论我国太阳热能利用的进展和前景
论文摘要
由于地球环境问题与能源资源枯竭等原因，我们需要开发丰富、安全的新能源代替矿物燃料。从这种意义上讲，太阳能具有绿色环保、取之不尽、无无论世界何处都能使用的特点，是最理想的能源。我国属太阳能丰富的国家之一，太阳能利用技术也在不断取得进展和重大突破，如能在利用的技术和范围上进行加强和推广，那其前景是相当可观的。
正文
一、我国太阳能资源
就资源储量而言，我国大陆地处北半球，大部分地区位于北纬45°以南，有2/3的国土面积年日照小时数在2200h 以上，年太阳辐射总量大于5000MJ/m2。其中，西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差以外，东部、南部及东北等其他地区也都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年1.7×1012t 标准煤，与美国相近、比欧洲、日本优越得多。
我国从20世纪70年代就开始探索利用太阳能进行光伏发电，尽管取得了一定的成绩，但与世界其他国家相比，还存在很大差距。目前，我国能源结构中，太阳能等可再生能源利用的比重很小。在光伏发电方面，我国还没有大型的光伏并网发电系统。而在世界范围内，德国、美国等发达国家已经建设了一批千瓦级并网光伏发电系统，甚至印度、菲律宾和非洲一些国家也开始建设大型并网光伏发电系统。
我国属太阳能丰富国家之一，每年陆地面积接受的太阳辐射能相当于2.4×1012t 标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。目前我国的太阳能利用技术不断取得进展和重大突破，这些技术主要集中在直接的太阳光采集照明技术，太阳能光伏发电技术和太阳能热利用技术等几个方面。其中，太阳能热利用技术是可再生能源技术领域商业化程度最高，推广应用最普遍的技术之一。
我国有荒漠面积1.08×106km 2，主要分布在光照资源丰富的西北地区，根据其光照、辐射和其他条件，如果将其中的1/10利用起来，安装光伏并网发电系统，其装机容量就可相当于128座三峡电站。除利用面积巨大的荒漠外，闲置的屋顶也是安装光伏发电系统的理想场所。目前我国房屋总建筑面积约为4×1010m2，其中，可利用的城镇和农村屋顶面积至少在4×109m2，如果将其中的20%安装太阳电池，就会有80GW 的装机容量。
二、我国太阳能热利用的现状
目前，中国太阳能热水器、太阳房、太阳灶等太阳能热利用技术已经成熟，应用规模不断扩大。
广东省是全国最早几个研究、推广使用太阳能热水器的省份之一，据广东省太阳能协会统计，2004年，该省太阳能热水器产销量6×105m2,2005年为9×105m2,2006年为11×
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109m2。该省太阳能热水器保有量估计为4.5×106m2~5×106m2，按每平方米供2人使用计算，即全省有800万~1000万人使用太阳能热水器。
江苏油田安徽采油厂在创建节约型采油厂活动中，在83-1天井采用太阳能替代常规能源来加热储运的原油，开了国内在石油储运中应用太阳能加热的先河。于是用电加热相比，使用太阳能加热后年可节省电费2.3万元。目前，这一技术已申请国家发明专利。
2008年，北京首次在奥运村里大规模使用太阳能热水系统，该系统不仅可以满足赛时1.2万名运动员洗澡等生活用水需求，同时，从水管里流出的水将完全杀死军团菌，达到饮用水标准。奥运村太阳能热水系统的建设于2007年底全部完成。此套系统采用了目前国际上最先进的技术和设备，不仅太阳能效率高达70%，可以在水温过高、过低等不同条件下实现自控，而且水质将达到饮用水标准。奥运村太阳能热水系统铺设面积为42幢楼、约5×105m2，可保证奥运赛时1.2万人和赛后6000人的生活热水使用。
经过近10年的发展，国内的太阳能热水器市场开始进入快速增长期，太阳能热水器在热水器行业（太阳能热水器、燃气热水器、热水器）中所占比例日渐上升，全国城镇市场中，三中能源产品中太阳能热水器2001年所占比例已有约15.2%，2008年占到50.8%，表2列出2001~2008年我国三种热水器市场占有率。到2005年，我国太阳能热水器年推广量达1.5×107m2，占可再生能源开发利用量的30%，仅次于小水电的贡献。到2005年底，全国在用太阳能热水器的总积热面积达6.6×107m2，年生产能力为1.7×107m2，约占全球使用量的42%。
据行业协会资料统计，全国太阳能热水器保有量2005年达到7.5×107m2；2006年达
到8.1×107m2，2008年达到1.25×108m2，约1.8亿人用上太阳能热水。表3列出1998~2008年我国太阳能热水器年生产量和保有量。
2009年我国太阳能热水器年产量已达到4.2×107m2，年增长速度达到35.4%；太阳能热水器年产值达到578.5亿元，增长了34.5%。尤其值得一提的是，太阳能热水器这种既节能又环保的产品，已经占到热水器市场份额的57%，远远超过传统燃气热水器和电热水器的组合。全国保有量达到1.45×108m2。迄今为止，太阳能集热器共覆盖4000万家庭约1.5亿人口。目前，太阳能热利用产业累计替代常规能源达2×108t 标准煤，碳减排能力达2×108t 。
2009年，中国市场上的太阳能热水器销量大幅上涨，行业总产值从350亿元向500亿元大关突破，增幅达到了前3年的总和。随着国家节能减排、产业升级的需要，太阳能热利用产业突然从“草根”变成了“贵族”，出现了20年历史进程中最繁华的景象。
表3 1998-2008年我国太阳能热水器年生产量和保有量
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三、我国太阳能热利用技术 1．太阳能热水器
