时间：2023-05-29 17:44:51
论文导读：全省尚未有可行的紫外线辐射强度预报方法。做好紫外线强度预报是中国气象局规定的基本业务之一。本文通过对南昌市气象观测站多年的太阳辐射通量和云量的历史气候资料进行统计分析。
关键词：太阳辐射，云量，历史资料，紫外线辐射强度，预报
1 引言
太阳紫外线辐射对人体的影响较大，尤其是盛夏季节，灼烈的阳光常使人皮肤、眼睛等器官受损，做好紫外线强度预报是中国气象局规定的基本业务之一。2003年，江西省气象局在全省11个设区市建立了紫外线强度自动监测站，并实时上网服务。论文大全，太阳辐射。。但是，到目前为止，全省尚未有可行的紫外线辐射强度预报方法，许多气象台站都是根据当天的实况来估算第二天的紫外线辐射强度，这样，难免夹杂许多主观因素，也常常令预报人员“头疼”。本文通过对南昌市气象观测站多年的太阳辐射通量和云量的历史气候资料进行统计分析，得出了比较适合南昌市的紫外线强度统计预报方法。
众所周知，到达地面的紫外线辐射量是地面太阳总辐射量中的一部分，与太阳总辐射量的变化有着密切的关系。而到达地面的太阳总辐射量(或者说,到达地面的太阳辐射中的紫外线辐射量)是当地纬度、地方时间、海拔高度、地面反射率、大气中的气溶胶粒子浓度、空气污染程度、以及云量、云状等因子的函数, 其中，云(云量和云状)对太阳辐射的减弱影响作用是很大的，云对太阳辐射的透过随不同的云状、云量有着很大的差别。论文大全，太阳辐射。。常规情况下，在一固定的无云地点，太阳辐射强度在每年的同一天都是相同的，且其逐日变化很小，因此，在不考虑空气污染、地面反射率以及云状的情况下，云量是影响和改变太阳辐射强度的主要因素。但由于目前对云量的观测只有低云量、总云量，因此，本文着重考虑低云量和总云量与太阳总辐射的关系，继而得出低云量、总云量与紫外线辐射强度的关系。
2 资料分析与预报方法的建立
应用南昌市气象观测站1961年1月1日~2000年12月31日共40年的太阳辐射资料和云量（低云量和总云量）资料作为统计分析的资料， 2002年6月1日~2003年5月31日的太阳辐射资料和云量（低云量和总云量）资料以及紫外线辐射强度观测资料作为对比资料，建立南昌市的紫外线辐射强度预报方法。
2.1 南昌市太阳总辐射特点分析
新型发电式太阳能热水器，在不改变热水器原有性能的基础上，利用余热发电，使热水器不再单一的只是提供热水，还可解决居民照明、看电视等生活用电问题，从而一器两用，即实惠方便，又增加了卖点。
新型太阳能热水器发电装置属于静态发电，没有滑动部件，没有磨损，没有多余的能量损耗，最大限度的利用了免费的太阳能资源，发电量大，使用寿命长，不分季节和黑、白、雨、雪等天气，只要有热水就能全天候24小时发电，是国家大力倡导的最新节能环保产品。
传统太阳能热水器生产工艺复杂，设备投资巨大，导致产品价格居高不下，严重限制了它的使用群体，我公司自主研制的先进模压成型技术完全取代了以往的金属板制作工艺，不使用剪板机、折弯机、剪园机、内筒压筋机、电焊机、冲床等大型设备，投资几千元即可生产，生产过程中不需要动力电源，只用少量220V生活用电(低耗)，无废水废气排放(低碳)，属真正的绿色环保项目，利用该技术生产太阳能热水器投资小、成本低、回报高、工艺简单、易、好操作，经我公司专业培训，无需经验，即使没有文化的家庭成员1－3天也可会独立操作，环境要求不严，只需20－30平方普通民房即可家庭办厂，由于新型高分子保温材料太阳能保温桶使用先进的有机和无机原料经科合成的轻质钢塑材料制作，既降低了成本，又永不生锈，确保使用寿命长达20－30年，生产太阳能热水器的原材料是不受任何限制的普通化工原料，全国各地县级城市均可买到。
山东的赵小义习技术后回家投资兴办了一个新型发电式太阳能热水器厂，由于产品新颖，市场供不应求，赵小义每月的收入都在2万元以上，好的时候竟然突破4万元大关。
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合作方式
一、县市级：技术服务费：6800元
技术服务：习新型高分子保温材料太阳能保温HID外壳制作技术；习新型高分子保温材料太阳能保温桶生产制作技术；习新型高效多功能发电式太阳能光伏发电应用技术；习新型高效多功能发电式太阳能温差发电应用技术。免费提供：办厂资质、授权证书、专利证书、技术资料、生产设备一套等。享受权利：县市级区域保护政策，长期出厂价供应设备和配套配件，技术升级免费享有。
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技术服务：习新型高分子保温材料太阳能保温HID外壳制作技术；习新型高分子保温材料太阳能保温桶生产制作技术；习新型高效多功能发电式太阳能光伏发电应用技术；习新型高效多功能发电式太阳能温差发电应用技术。免费提供：办厂资质、授权证书、专利证书、技术资料、生产设备二套等。享受权利：地区级区域保护政策，长期出厂价供应设备和配套配件，技术升级免费享有。
三、省级服务费根据省市人口面积及经济水平面议。国外技术转让面议
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就在尚德准备赴纳市上市冲刺时，纽交所董事总经理马杜获知这一消息飞抵无锡。“你是中国最大的太阳能企业，理所当然要到世界最大的资本市场融资。”马杜的这句话打动了施正荣。
2005年末的无锡，天气虽有些阴沉，无锡尚德电力控股有限公司（Suntech）董事长兼CEO施正荣的脸上却始终阳光明媚。作为专业制造太阳能电池和组件的尚德掌门人，施正荣对“阳光”总是格外青睐。
12月14日，无锡尚德（STP）在纽约交易所成功上市。当五星红旗高高飘扬在纽交所门口时，也宣告尚德成为中国第一家在纽交所上市的民营企业。从此施正荣便无法沉寂，这位喜欢听歌剧的“海龟”今后的一举一动将受到更多人关注。
目前施正荣持有6800万股无锡尚德股权，占总股本的46.89％，按2006年1月14日收盘价格计算，其身价已达到23.87亿美元，即便不算其持有的150万股期权，其身价也早已超过由福布斯排定的首富――荣智健的16.4亿美元。
“过去无锡的旗帜是以荣家为代表的民族工商业，而如今是以施博士为代表的高新技术企业。”无锡市副市长谈学明谈到。
或许由同样来自无锡的施正荣，代替荣家的中国首富地位，无锡是最为乐见其成的。
相比23.87亿美元的身价，施正荣的厂房却略显简陋，这也见证了尚德超常的发展速度。这位为IPO路演包机大喊“真爽，像总统”的中年人，如今在光伏产业有着一言九鼎的地位，目前尚德位居光伏产业第5位，同时也是专业光伏产品制造商中市值最高的企业。
“科学家”施正荣
“我更喜欢当科学家。”尽管已成中国首富，但施正荣却讳谈“企业家”，在他心目中，或许科研才是他最大乐趣。
施正荣的履历的确更像科学家。
在1986年取得中国科学院上海光学精密机械研究所硕士学位后，施正荣留学澳大利亚新南威尔士大学，师从“太阳能之父”马丁・格林教授，获得博士学位，毕业后分别担任澳大利亚新南威尔斯大学光伏器件和系统研究中心副研究员、项目科学家、薄膜硅太阳能电池研究组经理和澳大利亚太平洋太阳能电力有限公司执行研究董事。
但在25岁前，施正荣可从没想过要当什么科学家。
“当时是一门心思想出国，从没想过要成为一个科学家。”在1988年出国前，施正荣总觉得自己并不是做学问的料，到国外得去学做生意，但在出国后，一旦静下心来，却发觉做学问其乐无穷。对此他反思道，“在国内知识分子还得考虑分房子，生活过得很贫寒，而在国外生活没有后顾之忧，集中精力做学问。”
施正荣自认并不是“死读书”的人，他毫无一丝知识分子的拘谨，“出国第一步，赶紧把老婆弄出去”。于是每到周末他便西装革履地出去找工作，他会跑到日本餐馆用纯正日语说句，“初次见面请多关照”，而这也是他仅会的一句日文。在国内从不烧菜的他，愣是学了个厨师证书，做起了美国菜。
