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目前制約太陽能光伏發(fā)電成本的很大因素是單晶硅和多晶硅的生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法將工業(yè)硅（6個9的純度）提高到太陽能級硅（9個9的純度）需要消耗大量電，并產(chǎn)生很大污染。（工業(yè)硅的原材料是普通沙子）。 世界上第一根太陽能冶煉的單晶硅由中國科技大學(xué)、中科院理論物理所陳應(yīng)天等專家制成。這一成果發(fā)表在《中國物理快報》第26卷第7期。文章作者之一的中科院院士何祚庥介紹，這是我國光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的一項重大創(chuàng)新，使高效廉價冶煉高純硅成為現(xiàn)實。太陽能級高純硅材料是目前世界上最緊缺的能源材料之一，也是當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最廣泛的原材料。以高純硅材料為基礎(chǔ)的光電池的發(fā)電成本大約是國內(nèi)常規(guī)能源發(fā)電成本的10至20倍。經(jīng)過反復(fù)實驗，對應(yīng)用此方法得到的硅粒采取定相凝固加工提純，用輝光放電質(zhì)譜微量分析法測試，得到的結(jié)果表明，這一高純多晶硅已達(dá)到太陽能級純度。新方法能將現(xiàn)有的提純耗能指標(biāo)由200至400度電/公斤降為30至40度電/公斤，其提煉成本由目前的40至80美元/公斤降為20美元/公斤，且沒有環(huán)境污染。 http://www.cas.cn/zt/kjzt/sdkjjz/zgsdkjjz/201001/t20100121_2730965.shtml 當(dāng)今世界各國都面臨能源危機(jī)，發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)受到的影響更大，石油曾漲到145美元/桶，發(fā)達(dá)國家搞生物能源，使國際糧價猛漲（國際糧價已是國內(nèi)糧價的4倍），中國現(xiàn)在一半石油需要進(jìn)口，而未來的發(fā)展，對石油的需求只會越來越大。不只是中國的能源需求巨大，印度，巴西，非洲等發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展，對能源的需求也會同步增長，未來石油的價格恐怕高得離譜。 中國陸地石油遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，南海石油由于東南亞某些國家和國際上某些對中國不友好的力量，以及中國堅持走和平發(fā)展道路等因素，暫時還指望不上。東海雖與日本達(dá)成共同開發(fā)某些區(qū)域，后面仍有很長的路要走。 俄羅斯與中國就石油管道談了又談，現(xiàn)在國際油價已經(jīng)比開始談的時候不知翻了幾個跟頭，等實際供油時價格又不知漲到幾何，況且“水龍頭開關(guān)”還掌握別人手里。 中國從非洲等海外找油，已遇到很多國際干擾，未來還要付出很多外交和軍事資源來維持海上能源運輸生命線的安全。 中國煤炭資源豐富，但對環(huán)境會造成污染，現(xiàn)在全球變暖已不能忽視，要求各國減少二氧化碳的排放，中國面臨很大的國際壓力。煤炭、石油等化石能源不但造成環(huán)保問題，而且是不可再生資源。 發(fā)達(dá)國家發(fā)展了核電技術(shù)，中國也開始了這方面的發(fā)展，但核電站要建在水資源豐富的地區(qū)，要有很好的防護(hù)措施，以免造成輻射泄露,另外，核廢料的處理也是個問題。中國核燃料并不豐富，依賴國外進(jìn)口，到中國核電大發(fā)展的時候，核燃料會不會象鐵礦石一樣，價格炒到無法承受。另外，不排除國外不友好的力量屆時借口核燃料可用于軍事，而進(jìn)行封鎖和禁運。 目前正在研究的激光核聚變技術(shù)要進(jìn)入實用化，還很漫長，還有成本問題。 中國人均資源很低，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開能源，所以現(xiàn)在國家提倡科學(xué)發(fā)展觀，要建設(shè)資源節(jié)約性，環(huán)境友好性社會，但這是“節(jié)流”，還需“開源”---大力發(fā)展清潔、可再生能源（從國家能源安全的角度也需此）。 