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我国太阳能资源开发和利用状况调查
2005-3-10
王圣志、文贻炜
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当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行"阳光计划"，开发太阳能资源，寻求经济发展的"新动力"。我国受地理位置的影响，蕴藏着丰富的太阳能资源，然而颇受"阳光"厚爱的中国，太阳能资源开发尚且滞后，如何把阳光留住，催生"阳光经济"，是我国科学发展面临的一个严峻课题。
有着"世界屋脊"之称的青藏高原，地广人稀，在许多农牧区，电网无法延伸、水利资源紧缺，过去牧民们大多靠"酥油灯"照明。近年来，青海省积极开发新能源，他们利用高原上日照时间长，辐射强度大，太阳能资源丰富的优势，开发太阳能资源，在偏远地区建成多个太阳能光伏电站和风光互补电站，成为我国开发太阳能资源的排头兵。
目前，青海农牧区的１１２个无电乡全部建成太阳能光伏电站，解决了９０８个无电村农牧民的生活用电，覆盖农牧民人口５０多万。青海全省人口５５０万，如今七分之一的人口靠太阳能告别无电时代。在推进太阳能光伏电站建设的同时，青海省政府制作太阳能灶６６０００台，全部免费发放给干旱山区的农牧民，使３０万农牧民用上了太阳能灶。
青海省农村牧区能源办公室主任李世民介绍，太阳能灶操作简易，使用方便，清洁卫生，没有污染，使用年限一般可达１５年。推广使用太阳能灶，大大减少了燃料短缺地区农牧民砍伐灌木林的数量，促进了环保工作。据测算，青海省利用太阳能发电所产生的电能相当于几个中型水电站的产量。太阳能的使用，为解决电网不能覆盖地区的农牧民用电问题开辟了新途径。
青海省新能源研究所所长、副研究员张治民说，太阳能产品最适合沟大山深的西部高原地区。青海一些地区从县到乡有５０－２００公里的远距，用常规电网建设供电，造价成本极高，运距长，电损大，加之使用用户少，很多高原地区多年来无法实现供电。海西州乌兰县赛什克乡托海村的９３户农民，２０多年尝尽了无电的苦头。２００３年，这个村建起了一个太阳能光伏电站，解决了全村农民和村小学、卫生院、党员活动室、青年文化室的用电。村民张明成高兴地说："我们点了２０多年的煤油灯，如今有了电，家家户户都能看上电视了！"
当前，我国甘肃、新疆、青海、西藏、云南等省区，还有２万多个村落的７００多万户农牧民过着无电生活。而大力推广实施的太阳能发电技术，则开始让无电的群众过上"光明"的日子。我国西部地区海拔高，光照丰富，有着利用太阳能进行光伏发电的优越条件，近年来，我国相继推行"光明工程"、"送电到乡工程"，许多地方选择光伏发电技术，解决用电难问题。一块２０瓦的太阳能电池板一天光照可供３个９瓦节能灯５个小时照明，采用太阳能发电是一种很有效的能源补充形式。用太阳能在边远地区分散供电，既环保又经济，比延伸电网或柴油发电有明显的优势。
中科院专家马胜红说， 我国地处北半球，南北距离和东西距离都在５０００公里以上。在我国广阔的土地上，大多数地区年平均日辐射量在每平方米４千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米７千瓦时。我国２／３以上地区的年日照大于２０００小时，与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，我国太阳能资源的理论储量达每年１７０００亿吨标准煤。
从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大，尤其是以青藏高原地区为最，那里平均海拔高度在４０００米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。
据介绍，我国太阳能光伏技术开始于２０世纪７０年代，开始时主要用于空间技术，而后逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业。截至目前，累计总投资４０多亿元人民币，中国可再生能源计划和国家送电到乡工程，已利用太阳能发电为我国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共１６万无电户解决了用电问题。目前，我国已安装光伏电站约５万千瓦，主要为边远地区居民供电。
