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摘 要：通过对青海省农牧区民居建设中太阳能利用状况的调查研究，分析了目前普遍采用的应用技术和太阳能产品应用中存在的问题，具体讨论了太阳房光热应用技术，太阳能光电与建筑一体化应用。提出了综合利用太阳能光热、光电技术，提高太阳能利用效率的思路，探讨了民居建设中因地制宜，综合利用太阳能光电、光热产品的思路和策略。
关键词：太阳能；光电；光热技术；综合利用
中图分类号：TU18 文献标识码：A
引言
青海省地处青藏高原的东北部，纬度低，日照时间长，大气层薄而清洁，透明度好，是我国太阳能开发利用的最佳地区之一。近年来，青海省坚持多元发展、多能互补的方针，实施大力开发太阳能、风能等新能源的政策，鼓励太阳能产业的发展，使得新型的太阳能应用技术走进了千家万户。一个个光伏电站在戈壁摊上的建起，使青海省由太阳能富省逐步变成太阳能大省、强省。随着三江源生态保护工程的实施，牧区定居点、小城镇建设的力度进一步加大，为青海农牧区户用太阳能、风能等清洁能源应用技术的推广和发展，带来了新的机遇和挑战。今后，在大力发展太阳能、风能发电产业的同时，结合牧区定居点、小城镇建设，坚持适用、安全、经济、美观的原则，综合应用太阳能光电、光热技术，切实提高农牧民生活质量，是实现牧区跨越式发展发展的富民之路。
1 青海农牧区太阳能光电、光热技术的应用现状
青海丰富的太阳能资源和独特的地理环境，为太阳能的利用创造了便利条件。资料显示，青海太阳辐射强度高，日照时间长，全省年日照时数在2300～3550h之间，仅次于西藏，居全国第2位，太阳辐射总量在5637～7420MJ/m2之间，年接收太阳能折合标煤为1.623×1015kg，合3.60×1015kW·h的电量，相当于龙羊峡电站年发电量的6万倍[1]。由于太阳能资源具有分散性，而且随处可得，使太阳能光伏发电系统的应用具有适合于作为独立电源使用，可以同其他发电系统组成混合供电系统，与电网相联构成联网发电系统的特点。太阳能光伏发电系统的以上特点有利于解决青藏高原农牧区居民因居住点分散、电力输送困难而存在用户用电难的问题；风能和太阳能的互补发电技术的研发，使户用型独立太阳能发电设备的效率更高，实用性更强。
1.1 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中推广的成就
1.1.1 被动式太阳房为主的太阳能光热技术普遍推广
长期以来，我国民房建设以单层的平房为主，经济又实用。而北方地区更注重房屋朝向的向阳性，即是被动式太阳房建筑。随着居民经济条件的提高、住房建设观念的转变以及铝合金等建筑材料的普及，我省农牧区太阳房建设更加趋于合理，目前较流行的民居建筑从原先单一扩大向阳面墙体采光面积的设计，现在又增加了铝合金（或塑钢） 玻璃的“封闭”部分的设计，进一步增加了采光、挡风、保温的功能，提高了太阳能利用率。
1.1.2 太阳能光电、光热技术的选择性应用
相比较而言，青藏高原绝大部分地区年平均温度低、寒冷期长、昼夜温差大，1a中采暖期长达半年（青南地区超过半年），仅采暖消耗的能源和为此而增加的居民的经济负担占每户全年能源类消费的50%以上。因此，关于能源类的新技术，如地膜种植技术、太阳灶、节能灯等，经政府技术部门介绍推广，很快得到普及应用；而太阳房建设、太阳能热水器的使用等，也经居民在实践中遴选而自发推广。
1.2 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中存在的问题
1.2.1 太阳能光伏建筑一体化技术的推广应用条件还不够成熟
虽然太阳能光伏建筑一体化将是未来太阳能应用发展的必然趋势，但就目前而言，还存在核心部件—-光伏组件的研发还不够完善、生产成本较高、安装复杂、转化效率较低等问题，制约了其向民用住宅的推广，目前只用在一些公共场馆的建设和部分高档住宅建设中。
1.2.2 太阳房建设普及面广，还有进一步拓展应用的空间
无论是城镇还是农牧区、楼房还是平房，太阳房已是居民首选的建筑形式。全省城镇和东部农业区结合新农村建设政策的实施，加快了民居改造建设步伐，近几年青南地区城镇化建设和牧民定居点的建设，改变了游牧民族长期以来逐水草而居、帐篷为家的生活习惯，牧区一排排漂亮的太阳房建设让广大牧民享受到了实惠。若在推广太阳房建设的同时，根据农牧民生活的需要，增加太阳能温棚、畜棚等，使太阳房建设技术更好地为牧区群众生活、生产服务。
1.2.3 户用型太阳能光伏发电设备功能需逐步完善