太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。20多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。目前全国有500多个热水器生产厂家。我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，几种热水器的国家标准已经颁布并开始实施。 2．太阳能空调降温 就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器那样高，主要问题是成本高。但对于缺点和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国“九五”期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对徐潮降温系统进行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，简历数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。实验室建立了徐潮系统的样机和使用条件。 3．太阳能热发电
太阳能热发电是利用集热器讲太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在70年代就开始了，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决，加上经费不足，热发电项目先后停止和下马。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，目前还没有实验样机，与国外差距很大。 4．太阳房
太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看做一个集热器，通过建筑设计把高校隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，是房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。太阳房概念与建筑结合形成了“太阳能建筑”技术领域，成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。太阳房可以节约75%~90%的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。我国太阳房开发利用自80年代初开始，截至1997年底，全国已经建成740万平方米的太阳房，主要分布在山东、河北、辽宁、内蒙古、甘肃、青海和西藏的农村地区。其中，辽宁省的400所中小学校建造了被动式太阳房，总面积达50万平方米。我国被动式太阳房平均每平方米建筑面积每年可节约20~40公斤标准煤。
5．热利用的其他方面
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我国是太阳灶的最大生产国，主要在甘肃、青海、西藏等西北边远地区和农村应用。目前大约有15万台太阳灶在使用中。
太阳能干燥是热利用的一个方面。目前我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统，总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草药干燥等。
四、太阳能热利用的前景
我国的太阳能热利用技术研究开发始于20世纪70年代末，其重点在于简单、价廉的低温热利用的适用技术，如太阳能温室、太阳灶、被动太阳房、太阳热水器和太阳干燥器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农民生活起了积极作用，并收到了实效。20世纪80年代太阳能热水器列入国家“六五”和“七五”科技攻关项目，主要研究项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在90年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力，形成自行设计和配套的集热管生产线，成为科技攻关的最杰出发展。
2011年是我国“十二五”规划的开局之年，国家明确表示要大力发展太阳能光热产业，并出台相关政策进行支持，这对于太阳能热利用产业来讲无疑是一个绝好的机会。
近年来，我国太阳能取得了前所未有的发展，成为世界上最大的太阳能产能和最大的太阳能利用国。随着产业进步，太阳能已从单一的生活热水到大型的太阳能热水工程、太阳能与建筑结合一体化再到太阳能在工业的应用等；太阳能系统应用的安全性也提到议事日程上来，人皆关心，在产业辅助能源、控制系统、暖通系统确实存在着不可忽视的系统安全性问题。新标准的出台必将我国太阳能应用延伸拓宽到更多的领域提供安全保障。
“十二五”期间，我国将推动新能源示范城市建设。在示范城市推广太阳能热利用，用项目推动产业发展。据统计，目前全国共有20个省（市、区）和80多个城市出台了太阳能强制安装政策和优惠政策，要求新建建筑有条件的必须安装太阳能热水系统。这将给太阳能热水器行业带来更大契机。太阳能热利用产业将向着更健康的方向发展。
另外，我认为在我国的海域也可以增加太阳能的设备，这样对太阳能的利用也可以更加全面。例如在海上航行的船只，可以在甲板等能直接照射到阳光的地方安装太阳能板，那收集到的能量可以供该船自己使用，不仅节省了船只所需要消耗的能源，也能改善海上的环境。
太阳能的资源十分丰富，倘若能加大对它的利用，并在技术上得以提高，那么在不可再生能源不断减少的今后，我们也可以有更多的方法来应对能源危机，同时也能不断改善环境，达到人与自然和谐相处的最高境界。
参考文献
[1]钱伯章太阳能技术与应用科学出版社
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论我国太阳热能利用的进展和前景
论文摘要
