第1章緒論

1.1能源概述

1.2太陽(yáng)能利用背景

1.3太陽(yáng)能優(yōu)缺點(diǎn)

1.4光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展史§1.1

能源概述(1)柴草時(shí)期：天然能源的原始利用幾十萬(wàn)年以前人類(lèi)學(xué)會(huì)了用火，利用能源第一次大突破；在漫長(zhǎng)的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來(lái)源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來(lái)逐漸學(xué)會(huì)將畜力、風(fēng)力、水力等自然動(dòng)力用于生產(chǎn)和交通運(yùn)輸。這種初級(jí)形式的能源利用直到19世紀(jì)中期都沒(méi)有太大突破。在1860年的世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費(fèi)總量的73.8%，煤炭?jī)H占25.3%

。(2)煤炭時(shí)期2000多年以前人類(lèi)就知道煤炭可以作為燃料。14世紀(jì)的中國(guó)、17世紀(jì)的英國(guó)采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達(dá)，但煤炭長(zhǎng)期未能在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀(jì)70年代，英國(guó)的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。煤炭大量使用，人類(lèi)進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代?！娏?881年，美國(guó)建成世界上第一個(gè)發(fā)電站，同時(shí)還研制出電燈等實(shí)用的用電設(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，發(fā)展規(guī)模也越來(lái)越大，人類(lèi)社會(huì)逐步進(jìn)入電氣化時(shí)代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)革命，帶來(lái)了巨大的技術(shù)進(jìn)步。(3)石油時(shí)代人類(lèi)很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書(shū)》、《夢(mèng)溪筆談》有描述。直到19世紀(jì)，石油工業(yè)才逐漸興起。1854年，美國(guó)賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開(kāi)端。1886年德國(guó)人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，進(jìn)入大規(guī)模使用石油的汽車(chē)時(shí)代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費(fèi)構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油首次超過(guò)煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達(dá)到54%，相當(dāng)于煤炭的三倍。20世紀(jì)世界能源消費(fèi)構(gòu)成變化情況(4)常規(guī)能源向新能源的過(guò)渡時(shí)期1973年西方世界爆發(fā)了石油危機(jī)（能源危機(jī)），宣告了石油時(shí)代的結(jié)束核能利用迅速發(fā)展起來(lái)，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀(jì)90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)?；?，所占的比重也有望大幅度提高，為人類(lèi)解決能源和環(huán)保問(wèn)題開(kāi)辟了新的天地。過(guò)渡時(shí)期，能源結(jié)構(gòu)演變的主要特點(diǎn)：以石油、天然氣為中心，逐步向比較豐富的的煤炭、核能以及太陽(yáng)能等可再生能源的方向轉(zhuǎn)變，重點(diǎn)是尋求石油、天然氣的替代能源，建立一個(gè)持久的、可再生的、干凈的能源體系，從而更好的滿足人類(lèi)在21世紀(jì)的能源需要。最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式熱能§1.2.1資源和能源§1.2.2能源的分類(lèi)§1.2.3能源的品質(zhì)§1.2

能源的概念——能——物質(zhì)做功的能力;——能量——能的數(shù)量，1焦耳=1牛頓米能量是考察物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀況的物理量，是物體運(yùn)動(dòng)的度量——自然資源（資源）——在一定時(shí)期和地點(diǎn)，在一定條件下具有開(kāi)發(fā)價(jià)值、能夠滿足或提高人類(lèi)當(dāng)前和未來(lái)生存和生活狀況的自然因素和條件?！茉础芰康膩?lái)源；自然界中能夠提供能量的自然資源.§1.2.1

資源和能源——資源——在一定時(shí)期和地點(diǎn)，在一定條件下具有開(kāi)發(fā)價(jià)值、能夠滿足或提高人類(lèi)當(dāng)前和未來(lái)生存和生活狀況的自然因素和條件，稱(chēng)為自然資源，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)資源。包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等。——能源——能源就是能夠向人類(lèi)提供某種形式能量的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽(yáng)光、地?zé)?、風(fēng)等，通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段可使其為人類(lèi)生產(chǎn)和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時(shí)提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機(jī)械能，太陽(yáng)的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能。(1)一次能源和二次能源（按生成條件）一次能源（自然能源）：以天然形態(tài)存在于在自然界中（現(xiàn)成存在），可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源。如煤炭、石油，及風(fēng)能、地?zé)崮艿取！?.2.2