但在帮老婆赚够学费后，施正荣开始把精力放到学业上去。而在咖啡馆得连续工作16小时的经历，让他对读书更加珍惜，“在经历蓝领的艰辛后，才发觉当白领的可贵。”施正荣笑着说。
随后施正荣师从马丁・格林教授，并于1991年获得太阳能电池研究领域博士学位，成为新南威尔士大学历史上攻读博士学位时间最短的博士生。1995年，他在澳大利亚一手筹建了世界领先的太阳能研究中心，对第二代多晶硅薄膜太阳电池技术做了大量的研究开发工作。他本人持有10项晶体硅太阳电池技术的发明专利，成为太阳电池领域一流的专家。
“我喜欢折腾，”作为澳大利亚太平洋太阳能电力执行研究董事的施正荣，此时却不甘心继续从事R&D(研发)方面的工作，他雄心勃勃。“科研成果必须产业化，才能得到新的发展。”而此时国内开始认识到光伏产业的发展潜力，施正荣动起了回国创业的念头。
“一夜暴富后，您如何看待财富？”这是上市后，施正荣经常遇到的问题。而他的回答是：“没有这14年的积累，就不可能有尚德今天的成绩。”
“工程师”施正荣
2000年，施正荣从澳大利亚学成归国，身上仅带有几十万美元的现金，开始创业。“现在想想风险还是蛮大的，当时要什么没什么。”
在走访了上海、大连、无锡等多个城市后，一个偶然的机遇，无锡市风险投资公司投资部经理张维国发现了施正荣的项目。他认为，太阳能发电是个不错的想法，于是找到了施正荣。
在尚德创立过程中，无锡市政府的确起到了相当大的作用。施正荣回忆，当初为凑够600万美元的资本金，他曾在投资人门口苦坐3个小时，却连人都没见到。但在政府老领导一声号召下，无锡小天鹅、山禾药业、水星股份等股东迅速集资600万美元。
在尚德成立过程中，无锡新区领导曾表示：“我们就是要吸引像施博士这样的科学家到无锡做老板”，无锡市分管工业的副书记更是指出：“谁要是把施博士放走了，市委和市政府将追究其责任。”对此施正荣感叹，“别的地方都让我当主管技术的副总，只有无锡放手让我做老总。”
谈及当初成立尚德，目前担任尚德副总的张维国觉得，他曾做过不少投资项目都不成功，得出的教训就是“风险投资关键是选人”。在得知尚德项目后，他马上飞往昆明与施正荣见面，而后又去澳大利亚考察其工作表现，“施博士为人坦诚，人品好是与其合作的关键。”张维国说道。
而尚德几乎是张维国负责的最后一个风投项目，也是最成功的一个。
在构建股权比例时，张维国坚持施正荣应占25％股份，其中20％作为技术股，另外5％必须支付现金，“外方投资者必须提供一定现金，”于是施正荣几乎把其在澳大利亚的所有积蓄投入到尚德中。
但初次创业的施正荣，却发觉处处是艰辛。
当时由于设备尚在调试期，尚德根本谈不上运转，甚至施正荣从澳大利亚带回来的两名“嫡系”，由于看不到希望，也离开了尚德，于是有人开始质疑，“洋博士到底行不行啊”。
在最危险的时刻，尚德甚至有两个月连工资都发不出，靠股东担保、银行贷款才渡过难关。让他更感窝囊的是，10万元的工程合同，在款已预支一半的情况下，工程公司员工都冲进他的办公室耀武扬威，要搬走设备抵债。在设备抵达尚德前的日子里，这样的事情一个星期可能发生好几起，气得施正荣直想“骂街打架”。
就连从无锡经委主任位置退下来担任尚德董事长的李延人，也受到了极大压力，有朋友一把鼻涕一把眼泪对他说，“你风风火火一辈子，怎么退休抓到这么一个烫山芋啊。”
此时内心倔强的施正荣暗暗发誓：“哪怕做死在无锡，也不能给这帮人丢脸。”
从2002年3月到2004年底，施正荣带头只拿1/4工资。从尚德创立就一直担任其秘书的尚德CEO助理邵华千记得，当时施正荣几乎从早上8点到晚上12点都呆在生产线旁，哪怕再晚或刚睡下，只要接到故障保修电话，他就立刻赶到。
“当时我觉得走路连脚后跟都痛。”施正荣说道，甚至有同事担心他会得小中风。
施正荣在尚德的这种窝囊感，一直到尚德第一期10兆瓦太阳能电池生产线投产，转换效率甚至超过了原先对董事会承诺的14％，才得以结束。
“战略家”施正荣
如果说在创建尚德时，施正荣更象科学家和工程师的话，在第一条生产线投产后，施正荣逐渐认识和体会到，总经理的管理范围和责任远远超过了一个科学家的职责，其对太阳能电池市场发展的判断将决定尚德发展的速度和潜力。
尚德的成功固然有必然性，但也有其幸运之处。用施正荣的话说，“是一环扣一环，哪里出错了都不行，很惊险。”
2003年6月，根据其对未来太阳能电池市场的判断，在兜里没有一分钱的状况下，施正荣向董事会提出了扩产第二条太阳能电池生产线的提议。2003年底尚德25兆瓦电池生产线的扩产，对尚德来说非常重要：“若不抓住这机遇，2004年黄金市场就错过了，眼睁睁看着别人赚钱，我们没产能啊。”
2004年初，施正荣再度提出扩产25兆瓦的建议，2004年8月，他又提出继续扩建50兆瓦电池线的提议……
2004年，由于德国通过新能源法，对太阳能等新兴能源发放政府补贴，太阳能电池市场一下子爆发。即便2006年尚德已拥有150兆瓦太阳能电池的生产能力，产能3年增加12倍的情况下，其产品仍供不应求。
而在构建光伏产业链上，施正荣也表示得想当明智。
由于光伏产业的迅速崛起，导致上游――多晶硅的紧缺。里昂证券去年曾指出，未来两年，硅料供应紧张是太阳能行业最主要的风险。如果其中某些公司无法获取足够的原料供应，将会造成盈利增长波动的风险。
在构建产业链上，施正荣亦早有布局。早在2004年以前原材料尚不紧张时，他就在镇江参与援建两家切片厂，并无偿给予知识帮助，如今即便在原材料紧缺时，这两家厂生产的硅片也全部供应给尚德。在获得IPO资金后，施正荣更是全力投资洛阳尚德太阳能电力有限公司生产基地，建设中的洛阳中硅规划硅原料基地将拥有千吨以上的年生产能力，这对洛阳尚德的原料供应提供了充足的保证。
此外张维国表示，尚德在原材料紧缺时，仍敢大规模扩充产能，就是因为施正荣早在2005年就预计到原材料出现的紧缺局面，与大供应商取得了紧密联系，目前其原材料已得到基本保障。
由于需求暴增，从2004年开始，太阳能电池组件价格便开始迅速上涨，在这种情况下，施正荣仍决定维持每片组件3.4美元的价格，而市场价格已增加到3.6～3.8美元，尽管尚德的低价战略曾遭到同业的指责，但施正荣始终坚持信守合作伙伴的长期供货协议。
也正是“恪守信誉，才赢得市场朋友和今天的原材料。”张维国补充道。
“资本家”施正荣
在尚德逐渐壮大，特别是2004年业绩翻了20倍后，施正荣开始觉得，再不上市，融资和扩产都有麻烦。此外为吸引国际一流人才，尚德必须走向国际资本舞台。
2005年年初，尚德电力控股有限公司在开曼群岛设立，控股尚德电力。5月，由高盛、英联、法国Natexis、尤科、西班牙普凯等国际著名投资基金共私募了8000万美元的资金，从而完成了对尚德所有国内股东的股权收购，使尚德成为一个海外公司百分之百控股的外资企业，合法地完成了海外重组，迈出了海外上市的关键一步。
在成功登陆纽交所前，其实施正荣也曾考虑新加坡资本市场，后又想到香港上市，考虑了纳斯达克，唯独没有想到纽交所。
然而就在尚德准备赴纳市上市冲刺时，纽交所董事总经理马杜获知这一消息飞抵无锡。“你是中国最大的太阳能企业，理所当然要到世界最大的资本市场融资。”马杜的这句话打动了施正荣，尚德也最终决定改道纽交所上市。
2005年12月1日起，施正荣开始为尚德控股进行全球路演。据尚德CFO张怡介绍，尚德一共进行了80多场的路演。而在刚进行完香港、新加坡的路演后，尚德的股票便已全部卖完了，在新加坡机场，看着回上海的班机，张怡甚至有心情开起了玩笑，“要么我们回家吧”。在尚德和投资人的交流中，一对一（路演）投行下单率97％，一对多下单率也达到94％。
谈到上市对公司发展的影响，施正荣认为，海外上市将对企业的财务和管理起到积极作用，同时，也可以提高品牌知名度，对招募人才也有相当帮助。在上市前，尚德完成了对管理团队的改造，比如，施正荣从澳大利亚请来了当年的同学任公司CTO，挖了一个德国人出任COO，又从德勤挖来了CFO。
在一次和众多投行、律师吃饭时，施正荣曾笑言，是“你们教会了我炒股”，但立刻有人纠正是“教会了卖股票”。不管如何，通过上市，施正荣又补上了资本市场这一课。