太陽能是人類取之不盡，用之不竭的綠色、可再生能源（不會也不可能被封鎖和禁運）。據(jù)計算,太陽1s內(nèi)發(fā)出的能量就相當(dāng)于1.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量,而到達(dá)地球表面的太陽能大約相當(dāng)于目前全世界所有發(fā)電能力總和的20萬倍。地球每天接收的太陽能,相當(dāng)于全球一年所消耗的總能量的200倍。 世界上不但美國、日本，德國等發(fā)達(dá)國家大力發(fā)展太陽能發(fā)電技術(shù)（已實用化），即使象沙特這樣的產(chǎn)油國也未雨綢繆，大力發(fā)展太陽能發(fā)電技術(shù)。沙特向世界宣稱：準(zhǔn)備投資開發(fā)太陽能，建成太陽能中心，30～50 年后成為電力輸出大國。沙特所以要做“太陽能大國”，重要的原因有兩條：第一“后石油時代”提前到來的憂慮。油價高企導(dǎo)致石油開采能力透支，石油資源消耗加快，過分依賴石油資源消耗，既使國家受到國際社會壓力，也給沙特帶來未來生存之憂，怎樣才能避免坐吃山空？讓沙特面臨挑戰(zhàn)。 第二沙漠是太陽能相對富集的地方。沙特225萬平方公里的國土面積，一半以上是沙漠，干燥少雨，太陽輻射非常高，堪稱是世界上太陽能資源最為豐富的國家之一。而且，沙特還擁有修建太陽能發(fā)電站的廣闊空間，土地價格低廉。發(fā)展太陽能發(fā)電，對沙特來說，既是充分利用資源，也是盯準(zhǔn)世界新能源發(fā)展的方向。 目前太陽能發(fā)電有兩種方法。一種是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能, 然后按常規(guī)方式發(fā)電, 稱為太陽能熱發(fā)電。另一種是通過光電器件利用光伏原理將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能, 稱為太陽能光伏發(fā)電。 當(dāng)前太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式劃分為:太陽能槽式發(fā)電、太陽能碟式發(fā)電、太陽能塔式發(fā)電。 (1)：太陽能槽式發(fā)電 它采用大面積的單軸槽式太陽能追蹤采光板, 通過對太陽光的聚焦, 把太陽光聚集到安裝在拋物線形反光鏡焦點上的線形接收器上, 并加熱流過接收器的熱傳導(dǎo)液, 使熱傳導(dǎo)液汽化, 同時在能量區(qū)的熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中產(chǎn)生高壓、過熱的蒸汽, 然后送入常規(guī)的蒸氣渦輪發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電。通常接收太陽光的采光板采用模塊化布局, 許多采光板通過串并聯(lián)的放置，槽式拋物面一般依其焦線按正南北方向擺放,因此其定日跟蹤只需一維跟蹤。 1985～1991年間在美國加州沙漠建成了9座槽式太陽能熱發(fā)電站, 總裝機(jī)容量達(dá)到了353.8MW。并使發(fā)電成本逐漸下降, 理論上可達(dá)到5～6美分/kWh。 (2)：太陽能碟式發(fā)電 碟式反射鏡可以是一整塊拋物面,也可由聚焦于同一點的多塊反射鏡組成。碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)一般由旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡、吸熱器、跟蹤裝置以及熱功轉(zhuǎn)換裝置等組成。整個碟式發(fā)電系統(tǒng)安裝于一個雙軸跟蹤支撐裝置上,實現(xiàn)定日跟蹤,連續(xù)發(fā)電(3)：太陽能塔式發(fā)電 它利用獨立跟蹤太陽光的定日鏡群把太陽光聚集到塔頂?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換器上, 通過能量的轉(zhuǎn)換把熱量傳遞給熱傳導(dǎo)液, 再由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽帶動蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能, 由于塔式發(fā)電系統(tǒng)中定日鏡的數(shù)量眾多, 因此可實現(xiàn)大功率的發(fā)電。 