近年来，国际社会十分重视太阳能资源的开发和利用，并出台一系列政策加以扶持。我国的太阳能资源开发要想迈上新的台阶，还面临着诸多政策和技术问题需要解决。
回顾１００年间能源工业的发展历史，人类正在消耗地球５０万年历史中积累的有限能源资源煤和石油，虽然极大地解放了生产力，但同时也向人类敲响了常规能源面临枯竭的警钟。根据有关材料显示，人类己确知的石油储备将用４０多年，天然气６０余年，煤大约２００年。另外，以化石能源为主体的能源结构，对人类环境的破坏显而易见，每年排放的二氧化碳达２１０万吨，并呈上升趋势，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。能源短缺和环境保护是２１世纪经济发展和能源领域最重要的课题。
目前国际上对太阳能资源已经十分重视。据了解，２０世纪７０年代以来，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。利用太阳能发电的光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。２０世纪８０年代，美国建成抛物面槽太阳能发电站，俄罗斯、澳大利亚、瑞士也相继建立了太阳能发电厂，１９９２年日本太阳能发电系统和电力公司电网联网，２０００年有７万家庭安装了太阳能家庭发电设备，预计到２０５０年德国消耗的能量半数将来自太阳能。
近年来，世界范围内太阳能光伏技术和光伏产业发展很快，光伏发电已经从解决边远地区的用电和特殊用电已经逐步转向并网发电和建筑结合供电的方向发展，并且发展十分迅速。美国、德国、日本、加拿大、荷兰等国家纷纷制定了雄心勃勃的中长期发展规划推动光伏技术和光伏产业的发展，世界光伏产业以３１．２％的平均年增长率高速发展。
９０年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。１９９７年美国总统克林顿宣布了太阳能百万屋顶计划，到２０１０年在美国国内建造１００万座太阳能屋顶，计划完成后每年减少排二氧化碳相当于８５万辆汽车的排放量。其他一些国家也相继宣布了各国太阳能屋顶的计划。
据资料预测显示，到２０１０年，全世界光伏产业将累计达到１４-１５GW，这表明世界光伏产业发展有着远大的发展空间。勿容置疑，开发太阳能资源，已经成为全球解决能源紧张的战略性计划。
我国在太阳能应用技术研究和产品开发方面已经取得了一定成就，但目前太阳能产品并没有走进千家万户，在常规能源短缺已经成为制约我国经济发展瓶颈的今天，清洁、无穷的太阳能利用应有更大空间，太阳能产品也有更大的市场潜力可挖。
客观上讲，由于目前太阳能开发应用技术还不够完善，客观上对推广使用有一定的阻碍。如太阳能产品的使用受天气因素的影响较大，在阴天下雨和晚上使用太阳能产品效果不理想；太阳能产品功率不够，如夏季中午时分，一个２平方米的太阳灶功率约为１．５千瓦，可以烧水、蒸饭，但在需要旺火煮面和炒菜时就无能为力了；价格偏高，如太阳能发电装置，每瓦的平均成本在７０元以上，考虑到一户普通家庭中电灯、冰箱、电视等电器的耗电量，最起码需要５个千瓦，投资在３５万元左右，绝大部分家庭不能承受；太阳能热水器由于价位较高，在农村地区难以被接受等。
但同时不可否认的是，目前许多人对太阳能利用的好处认识不足，我国对太阳利用技术宣传、推广力度不够。如我国目前建成和在建的许多高楼大厦在设计中就根本没有考虑太阳能的使用，太阳能热水器通水管道"无路可走"，安装还要与邻里沟通，十分麻烦；许多人对"太阳房"的理念几乎一无所知，以后要改建就几乎意味着重新建房；更多的人则单纯认为使用太阳能不如烧煤烧气方便划算、太阳能产品是高科技产品，离我们的生活还很遥远，而根本不从改变我国能源结构，缓解能源紧缺矛盾方面考虑问题。
事实上推广使用太阳能，于己于国都是大有好处。张治民所长说，他们通过试验发现，一个２平方米的太阳灶价格在１５０元左右，至少可以节约一半以上的秸杆和煤炭，半年就能收回成本；再如太阳房，太阳房建造成本虽然比普通房屋高２０％，但对冬季取暖主要依靠煤炭的北方农村来说，却能够为一户家庭节约７０％以上的取暖用煤炭，从长远看是非常划算的。
我国光伏产业与国际光伏发展仍有较大的距离，世界光伏产业每年以３１％的速度发展，而我国的光伏产业每年增长率是１５％，１９９９年世界光伏组件的产量是２００MW，我国的光伏组件产量只有３MW，只占世界产量的１．５％。
张治民分析认为：我国在太阳能资源开发的技术层面上还很落后。太阳能光伏发电的最基本元件是晶体硅，要从石英砂中提取９９.９９％纯度的晶体硅才能做成优质的光伏组件，而国内的工艺技术难以达到这样的要求。