“布道者”施正荣
施正荣如今俨然是位新能源的布道者。
面对媒体上大量宣扬其个人财富的文章，他会直斥其“肤浅“，他更喜欢向记者讲述传统能源的成本上扬和资源紧缺，而以太阳能为代表的新能源则是取之不尽，用之不竭。
施正荣认为，太阳能上游材料缺货、成本过高等问题，都不是影响太阳能产业发展的主要因素；最重要的是，政府对太阳能的接受及支持度。
以德国为例，目前许多德国家庭都在屋顶安装了太阳能发电系统，德国人口的很大部分都有很强的绿色环保观念，对于太阳能发电，电力公司会以较高价格收购。所产生差价将会平摊到每个老百姓身上，每家每户一个月多付出的电费约在1欧元左右。
“一度电只要增加2分钱，中国太阳能市场就会是全世界最大的市场。”施正荣认为，如今太阳能电池成本较高的原因是没有形成规模，只要政府予以一定补贴，随着消费者需求量的上涨，太阳能电池的成本便会迅速降低。
为教育、培育市场，目前施正荣每年都会在国内召开尚德产品技术交流会，免费向社会提供100项太阳能电池应用案例。在他的努力下，目前尚德国内的营收比重已从2004的8％，提升到2005年1－9月的17%。但相比国际太阳能多用为民用发电，如今我国太阳能电池更多用于草坪灯，高速公路监控系统等应用案例。
为推广太阳能应用，施正荣甚至还特别制造了一部太阳车，车中所有的电器设备均使用太阳能。而在为老家父母造新房时，施正荣更大量运用了新能源，非但屋顶装满太阳能电池板，在家中更是安装热泵等节能单位。“原先用电烧壶水要1度电，用热泵只有0.3度电，”
一个完整的施正荣
“现在施博士更加完整了”，无锡市副市长谈学明觉得，过去施正荣只是个知识分子，现在则全方位得到了锻炼，“逐渐多了企业家、资本家、社会活动家等多种身份。”
跟随施正荣多年的邵华千也觉得，施正荣在工作精力分配上也颇有变化，在项目建设期过去多为工程师，在发展壮大后，施正荣更像位社会学家，而在上市后，施正荣也开始将更多经历放到投资者关系管理上。
面对尚德的快速发展，竞争对手也开始钦佩，施正荣“技术不错，想不通这小子管理还可以。”
对于尚德、乃至尚德人的快速成长，施正荣觉得还主要“靠员工去悟，没书本照抄，资本又是一个台阶。”
尽管如今在公司，施正荣仍非常喜欢讨论具体技术问题。但在管理上，施正荣也在努力精进，设立现代企业制度。在纽交所上市，施正荣离开公司近两个月，公司仍能照常运转，甚至超额完成任务，他对此甚为欣慰。
谈及未来，施正荣觉得，运用新能源，今后建筑将更为节能环保。或许有了新材料、新能源的支持，坐在房间里不用开空调就会拥有如同海滩的清新自然，“这是尚德未来会做的事”。
“科技创新，有了知识技术，赚钱很容易。”施正荣说道。
谈学明：退更是支持
“没有平和的心态，2005年那事搞得定吗？想想当时是什么日子？”“两个春节没过好了，希望这个春节能过好。”施正荣曾感慨地说。
施正荣并不愿多谈，2005年国际基金是如何实现对尚德国内股东的股权收购，以及管理层为此发生的变化。
显然无锡尚德能合法地完成了海外重组，迈出了海外上市的关键一步，离不开无锡市政府的鼎立扶持。
面对外界质疑，无锡副市长谈学明直接指出，“政府风险投资，进是支持，退更是支持。”
“国资不是贱卖，而是赚得多了。”在此次国有股东退出尚德的过程中，谈学明认为，政府的风险投资分别取得了10-23倍的收益，远远超过了预期的回报，这种回报在国企中从无先例。此次收购定价完全按照企业制度和有关法律履行手续，不是政府说多少就是多少，完全是企业行为。
谈学明认为，无锡尚德的上市，政府并不想赚钱，“而是获得投资环境的回报”。
无锡作为一个两头在外，缺少资源的城市，正在积极探索新的产业发展模式。在改造提升传统产业的同时，加快发展高新技术企业，而尚德就是无锡产业转换提升的标竿。
时下太阳能正“热得烫手”，据里昂证券统计，在疯狂的能源市场的驱动下，2004年6月到2005年4月的10个月时间内，太阳能行业销售收入增长33%，税前利润增长85%，全球太阳能股票价格平均上涨了133％。
在无锡尚德（STP）上市后短短一个月内，其价格（截至2006年1月14日）较其发行价已飙升了134.73%。
“太阳能市场无穷大，根本不用考虑市场，要做的就是降低成本，让更多老百姓能用上太阳能。”无锡尚德太阳能电力控股有限公司董事长兼CEO施正荣说道。
尚德2005年第三季度财报显示，其营收达到1.37亿美元，同比成长185％，纯利达到0.3亿美元，同比成长233％。“工厂天天加班，还是有货车等在工厂门口提货。”尚德副总张维国补充道。
里昂证券出具的行业报告中指出，预期到2010年，全球太阳能产量将在目前基础上增长4倍、销售收入增长3倍、利润增长3倍。
不用考虑市场，只要迈步狂奔，或许这就是目前光伏产业的现状。
政府支持
《京都议定书》的签订，以及石油价格的飞涨，迫使各国提出雄心勃勃的新能源发展计划。以德国为例，《再生能源法》规定太阳能作为主要的替代能源，并且保证不但政府补助民间装设太阳能模块，更保证以一定费率购回电力，致使太阳能电池需求迅猛增长，并出现供需失衡局面。
虽然2005年德国政府更迭期间，太阳能股票出现了一定波动，但里昂证券认为，在选民要求环保的压力下，德国政府的决策不会发生变化，事实上也的确没有。即使德国太阳能政策可能会改变，全球对太阳能也有大量的后备需求。这种需求是由全球40多个市场对太阳能的强大政策支持驱动的，并且导致目前太阳能供应商处于销售一空的境地。在里昂证券列出的长长一串国家名字中，中国名列其中。
我国早在2005年2月，就颁布了《可再生能源法》。而且在“十一五”规划中，我国政府要求到2010年，单位能耗比2005年下降20％。至2010年15%的电力供应将由可再生能源提供，而目前的比例远不足1％。
施正荣觉得，太阳能上游材料缺货、成本过高等问题，都不是影响光伏产业发展的主因；最重要的是，各国政府对太阳能的接受及实际支持度。“只要政府推一把，市场起来，成本会下降很快。”施正荣估计，太阳能产能增加1倍，成本就能降低5％。
“中国每度电上涨2分，中国太阳能市场就会是全球最大的市场。”施正荣说道。
原料紧缺
究竟什么能让“热得烫手”的太阳能冷却，或许只有紧缺的原料了。
里昂证券研究报告指出，未来两年，硅原材料供应紧张是太阳能行业最主要的风险。如果其中某些公司无法获取足够的原料供应，将会造成盈利增长波动的风险。在目前情况下，只有拥有原料，产品销路似乎并不是问题。
据施正荣表示，过去由于整个光伏产业的规模还偏小，原材料多来自半导体产业弃用的边角料，但随着光伏产业的快速发展，硅原材料已呈现供不应求的局面。而原先垄断原材料供应的全球厂家，也均乐见于原料涨价，并无扩产准备。
但施正荣认为，半导体使用的高纯度硅，对光伏产业而言实在有些“奢侈”，未来随着光伏产业的壮大，符合光伏产业精度的硅原料定会出现。此外随着原材料价格的上涨，下游客户有着非常大的动力来提高硅料的使用效率，目前尚德就在努力研发第二代薄膜太阳能电池。
据调查，硅原料的每瓦用料从2004的13克减少到2005年的12克，2006年将进一步下降到11克。这等于在相同的硅料用量下2005年新增了100MW的产量，2006年新增了225MW产量，相当于2004年全年产量的20%。
或许未来原料不再是问题。
中国力量
在全球光伏产业前10强中，有两家中国企业的名字，分别为第5位的无锡尚德，以及第9位的台湾茂迪。借助“热得烫手”的太阳能概念，茂迪也将从事IC设计的联发科赶下了台湾股王的位置。
在光伏产业如今已有定论，2008或许2010年以后，中国将崛起为全球主要的太阳能制造基地之一。
或许此次“中国力量”的崛起，靠的不仅仅是低成本。
目前太阳能电池生产成本的70％来自原材料，中国人力成本的优势并不能得到充分发挥。施正荣也认为，中国发展光伏产业不能仅仅凭借低成本，过去国内一些厂的倒闭，也证明只有“把技术和劳动力成本优势结合起来”，企业才能发展。