在塔式系統(tǒng)中通常采用幾百或幾千個定日鏡，通過各自獨立的控制系統(tǒng)連續(xù)采集太陽輻射能，并把能量聚焦到塔頂?shù)慕邮掌魃稀?BR> 由美國能源部投資, 愛迪生公司、洛杉磯水電部和加利福尼亞能源委員會合作在南加州Barstow興建的Solar One電站于1981年建成, 1982年4月投入運行, 是當(dāng)時世界上最大的塔式太陽能發(fā)電站, 總耗資1.42億美元，發(fā)電功率10MW。Solar One電已改造為Solar Two電站，發(fā)電功率43MW，1996年6月開始運行。 已經(jīng)商品化、實用化的太陽能光伏電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、聚光電池、多元化合物太陽電池等幾類。光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率也逐步提高，達(dá)15%～25%，同時太陽能光伏電池/組件的使用壽命也大大增長,最多可達(dá)到30年。 日本推出大膽能源計劃-在太空建太陽能電站（據(jù)法國媒體報道，日本政府日前推出迄今為止最為大膽的空間太陽能系統(tǒng)（SSPS）計劃，預(yù)計到2030年，日本將在地球大氣層以外同步軌道上建設(shè)電池板，從宇宙中收集太陽能，然后以微波或激光的形式傳回地球。其發(fā)電量相當(dāng)于一個中等級別的核電站，而它每提供1度電僅需8日元（約合人民幣0.6元）。據(jù)估計，整個系統(tǒng)的建設(shè)將耗資數(shù)百億美元） 該系統(tǒng)需要在地球大氣層以外的同步軌道上建設(shè)總面積數(shù)平方公里的太陽能光電池板。 眾所周知，日本是一個能源極為貧乏的國家，多數(shù)能源依靠進(jìn)口。這種現(xiàn)狀也促使日本在太陽能等新能源的研發(fā)和利用方面走在世界前列。日本從1998年就開始致力于這個雄心勃勃的計劃，長期以來有130名科研人員從事這一領(lǐng)域的研究。 上個月，日本產(chǎn)經(jīng)省和文部科學(xué)省遴選出包括三菱重工、三菱電機(jī)、NEC、富士通和夏普等高科技巨頭公司，這些公司的科研人員將組成一個研究組實施該計劃。據(jù)估計，整個系統(tǒng)的建設(shè)將耗資數(shù)百億美元。 目前，研究人員正在開發(fā)一個千兆瓦的發(fā)電系統(tǒng)，其發(fā)電量相當(dāng)于一個中等級別的核電站，而它每提供1度電僅需8日元（約合人民幣0.6元），只有日本目前電價的1/6。日本太空發(fā)展署一名發(fā)言人說，這些太陽能將被巨大的拋物面天線接收，它們很可能被設(shè)置在海邊或水壩等無人區(qū)域。 日本三菱重工在計劃書上宣稱：“由于太陽能是一種潔凈且用之不竭的能源，我們相信這一系統(tǒng)可以幫助我們解決能源短缺問題并幫助延緩全球變暖進(jìn)程……宇宙中有著豐富的太陽光?！睂＜抑赋?，宇宙中的太陽能強(qiáng)度至少是地球上的5倍。 該工程的負(fù)責(zé)人之一、日本太空發(fā)展署研究員藤田達(dá)人介紹說，在未來幾年內(nèi)，“一枚日本火箭將把一顆旨在測試通過微波傳遞太陽能的衛(wèi)星送入地球軌道”。大約到2020年，一個10兆瓦和一個250兆瓦的光電池結(jié)構(gòu)將先后被建成并進(jìn)入測試階段，成功后，一個千兆瓦的太陽能光電池板將被發(fā)射到預(yù)定軌道，最后通過地面能源收集站把太陽能轉(zhuǎn)換成大眾可使用的電能。藤田還表示，該計劃的宗旨在于使電能成為與其他替代物一樣廉價的能源資源。 目前制約太陽能光伏發(fā)電成本的很大因素是單晶硅和多晶硅的生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法將工業(yè)硅（6個9的純度）提高到太陽能級硅（9個9的純度）需要消耗大量電，并產(chǎn)生很大污染。 世界上第一根太陽能冶煉的單晶硅由中國科技大學(xué)、中科院理論物理所陳應(yīng)天等專家制成。這一成果發(fā)表在《中國物理快報》第26卷第7期。文章作者之一的中科院院士何祚庥介紹，這是我國光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的一項重大創(chuàng)新，使高效廉價冶煉高純硅成為現(xiàn)實。