能源的分類(lèi)各種一次能源的統(tǒng)一計(jì)量單位：標(biāo)準(zhǔn)煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計(jì)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，特別在計(jì)算能耗指標(biāo)時(shí)，常定義一種假想的標(biāo)準(zhǔn)燃料，即標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。一次能源的來(lái)源自然界中一次能源的初始來(lái)源，大致有三種情況：①來(lái)自地球以外天體（主要是太陽(yáng)）的能量，例如能以光和熱的形式直接利用的太陽(yáng)能，以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲(chǔ)的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來(lái)自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地?zé)崮?；③地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，例如月亮、太陽(yáng)引力變化形成的海洋潮汐能?！?.2.2

能源的分類(lèi)二次能源：為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過(guò)加工進(jìn)行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形態(tài)的能源，如沼氣、酒精、汽油，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源?！?.2.2

能源的分類(lèi)(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源：在當(dāng)前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間的能源，這類(lèi)能源，使用較普遍，技術(shù)較成熟現(xiàn)階段主要煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能。新能源：由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或能源品質(zhì)等因素而未能大規(guī)模使用的能源，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)?、生物質(zhì)、氫能等?！?.2.2

能源的分類(lèi)常規(guī)能源與新能源的分類(lèi)是相對(duì)的不同歷史時(shí)期會(huì)變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在有些國(guó)家已把它被歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長(zhǎng)，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能。在中國(guó)，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源，包括生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、小水電、地?zé)崮?、以及海洋能?！?.2.2

能源的分類(lèi)(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源（不可再生能源）：用完后不可重新生成（至少在短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)估計(jì)，按照現(xiàn)有的探明儲(chǔ)量和開(kāi)采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年?？稍偕茉矗嚎梢匝h(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補(bǔ)充，沒(méi)有使用期限，也不會(huì)因長(zhǎng)期使用而減少。如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能，均為可再生能源?！?.2.2

能源的分類(lèi)(4)含能體能源和過(guò)程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能源：包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。這類(lèi)能源可以直接儲(chǔ)存和運(yùn)輸。例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地?zé)崴偷責(zé)嵴羝?，過(guò)程性能源：隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生、并且僅以運(yùn)動(dòng)過(guò)程的形式存在的能源。這類(lèi)能源無(wú)法直接儲(chǔ)存和運(yùn)輸。如風(fēng)、水、海潮、波浪、地?zé)岬??！?.2.2

能源的分類(lèi)(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染或污染較小的能源，

有時(shí)也叫綠色能源。如太陽(yáng)能,風(fēng)能,海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對(duì)環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對(duì)的?！?.2.2

能源的分類(lèi)小結(jié)：能源分類(lèi)表各種能源均有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。如何進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率?；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。能量密度太小，則不利于開(kāi)發(fā)利用，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性太差。§1.2.3

能源的品質(zhì)(2)開(kāi)發(fā)費(fèi)用和設(shè)備造價(jià)化石能源與核燃料，探、采、加工、運(yùn)輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開(kāi)發(fā)費(fèi)用主要是開(kāi)發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價(jià)比較高；而運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很低。(3)存儲(chǔ)的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲(chǔ)，也便于連續(xù)供應(yīng)。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，能量供應(yīng)也可能有波動(dòng)性和間斷性?！?.2.3

能源的品質(zhì)(4)運(yùn)輸費(fèi)用與損耗運(yùn)輸過(guò)程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)某杀竞蛽p耗會(huì)影響能源的使用。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮茈y以運(yùn)輸?；剂峡梢赃\(yùn)輸，但要考慮運(yùn)輸?shù)某杀竞秃哪堋?5)對(duì)環(huán)境的影響化石燃料燃燒過(guò)程中會(huì)排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問(wèn)題?？稍偕茉创蠖鄬?duì)環(huán)境的影響較小?！?.2.3