独立的太阳能光伏发电产品的推广，为牧民解决了用电难的问题，但也存在购置成本高、蓄电池寿命短的弊端。经过不断改进，太阳能电池板的效率逐步在提高，而风—光能互补性发电技术的应用，为牧民使用更多的用电器提供了保证，在此基础上可考虑由过去单一的照明功能向太阳能发电采暖、小型LED蔬菜温室等新型应用技术发展。
1.2.4 保温墙技术的应用需进一步向农牧区推广
自2002年以来，青海省在房屋建筑中推广保温墙技术，率先在西宁市及周遍城镇楼房建筑中使用，资料显示，增加了保温墙的房屋冬季室内温度平均提升2～3℃，具有“冬暖夏凉”的保温效果，节能效果明显[2]。如果在规范保温材料市场的前提下，逐步向农牧区推广应用，受益面会更大。
1.2.5 太阳能热水器向农牧区推广中的问题
经过近几年不断实践，家用紧凑式热管真空管太阳能热水器以其价格优势、实用性优点逐步被用户接受。目前西宁市周遍地区、海东地区的用户已超过30%，并且由东部农业区逐步向全省推进，太阳能热水器在牧区推广使用，关键是要解决热水器全天候应用和冬季安全性问题，并且使单一的热水功能向热水 供暖的多功能化技术改进。
2 促进太阳能光电、光热技术综合应用的思路和策略 太阳能的利用，基本方式可分为4大类：光热利用、太阳能发电、光化利用和光生物利用，相对而言前两种方式技术发展较为成熟。有专家认为，太阳能科技发展有两大基本趋势：光电与光热结合；太阳能与建筑的结合[3]。就目前而言，如太阳灶、节能灯等产品，单一的一种技术或产品产生的效益是十分有限的，也容易被忽视，若将较成熟的相关技术或产品加以整合，应因地制宜，发展太阳能光电、光热技术的综合利用技术，使太阳能的利用更加科学、高效，为广大的农牧民群众造福。
2.1 太阳能的利用无论技术还是产品，还没形成系统、高效的应用模式
目前正处在研发和探索阶段，所以太阳能的利用应从一点一滴做起，继续向牧区推广太阳灶、节能灯具，鼓励使用LED光源，有条件的城镇、村庄使用太阳能路灯等，减少能耗。太阳灶在农村推广使用接近20a，特别适合于庭院式居民使用，但过于注重低成本化，质量、使用寿命问题较突出，影响了群众使用的积极性。青南地区地广人稀，居住分散，电力输送成本较高，节能灯具的使用率普遍较低，而街道亮化工程的实施，太阳能路灯更是首选的节能产品。
2.2 因地制宜，民居建设中形成以太阳房为主体，附加太阳能光电、光热利用的综合技术应用
2.2.1 太阳房 太阳能热水器的光热应用设计
如图1所示，是太阳房 太阳能热水器的光热应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能热水器，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为利用太阳能热水器供热的散热器，F为节能灯。这种设计在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，太阳能热水器在夏天提供生活热水、洗澡热水，冬季提供供暖热水，通过增加热水器集热器面积（或设计成两部分）改善冬季供暖效果。
2.2.2 太阳房 独立式太阳能发电设备的综合应用设计
如图2所示，是太阳房 太阳能发电设备的光热、光电应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能电池阵列，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为风力发电机，F为节能灯。这种设计适合于高海拔的牧区，在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，风光互补型发电机弥补供电困难。同时，每户设计4m2的小型太阳能温室，利用太阳光 LED灯光照明技术，种植青菜，缓解牧区冬季吃蔬菜难的问题。
3 结语
太阳能与人类生活密切相关，作为一种可再生的清洁能源，是各国竞相研究和开发利用的重点。太阳能的利用，是长期实践和研发的过程，新的技术和产品不断涌现，为人类生活带来便利，将太阳能产品与房屋相联系，向房屋要能源，是太阳能产品发展的必然趋势，而太阳能光电、光热技术的综合利用是进一步提高太阳能利用的有效途径。
参考文献
[1] 谢佐，张才骏，韩文，等.太阳能产业发展和太阳能推广应用调研报告（之二）[EB].青海省政府网，2008，07.
[2] 青海社会科学院.2012年青海经济社会形势分析与预测[M].北京：社会科学文献出版社，2012，05.
[3] 马文生，庾汉成.青海省太阳能建筑应用发展思路[J].建设科技，2011（24）.