太陽能級高純硅材料是目前世界上最緊缺的能源材料之一，也是當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)應(yīng)用最廣泛的原材料。以高純硅材料為基礎(chǔ)的光電池的發(fā)電成本大約是國內(nèi)常規(guī)能源發(fā)電成本的10至20倍。經(jīng)過反復(fù)實驗，對應(yīng)用此方法得到的硅粒采取定相凝固加工提純，用輝光放電質(zhì)譜微量分析法測試，得到的結(jié)果表明，這一高純多晶硅已達(dá)到太陽能級純度。新方法能將現(xiàn)有的提純耗能指標(biāo)由200至400度電/公斤降為30至40度電/公斤，其提煉成本由目前的40至80美元/公斤降為20美元/公斤，且沒有環(huán)境污染。 另外太陽能薄膜發(fā)電也很有前途。 2009年10月26日，國內(nèi)首個利用薄膜太陽能農(nóng)業(yè)大棚發(fā)電系統(tǒng)，經(jīng)過一個月的試行和調(diào)試，現(xiàn)已在江西省上饒市沙溪鎮(zhèn)正式并網(wǎng)發(fā)電。 據(jù)了解，這是由江西省上饒市與臺灣光寶集團(tuán)共同投資興建，集有機(jī)農(nóng)業(yè)、環(huán)保能源發(fā)電、農(nóng)業(yè)觀光和大棚蔬菜種植為一體化的高科技農(nóng)業(yè)發(fā)展建設(shè)項目，一共有1250塊太陽能薄膜鋪設(shè)而成。它的投入運行，每年預(yù)計可以實現(xiàn)年發(fā)電量達(dá)15萬千瓦時。不僅可以保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)民用電，同時也為該市開展農(nóng)業(yè)旅游觀光、發(fā)展高科技農(nóng)業(yè)、土地綜合開發(fā)和利用開辟了一條新途徑。 網(wǎng)絡(luò)泡沫破滅之前，克林頓一直是用信息技術(shù)拉動經(jīng)濟(jì)增長的，之后美國就沒有找到能夠拉動美國經(jīng)濟(jì)的新經(jīng)濟(jì)增長點，布什只得用房地產(chǎn)來拉動美國經(jīng)濟(jì)增長（金融危機(jī)由次貸危機(jī)引爆），但是現(xiàn)在房地產(chǎn)泡沫也破滅了，美國下一個新經(jīng)濟(jì)增長點是在新能源領(lǐng)域。 新能源包括哪些，其實這次新能源革命最主要的還是以電動汽車、光伏發(fā)電為主。電動汽車的產(chǎn)生將會是一場可以比擬第二次工業(yè)革命的偉大革命。如果現(xiàn)在的汽車全部都是用電的話，那么中東石油國會如何？俄國又會如何？ 現(xiàn)在鐵路電氣化改造后，火車都是電力機(jī)車，也許將來只有航空飛機(jī)需要石油。 中國傳統(tǒng)汽車制造技術(shù)離發(fā)達(dá)國家差距太遠(yuǎn)，只有新能源汽車和發(fā)達(dá)國家站在同一起跑線上。 續(xù)航能力已經(jīng)成為電動汽車發(fā)展的一個瓶頸。在大多數(shù)電動汽車充電一次只能跑100多公里的情況下，駕駛電動汽車走高速路還是一個不太現(xiàn)實的夢想。目前，德國科學(xué)家提出了在高速公路上建太陽能充電站的方案，希望解決這個問題。 據(jù)德國《世界報》等媒體報道，德國太陽能技術(shù)專家理森推出的方案名叫“太陽能高速公路”，其目的就是把“高速公路變成一個太陽能發(fā)電廠”。他認(rèn)為，如果給1.255萬公里的德國高速公路蓋上太陽能頂棚，將獲得相當(dāng)于德國所有發(fā)電廠16倍的電能。根據(jù)設(shè)計圖，這種“太陽能高速公路”看起來就像一條藍(lán)色的走廊。這種“太陽能高速公路”既是發(fā)電站，又是充電站。每個路段都設(shè)有自助式的充電站，司機(jī)可以輕松為自己的電動車充電。太陽能電池板連接到一個地下的電池組，并以電網(wǎng)格的形式儲存電能，除了為電動車提供每日所需的電能，高速路還能將剩余電能輸送到城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)。德國還在推行“電動汽車智能聯(lián)網(wǎng)”項目，旨在開發(fā)一種無人看管的充電站系統(tǒng)。充電站自動識別車和車主，每月或每季度累計付款，并幫助車主智能識別最近、最快的充電站。這將大大降低充電站系統(tǒng)的成本，方便車主。據(jù)稱，德國一家數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司已經(jīng)開發(fā)了一種無線充電技術(shù)，憑借該技術(shù)，電動汽車可以實現(xiàn)無線充電。