能源的品質(zhì)(6)蘊(yùn)藏量化石燃料等非再生能源，蘊(yùn)藏量是有限的，總有用完的時(shí)候。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補(bǔ)充，即使每年更新的數(shù)量有限，長(zhǎng)期來(lái)看，也是無(wú)窮無(wú)盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機(jī)械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過(guò)熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。§1.2.3

能源的品質(zhì)§1.3.2

世界能源與環(huán)境問(wèn)題世界人口從1900年到目前，凈增加了2倍多，而能源消耗增加了16倍，說(shuō)明人類(lèi)對(duì)能源的依賴越來(lái)越強(qiáng)烈。目前化石能源在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然很高。如果沒(méi)有新的替代能源充分發(fā)展，按目前的消耗情況估算，

21世紀(jì)人類(lèi)又將面臨著新的能源危機(jī)。另一方面，人類(lèi)大量使用化石燃料，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，生態(tài)平衡慘遭破壞，直接危及人類(lèi)的生存和發(fā)展。§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染化石燃料的利用過(guò)程會(huì)產(chǎn)生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，還會(huì)直接損害人體健康。在很多國(guó)家和地區(qū)，因大氣污染造成的直接和間接損失已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重。§1.3

能源與環(huán)境問(wèn)題§1.3

能源與環(huán)境問(wèn)題§1.3

能源與環(huán)境問(wèn)題§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨SO2、NOx等污染物，經(jīng)大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農(nóng)作物和森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。酸雨還導(dǎo)致地區(qū)氣候改變。（3）溫室效應(yīng)大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結(jié)果可能導(dǎo)致海平面上升，將給許多國(guó)家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。由于大量化石能源的燃燒，大氣中CO2濃度不斷增加。1

溫室效應(yīng)及其產(chǎn)生圖1.1§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響非洲乞力馬扎羅山http://qingyuan_/南極冰川融化速度加快北極http://qingyuan_/珠江水位每年升1厘米全球變暖導(dǎo)致珠江三角洲氣候異常、水平面上升和農(nóng)田被淹。中國(guó)科學(xué)院廣州分院、廣州地理研究所研究員李平日教授透露，20世紀(jì)20年代至今，廣州珠江各年代最高水位已經(jīng)上升了80厘米(平均每年升近1厘米)§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（4）其它影響若再考慮能源開(kāi)采、運(yùn)輸和加工過(guò)程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴(yán)重。如煤炭開(kāi)采會(huì)有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用雖然不會(huì)產(chǎn)生上述污染物，但存在核廢料問(wèn)題。世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)生成千上萬(wàn)噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風(fēng)險(xiǎn)將持續(xù)幾百年?？沙掷m(xù)發(fā)展聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)完成調(diào)查報(bào)告《我們共同的未來(lái)》，提出了可持續(xù)發(fā)展概念。這一概念及其構(gòu)想在1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上得到世界一百多個(gè)國(guó)家的認(rèn)同?？沙掷m(xù)發(fā)展就是“滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展”?？稍偕茉纯偭吭黾?，占有越來(lái)越重要的地位。截止到2005年底，世界可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到180GW：風(fēng)力發(fā)電59GW；小水電80GW；生物質(zhì)發(fā)電40GW;地?zé)岚l(fā)電10GW；光伏發(fā)電5GW；生物液體燃料如乙醇330億L；生物柴油220萬(wàn)t§1.4新能源發(fā)展戰(zhàn)略§1.4.1

世界新能源（可再生能源）發(fā)展戰(zhàn)略風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能發(fā)展速度最快，產(chǎn)業(yè)前景最好

歐美新能源發(fā)展戰(zhàn)略美國(guó)：2007年，布什總統(tǒng)簽署新的能源法案，資助可再生能源的

研究和開(kāi)發(fā)。2009年，奧巴馬政府提出能源新政，大力發(fā)展清潔能源，

每年撥款…150億美元…，鼓勵(lì)可再生能源利用。歐洲：1997年可再生能源發(fā)展白皮書(shū)。2000年能源安全綠皮書(shū)。2003生物液體燃料發(fā)展規(guī)劃，2005年生物質(zhì)能發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃。2006