[4] 罗运俊，何梓年，王长贵.太阳能利用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
作者简介：马元良（1963-），男，回族，物理学教授，从事大学物理实验教学及研究工作。研究方向：薄膜太阳能电池及其应用性研究。
关键词：太阳能；光电；光热技术；综合利用
中图分类号：TU18 文献标识码：A
引言
青海省地处青藏高原的东北部，纬度低，日照时间长，大气层薄而清洁，透明度好，是我国太阳能开发利用的最佳地区之一。近年来，青海省坚持多元发展、多能互补的方针，实施大力开发太阳能、风能等新能源的政策，鼓励太阳能产业的发展，使得新型的太阳能应用技术走进了千家万户。一个个光伏电站在戈壁摊上的建起，使青海省由太阳能富省逐步变成太阳能大省、强省。随着三江源生态保护工程的实施，牧区定居点、小城镇建设的力度进一步加大，为青海农牧区户用太阳能、风能等清洁能源应用技术的推广和发展，带来了新的机遇和挑战。今后，在大力发展太阳能、风能发电产业的同时，结合牧区定居点、小城镇建设，坚持适用、安全、经济、美观的原则，综合应用太阳能光电、光热技术，切实提高农牧民生活质量，是实现牧区跨越式发展发展的富民之路。
1 青海农牧区太阳能光电、光热技术的应用现状
青海丰富的太阳能资源和独特的地理环境，为太阳能的利用创造了便利条件。资料显示，青海太阳辐射强度高，日照时间长，全省年日照时数在2300～3550h之间，仅次于西藏，居全国第2位，太阳辐射总量在5637～7420MJ/m2之间，年接收太阳能折合标煤为1.623×1015kg，合3.60×1015kW·h的电量，相当于龙羊峡电站年发电量的6万倍[1]。由于太阳能资源具有分散性，而且随处可得，使太阳能光伏发电系统的应用具有适合于作为独立电源使用，可以同其他发电系统组成混合供电系统，与电网相联构成联网发电系统的特点。太阳能光伏发电系统的以上特点有利于解决青藏高原农牧区居民因居住点分散、电力输送困难而存在用户用电难的问题；风能和太阳能的互补发电技术的研发，使户用型独立太阳能发电设备的效率更高，实用性更强。
1.1 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中推广的成就
1.1.1 被动式太阳房为主的太阳能光热技术普遍推广
长期以来，我国民房建设以单层的平房为主，经济又实用。而北方地区更注重房屋朝向的向阳性，即是被动式太阳房建筑。随着居民经济条件的提高、住房建设观念的转变以及铝合金等建筑材料的普及，我省农牧区太阳房建设更加趋于合理，目前较流行的民居建筑从原先单一扩大向阳面墙体采光面积的设计，现在又增加了铝合金（或塑钢） 玻璃的“封闭”部分的设计，进一步增加了采光、挡风、保温的功能，提高了太阳能利用率。
1.1.2 太阳能光电、光热技术的选择性应用
相比较而言，青藏高原绝大部分地区年平均温度低、寒冷期长、昼夜温差大，1a中采暖期长达半年（青南地区超过半年），仅采暖消耗的能源和为此而增加的居民的经济负担占每户全年能源类消费的50%以上。因此，关于能源类的新技术，如地膜种植技术、太阳灶、节能灯等，经政府技术部门介绍推广，很快得到普及应用；而太阳房建设、太阳能热水器的使用等，也经居民在实践中遴选而自发推广。
1.2 太阳能光电、光热利用技术在青海农牧区民居建设中存在的问题
1.2.1 太阳能光伏建筑一体化技术的推广应用条件还不够成熟
虽然太阳能光伏建筑一体化将是未来太阳能应用发展的必然趋势，但就目前而言，还存在核心部件—-光伏组件的研发还不够完善、生产成本较高、安装复杂、转化效率较低等问题，制约了其向民用住宅的推广，目前只用在一些公共场馆的建设和部分高档住宅建设中。
1.2.2 太阳房建设普及面广，还有进一步拓展应用的空间
无论是城镇还是农牧区、楼房还是平房，太阳房已是居民首选的建筑形式。全省城镇和东部农业区结合新农村建设政策的实施，加快了民居改造建设步伐，近几年青南地区城镇化建设和牧民定居点的建设，改变了游牧民族长期以来逐水草而居、帐篷为家的生活习惯，牧区一排排漂亮的太阳房建设让广大牧民享受到了实惠。若在推广太阳房建设的同时，根据农牧民生活的需要，增加太阳能温棚、畜棚等，使太阳房建设技术更好地为牧区群众生活、生产服务。
1.2.3 户用型太阳能光伏发电设备功能需逐步完善
独立的太阳能光伏发电产品的推广，为牧民解决了用电难的问题，但也存在购置成本高、蓄电池寿命短的弊端。经过不断改进，太阳能电池板的效率逐步在提高，而风—光能互补性发电技术的应用，为牧民使用更多的用电器提供了保证，在此基础上可考虑由过去单一的照明功能向太阳能发电采暖、小型LED蔬菜温室等新型应用技术发展。