電磁場與汽車上安裝的感應(yīng)板產(chǎn)生電力，為電池充電。到時，電動汽車在高速公路行駛中，就可以自動充電。不過，每年180億歐元的維護(hù)費用將成為太陽能高速路方案的最大障礙。 如果說把整個高速路建成太陽能電站還是個遠(yuǎn)景目標(biāo)，那么，在道路旁建設(shè)分散的電動汽車充電站正在成為現(xiàn)實。丹麥、日本等國家已經(jīng)開始在城市道路和高速路兩側(cè)建設(shè)電動汽車充電站，此舉不僅可以提高電動汽車的續(xù)航能力，又可以帶動道路沿線區(qū)域發(fā)展。柏林市政府在去年4月同兩大能源公司ＲＷＥ和瓦滕法爾以及戴姆勒、寶馬兩大汽車生產(chǎn)商簽署了協(xié)議，在柏林市區(qū)建立至少550個充電站。德國也在聯(lián)合世界汽車生產(chǎn)商制定統(tǒng)一的充電插頭標(biāo)準(zhǔn)。 隨著電動汽車在中國的推廣，2010年起，中國國家電網(wǎng)將電動汽車充電站并入智能電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃，并在全國27個城市建設(shè)充電站網(wǎng)絡(luò)，這實際上是為電動汽車的發(fā)展鋪路。 普及電動汽車最大的障礙在于充電站的建設(shè)。但是，如果預(yù)見到10年之內(nèi)將有上億輛電動汽車奔跑在城市和鄉(xiāng)村，充電網(wǎng)站的建設(shè)和管理，尤其是太陽能充電站的建設(shè)和營運，不正是最大的機(jī)會嗎？ 從技術(shù)的角度來說，太陽能充電站既是充電站，也是發(fā)電站，也是儲能電站，三位一體，看上去很美。但是從商業(yè)的角度來說，如果只是經(jīng)營這三項業(yè)務(wù)，很可能是長期虧損的。太陽能充電站首先必須是電動自行車、電動摩托車和電動汽車的銷售和服務(wù)網(wǎng)點，這樣才能保證從開始營運就有一定的現(xiàn)金收入。其次，太陽能充電站必須建設(shè)咖啡店、雜貨店、茶餐廳之類的服務(wù)設(shè)施，因為充電和維護(hù)的時間比加油的時間要長，客戶正好利用這段時間休閑購物。因為太陽能充電站既沒有汽油和柴油的異味，也沒有油庫起火的恐懼，來往均是零排放的車輛，如果規(guī)劃設(shè)計和管理得法，它們完全可以成為城市沙漠里的綠洲，成為農(nóng)村綠洲里的宮殿，成為城鄉(xiāng)結(jié)合的靚麗風(fēng)景線。 設(shè)想中國的高速公路(甚至非高速的公路)旁建滿了太陽能充電站會是一番什么樣的景象。。，這便是我們夢寐以求的城鄉(xiāng)一體化，因為城市延伸到了鄉(xiāng)村，而鄉(xiāng)村延伸到了城市； 這也是我們夢寐以求的低碳經(jīng)濟(jì)，因為太陽能充電站完全沒有碳排放；這也是我們夢寐以求的拉動內(nèi)需，因為太陽能充電站的投資與消費都在國內(nèi)，既不需要出口，也不需要進(jìn)口；這也是我們夢寐以求的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級，因為太陽能充電站既是高科技，又是服務(wù)業(yè)，完全沒有重復(fù)建設(shè)和產(chǎn)能過剩的問題；這也是我們夢寐以求的能源安全，因為太陽能不需要進(jìn)口（不怕禁運），不怕索馬里海盜，不經(jīng)過馬六甲海峽，也不擔(dān)心核輻射。 能源供應(yīng)是制約中國增長和崛起的根本問題，而太陽能是地球的終極能源。與其花幾百億到塔里木建太陽能電站再花幾千億輸送到萬家億戶，不如花幾萬億在全國各地建幾百萬幾千萬個太陽能充電站。如果全國能夠比較均衡地發(fā)展，大家也就不會擠在北京上海深圳幾個大城市，把樓價炒到幾萬一平米讓億萬百姓望樓興嘆畢生戮力為一蝸居而不可得。太陽能充電站是中國人的機(jī)會，是中國人投資的機(jī)會，就業(yè)的機(jī)會，改善居住環(huán)境和提高消費水平的機(jī)會。 如果能把多晶硅提煉技術(shù)、太陽能電池技術(shù)、儲能電站技術(shù)整合起來提供太陽充電站一體化解決方案，然后以特許經(jīng)營的方式吸引民間企業(yè)和個人加盟，在全國建設(shè)太陽能充電站網(wǎng)絡(luò)，很可能得到各方面熱烈的響應(yīng)。 |
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