在青海省新能源研究所的生产车间，记者看到，一块成品的电池板，其硅片和玻璃膜都是来的德国和澳大利亚。由于目前国际上生产太阳能光伏电池的原材料吃紧，虽然新能源研究所有不少订单，但是生产量无法跟上要求。张治民说，我国目前太阳电池和组件一年的生产水平仅仅相当于德国西门子公司一个月的产量。由于缺乏技术，我国的太阳能产品元件大多需要进口，生产成本很高。如一台能满足家庭日常电器需要的２００Ｗ的光伏系统，市场价为１５０００元。这样的高价位使太阳能发电产品的推广在我国具有很大的难度。
张治民认为，我国光伏应用与发达国家比较差距很大另一个原因是缺少政府的鼓励措施。他说，欧美发达国家大都制订了"阳光计划"，并采取措施鼓励居民安装太阳能发电系统，比如部分赠款、无息贷款等，并以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多余的太阳能电量。例如德国的居民家中并网发电，自用电是０.１欧元／度，而卖出的电价是０.５欧元／度。目前，德国和日本的许多居民将买太阳能发电系统作为一种经济投资。发达国家在还以法律的形式促进太阳能产业的发展，如美国早在１９７８年就颁布了有关可再生能源的法律，德国、日本等发达国家也制定了类似法律，这些国家在法律的引导、协调和保护之下，太阳能的开发和利用取得了飞速发展，在美国有１００万户家庭用太阳能采暖，另外２５万个家庭用"被动太阳能采暖"，以色列在２０世纪８０年代为太阳能热水器立法，规定凡新建住宅必须按技术规范安装太阳能热水器，从而使以色列的太阳能热水器普及率迅速达到了８５％。而我国在太阳能资源开发方面的立法几乎为零。
目前，我国的太阳能屋顶计划和光伏并网发电在北京、深圳、西宁等小范围地区进入了实验阶段。光伏发电成本高，无法与常规能源竟争，所以更需要政府制定强有力的法规和政策支持以驱动我国光伏产业的商业化发展，尤其要参考德国、日本近年在光伏产业和光伏市场方面的经验。
如何使目前边远农村地区发展的光伏产业走入城市市场，缓解我国的能源压力，这首先要加大研究开发的投入，从技术创新和突破上加快降低成本的步伐；其次，政府要制定宏观政策和法规，鼓励光伏产业和市场的发展，促进全国光伏技术、产业和市场的整体发展。这样，我国的"阳光经济"才能充分释放出它的巨大潜能。
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王圣志、文贻炜
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当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行"阳光计划"，开发太阳能资源，寻求经济发展的"新动力"。我国受地理位置的影响，蕴藏着丰富的太阳能资源，然而颇受"阳光"厚爱的中国，太阳能资源开发尚且滞后，如何把阳光留住，催生"阳光经济"，是我国科学发展面临的一个严峻课题。
有着"世界屋脊"之称的青藏高原，地广人稀，在许多农牧区，电网无法延伸、水利资源紧缺，过去牧民们大多靠"酥油灯"照明。近年来，青海省积极开发新能源，他们利用高原上日照时间长，辐射强度大，太阳能资源丰富的优势，开发太阳能资源，在偏远地区建成多个太阳能光伏电站和风光互补电站，成为我国开发太阳能资源的排头兵。
目前，青海农牧区的１１２个无电乡全部建成太阳能光伏电站，解决了９０８个无电村农牧民的生活用电，覆盖农牧民人口５０多万。青海全省人口５５０万，如今七分之一的人口靠太阳能告别无电时代。在推进太阳能光伏电站建设的同时，青海省政府制作太阳能灶６６０００台，全部免费发放给干旱山区的农牧民，使３０万农牧民用上了太阳能灶。
青海省农村牧区能源办公室主任李世民介绍，太阳能灶操作简易，使用方便，清洁卫生，没有污染，使用年限一般可达１５年。推广使用太阳能灶，大大减少了燃料短缺地区农牧民砍伐灌木林的数量，促进了环保工作。据测算，青海省利用太阳能发电所产生的电能相当于几个中型水电站的产量。太阳能的使用，为解决电网不能覆盖地区的农牧民用电问题开辟了新途径。
青海省新能源研究所所长、副研究员张治民说，太阳能产品最适合沟大山深的西部高原地区。青海一些地区从县到乡有５０－２００公里的远距，用常规电网建设供电，造价成本极高，运距长，电损大，加之使用用户少，很多高原地区多年来无法实现供电。海西州乌兰县赛什克乡托海村的９３户农民，２０多年尝尽了无电的苦头。２００３年，这个村建起了一个太阳能光伏电站，解决了全村农民和村小学、卫生院、党员活动室、青年文化室的用电。村民张明成高兴地说："我们点了２０多年的煤油灯，如今有了电，家家户户都能看上电视了！"