由于地球环境问题与能源资源枯竭等原因，我们需要开发丰富、安全的新能源代替矿物燃料。从这种意义上讲，太阳能具有绿色环保、取之不尽、无无论世界何处都能使用的特点，是最理想的能源。我国属太阳能丰富的国家之一，太阳能利用技术也在不断取得进展和重大突破，如能在利用的技术和范围上进行加强和推广，那其前景是相当可观的。
正文
一、我国太阳能资源
就资源储量而言，我国大陆地处北半球，大部分地区位于北纬45°以南，有2/3的国土面积年日照小时数在2200h 以上，年太阳辐射总量大于5000MJ/m2。其中，西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原均为太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州省资源稍差以外，东部、南部及东北等其他地区也都是资源较富和中等区。太阳能资源理论存储总量达每年1.7×1012t 标准煤，与美国相近、比欧洲、日本优越得多。
我国从20世纪70年代就开始探索利用太阳能进行光伏发电，尽管取得了一定的成绩，但与世界其他国家相比，还存在很大差距。目前，我国能源结构中，太阳能等可再生能源利用的比重很小。在光伏发电方面，我国还没有大型的光伏并网发电系统。而在世界范围内，德国、美国等发达国家已经建设了一批千瓦级并网光伏发电系统，甚至印度、菲律宾和非洲一些国家也开始建设大型并网光伏发电系统。
我国属太阳能丰富国家之一，每年陆地面积接受的太阳辐射能相当于2.4×1012t 标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和。目前我国的太阳能利用技术不断取得进展和重大突破，这些技术主要集中在直接的太阳光采集照明技术，太阳能光伏发电技术和太阳能热利用技术等几个方面。其中，太阳能热利用技术是可再生能源技术领域商业化程度最高，推广应用最普遍的技术之一。
我国有荒漠面积1.08×106km 2，主要分布在光照资源丰富的西北地区，根据其光照、辐射和其他条件，如果将其中的1/10利用起来，安装光伏并网发电系统，其装机容量就可相当于128座三峡电站。除利用面积巨大的荒漠外，闲置的屋顶也是安装光伏发电系统的理想场所。目前我国房屋总建筑面积约为4×1010m2，其中，可利用的城镇和农村屋顶面积至少在4×109m2，如果将其中的20%安装太阳电池，就会有80GW 的装机容量。
二、我国太阳能热利用的现状
目前，中国太阳能热水器、太阳房、太阳灶等太阳能热利用技术已经成熟，应用规模不断扩大。
广东省是全国最早几个研究、推广使用太阳能热水器的省份之一，据广东省太阳能协会统计，2004年，该省太阳能热水器产销量6×105m2,2005年为9×105m2,2006年为11×
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109m2。该省太阳能热水器保有量估计为4.5×106m2~5×106m2，按每平方米供2人使用计算，即全省有800万~1000万人使用太阳能热水器。
江苏油田安徽采油厂在创建节约型采油厂活动中，在83-1天井采用太阳能替代常规能源来加热储运的原油，开了国内在石油储运中应用太阳能加热的先河。于是用电加热相比，使用太阳能加热后年可节省电费2.3万元。目前，这一技术已申请国家发明专利。
2008年，北京首次在奥运村里大规模使用太阳能热水系统，该系统不仅可以满足赛时1.2万名运动员洗澡等生活用水需求，同时，从水管里流出的水将完全杀死军团菌，达到饮用水标准。奥运村太阳能热水系统的建设于2007年底全部完成。此套系统采用了目前国际上最先进的技术和设备，不仅太阳能效率高达70%，可以在水温过高、过低等不同条件下实现自控，而且水质将达到饮用水标准。奥运村太阳能热水系统铺设面积为42幢楼、约5×105m2，可保证奥运赛时1.2万人和赛后6000人的生活热水使用。
经过近10年的发展，国内的太阳能热水器市场开始进入快速增长期，太阳能热水器在热水器行业（太阳能热水器、燃气热水器、热水器）中所占比例日渐上升，全国城镇市场中，三中能源产品中太阳能热水器2001年所占比例已有约15.2%，2008年占到50.8%，表2列出2001~2008年我国三种热水器市场占有率。到2005年，我国太阳能热水器年推广量达1.5×107m2，占可再生能源开发利用量的30%，仅次于小水电的贡献。到2005年底，全国在用太阳能热水器的总积热面积达6.6×107m2，年生产能力为1.7×107m2，约占全球使用量的42%。
据行业协会资料统计，全国太阳能热水器保有量2005年达到7.5×107m2；2006年达
到8.1×107m2，2008年达到1.25×108m2，约1.8亿人用上太阳能热水。表3列出1998~2008年我国太阳能热水器年生产量和保有量。
2009年我国太阳能热水器年产量已达到4.2×107m2，年增长速度达到35.4%；太阳能热水器年产值达到578.5亿元，增长了34.5%。尤其值得一提的是，太阳能热水器这种既节能又环保的产品，已经占到热水器市场份额的57%，远远超过传统燃气热水器和电热水器的组合。全国保有量达到1.45×108m2。迄今为止，太阳能集热器共覆盖4000万家庭约1.5亿人口。目前，太阳能热利用产业累计替代常规能源达2×108t 标准煤，碳减排能力达2×108t 。
2009年，中国市场上的太阳能热水器销量大幅上涨，行业总产值从350亿元向500亿元大关突破，增幅达到了前3年的总和。随着国家节能减排、产业升级的需要，太阳能热利用产业突然从“草根”变成了“贵族”，出现了20年历史进程中最繁华的景象。
表3 1998-2008年我国太阳能热水器年生产量和保有量
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三、我国太阳能热利用技术 1．太阳能热水器
