太阳能利用的历史与现状课件.ppt

1、02。3 人类利用太阳能已有人类利用太阳能已有30003000多年的历史。多年的历史。传说阿基米德曾经利用聚传说阿基米德曾经利用聚光镜反射阳光，烧毁了来犯的光镜反射阳光，烧毁了来犯的敌舰。敌舰。02。3 将太阳能作为一种能源将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有和动力加以利用，只有300300多年的历史。真正将太阳能多年的历史。真正将太阳能作为作为“近期急需的补充能近期急需的补充能源源”，“未来能源结构的基未来能源结构的基础础”，则是近来的事。，则是近来的事。02。3 近代太阳能利用历史可以从近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门年法国工程师所罗门德德考考克斯在世界上发明第一台太

2、阳能克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器作功而抽水的机器。02。3 在在1615年年1900年之间，世年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率采集阳光，发动机功率 不大，工不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。好者个人研究

3、制造。02。3 20世纪的世纪的100年间，太阳能年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。阶段，下面分别予以介绍。02。3第一阶段（第一阶段（1900-1920）起步）起步第二阶段（第二阶段（1920-1945）低潮）低潮第三阶段（第三阶段（1945-1965）发展）发展第四阶段（第四阶段（1965-1973）停滞不前）停滞不前第五阶段（第五阶段（1973-1980）大发展）大发展第六阶段（第六阶段（1980-1992）再次停滞）再次停滞第七阶段（第七阶段（1992-至今）走出低谷至今）走出低谷02。3第一阶段第一阶段(1900-1920)在这一

4、阶段，世界上太阳在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达最大输出功率达73.64kW，实用实用目的比较明确，造价仍然很高。目的比较明确，造价仍然很高。02。3 1901年，在美国加州建成一台年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率聚光器，功率7.36kW。1902-1908年，在美国建造年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，了五套双循环太阳能

5、发动机，采用平板集热器和低沸点工质。采用平板集热器和低沸点工质。1913年，在埃及开罗以南年，在埃及开罗以南建成一台由建成一台由5个抛物槽镜组成个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长的太阳能水泵，每个长62.5m，宽宽4m，总采光面积达总采光面积达1250m2。02。3第二阶段（第二阶段（1920-1945）在这在这20多年中，太阳能研究工多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（次世界大战（1935-1945）有关，）有关，而太

6、阳能又不能解决当时对能源的而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。受到冷落。02。3第三阶段（第三阶段（1945-1965）在第二次世界大战结束后的在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅注意到石油和天然气资源正在迅速减少，速减少，呼吁人们重视这一问题，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。

7、会，再次兴起太阳能研究热潮。02。3 在这一阶段，太阳能研在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，究工作取得一些重大进展，比较突出的有：比较突出的有：1955年，以色列泰伯等在第年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件高效集热器的发展创造了条件 02。3 1952年，法国国家研究中心年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率在比利牛斯山东部建成一座功率为为50kW的太阳炉。的太阳炉。1954年，美国贝尔实验室研制

8、年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础。大规模应用奠定了基础。02。3 1961年，一台带有石英窗的年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。斯特林发动机问世。1960年，在美国佛罗里达建年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供成世界上第一套用平板集热器供热的氨热的氨-水吸收式空调系统，制水吸收式空调系统，制冷能力为冷能力为5冷吨。冷吨。02。3 在这一阶段里，加强了太阳能在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的

9、重大突破。平板集热器等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。发电技术进行了初步研究。02。3太阳能吸收式空调太阳能吸收式空调02。3第四阶段第四阶段(1965-1973）这一阶段，太阳能的研究工这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且

10、投资大，效果不理想，熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支到公众、企业和政府的重视和支持。持。02。3第五阶段（第五阶段（1973-1980）自从石油在世界能源结构中自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素，亡、发展和衰退的关键因素，1973年年10月爆发中东战争月爆发中东战争引起引起“石油危机石油危机”.02。3 这次这次“危机危机”在客观上使在客观上使人们认识到：现有的能源结构人们认识到：现有的能源结构必须

11、彻底改变，应加速向未来必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，重家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳界上再次兴起了开发利用太阳能热能热.02。3 1973年，美国制定了政府级年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业发银行，促进太阳能产品的商业化。化。日本在日本在1974年公布了政府制定年公布了政府

12、制定的的“阳光计划阳光计划”，其中太阳能的，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房研究开发项目有：太阳房、工业、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。伏发电系统等。02。3 70年代初世界上出现的开发利年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生了巨用太阳能热潮，对我国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员，大影响。一些有远见的科技人员，纷纷投身太阳能事业，积极向政府纷纷投身太阳能事业，积极向政府有关部门提建议，出书办刊，介绍有关部门提建议，出书办刊，介绍国际上太阳能利用动态；在农村推国际上太阳能利用

13、动态；在农村推广应用太阳灶广应用太阳灶，在城市研制开发，在城市研制开发太阳热水器，空间用的太阳电池开太阳热水器，空间用的太阳电池开始在地面应用始在地面应用。02。3这一时期，太阳能开发利用工这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期，作处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：具有以下特点：1.各国加强了太阳能研究工作的各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定了近期和计划性，不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为，支持力度大大加成为政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积