与国际先进光伏制造企业不同，尚德建立了一套最低成本的制造模式。运用中国的人力优势，采用半自动化的生产线。施正荣认为，全自动化制造技术比较固定，而半自动化设备的优势是具有弹性，尚德研发的新技术，马上就能运用到生产中去。
关键词：太阳总辐射；时空分布；太阳能总储量；广西
中图分类号 P422.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）24-34-03
Abstract：Base on the observational global solar radiation and sunshine data from solar radiation stations and weather stations in Guangxi， monthly and annual global solar radiation of every stations in Guangxi was calculated. The characteristics of solar energy resource spatical-temporal distributions were analyzed. The solar energy reserves were estimated. The utilization of solar energy resources were suggested according to the abundance respectively. The results showed that the annual global solar radiation of every stations in Guangxi was from 3 682.2MJ・m-2 to 5 642.8MJ・m-2. The distribution of the global solar radiation was more abundant in the south than in the north， and more abundant in the plains than in the hill and mountain areas. The maximum global solar radiation was concentrated in summer. The average annual global solar radiation decreased， which was the strongest in 1960s and secondary strongest in 2000s. The solar energy reserves of Guangxi were 1.03×1015MJ. The south of Guangxi （≤22. 5°N） was the rich resource region of the best utilization region in Guangxi.
Key words：Global solar radiation；Spatical-temporal chatacteristics；Solar energy reserves； Guangxi
太阳能是一种绿色无污染的清洁能源，随着化石能源等一次性能源的供应日趋紧张，太阳能的开发利用已成为可再生能源开发的热点之一。广西地区能源对外依存度达70%以上，煤炭、石油、天然气等主要依赖区外供应，已面临着严峻的能源消费制约和环境约束等问题。开发利用太阳能资源，可以有效改善广西能源结构，促进经济社会的可持续发展。为了切实掌握广西太阳能资源的分布状况，本研究依据《太阳能资源评估方法》（QX/T 89-2008）[1]，利用1961-2010年广西太阳辐射资料和日照资料，计算分析广西各地的太阳总辐射量及其时空分布特征，估算广西太阳能资源总储量，并且根据广西各地太阳能资源丰富程度提出了开发利用的对策建议，为广西太阳能资源的开发利用提供科学依据[2]。
1 资料与方法
1.1 资料 广西共有90个国家地面气象站，其中有太阳辐射观测的有南宁、桂林、北海3个站。本文选用广西3个辐射站自建站至2010年的太阳辐射资料，其中南宁、桂林为1961-2010年，北海站为1993-2010年；以及1961-2010年广西90个气象站的日照时数、日照百分率等资料。
1.2 方法 太阳总辐射气候学计算公式为：
式中：n为年太阳总辐射分级总数；W为太阳能资源总储量；[Pi]为第i分区的平均年太阳总辐射量；[Si]为第i分区的面积，其计算方法为：将各站点的年太阳总辐射量进行网格化，然后计算第i分区网格数与总网格数的比值，该比值即为第i分区占广西国土面积的比例，再乘以国土面积，得到第i分区的面积。
2 参数计算
根据南宁、桂林1961-2010年和北海1993-2010年历年各月的太阳总辐射和日照百分率，采用最小二乘法计算得到3个辐射站各月的经验系数a、b值（表1）。可见，3个辐射代表站各月平均相对误差为：南宁6.9%，桂林9.4%，北海4.6%，除桂林1～4月、南宁2月相对误差在10%～11%外，其余的都在10%以下。总体上看，代表站各月均在误差允许范围之内，表明方程拟合精度较高。
对于无辐射观测的其余站点，利用站点分区方法[3]，以桂林、南宁、北海3个辐射站为中心，将广西其余各气象站按相关系数最大法归入相应的4个辐射站片区。根据各站点经验系数分区结果，24°N以北有42个站归入桂林，中南大部分地区的36个站归入南宁，南部沿海地区有12个站归入北海。根据分区结果选用相应的经验系数a、b值与当地的天文辐射建立各站点的太阳总辐射方程，计算广西全区各地的太阳总辐射值。
3 结果与分析
3.1 太阳总辐射空间特征分析 广西年平均太阳总辐射为4 395.45MJ・m-2，全区各地年太阳总辐射为
3 682.2～5 642.8MJ・m-2。广西各地年太阳总辐射空间分布特征为：南部多、北部少，盆地平原较多、丘陵山区较少。22.5°N以南的地区包括梧州、玉林两市南部，钦州、北海2市，右江河谷及宁明、横县在4 700MJ・m-2以上，其中北海、合浦、涠洲岛及上思等地超过5 000MJ・m-2，最多的涠洲岛为5 642.8MJ・m-2。24°N以北的地区桂林、河池两市大部、柳州市北部在4 100MJ・m-2以下，其中桂北靠近湘、黔2省的边缘各县及金秀低于3 800MJ・m-2，最低的金秀为3 682.2MJ・m-2。广西中部22.5°N～24°N大部分地区在4 100～4 700MJ・m-2（见图1）。
3.2 太阳总辐射月际变化特征 由图2可见，广西太阳总辐射量从3月开始至7月呈现逐月上升趋势，7月太阳总辐射达到全年的峰值，大部分地区为450～600MJ・m-2；从8月开始各地的太阳总辐射量逐月下降，2月份降至最低值，为太阳总辐射量最少的月份，大部地区为170～250MJ・m-2，各地月太阳总辐射的变幅一般在300MJ・m-2左右。从季节上看，太阳总辐射在夏季最高，秋季、春季次之，冬季最低。
3.3 太阳总辐射年际变化特征 由图3可见，1961-2010年广西太阳总辐射年际变化较明显，广西全区平均及南宁、桂林代表站均呈减少趋势（趋势系数均通过0.05显著性检验），全区平均每10a的减幅为43.84MJ・m-2，南宁、桂林每10a的减幅分别为37.93MJ・m-2和61.80MJ・m-2；1995-2010年北海代表站（该站1993年、1994年观测不连续）的太阳总辐射呈增加趋势（趋势系数通过0.05显著性检验）。广西全区和南宁、桂林代表站的大值期都出现在20世纪60年代，低值期全区和南宁出现在20世纪90年代前后，桂林则出现在20世纪80年代，随后逐渐升高，在21世纪00年代达到次大值。
4 太阳能利用对策建议
广西总面积23.67万km2，太阳能总储量为1.03×1015MJ，具有较好开发价值的区域（≥4 100MJ・m-2）太阳能资源总储量为7.0×1014MJ，太阳能资源具备一定的开发利用价值。
