电池效率、封装水平同国外存在一定差距,结果造成我国电池组件成本较高,缺乏市场竞争力。目前,我国电池组件成本约30元/W,平均售价42元/W,生产成本比国际同类产品高30%左右,转换效率低1%～2%。5中国太阳能行业的一些建议5.1加快太阳能产品的利用标准化和国内市场的发展与建筑结合是加速太阳能产业发展并规范市场的重要途径。由统一的国家太阳能行业管理协调机构联合设计院、企业代表及有关专家加快其示范和推广工作,把太阳能利用纳入建筑设计规范,使太阳能产品成为建筑的配套部件之一。5.2国外太阳能产业发展经验和发展趋势在全球经济一体化不断深入的背景下,技术引进与自主研发要双管齐下。我国太阳能产业发展起步较晚,与发展太阳能产业较为成功的国家相比,存在着较大差距。为了尽快解决太阳能产业体系不完整的现实问题,积极引进国外的先进技术和设备不失为明智之举。但仅仅依赖技术和设备进口不是产业发展的长远之计,在向外寻求技术支持的同时,政府也应有效地引导产学研结合,促进光伏产业技术的国产化。利用企业的资金实力,结合高校科研院所的技术力量,引导技术从实验室快速走向市场,推动太阳能产业的不断发展。5.3技术难点分析大胆引进国外专业技术人员,提供一流技术平台,做好技术保护,集中力量,有计划有步骤的突破各技术难点。积极探索国家技术与企业自主创新的结合形式,既不能粗放地任由企业在技术探索上自生自灭,或者畸形发展,也不要越俎代庖。要用经济手段刺激企业开发的积极性,又要引导技术发展的全面、平衡与协调。5.4积极探索太阳能消费市场培育模式一方面通过制定系统的产业发展政策调动太阳能产业的生产者、投资者等供方的积极性,通过不断的开发新技术增大太阳能产业的供给量和降低生产成本;另一方面政府政策还应关注太阳能产业消费市场培育,特别是在太阳能产业发展的初期,在其与传统能源相比还处在劣势的情况下,通过政策培育持续的太阳能产业的消费市场,引导能源消费市场做出指向性明确的选择,才能保证供给方的投资信心和投资回报,进而才能确保太阳能产业的长远发展。这方面国外已给我们探索出了一条成功的道路。如以色列就规定新建住宅必须全部使用太阳能热水器,该国的太阳能热水器的普及率现已超过80%,其法律措施为太阳能产业的发展打造了很好的发展平台。我国应该通过财政补贴、税收优惠、信贷支持、价格优惠、研发资助等经济激励手段,实现对太