14、极参与太些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。阳能开发利用工作。02。32、研究领域不断扩大，研究研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较工作日益深入，取得一批较大成果，如大成果，如CPC、真空集热真空集热管、非晶硅太阳电池、管、非晶硅太阳电池、光解光解水制氢、太阳能热发电等。水制氢、太阳能热发电等。02。33、各国制定的太阳能发展计划，各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估题，对实施过程中的困难估计不足，希望在较短的时间计不足，希望在较短的时间内取代矿物能源，实现大规内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。模利用太阳能。

15、02。3例如，美国曾计划在例如，美国曾计划在1985年建年建造一座小型太阳能示范卫星电造一座小型太阳能示范卫星电站，站，1995年建成一座年建成一座500万万kW空间太阳能电站。事实上，这空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今一计划后来进行了调整，至今空间太阳空间太阳 能电站还未升空。能电站还未升空。02。34、太阳热水器、太阳电他等产品、太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，太阳能产业开始实现商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想效益尚不理想 02。3第六阶段（第六阶段（1980-1992）70年代兴起的开发利用太阳年代兴起的开发

16、利用太阳能热潮，进入能热潮，进入80年代后不久开始年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。落潮，逐渐进入低谷。02。3 世界石油价格大幅度回落，世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。的发展起到了一定的抑制作用。主要原因是：主要原因是：02。3第七阶段（第七阶段（1992-至今）至

17、今）由于大量燃烧矿物能源，造由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破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威坏，对人类的生存和发展构成威胁。胁。02。3 在这样背景下，在这样背景下，1992年联合年联合国在巴西召开国在巴西召开“世界环境与发展世界环境与发展大会大会”，会议通过了里约热内，会议通过了里约热内卢环境与发展宣言，卢环境与发展宣言，21世纪世纪议程和联合国气候变化框架议程和联合国气候变化框架公约等一系列重要文件，把环公约等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立境与发展纳入统一的框架，确立了了 可持续发展的模式。可持续发展的模式。02。3 这次会议之

18、后，世界各国这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在利用太阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。谷，逐渐得到加强。1992年以后，世界太阳能利年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点用又进入一个发展期，其特点是：是：02。3 太阳能利用与世界可持续太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全发展和环境保护紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，

19、保证太点突出，措施得力，保证太阳能事业的长期发展；阳能事业的长期发展；02。3 在加大太阳能研究开发力在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果转化度的同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济效益逐利用领域和规模，经济效益逐渐提高；国际太阳能领域的合渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果作空前活跃，规模扩大，效果明显。明显。02。3 七十年代以来，特别是进入七十年代以来，特别是进入九十年代，迫于能源与环保的双九十年代，迫于能源与环保的双重压力，世界上许多国家掀起了重压力，世

20、界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，开发利开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国制定可持续发用太阳能成为各国制定可持续发展战略的重要内容。展战略的重要内容。02。3 太阳能利用技术在研究开发、太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。稳定发展的新兴产业之一。02。3 包括太阳能在内的可再生包括太阳能在内的可再生能源在下世纪将会发前所未有能源在下世纪将会发前所未有的速度发展，逐步成为人类的的速度发展，逐步成为人类的基础能源之一。基础能源之一。据预测，到本世纪中叶据预测

21、，到本世纪中叶可再生能源在世界能源结构可再生能源在世界能源结构中将占到中将占到50%以上。以上。02。3未来世界能源结构变化与预测未来世界能源结构变化与预测02。3 光伏产业市场将逐步由边光伏产业市场将逐步由边远地区和农村的补充能源向全社远地区和农村的补充能源向全社会的替代能源过渡。预测到下世会的替代能源过渡。预测到下世纪中叶，太阳能光伏发电将达到纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界发电量的世界发电量的15%-20%。太阳能光伏技术发展现状：太阳能光伏技术发展现状：02。3生生产产量量 MW 世界太阳能电池产量世界太阳能电池产量02。3安装量安装量/KW我国光伏系统累计安装量我国光伏系统累计安装量

22、02。3 光伏工业发展的特点是：产光伏工业发展的特点是：产量增加，转换效率提高，成本降量增加，转换效率提高，成本降低，低，应用领域不断扩大。目前，应用领域不断扩大。目前，世界太阳能电池年产量已超过世界太阳能电池年产量已超过150MW，太阳能电池的平均效太阳能电池的平均效率为率为15%，最高已接近，最高已接近 30%。光伏系统电价成本已接近光伏系统电价成本已接近11美分美分/千瓦时。千瓦时。02。3太阳能光热技术发展现状：太阳能光热技术发展现状：太阳能热利用是可再生能源太阳能热利用是可再生能源技术技术领域商业化程度最高、推广商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。应用最普遍的技术之一。1998

23、年年世界太阳能热世界太阳能热 水器的总保有量约水器的总保有量约5400万平方米。万平方米。02。3 按照人均使用太阳能热水按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居器面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分别为世界一、二位，分别为1平方米平方米人和人和O7 平方米人。日本平方米人。日本有有2O的家庭使用太阳能热水的家庭使用太阳能热水器，以色列有器，以色列有80的家庭使用的家庭使用太阳能热水器。太阳能热水器。02。3 20多年来，太阳能热水器多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广在我国得到了快速发展和推广应用。应用。7O年代后期开始开发家年代后期开始开发家用热水器。目前全国有用热水器。目前全国有5OO多多个热水器生产厂家，个热水器生产厂家，1998年的年的产量约产量约400万平方米，总安装量万平方米，总安装量约约1400万平方米，产量及销量万平方米，产量及销量均占世界第一位。均占世界第一位。