资源最丰富的区域（≥4 700MJ・m-2）主要位于广西南部地区（22.5°N以南），包括广西沿海的钦州、防城港、北海和南宁、崇左、梧州、玉林南部及右江河谷地区，是广西太阳能利用的最佳区域。因此，建议充分利用这一带的太阳能资源，在大、中城市及农村加大利用热水器的安装；加快建设太阳能光伏发电站，试行太阳能光伏发电系统的安装；加大光电的开发利用，建议城市、农村及偏远地区增设太阳能路灯，把太阳能的利用深入到人们日常生活的各个方面。
资源较丰富区域（4 100～4 700MJ・m-2）覆盖了广西中部（22.5°N～24°N），主要包括贵港、百色、崇左、南宁、来宾等市的大部地区，太阳能资源具有一定的开发利用空间。建议开展节能设施工程替代能源技术创新工程，积极发展太阳能与建筑一体化工程，努力打造零能耗房屋，普及太阳能热水器等设备的使用。
资源一般的区域（≤4 100MJ・m-2）主要位于桂林、河池2市大部、柳州市北部（24°N以北），这一区域冬季气温较低，建议建立太阳能暖圈和阳光塑料大棚、温室，有利于寒冷冬季开展畜牧养殖和农作物生长。
5 结论
（1）广西年平均太阳总辐射为4 395.45MJ・m-2，各地为3 682.2～5 642.8MJ・m-2。广西年太阳总辐射的空间分布呈南部多、北部少，盆地平原多、丘陵山区少的地点：梧州、玉林2市南部，钦州、北海2市，右江河谷及宁明、横县在4 700MJ・m-2以上，其中北海、合浦、涠洲岛及上思等地超过5 000MJ・m-2；桂林、河池2市大部、柳州市北部在4 100MJ・m-2以下。
（2）广西太阳总辐射夏季最高，秋季、春季次之，冬季最低，其中7月份最大，大部地区为450～600MJ・m-2，2月份最低，为170～250MJ・m-2；1961-2010年呈减少趋势，全区平均每10a的减幅为43.84MJ・m-2，其中最大值集中出现在20世纪60年代，低值出现在20世纪80～90年代，进入21世纪初期出现次大值。
（3）广西太阳能总储量为1.03×1015MJ，具有较好开发价值的区域（≥4 100MJ・m-2）总储量为7.0×1014MJ。资源最丰富的区域（≥4 700MJ・m-2）主要位于22.5°N以南的地区，是广西太阳能利用的最佳区域，建议太阳能的开发利用优先考虑在该区域发展。
参考文献
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2004年，全世界对新的可再生能源的投资为300亿美元，2005年上升为380亿美元（不包括150~200亿美元的大型水力发电投资）。主要投资于太阳能光伏发电和风力发电，其中风力发电37%、太阳能光伏26%、太阳能热水器11%、小型水力发电11%、生物质发电和供暖7%、地热发电及供暖7%。
投资增长较大的国家有德国、中国、美国、西班牙、日本和印度。德国和中国各自从2004年的60亿美元增加到2005年的70亿美元，德国主要是投向风力发电和太阳能光伏发电，中国是投向小型水力发电和太阳能热水器。美国投资约35亿美元、西班牙和日本各20亿美元。（中国在大型水力发电方面的投资2005年增加了100亿美元，新装机容量为7吉瓦。若加上大型水力发电投资，中国应为170亿美元。）
在可再生能源的产能方面投资大幅增加的同时，太阳能光伏发电产业和生物燃料产业在新建生产厂和增加设备方面发展尤为迅速。2005年，全球太阳能光伏发电产业的投资为60亿美元，预计2006年将达到80~90亿美元。在生物燃料生产能力方面的投资超过了10亿美元，预计2006年会达到20亿美元。正在建造的生物燃料生产厂和已经宣布到2008年建成的生物燃料生产厂的价值，巴西超过30亿美元、美国超过25亿美元、法国超过15亿美元。
专项资金和其它投入也明显增加，使得发展中国家对可再生能源的开发补贴在2005年有了较快的增长。KFW（德国政府所属的发展银行）为发展中国家的可再生能源提供了1.37亿欧元（1.7亿美元）。世界银行从2004年以来为可再生能源提供了5.7亿美元（包括4.2亿美元大型水力发电投资）。全球环境基金从2004年起提供了1亿美元，大约一半给了世界银行项目。
4 可再生能源产业发展趋势
到2006年，全世界至少有85个市场价值超过4000万美元的生产销售可再生能源的上市公司，这类公司的总市值超过500亿美元。太阳能电力有限公司（中国）、Suzlon (印度)、REC (挪威)和 Q-cells (德国)等公司的市场总值都已超过50亿美元。
4.1 太阳能发电
太阳能光伏发电业领域的公司数量最多，是世界上增长最快的产业之一，也是可再生能源产业中利润最大的产业。发电量从2004年的1150兆瓦增加到2005年的1700兆瓦以上。日本是太阳能电池产量的领先者 (830兆瓦)， 其次是欧洲 470兆瓦、中国200兆瓦、美国150兆瓦。到2008年，太阳能光伏产业的总产量有可能达到2吉瓦。
欧洲的最大生产者Q-Cells， 2005年的产量翻了一倍多。日本最大的生产公司2005年产量明显增加：Sharp和Kyocera 分别增加30%以上， Sanyo 从第七位跃入第四位。中国的太阳能光伏电池产量从65兆瓦增加到200兆瓦，到年底生产能力将扩大到大约300兆瓦，电池组件的生产能力将达到400兆瓦。三家中国光伏生产厂商(南京中电光伏科技有限公司， 天威英利新能源有限公司-太阳能电池，太阳能电力有限公司)宣布，到2010年把光伏产量增加到1500兆瓦以上。
4.2 风力发电
风力发电业的几个大公司扩大了他们在国外的生产能力。丹麦的Vestas公司占全球市场份额的30%，在澳大利亚新建了一个风力发电厂，另一个在中国的风力发电厂计划在2007装机。德国的Nordex公司、西班牙的Gamesa 公司与Acciona公司、 印度的Suzlon公司和美国的GE 能源公司都将与中国合作建设新的风力发电厂。
中国国内的两个风力发电厂都已投产。中国最大的发电机生产厂之一哈尔滨机械电力公司，已经完成了对1.2兆瓦风轮的设计和测试，进入生产运营。其风轮设计和发电技术完全由中国自主设计，拥有全部的知识产权。
4.3 燃料乙醇与生物柴油
2005年底，美国有95家燃料乙醇生产厂，总生产能力达到164亿升。2006新建35个、扩建9个厂，新增生产能力80亿升。加拿大正在建造6个新的年生产能力7亿升的燃料乙醇厂。巴西已经有300多个厂在生产，2005年又批准了80个新的乙醇蒸馏厂，计划在2009年将甘蔗产量提高40%，主要用于生产燃料乙醇。
到2006年年中，欧盟的生物柴油生产能力超过了60亿升。美国有53家生产厂，生产能力为13亿升，正在建设中的44个厂，将会使生产能力翻一番。加拿大有2个生产厂，生产能力为1亿升。
5 全球可再生能源政策要览
5.1 可再生能源政策目标
2005~2006年，克罗地亚、约旦、尼日利亚、巴基斯坦等四个国家新制定了可再生能源发展目标，全球制定了政策目标的国家达到了49个。克罗地亚的目标是用可再生能源生产400兆瓦的电能；约旦到2020年可再生能源的用量达到15%；尼日利亚到2025年可再生能源发电量要达到7%；巴基斯坦到2030年可再生能源发电量达到5%，包括1100兆瓦风力发电的短期目标。
美国的佛蒙特州和伊利诺斯州也在2005年制定了政策目标。佛蒙特州要求到2012年用可再生能源产生的电量满足本州全部新增电力负荷的增长量。伊利诺斯州的目标是到2013年可再生能源发电量达到8%。美国和加拿大制定了可再生能源政策目标的州/省数量达到了31个。
许多国家对可再生能源开发利用的政策目标都进行了补充、修订和完善。法国宣布到2010年可再生能源的使用量将占一次能源使用量的7%，2015年达到10%。荷兰宣布到2020年可再生能源使用量占一次能源使用量的10%。西班牙的目标是把可再生能源使用量从2004年的6.9%增加到2010年的12.1%，并对每种技术都制定了具体的目标。泰国的目标是到2011年，可再生能源使用量达到8%。