当前，我国甘肃、新疆、青海、西藏、云南等省区，还有２万多个村落的７００多万户农牧民过着无电生活。而大力推广实施的太阳能发电技术，则开始让无电的群众过上"光明"的日子。我国西部地区海拔高，光照丰富，有着利用太阳能进行光伏发电的优越条件，近年来，我国相继推行"光明工程"、"送电到乡工程"，许多地方选择光伏发电技术，解决用电难问题。一块２０瓦的太阳能电池板一天光照可供３个９瓦节能灯５个小时照明，采用太阳能发电是一种很有效的能源补充形式。用太阳能在边远地区分散供电，既环保又经济，比延伸电网或柴油发电有明显的优势。
中科院专家马胜红说， 我国地处北半球，南北距离和东西距离都在５０００公里以上。在我国广阔的土地上，大多数地区年平均日辐射量在每平方米４千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米７千瓦时。我国２／３以上地区的年日照大于２０００小时，与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，我国太阳能资源的理论储量达每年１７０００亿吨标准煤。
从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大，尤其是以青藏高原地区为最，那里平均海拔高度在４０００米以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。
据介绍，我国太阳能光伏技术开始于２０世纪７０年代，开始时主要用于空间技术，而后逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业。截至目前，累计总投资４０多亿元人民币，中国可再生能源计划和国家送电到乡工程，已利用太阳能发电为我国内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等地共１６万无电户解决了用电问题。目前，我国已安装光伏电站约５万千瓦，主要为边远地区居民供电。
近年来，国际社会十分重视太阳能资源的开发和利用，并出台一系列政策加以扶持。我国的太阳能资源开发要想迈上新的台阶，还面临着诸多政策和技术问题需要解决。
回顾１００年间能源工业的发展历史，人类正在消耗地球５０万年历史中积累的有限能源资源煤和石油，虽然极大地解放了生产力，但同时也向人类敲响了常规能源面临枯竭的警钟。根据有关材料显示，人类己确知的石油储备将用４０多年，天然气６０余年，煤大约２００年。另外，以化石能源为主体的能源结构，对人类环境的破坏显而易见，每年排放的二氧化碳达２１０万吨，并呈上升趋势，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。能源短缺和环境保护是２１世纪经济发展和能源领域最重要的课题。
目前国际上对太阳能资源已经十分重视。据了解，２０世纪７０年代以来，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。利用太阳能发电的光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。２０世纪８０年代，美国建成抛物面槽太阳能发电站，俄罗斯、澳大利亚、瑞士也相继建立了太阳能发电厂，１９９２年日本太阳能发电系统和电力公司电网联网，２０００年有７万家庭安装了太阳能家庭发电设备，预计到２０５０年德国消耗的能量半数将来自太阳能。
近年来，世界范围内太阳能光伏技术和光伏产业发展很快，光伏发电已经从解决边远地区的用电和特殊用电已经逐步转向并网发电和建筑结合供电的方向发展，并且发展十分迅速。美国、德国、日本、加拿大、荷兰等国家纷纷制定了雄心勃勃的中长期发展规划推动光伏技术和光伏产业的发展，世界光伏产业以３１．２％的平均年增长率高速发展。
９０年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。１９９７年美国总统克林顿宣布了太阳能百万屋顶计划，到２０１０年在美国国内建造１００万座太阳能屋顶，计划完成后每年减少排二氧化碳相当于８５万辆汽车的排放量。其他一些国家也相继宣布了各国太阳能屋顶的计划。
据资料预测显示，到２０１０年，全世界光伏产业将累计达到１４-１５GW，这表明世界光伏产业发展有着远大的发展空间。勿容置疑，开发太阳能资源，已经成为全球解决能源紧张的战略性计划。