太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。20多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。目前全国有500多个热水器生产厂家。我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，几种热水器的国家标准已经颁布并开始实施。 2．太阳能空调降温 就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器那样高，主要问题是成本高。但对于缺点和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国“九五”期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对徐潮降温系统进行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，简历数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。实验室建立了徐潮系统的样机和使用条件。 3．太阳能热发电
太阳能热发电是利用集热器讲太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在70年代就开始了，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决，加上经费不足，热发电项目先后停止和下马。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，目前还没有实验样机，与国外差距很大。 4．太阳房
太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看做一个集热器，通过建筑设计把高校隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，是房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。太阳房概念与建筑结合形成了“太阳能建筑”技术领域，成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。太阳房可以节约75%~90%的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。我国太阳房开发利用自80年代初开始，截至1997年底，全国已经建成740万平方米的太阳房，主要分布在山东、河北、辽宁、内蒙古、甘肃、青海和西藏的农村地区。其中，辽宁省的400所中小学校建造了被动式太阳房，总面积达50万平方米。我国被动式太阳房平均每平方米建筑面积每年可节约20~40公斤标准煤。
5．热利用的其他方面
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我国是太阳灶的最大生产国，主要在甘肃、青海、西藏等西北边远地区和农村应用。目前大约有15万台太阳灶在使用中。
太阳能干燥是热利用的一个方面。目前我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统，总面积约2万平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草药干燥等。
四、太阳能热利用的前景
我国的太阳能热利用技术研究开发始于20世纪70年代末，其重点在于简单、价廉的低温热利用的适用技术，如太阳能温室、太阳灶、被动太阳房、太阳热水器和太阳干燥器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农民生活起了积极作用，并收到了实效。20世纪80年代太阳能热水器列入国家“六五”和“七五”科技攻关项目，主要研究项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在90年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力，形成自行设计和配套的集热管生产线，成为科技攻关的最杰出发展。
2011年是我国“十二五”规划的开局之年，国家明确表示要大力发展太阳能光热产业，并出台相关政策进行支持，这对于太阳能热利用产业来讲无疑是一个绝好的机会。
近年来，我国太阳能取得了前所未有的发展，成为世界上最大的太阳能产能和最大的太阳能利用国。随着产业进步，太阳能已从单一的生活热水到大型的太阳能热水工程、太阳能与建筑结合一体化再到太阳能在工业的应用等；太阳能系统应用的安全性也提到议事日程上来，人皆关心，在产业辅助能源、控制系统、暖通系统确实存在着不可忽视的系统安全性问题。新标准的出台必将我国太阳能应用延伸拓宽到更多的领域提供安全保障。
“十二五”期间，我国将推动新能源示范城市建设。在示范城市推广太阳能热利用，用项目推动产业发展。据统计，目前全国共有20个省（市、区）和80多个城市出台了太阳能强制安装政策和优惠政策，要求新建建筑有条件的必须安装太阳能热水系统。这将给太阳能热水器行业带来更大契机。太阳能热利用产业将向着更健康的方向发展。
另外，我认为在我国的海域也可以增加太阳能的设备，这样对太阳能的利用也可以更加全面。例如在海上航行的船只，可以在甲板等能直接照射到阳光的地方安装太阳能板，那收集到的能量可以供该船自己使用，不仅节省了船只所需要消耗的能源，也能改善海上的环境。
太阳能的资源十分丰富，倘若能加大对它的利用，并在技术上得以提高，那么在不可再生能源不断减少的今后，我们也可以有更多的方法来应对能源危机，同时也能不断改善环境，达到人与自然和谐相处的最高境界。
参考文献
[1]钱伯章太阳能技术与应用科学出版社
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