中国的目标是到2020年可再生能源用量达到16%（包括大型水力发电），2005年的实际份额是7.5%。其中水力发电300吉瓦、风力发电30吉瓦、生物质发电30吉瓦、太阳能光伏发电1.8吉瓦和小量的太阳热能发电及地热发电。太阳能热水器达到3亿平方米，生物燃料增加到150亿升。
印度到2012年的短期目标是包括制糖业和其它以生物质为原料的产业全面采取合并发电，增加10%的电力。到2032年的长期目标是电力增加15%，生物燃料、合成燃料和氢达到油料消费的10%，在可能使用太阳能热水器的地方100%使用太阳能热水器（到2022年全部宾馆和医院使用太阳能热水器）。
5.2 促进电力发展的政策
美国对太阳能光伏发电免收30%的联邦税和风能生产税抵减法案的有效期延长到2007年底，除风力发电外，对其它可再生能源技术都延长了优惠政策。加利福尼亚州将太阳能光伏发电补贴计划延长到2011年，补贴32亿美元。到2017年的11年计划给住户、学校、商业和农场安装3吉瓦的太阳能光伏。内华达州把它的发电配额制政策延期2年，确定到2010年可再生电力达到20%的目标。康涅狄格州要求到2015年可再生能源发电达到10%。另外三个州也对太阳能光伏发电采用了新的投资补贴和税收优惠政策：康涅狄格州0.20~0.50美元/瓦、缅因州1~3美元/瓦、新墨西哥州是30%的税收优惠。
欧盟的几个国家都从推进可再生能源利用的角度修改补充了电力政策。捷克共和国采用了新的购电法，确定了所有可再生能源技术的税收政策。希腊降低了许可证的要求，制定了新的税收政策，增加了太阳热发电，并提供补贴和税收优惠政策。瑞典对家庭安装太阳能光电实行30%的税率优惠，并投资用生物燃料取代取暖用油。在为期3年的计划中将提供1亿瑞典克朗（1200万美元）的补贴在公共建筑物上安装太阳能光伏。爱尔兰用新的购电法代替原有的竞争性投标方式，并确定了新的税率。宣布在今后5年间，对可再生能源再增加2.65亿欧元（3.30亿美元）的补贴。意大利在2005年开始执行对太阳能光伏发电的新的国家购电政策。西班牙成为世界上第一个把在新的建筑物上安装太阳能光伏发电作为国策的国家。2006年初采用新建筑物代码，要求在新建和改装的建筑物（购物中心、办公大楼、仓库、宾馆和医院）安装太阳能光伏。
许多发展中国家也在实施旨在推广可再生能源使用的政策和计划。中国2005年通过了新的电力法，2006年初生效，作为推广可再生能源的法律；上海启动了在100，000个屋顶上安装太阳能光伏的计划。印度在2006年初宣布了新的国家税收政策，目的是推行可再生能源发电；Karnataka， Uttaranchal， 和 Uttar Pradesh邦等6个邦在2005年也采用了购电税收政策；Maharashtra邦也修订了在2003年制定的对风力发电的购电政策，还包括了生物质、甘蔗渣和小型水力发电。巴西对小水电、风力发电和生物质发电实行优惠价格。巴基斯坦对风力发电开发者确定9.5美分/千瓦时的税收补贴，取消了对风轮机的进口关税，旨在促进风力发电的发展。埃及正在开发风力发电。马达加斯加制定了新的水力发电计划。土耳其在2005年通过了新的可再生能源推广法。伊朗正在制定新的推广法。泰国对小水电生产者实行补贴政策。
5.3 太阳能热水器/供暖政策
美国对太阳能热水器减免30%的联邦税（有效期到2007年底）。加利福尼亚州采用指导性计划对太阳能热水器进行支持，缅因州对投资给予25%的补贴。
西班牙2006年3颁布了新的国家建筑物法典，规定了新建筑物和改造的建筑物中太阳能热水器和光电的最低量要求。按照气候带、消费量和燃料储备，太阳能热水器必须满足30%~70%热水能量的需要。
南非的开普敦、意大利的罗马要求用太阳能满足新建筑物30%~50%的能源。北非和中东国家如突尼斯、摩洛哥、埃及、约旦和叙利亚，正在制定太阳能热水器政策，建筑法规和/或推广计划。
5.4 生物燃料政策
目前全球至少有8个国家在国家一级、30个州和省在省一级颁布了混合生物燃料的法令。
美国2005年颁布了可再生燃料标准，要求燃料销售商每年提高混合生物燃料的比例，到2012年混合量达到280亿升（75亿加仑）。联邦政府把对混合生物燃料免收43美分/加仑（12美分/升）的政策延长到2008年。威斯康星州颁布法令，对政府的车辆混合使用生物燃料。华盛顿州现在的法令是混合B2（即2%的生物柴油）。加拿大萨斯喀彻温省颁布法令，在2005年混合7%的乙醇（E7），安大略省在2007年混合5%的乙醇（平均值）。
欧盟委员会把发展生物燃料作为能源战略的组成部分，提议将2015年的目标确定为生物燃料比例达到8%。法国的目标是到2008年达到5.75%(比欧盟的总体目标提前2年)、2010年达到7%、2015年达到15%。比利时的目标是到2010年达到5.75%。德国首次制定了混合生物燃料的法令，要求从2007年开始混合4.4%的生物柴油和2%的乙醇，到2010年，把生物柴油的混合量提高到5.75%。意大利的规定乙醇和生物柴油各混合1%。欧盟现有法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、西班牙、瑞典和英国等8个国家对生物燃料采取免税政策。
中国有4个省新提出要求在大城市混合使用生物燃料，使实行混合燃料的省份达到了9个。多米尼加共和国要求到2015年混合E15和B2。巴西从2005年开始混合B2，要求从2008年起完全普及，到2013年达到普及混合B5。马来西亚要求到2008年混合B5。泰国到2007年全国混合E10，同时还制定了到2011年混合B3的目标。
6 农村能源
传统和现代生物质的使用，仍然主导着农村能源的消费。农村电气化的政策和使用可再生能源的计划仍在进展之中。
中国在2005年完成了乡镇电气化规划，计划到2010年使1000个乡镇中大约130万农村人（约20万户）用上太阳能光伏电源、小水电和少量的风力发电。让10000个村庄350万个农村家庭用上电，包括总量为270兆瓦的小水力发电和太阳能光伏发电。到2015年所有农村都用上电。
印度在2005年给7个邦的250多个边远村庄装了电，计划2006年给3000多个村庄和700多个部落通电。农村使用的太阳能光伏发电已经增加到34万户照明、54万盏太阳能路灯和7，000光电水泵。还有600，000个太阳能灶在使用。最近提出到2032年对60万个村庄在煮饭、照明和动力方面扩大对可再生能源的使用，2012年起从1万个边远的未通电的村庄开始做起。小规模的农村生物质气化发电达到70兆瓦。
在巴西，“Luz para todos”计划已使全国250万个家庭中的50万户用上了电，其中有20万户使用了可再生能源电力。泰国农村的电气化项目是安装家庭太阳能系统，累积有39万户。在斯里兰卡，2005年有2万户装上了太阳能光电、900户用上了小水力发的离网电。在菲律宾，有200个家庭安装了28千瓦的村级太阳能光伏发电厂，有130个光电饮水器系统、120个电讯系统，平均功率为1千瓦。乌干达和肯尼亚继续在农村的教室和诊所实施太阳能照明计划。柬埔寨采用生物质气化的方式为第一个村庄供电，已经安装了7千瓦，另外批准了27千瓦，计划为 3000个村庄供电。
另有几个国家宣布起动使用可再生能源的农村电力发展新计划。波利维亚计划到2008年给2万个家庭装上太阳能系统，到2025年农村全部都能用上电。埃塞俄比亚的目标是在5年的时间内可再生能源用户比例从15%提高到50%。巴基斯坦批准了1900万美元的发展计划，打算在2006年使8000个村庄用上用可再生能源发的电。
中国、印度和尼泊尔的沼气用户数量仍在增加。2005年中国的家庭沼气用户达到了1700万，印度380万。尼泊尔对家庭用沼气池和太阳能饮水器提供75%的补贴。