我国在太阳能应用技术研究和产品开发方面已经取得了一定成就，但目前太阳能产品并没有走进千家万户，在常规能源短缺已经成为制约我国经济发展瓶颈的今天，清洁、无穷的太阳能利用应有更大空间，太阳能产品也有更大的市场潜力可挖。
客观上讲，由于目前太阳能开发应用技术还不够完善，客观上对推广使用有一定的阻碍。如太阳能产品的使用受天气因素的影响较大，在阴天下雨和晚上使用太阳能产品效果不理想；太阳能产品功率不够，如夏季中午时分，一个２平方米的太阳灶功率约为１．５千瓦，可以烧水、蒸饭，但在需要旺火煮面和炒菜时就无能为力了；价格偏高，如太阳能发电装置，每瓦的平均成本在７０元以上，考虑到一户普通家庭中电灯、冰箱、电视等电器的耗电量，最起码需要５个千瓦，投资在３５万元左右，绝大部分家庭不能承受；太阳能热水器由于价位较高，在农村地区难以被接受等。
但同时不可否认的是，目前许多人对太阳能利用的好处认识不足，我国对太阳利用技术宣传、推广力度不够。如我国目前建成和在建的许多高楼大厦在设计中就根本没有考虑太阳能的使用，太阳能热水器通水管道"无路可走"，安装还要与邻里沟通，十分麻烦；许多人对"太阳房"的理念几乎一无所知，以后要改建就几乎意味着重新建房；更多的人则单纯认为使用太阳能不如烧煤烧气方便划算、太阳能产品是高科技产品，离我们的生活还很遥远，而根本不从改变我国能源结构，缓解能源紧缺矛盾方面考虑问题。
事实上推广使用太阳能，于己于国都是大有好处。张治民所长说，他们通过试验发现，一个２平方米的太阳灶价格在１５０元左右，至少可以节约一半以上的秸杆和煤炭，半年就能收回成本；再如太阳房，太阳房建造成本虽然比普通房屋高２０％，但对冬季取暖主要依靠煤炭的北方农村来说，却能够为一户家庭节约７０％以上的取暖用煤炭，从长远看是非常划算的。
我国光伏产业与国际光伏发展仍有较大的距离，世界光伏产业每年以３１％的速度发展，而我国的光伏产业每年增长率是１５％，１９９９年世界光伏组件的产量是２００MW，我国的光伏组件产量只有３MW，只占世界产量的１．５％。
张治民分析认为：我国在太阳能资源开发的技术层面上还很落后。太阳能光伏发电的最基本元件是晶体硅，要从石英砂中提取９９.９９％纯度的晶体硅才能做成优质的光伏组件，而国内的工艺技术难以达到这样的要求。
在青海省新能源研究所的生产车间，记者看到，一块成品的电池板，其硅片和玻璃膜都是来的德国和澳大利亚。由于目前国际上生产太阳能光伏电池的原材料吃紧，虽然新能源研究所有不少订单，但是生产量无法跟上要求。张治民说，我国目前太阳电池和组件一年的生产水平仅仅相当于德国西门子公司一个月的产量。由于缺乏技术，我国的太阳能产品元件大多需要进口，生产成本很高。如一台能满足家庭日常电器需要的２００Ｗ的光伏系统，市场价为１５０００元。这样的高价位使太阳能发电产品的推广在我国具有很大的难度。
张治民认为，我国光伏应用与发达国家比较差距很大另一个原因是缺少政府的鼓励措施。他说，欧美发达国家大都制订了"阳光计划"，并采取措施鼓励居民安装太阳能发电系统，比如部分赠款、无息贷款等，并以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多余的太阳能电量。例如德国的居民家中并网发电，自用电是０.１欧元／度，而卖出的电价是０.５欧元／度。目前，德国和日本的许多居民将买太阳能发电系统作为一种经济投资。发达国家在还以法律的形式促进太阳能产业的发展，如美国早在１９７８年就颁布了有关可再生能源的法律，德国、日本等发达国家也制定了类似法律，这些国家在法律的引导、协调和保护之下，太阳能的开发和利用取得了飞速发展，在美国有１００万户家庭用太阳能采暖，另外２５万个家庭用"被动太阳能采暖"，以色列在２０世纪８０年代为太阳能热水器立法，规定凡新建住宅必须按技术规范安装太阳能热水器，从而使以色列的太阳能热水器普及率迅速达到了８５％。而我国在太阳能资源开发方面的立法几乎为零。
目前，我国的太阳能屋顶计划和光伏并网发电在北京、深圳、西宁等小范围地区进入了实验阶段。光伏发电成本高，无法与常规能源竟争，所以更需要政府制定强有力的法规和政策支持以驱动我国光伏产业的商业化发展，尤其要参考德国、日本近年在光伏产业和光伏市场方面的经验。
如何使目前边远农村地区发展的光伏产业走入城市市场，缓解我国的能源压力，这首先要加大研究开发的投入，从技术创新和突破上加快降低成本的步伐；其次，政府要制定宏观政策和法规，鼓励光伏产业和市场的发展，促进全国光伏技术、产业和市场的整体发展。这样，我国的"阳光经济"才能充分释放出它的巨大潜能。