建立歐洲可持續(xù)、可競(jìng)爭(zhēng)、安全的能源戰(zhàn)略綠皮書(shū)。據(jù)預(yù)計(jì)，到2070年，世界上80%的能源要依靠可再生能源國(guó)家2020年2050年美國(guó)風(fēng)電比例達(dá)5%；可再生能源發(fā)電比例20%-加拿大水電比例達(dá)76%-德國(guó)可再生能源發(fā)電比例達(dá)20%可再生能源發(fā)電比例50%英國(guó)可再生能源發(fā)電比例達(dá)20%-法國(guó)-可再生能源發(fā)電比例50%日本到2030年，可再生能源發(fā)電比例20%中國(guó)可再生能源發(fā)電比例12%可再生能源利用率達(dá)30%，2100年將達(dá)50%§1.4.2

中國(guó)能源概述1949年，全國(guó)一次能源生產(chǎn)總量237萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,居世界第10位；1953年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為5200萬(wàn)t和5400萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤；1980年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為達(dá)到6.37億t和6.06億t標(biāo)準(zhǔn)煤；1998年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為達(dá)到12.4億t和13.6億t標(biāo)準(zhǔn)煤；居世界第三位；I中國(guó)能源現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策（1）中國(guó)能源現(xiàn)狀2000年，中國(guó)一次能源的產(chǎn)量為10.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其構(gòu)成為：原煤99800萬(wàn)t，占67.2%；原油16300萬(wàn)t，占21.4%；天然氣277.3億m3，占3.4%；水電2224億Kwh，占8%進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)擁有世界第三位的能源系統(tǒng)，稱(chēng)為世界能源大國(guó)：（2）中國(guó)能源存在的問(wèn)題人均能耗低；人均能源資源不足；能源效率低；以煤為主的能源結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整；污染環(huán)境；效率低下；交通運(yùn)輸壓力大能源供應(yīng)安全問(wèn)題提到議事日程上來(lái)◎我國(guó)及世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)2009世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)2009（3）中國(guó)能源發(fā)展的對(duì)策堅(jiān)決實(shí)施能源節(jié)約戰(zhàn)略方針，提高能源利用率；大力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)；積極發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)；大力開(kāi)發(fā)利用新能源與可再生能源采取措施保證能源供應(yīng)安全，降低進(jìn)口風(fēng)險(xiǎn)；II中國(guó)新能源與可再生能源現(xiàn)狀與前景（1）中國(guó)新能源與可再生能源現(xiàn)狀（發(fā)展戰(zhàn)略）1995年《電力法》明確宣布，國(guó)家鼓勵(lì)和支持利用可再生能源和清潔能源來(lái)發(fā)電。強(qiáng)調(diào)指出，農(nóng)村利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能和其他能源進(jìn)行農(nóng)村電力建設(shè)，增加農(nóng)村電力供應(yīng)，將得到國(guó)家的支持和鼓勵(lì)。1996年，八屆人大四次會(huì)議審議通過(guò)了《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“九五”計(jì)劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中，正式確定了“以電力為中心，以煤炭為基礎(chǔ)，加強(qiáng)石油、天然氣資源的勘探開(kāi)發(fā)，積極發(fā)展新能源，改善能源結(jié)構(gòu)”的能源發(fā)展方針和政策。1997年《節(jié)約能源法》再次肯定了新能源對(duì)于節(jié)能減排、改善環(huán)境的重要戰(zhàn)略作用和地位。一些地方政府也制定并出臺(tái)了關(guān)于新能源和可再生能源的法律、法規(guī)和條例。2009年《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃(草案)》提出新能源發(fā)電2020年的裝機(jī)目標(biāo)：風(fēng)電1.3~1.5億千瓦，太陽(yáng)能發(fā)電2000萬(wàn)千瓦。胡錦濤總書(shū)記“大力推進(jìn)節(jié)能減排，積極開(kāi)發(fā)新能源，這是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措”。溫家寶總理在人大十一屆三次政府工作報(bào)告中明確指出：“要積極應(yīng)對(duì)氣候變化。大力開(kāi)發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)”。在21世紀(jì)前20年，將有大的發(fā)展，到21世紀(jì)中葉，將有可能成為重要的替代能源。（2）中國(guó)新能源與可再生能源發(fā)展前景：