2005年新增的家庭太阳能系统超过27万个，全球家庭用户总数达到240万户。其中中国新增用户12万、泰国新增9万多户，印度、斯里兰卡和孟加拉国都新增2万多户，其它国家有少量增加。
在发展中国家实施的农村家庭炉灶改造计划十分普遍。在波恩“2004年可再生能源”大会上，几个南美洲和非洲国家承诺提供煮饭用的现代新能源，如墨西哥到2015年提供100万个改进的灶，乌干达到2008年提供10000个改进的灶。最近几年，通过国际援助计划，乌干达、埃塞俄比亚、马拉维已经分别建了15万、6万和4万个灶。2005年创办的非洲能源部长论坛，承诺要让非洲50%的农村家庭用上新能源，使用传统的生物质获得做饭用的现代能源，如在10年内改造做饭用的灶。联合国的千年项目提出，要减少50%不能获得做饭用的新能源的人数，到2015年广泛改造现有的做饭用的炉灶。西非国家经济共同体承诺要为100%的农村人口提供做饭用的新能源。
【教学目标】
科学概念：
1、宇宙空间分布着大小不同的天体系统。
2、宇宙是运动变化的，膨胀的，组成宇宙的天体也是运动变化着的。
过程与方法：
1、对提供的资料或自己收集的资料进行研究，发现一些有效信息。
2、学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。
情感态度与价值观：
1、从人类探索宇宙的历程中，认识到科学是不断发展的。
2、意识到宇宙是运动变化着的。
【教学重点】初步认识宇宙的结构和运动，建立宇宙系统的概念。
【教学难点】学习利用数据、文字、图表、模型来表述研究过程。
【教学准备】
教师准备：有关宇宙的图片、照片、课件、录像资料、书籍等。
学生准备：课前收集有关宇宙的信息。
【教学过程】
一、膨胀的宇宙
1、情境导入：同学们，2003年我国载人航天飞船“神舟5号”的发射成功，让我们中国“千年飞天梦，今朝变成真”。现在，就让我们一起乘坐“神舟号”飞船到太空遨游，继续去探索宇宙。
(板书课题)
2、师:我们先来到地球家园的所在地——太阳系，回想一下，太阳系是怎样一个星系？
（太阳系是以太阳这颗恒星为中心的，由行星及其卫星、矮行星、小天体（包含小行星、流星、彗星）等组成的一个天体系统。）
3、提问：太阳系在宇宙中是唯一的吗？
4、学生思考回答。
（引导学生们认识：太阳虽然是太阳系里唯一发光的恒星，但是太阳系在宇宙中并不是唯一的。天空中的星星大多数也是和太阳一样发光发热的恒星，它们有的也会组成类似太阳系一样的天体系统，太阳系和众多的恒星一起组成的一个恒星集团，被人们称为银河系。）
5、（出示银河系俯视和侧视的图片）让我们看看银河系的模样吧！说说你们觉得银河系像什么？
（银河系俯视像一个巨大的漩涡，侧看像一个中心略鼓的大圆盘。）
6、阅读课本第61页资料，说说银河系中有多少颗恒星？银河系有多大？
（银河系大约由1000亿～2000亿颗恒星组成，直径有10万光年。）
7、太阳在银河系中的位置看得出来吗？光年是一个什么单位？1光年等于多少千米？算一算。
8、了解了银河系，你们有什么感受？
9、讲解：银河系还不是宇宙的全部，类似银河系一样的星系还有100亿个，人们把它们统称为河外星系。
10、讨论：我们已知的宇宙空间到底有多大呢？
（说明：现在人们用天文望远镜已观测到距我们120亿光年的宇宙空间深处，但仍没有看到宇宙的边缘，而且科学家发现宇宙正处于青年时期，还在长大，还在膨胀之中！教师简单介绍红移现象。）
二、充满活力的宇宙
1、师：组成宇宙的恒星究竟是怎样的呢？我们来了解一下它们。
2、组织学生观看相关的录像资料，并展示恒星一生中的几个重要阶段的图片和资料。
（恒星的一生：星云的气体和尘埃紧缩——原恒星——燃料消耗殆尽，膨胀变成巨星或超巨星——爆炸成超新星——变成黑洞或中子星；或者星云的气体和尘埃紧缩——原恒星——小型或中等恒星变成红巨星——燃料耗尽而缩小变成白矮星——能量耗尽变成黑矮星）
3、新星爆炸是怎么回事？你有没有收集到这方面的资料。
4、学生交流各自收集的资料。
5、小结：如同人体的细胞在新陈代谢一样，宇宙中每时每刻都有许多恒星诞生，同时也有许多恒星消亡。同时，恒星都在不停地高速运动，有些恒星自身在有节奏地膨胀和收缩，有的恒星在向外抛射物质……也正因为如此，我们的宇宙充满了活力。
三、人类对宇宙的探索
1、谈话：自古以来，人类就对宇宙充满了幻想，向往着飞向太空。我们看到的这些资料，正是人类不断地对宇宙进行探索的结果。
2、你知道我国人民在宇宙探索方面取得了哪些成就吗？
（1、我国是世界上公认的火箭发源地。2、我国的航天技术在世界上占有重要的地位。3、载人飞船“神舟”五号和“神舟”六号圆了中国人的飞天梦想。现在“嫦娥”一号探月卫星又发射成功，不久的将来，我国宇航员还将登月考察。）
3、你还知道在人类探索宇宙的历程中有哪些代表人物？他们分别有哪些贡献？
4、学生们谈自己的想法。
5、教师补充相关资料，并选择性的详细介绍。
6、小结：人类对宇宙的探索是探测工具不断改进的过程，体现着科学技术的进步；中国宇航事业的发展让我们感受到了一种民族的尊严和自豪感；我们更不会忘记，无数科学家和宇航员为实现人类遨游太空的伟大理想，体现出的前赴后继的献身精神；人类对宇宙的探索是没有止境的。
四、拓展延伸：
请同学们课后继续收集各种有关宇宙和人类探索宇宙方面的资料。
（1、引导学生利用书籍、网络、影视等各种方法收集；2、指导学生对资料进行分类整理，如天体资料、探索工具、航天故事等；3、引导学生通过黑板报、科技手抄报等形式进行展示交流。）
板书设计：
8、探索宇宙
一、宇宙空间的天体系统：太阳系——银河系——河外星系——宇宙
关键词：光伏发电 BIPV 光伏幕墙
Abstract: This article describes the solar photovoltaic power generation system, and focuses on the application of solar photovoltaic curtain wall applications in modern architecture and the technical and economic.Keywords: photovoltaic power generation BIPV PV curtain wall
中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1前言
随着人们对环境污染和化石燃料储量逐渐枯竭的日益重视，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面必须实施可持续发展的战略决策。已成为人们的共识。有人提出“21世纪建筑”的特点之一是“建筑物产生能量”，在可再生能源迅速发展的今天，这个观念已经成为现实。
近年来，太阳能光伏发电应用的规模及范围正在迅速扩大，其中与建筑行业相结合已成为当前的热门领域，随着太阳电池价格的不断下降和制造技术的飞速发展，光伏发电与建筑相结合必将成为光伏应用最重要的领域之一。
2太阳能景观照明技术
2.1系统组成：太阳能照明设备主要由照明灯具、光源和控制系统组成。
太阳能照明灯具主要有太阳能草坪灯、庭院灯、景观灯和高杆灯等。这些灯具以太阳光为能源，白天充电，晚上使用，无需进行复杂昂贵的管线铺设，而且可以任意调整灯具的布局。其光源一般采用LED或直流节能灯，使用寿命较长，又为冷光源，对植物生长无害。太阳能亮化灯具是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式（光控或计时控制）就能自动工作，同时充电及开关过程可以由微电脑智能控制，自动开关，无需人工操作，工作稳定可靠，节省电费，免维护。
2.2太阳能照明成本分析
近年来我国太阳能电池的生产能力猛增，其产品价格也由“七五”初期的80元/瓦，下降到目前的35元/瓦以下。使得推广使用太阳能光伏应用产品的价格瓶颈得到基本解决，不再因太阳能光伏产品的高价而制约其产品的推广，使可望不可及变为迅速普及。预计到本世纪二三十年代,太阳能发电成本有可能降低到常规电价的水平。
