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【摘要】：随着众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染的日益严重，新型能源的开发及利用逐渐成为人们日益关注的焦点，太阳能凭借其他能源不可比拟的优势，成为新兴能源中的宠儿。太阳能作为一种能源，具有其独具的特点：普遍性、无害性、长久性和巨大性。在全球发展低碳、绿色经济的时代背景下，具有无污染、可持续、能源总量大等优点的太阳能必然登上世界能源舞台。
【关键词】：太阳能的原理 太阳能的优点 太阳能的缺点
一、前言
随着众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染问题的日益严重，新型能源的开发和利用，逐渐成为人们日益关注的焦点。太阳能凭借其他能源不可比拟的优势，成为新兴能源中的宠儿，开发利用太阳能，对缓解能源危机和环境污染有着重大的现实意义。
二、能源危机与环境污染
能源是人类经济及文化活动的动力来源。在20世纪的世界能源结构中，石油、天然气和煤炭等化石能源一直占据主导地位。然而，随着社会经济的迅速发展和能源需求的不断增加，能源危机日益加重，这些化石能源终将会走向枯竭，有关世界能源储量数据的调查显示：至2005年底，全世界石油储量仅够开采约43.9年，天然气可采量约为61年，煤炭可采量约为227年。而我国的一次能源储量均低于世界平均水平，能源需求面临着更为严重的挑战，能源形式更是不容乐观。我国部分地区就出现了油荒、煤荒和电荒等能源紧缺现象。随着我国产业结构向重型化转型的推进和重工业的加速发展，预计在未来一百年内我国的化石能源资源即将面临枯竭。能否有效解决能源问题成为决定我国国民经济能否健康、快速和可持续发展的关键。
三、太阳能的优越性
（一）太阳能的原理
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173，000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
（二）太阳能的优点：
（1）普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。
（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（三）太阳能的缺点：
（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。
（四）太阳能利用中的经济问题：
第一，世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要，而又不危及后代人前途的社会。因此，尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源，是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化，常规能源的贮量日益下降，其价格必然上涨，而控制环境污染也必须增大投资。
第二，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76%，已成为我国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
（五）太阳能利用的优点。
与化石能源相比，太阳能不仅资源丰富、分布广泛，而且基本上没有污染物排放、清洁干净。太阳每秒钟传送到地球上的能量高达80万千瓦，每40秒钟就有相当于210亿桶石油的能量。假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012kwh，相当于目前世界能耗的40倍。在我国，太阳能资源也相当丰富。除贵州高原部分地区外，其它地域均为高太能资源区域。太阳能利用前景较好的地区占国土面积的2/3以上，尤其是西北和青藏高原，年平均日照时间在2200小时以上。而太阳能有光-电转换、光-热转换和光-化学转换等三种利用方式。利用光生伏打效应原理制成的光伏电池可将太阳能直接转化成电能加以利用，称为光-电转换，即光伏发电。光伏发电是当今太阳能发电的主流，与常规发电以及其它绿色发电技术相比，光伏发电是当今太阳能发电的主流，与常规发电以及其它绿色发电技术相比，光伏发电有以下优势：
（1） 利用范围广，既可以独立于电网运行，也可以与电网并行运行。
（2） 发电效率不随发电规模的大小而改变，可作为电力用户的可靠供电或电能质量较好的不间断电源。
（3） 接近负载中心，可减少输配网络的传输功率损失。
（4） 就地可取，无需运输，在解决边远山区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应等方面具有很大的优越性。
四、结束语
从近期来看，太阳能可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域和边远无电地区民用生活用电需求。从长远来看，太阳能在能源结构及环境保护上的重要性和战略性将会进一步凸显，最终会取代常规能源，以分散式电源的形式进入电力市场。全球能源专家们一致认定，在二十一世纪前半期，太阳能将会超过核电成为最重要的基础能源之一。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。
【关键词】：太阳能的原理 太阳能的优点 太阳能的缺点
一、前言
随着众多不可再生能源的消耗殆尽和环境污染问题的日益严重，新型能源的开发和利用，逐渐成为人们日益关注的焦点。太阳能凭借其他能源不可比拟的优势，成为新兴能源中的宠儿，开发利用太阳能，对缓解能源危机和环境污染有着重大的现实意义。
二、能源危机与环境污染
能源是人类经济及文化活动的动力来源。在20世纪的世界能源结构中，石油、天然气和煤炭等化石能源一直占据主导地位。然而，随着社会经济的迅速发展和能源需求的不断增加，能源危机日益加重，这些化石能源终将会走向枯竭，有关世界能源储量数据的调查显示：至2005年底，全世界石油储量仅够开采约43.9年，天然气可采量约为61年，煤炭可采量约为227年。而我国的一次能源储量均低于世界平均水平，能源需求面临着更为严重的挑战，能源形式更是不容乐观。我国部分地区就出现了油荒、煤荒和电荒等能源紧缺现象。随着我国产业结构向重型化转型的推进和重工业的加速发展，预计在未来一百年内我国的化石能源资源即将面临枯竭。能否有效解决能源问题成为决定我国国民经济能否健康、快速和可持续发展的关键。
三、太阳能的优越性
（一）太阳能的原理
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367w/㎡。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173，000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
（二）太阳能的优点：
（1）普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。
（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（三）太阳能的缺点：
（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。
（四）太阳能利用中的经济问题：
第一，世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要，而又不危及后代人前途的社会。因此，尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源，是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化，常规能源的贮量日益下降，其价格必然上涨，而控制环境污染也必须增大投资。
第二，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76%，已成为我国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
（五）太阳能利用的优点。
与化石能源相比，太阳能不仅资源丰富、分布广泛，而且基本上没有污染物排放、清洁干净。太阳每秒钟传送到地球上的能量高达80万千瓦，每40秒钟就有相当于210亿桶石油的能量。假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012kwh，相当于目前世界能耗的40倍。在我国，太阳能资源也相当丰富。除贵州高原部分地区外，其它地域均为高太能资源区域。太阳能利用前景较好的地区占国土面积的2/3以上，尤其是西北和青藏高原，年平均日照时间在2200小时以上。而太阳能有光-电转换、光-热转换和光-化学转换等三种利用方式。利用光生伏打效应原理制成的光伏电池可将太阳能直接转化成电能加以利用，称为光-电转换，即光伏发电。光伏发电是当今太阳能发电的主流，与常规发电以及其它绿色发电技术相比，光伏发电是当今太阳能发电的主流，与常规发电以及其它绿色发电技术相比，光伏发电有以下优势：
（1） 利用范围广，既可以独立于电网运行，也可以与电网并行运行。
（2） 发电效率不随发电规模的大小而改变，可作为电力用户的可靠供电或电能质量较好的不间断电源。
（3） 接近负载中心，可减少输配网络的传输功率损失。
（4） 就地可取，无需运输，在解决边远山区以及交通不便的乡村、海岛的能源供应等方面具有很大的优越性。
四、结束语
从近期来看，太阳能可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域和边远无电地区民用生活用电需求。从长远来看，太阳能在能源结构及环境保护上的重要性和战略性将会进一步凸显，最终会取代常规能源，以分散式电源的形式进入电力市场。全球能源专家们一致认定，在二十一世纪前半期，太阳能将会超过核电成为最重要的基础能源之一。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。