①中國(guó)擁有豐富的新能源與可再生能源資源可供開(kāi)發(fā)利用；②中國(guó)對(duì)新能源和可再生能源的需求量巨大，市場(chǎng)廣闊；③中國(guó)對(duì)新能源和可再生能源的發(fā)展適逢良好的市場(chǎng)機(jī)遇；49§1.5

太陽(yáng)能利用背景古人對(duì)太陽(yáng)非常崇拜，有很多關(guān)于太陽(yáng)的傳說(shuō)。世界上最早利用太陽(yáng)能的國(guó)家可能就是中國(guó)?！吨芏Y》有用“夫燧”向太陽(yáng)取明火的記載。說(shuō)明至少在3000多年前的周代，我們的祖先就已經(jīng)開(kāi)始利用太陽(yáng)能了。早期的應(yīng)用主要是在白天接受太陽(yáng)的烘曬和取暖。從世界范圍來(lái)看，將太陽(yáng)能作為一種能源動(dòng)力加以利用，不到400年的歷史。501615年，法國(guó)工程師發(fā)明了第一臺(tái)利用太陽(yáng)能抽水的機(jī)器。這可能是世界上第一個(gè)以太陽(yáng)能為動(dòng)力的設(shè)備。此后到十九世紀(jì)末，世界上又研制出多臺(tái)太陽(yáng)能裝置。其中，比較成熟的產(chǎn)品是太陽(yáng)灶。進(jìn)入二十世紀(jì)以后，太陽(yáng)能科技獲得了比較快的發(fā)展，但其發(fā)展道路比較曲折。1901年以后，美國(guó)、埃及先后建成了太陽(yáng)能抽水裝置。§1.5

太陽(yáng)能利用背景51二戰(zhàn)后，開(kāi)始出現(xiàn)太陽(yáng)能學(xué)術(shù)組織。對(duì)太陽(yáng)能真正意義上的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用漸漸開(kāi)始。1952年法國(guó)建成一座功率為50kW的太陽(yáng)爐。1954年美國(guó)研制成實(shí)用型硅太陽(yáng)電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)由于太陽(yáng)能利用技術(shù)尚不成熟，投資大、效果不佳，發(fā)展再度停滯。§1.5

太陽(yáng)能利用背景521973年中東戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，引發(fā)了“能源危機(jī)”。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，重新加強(qiáng)了對(duì)太陽(yáng)能等可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持。1973年美國(guó)制定了政府的陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃。1974年日本政府制定了“陽(yáng)光計(jì)劃”。我國(guó)也于1975年在河南安陽(yáng)召開(kāi)“全國(guó)第一次太陽(yáng)能利用工作經(jīng)驗(yàn)交流大會(huì)”。20世紀(jì)80年代以后，石油價(jià)格大幅度回落，使尚未取得重大進(jìn)展的太陽(yáng)能利用技術(shù)再度受到冷落。直到全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅，才又得到人們的重視?！?.5

太陽(yáng)能利用背景53一九九二年六月十一日，聯(lián)合國(guó)西元地球環(huán)境高峰會(huì)議，于巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)。一位十二歲的加拿大女孩（鈴木瑟玟（SevernSuzuki）），在冠蓋云集的世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人面前，發(fā)表了一篇僅有六分鐘的演說(shuō)?！安灰o我們最時(shí)髦的打扮，不要給我們最昂貴的補(bǔ)習(xí)，請(qǐng)為我們留下最美麗的地球”她的演說(shuō)簡(jiǎn)單扼要卻直指人心，要求「大人們」對(duì)于環(huán)保要說(shuō)到做到，否則就是對(duì)下一代的不負(fù)責(zé)任1992年在巴西召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)“世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”，通過(guò)了一系列重要文件。一個(gè)12歲女孩在聯(lián)合國(guó)的演講讓世界沉默了五分鐘!!!541996年“世界太陽(yáng)能高峰會(huì)議”，發(fā)表了《太陽(yáng)能與持續(xù)發(fā)展宣言》,并討論了《世界太陽(yáng)能10年行動(dòng)計(jì)劃》，《國(guó)際太陽(yáng)能公約》,《世界太陽(yáng)能戰(zhàn)略規(guī)劃》等重要文件。我國(guó)也提出10年對(duì)策和措施，明確要因地制宜的開(kāi)發(fā)和推廣太陽(yáng)能等清潔能源，并制定了《中國(guó)21世紀(jì)議程》，進(jìn)一步明確了太陽(yáng)能重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)。太陽(yáng)能利用的主要形式，包括太陽(yáng)能供熱、太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電。其中以太陽(yáng)能供熱技術(shù)最為成熟。§1.5

