太阳能的发展历史

据记载,人类利用太阳能已经有3000多年了。利用太阳能作为一种能源和动力只有300多年的历史。真正把太阳能作为“近期急需的补充能源”和“未来能源结构的基础”,是近几年的事。20世纪70年代以来,太阳能技术突飞猛进,太阳能利用日新月异。现代太阳能利用的历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明世界上第一台太阳能发动机算起。本发明是一种利用太阳能加热空气使其膨胀做功并抽水的机器。1615 ~ 1900年期间,世界上发展了许多太阳能发电装置和一些其他太阳能装置。这些动力装置几乎都是通过聚光来收集太阳光,发动机功率都不大。工质主要是水蒸气,价格昂贵,实用价值不大。大部分都是太阳能爱好者亲自研发制造的。在20世纪100年期间,太阳能技术的发展历史大致可分为七个阶段。第五阶段(1973~1980)由于石油在世界能源结构中起主导作用,石油成为影响经济、决定一个国家生存、发展和衰落的关键因素。1973年6月中东战争爆发,石油输出国组织采取减产提价等措施支持中东人民。因此,那些依赖从中东大量进口廉价石油的国家遭受了沉重的经济打击。于是,西方有人惊呼世界出现了“能源危机”(有人称之为“石油危机”)。这场“危机”客观上使人们认识到,必须彻底改变现有的能源结构,加快向未来能源结构的过渡。因此,许多国家,特别是工业化国家,重新加强了对太阳能和其他可再生能源技术发展的支持,世界上再次兴起了开发利用太阳能的热潮。从65438年到0973年,美国做了政府层面的太阳能发电计划,太阳能研究经费大幅增加,并成立了太阳能发展银行,推动太阳能产品的商业化。1974年,日本公布了政府制定的“阳光计划”,其中太阳能研发项目包括:太阳房、工业太阳能系统、太阳能热发电、太阳能电池生产系统、分散式和大型光伏发电系统等。为了实施这一计划,日本政府投入了大量的人力、物力和财力。

20世纪70年代初世界上开发利用太阳能的热潮也对中国产生了很大影响。一些有远见的科技人员投身于太阳能事业,积极向政府有关部门建言献策,出版书籍杂志,介绍国际太阳能利用动态;在农村普及太阳能灶的应用,在城市研发太阳能热水器,在地面开始将太阳能电池用于太空。1975年,“首届全国太阳能利用经验交流大会”在河南安阳召开,进一步推动了我国太阳能的发展。这次会议后,太阳能的研究和推广被列入中国市政府的计划,并得到了专项资金和物质支持。一些大学和研究所相继成立了太阳能研究小组和实验室,一些地方也开始建立太阳能研究所。当时,中国出现了太阳能开发利用的热潮。这一时期,太阳能的开发利用正处于前所未有的大发展时期,具有以下特点:

各国加强了太阳能研究的规划,许多国家制定了短期和长期的日照计划。太阳能的开发利用成为政府行为,扶持力度大大加强。国际合作非常活跃,一些第三世界国家已经开始积极参与太阳能的开发和利用。

研究领域不断拓展,研究工作不断深入,取得了一批重大成果,如CPC、真空集热管、非晶硅太阳能电池、光解水制氢、太阳能热发电等。

各国制定的太阳能发展规划普遍存在要求过高、过急的问题,对实施过程中的困难估计不足。希望在短时间内替代矿物能源,实现太阳能的大规模利用。例如,美国曾计划在1985建造一座小型太阳能示范卫星电站,在1995建造一座500万千瓦的空间太阳能电站。事实上,这个计划后来有所调整,太空太阳能电站还没有发射。

太阳能热水器、太阳能电池等产品开始商业化,太阳能产业初步建立,但规模较小,经济效益不理想。这主要受制于技术的应用和科研水平。第七阶段(1992 ~至今)由于矿物能源的大量燃烧,造成了全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成了威胁。在此背景下,联合国于1992年在巴西召开了世界环境与发展大会,会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》、《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件,将环境与发展纳入统一框架,确立了可持续发展的模式。这次会议后,世界各国加强了清洁能源技术的开发,将太阳能的利用与环境保护结合起来,使太阳能的利用走出低谷,并逐渐得到加强。世界环境与发展大会后,中国市政府高度重视环境与发展,提出了10项对策措施,明确要“因地制宜发展和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”,制定了《中国21世纪议程》,进一步明确了太阳能的重点发展项目。

1995年国家计委、国家科委、国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》,该纲要于(1996 ~ 2010)年制定,明确提出了196 ~ 2010年我国新能源和可再生能源的发展目标、任务及相应对策。这些文件的制定和实施对进一步推动我国太阳能产业发展起到了重要作用。1996年,联合国在津巴布韦召开了“世界太阳能峰会”。会后发表了《太阳能与可持续发展哈拉雷宣言》。会上讨论了10 (1996 ~ 2005)世界太阳能行动计划、国际太阳能大会、世界太阳能战略计划等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界其他国家发展太阳能的坚定决心,呼吁全球联合行动,广泛利用太阳能。

1992之后,世界太阳能利用进入发展期,其特点是:太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合,世界共同行动,实现世界太阳能发展战略;太阳能发展目标明确,重点突出,措施得力,有利于克服过去忽冷忽热、过热的弊端,保障太阳能长远发展;在加大太阳能研究开发的同时,注重科技成果向生产力的转化,发展太阳能产业,加快商业化进程,扩大太阳能利用领域和规模,逐步提高经济效益;太阳能领域的国际合作空前活跃,规模扩大,效果明显。从上面的回顾可以看出,在本世纪的100年间,太阳能的发展道路并不平坦。一般每次涨潮后都会有一次低潮,低潮的时间大概是45年左右。太阳能利用的发展过程与煤炭、石油、核能完全不同,人们对它的理解也不一样,多次重复,发展时间长。一方面说明太阳能的开发和实现大规模利用在短时间内很难;另一方面也说明太阳能的利用也受到矿产能源供应、政治和战争的影响,发展道路曲折。尽管如此,总的来说,20世纪太阳能科技的进步仍然比以往任何一个世纪都要快。爱迪太阳能现在已经是人们生活中不可或缺的一部分。世界各地光伏板并网,储能难的问题得到改善。

发展经济问题

首先,世界上越来越多的国家意识到,可持续发展的社会应该在不危及后代未来的情况下满足社会的需求。因此,尽可能用清洁能源替代化石能源是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化,常规能源的储存量日益减少,其价格势必上涨,必须加大投资治理环境污染。

第二,我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭在商品能源消费结构中约占76%,成为我国大气污染的主要来源。大力发展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会到来。从长远来看,太阳能利用技术和装置的广泛应用必然会制约矿产能源价格的上涨。