1.2.4 保温墙技术的应用需进一步向农牧区推广
自2002年以来，青海省在房屋建筑中推广保温墙技术，率先在西宁市及周遍城镇楼房建筑中使用，资料显示，增加了保温墙的房屋冬季室内温度平均提升2～3℃，具有“冬暖夏凉”的保温效果，节能效果明显[2]。如果在规范保温材料市场的前提下，逐步向农牧区推广应用，受益面会更大。
1.2.5 太阳能热水器向农牧区推广中的问题
经过近几年不断实践，家用紧凑式热管真空管太阳能热水器以其价格优势、实用性优点逐步被用户接受。目前西宁市周遍地区、海东地区的用户已超过30%，并且由东部农业区逐步向全省推进，太阳能热水器在牧区推广使用，关键是要解决热水器全天候应用和冬季安全性问题，并且使单一的热水功能向热水 供暖的多功能化技术改进。
2 促进太阳能光电、光热技术综合应用的思路和策略 太阳能的利用，基本方式可分为4大类：光热利用、太阳能发电、光化利用和光生物利用，相对而言前两种方式技术发展较为成熟。有专家认为，太阳能科技发展有两大基本趋势：光电与光热结合；太阳能与建筑的结合[3]。就目前而言，如太阳灶、节能灯等产品，单一的一种技术或产品产生的效益是十分有限的，也容易被忽视，若将较成熟的相关技术或产品加以整合，应因地制宜，发展太阳能光电、光热技术的综合利用技术，使太阳能的利用更加科学、高效，为广大的农牧民群众造福。
2.1 太阳能的利用无论技术还是产品，还没形成系统、高效的应用模式
目前正处在研发和探索阶段，所以太阳能的利用应从一点一滴做起，继续向牧区推广太阳灶、节能灯具，鼓励使用LED光源，有条件的城镇、村庄使用太阳能路灯等，减少能耗。太阳灶在农村推广使用接近20a，特别适合于庭院式居民使用，但过于注重低成本化，质量、使用寿命问题较突出，影响了群众使用的积极性。青南地区地广人稀，居住分散，电力输送成本较高，节能灯具的使用率普遍较低，而街道亮化工程的实施，太阳能路灯更是首选的节能产品。
2.2 因地制宜，民居建设中形成以太阳房为主体，附加太阳能光电、光热利用的综合技术应用
2.2.1 太阳房 太阳能热水器的光热应用设计
如图1所示，是太阳房 太阳能热水器的光热应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能热水器，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为利用太阳能热水器供热的散热器，F为节能灯。这种设计在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，太阳能热水器在夏天提供生活热水、洗澡热水，冬季提供供暖热水，通过增加热水器集热器面积（或设计成两部分）改善冬季供暖效果。
2.2.2 太阳房 独立式太阳能发电设备的综合应用设计
如图2所示，是太阳房 太阳能发电设备的光热、光电应用设计平面示意图，其中A部分是房屋外墙，增加6～10cm厚的保温材料，B部分是太阳能电池阵列，C部分是采光墙，由铝合金（或塑钢）构成门、窗，若使用双层玻璃可增加室内保温性，D部分为铝合金“封闭”，E为风力发电机，F为节能灯。这种设计适合于高海拔的牧区，在太阳房建设中增加保温墙，冬暖夏凉，风光互补型发电机弥补供电困难。同时，每户设计4m2的小型太阳能温室，利用太阳光 LED灯光照明技术，种植青菜，缓解牧区冬季吃蔬菜难的问题。
3 结语
太阳能与人类生活密切相关，作为一种可再生的清洁能源，是各国竞相研究和开发利用的重点。太阳能的利用，是长期实践和研发的过程，新的技术和产品不断涌现，为人类生活带来便利，将太阳能产品与房屋相联系，向房屋要能源，是太阳能产品发展的必然趋势，而太阳能光电、光热技术的综合利用是进一步提高太阳能利用的有效途径。
参考文献
[1] 谢佐，张才骏，韩文，等.太阳能产业发展和太阳能推广应用调研报告（之二）[EB].青海省政府网，2008，07.
[2] 青海社会科学院.2012年青海经济社会形势分析与预测[M].北京：社会科学文献出版社，2012，05.
[3] 马文生，庾汉成.青海省太阳能建筑应用发展思路[J].建设科技，2011（24）.
[4] 罗运俊，何梓年，王长贵.太阳能利用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
作者简介：马元良（1963-），男，回族，物理学教授，从事大学物理实验教学及研究工作。研究方向：薄膜太阳能电池及其应用性研究。