太陽(yáng)能利用背景

太陽(yáng)能是無(wú)污染的清潔能源取之不盡，用之不竭地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1367kw/m2，地球獲得的能量可達(dá)173,000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/m2，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/m2，相當(dāng)于102,000TW的能量，達(dá)人類(lèi)所利用的能源的一萬(wàn)多倍

太陽(yáng)輻射到處都有，就地可用，無(wú)需運(yùn)輸或輸送

但太陽(yáng)能的能量密度低（分散性）

而且它因地而異，因時(shí)而變§1.6

太陽(yáng)能特點(diǎn)

太陽(yáng)能熱利用直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能供人類(lèi)使用（例如：加熱和取暖），稱(chēng)為太陽(yáng)能的熱利用，或者叫光熱利用。直接熱利用是最古老的應(yīng)用方式，也是目前技術(shù)最成熟、成本最低、應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)能利用模式。

太陽(yáng)能熱發(fā)電太陽(yáng)能熱發(fā)電就是利用太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電，是在太陽(yáng)能熱利用的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。一般需要先將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，然后再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?shí)際上是“光－熱－電”的轉(zhuǎn)換過(guò)程。

光伏發(fā)電（Photovoltaic，PV）光伏發(fā)電是利用某些物質(zhì)的光電效應(yīng)（光生伏特效應(yīng)），將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式?！?.7

太陽(yáng)能利用方式

光伏發(fā)電（Photovoltaic，PV）光伏發(fā)電是利用某些物質(zhì)的光電效應(yīng)（光生伏特效應(yīng)），將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。

光伏發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)儲(chǔ)量巨大：太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。不需要開(kāi)采和運(yùn)輸清潔無(wú)污染：無(wú)任何物質(zhì)的排放，既不會(huì)留下污染物，也不會(huì)向大氣中排放廢氣。安全、無(wú)噪聲可靠性高，壽命長(zhǎng)：晶體硅太陽(yáng)能電池的壽命可以長(zhǎng)達(dá)20-35年§1.8

光伏發(fā)電光伏發(fā)電技術(shù)的研究歷史已經(jīng)有100多年1839年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1950年代，太陽(yáng)電池技術(shù)出現(xiàn)重大突破：1954年，誕生世界上第一個(gè)實(shí)用的太陽(yáng)能電池。美國(guó)科學(xué)家恰賓（Chapin）等人在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成單晶硅太陽(yáng)能電池1960年，硅太陽(yáng)電池首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。1975年，非晶硅太陽(yáng)電池問(wèn)世。1978年，美國(guó)建成100kWp地面光伏電站。2000年，太陽(yáng)電池與建筑相結(jié)合的技術(shù)正式開(kāi)始發(fā)展?！?.8.1

光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展我國(guó)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制太陽(yáng)能電池。1971年，我國(guó)發(fā)射的第二顆人造衛(wèi)星“實(shí)踐1號(hào)”上配備了多塊單晶硅太陽(yáng)電池板，在后面8年的服役期內(nèi)，太陽(yáng)電池功率衰降不到15％。1994年，中科院電工所建造了許多小型戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)和100千瓦獨(dú)立光伏電站等。2003年，中國(guó)成為世界上最大的光伏消費(fèi)品生產(chǎn)國(guó)。2007年，崇明島兆瓦級(jí)光伏電站示范工程正式并