采用太阳能灯光亮化工程，每年可节省大量的资金，既亮化了城市，又生态地发展了城市，并充分地利用了能源，是目前世界上最合理的发展方向。
以太阳能庭院灯为例：每盏3000~4000元，比普通庭院灯大约贵一倍，但是如算上电气管线、配电设施的投资再加上3～5年的电费和日常维护费，其成本也基本相当。
3 BIPV（光伏与建筑一体化）
光伏与建筑一体化（BIPV）提出了“建筑物产生能源”的新概念，即通过建筑物，主要是屋顶和墙面与光伏发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源生产电力。
BIPV系统可以划分为光伏屋顶和光伏幕墙结构两种形式。光伏与建筑的结合有两种方式：一种是建筑与光伏系统相结合：把封装好的的光伏组件安装在居民住宅或建筑物的屋顶上，再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置组成一个发电系统；另外一种是建筑与光伏器件相结合：建筑与光伏的进一步结合是将光伏器件与建筑材料集成一体，用光伏组件代替屋顶、窗户和外墙，形成光伏与建筑材料集成产品，既可以当建材，又能利用绿色太阳能资源发电，可谓两全其美，而且可以降低BIPV系统造价。
3.1光伏与屋顶相结合
建筑物屋顶作为吸收太阳光部件有其特有的优势，日照条件好，不易受遮挡，可以充分接受太阳辐射，系统可以紧贴屋顶结构安装，减少风力的不利影响，并且，太阳电池组件可替代保温隔热层遮挡屋面。此外与屋面一体化的大面积太阳电池组件由于综合使用材料，不但节约了成本，单位面积上的太阳能转换设施的价格也可以大大降低，有效的利用了屋面不再局限于坡屋顶，利用光电材料将建筑屋面做成的弧形和球形可以吸收更多的太阳能。
3.2光伏与幕墙相结合
对于高层建筑来说，外墙是与太阳光接触面积最大的外表面。为了合理的利用墙面收集太阳能可采用各种墙体构造和材料，包括与太阳电池一体化的玻璃幕墙、透明绝热材料以及附加与墙面的集热器等。此外，太阳能光电玻璃也可以作为建筑物的护构件，太阳能光电玻璃将光电技术融入玻璃，突破了传统玻璃幕墙单一的围护功能，把以前被当作有害因素而屏蔽在建筑物表面的太阳光，转化为能被人们利用的电能，同时这种复合材料不多占用建筑面积，而且优美的外观具有特殊的装饰效果，更赋予建筑物鲜明的现代科技和时代特色。
4 BIPV成功案例―国家体育馆100KW光伏发电系统
国家体育馆100千瓦太阳能光伏电站，作为国家科技示范项目，是北京地区最大的太阳能光伏电站之一，也是奥运工程中首个安装太阳能发电系统的工程。国家体育馆将安装1124块太阳能电池，全部采用从德国进口的最高级太阳能电池玻璃幕墙。
在设计上注重了太阳能发电系统与建筑美观的结合，单晶硅太阳能电池板，将分别安装在屋顶采光窗和南立面的约1300平米玻璃幕墙上，它们不仅是建筑物遮阳、采光、挡雨的维护结构，而且还能发电，日均发电量212千瓦时，为地下车库提供近2万平方米的照明电力，避开了白天电网的用电高峰，光伏组件与雄伟的建筑外观融为一体，既节约了能源，又十分环保，向公众直观地展示了太阳能光电利用技术。
国家体育馆光伏发电系统综合效益预测如下：
a.环境效益
国家体育馆100千瓦并网光伏系统每年的发电能力约为9.7万KWh。设计寿命按25年计算，寿命期内可产生约243万KWh的电能，与火力发电相比，相当于节约标准煤约952吨，减排CO2 421吨、SO3 19吨、粉尘12吨和灰渣25吨。
b.社会效益
将光伏发电系统与建筑物结合具有多方面的优点，如：无污染、不需占用宝贵的土地资源、不需要能量贮存设备、在用电地点发电避免或减少了输配电的损失。对环境保护，发展可再生能源，走可持续发展之路起了很好的模范作用。
c.经济效益
国家体育馆100千瓦并网光伏系统总投资1225万元，发电成本3.96元/KWh. 本项目建成后，将替业主单位减少电费开支，节约运营成本。
此外，与常规能源发电方式相比，光伏发电系统的运行采用自动控制方式，维护和运营成本较低。
5结束语
太阳能资源是我国分布最广的新能源之一，既可以利用边远空旷的土地资源，也可以利用城市中林立高楼大厦的屋顶和外墙，来实现太阳能资源的利用。虽然目前的造价还不足以让光伏与建筑一体化技术得到普及，但随着石油等不可再生能源的日益枯竭，和全社会在在绿色环保意识上的提高，光伏发电技术市场发展潜力巨大，光伏与建筑一体化也必将在未来社会更加普及。
参考文献：
[1] 上海交通大学. DGJ08-2004A-2006 民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电分册）[S]. 上海市建设和交通委员会，2006.
关键词:太阳能 发电方式 规模化
引言
人类社会已进入21世纪,在新千年开始之际,热门正面临着一系列重大的挑战,全球 经济 发展 ,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而对能源的需求量也不断增加。在过去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是矿物燃料。这些矿物燃料燃烧时要产生大量温室气体,全球单是co2排放量每年就超过500亿吨,而且还在不断扩大。形成的酸雨造成土壤退化,危害动植物。全球气候变暖可能会产生灾难性后果,必须采取坚决措施,减少温室气体的排放。因此,治理环境污染,已成为当务之急。同时,矿物燃料的储藏量是有限的,按目前探明的储藏与开发速度的比例 计算 ,地球上可再开采的能源,石油为40年,天然气约为60年,煤炭为200年。如不采取有效措施,到本世纪中叶,人类必将面临矿物燃料枯竭的严重局面。
为了减少大气污染、保护人类生态环境、保证能源的长期稳定供应,必须实施可持续发展战略,逐步改变现有的能源结构,大力开发利用新能源。这已成为各国的共识。
在新能源中,公认技术含量最高、最有发展前途的是太阳能发电。下面就这两大类太阳能发电方式逐一介绍。
1. 太阳能发电的类型及其优点
太阳能发电可分为太阳能热发电和太阳能光发电两大类。
1.1 太阳能热发电
聚光式系统的集热部分由聚光器、跟踪定位器、吸收器构成,不同的技术常在此部分有所区别;传输部分由管道和介质构成,介质常是空气或水;储热部分用来保证发电的连续性,介质多为熔盐。聚光式系统可分为塔式太阳能热发电系统、槽式太阳能热发电系统以及碟式太阳能热发电系统。
1.1.1 塔式太阳能热发电系统
塔式太阳能热发电系统也称为集中式太阳能热发电系统。它利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上,在那里将聚焦的辐射能转变成热能,然后将热能传递给热力循环的工质,再驱动热机做功发电。
1.1.2 槽式太阳能热发电系统
槽式太阳能热发电系统是利用槽式抛物面反射镜聚光的太阳能热发电系统的简称。该聚光镜面从几何上看是将抛物线平移而形成的槽式抛物面,它将太阳光聚在一条线上,在这条焦线上安装有管状集热器,以吸收聚焦后的太阳辐射能,并常常将众多的槽式抛物面串并联成聚光集热器阵列。该系统中机热油回路和动力蒸汽回路分离开来,经过一系列换热器来交换热量。当太阳能供应不足时,利用一个辅助加热器将油回路中的导热油加热,从而实现系统的稳定连续运行。
1.1.3 碟式太阳能热发电系统
碟式太阳能热发电系统借助双轴跟踪,利用旋转抛物面反射镜,将入射的太阳辐射进行点聚集,聚光点的温度一般为500—1000℃,吸热器洗手这部分辐射能并将其转换成热能,加热工质以驱动热机(如燃气轮机、斯特林发动机或其他类型透平等),从而将热能转换成电能。该方式的优点是:转化效率最高;可模块化;可以混合发电。
除了上述几种聚光式太阳能热发电方式以外,太阳池发电、太阳能塔热气流发电等新领域的研究也有进展。
1.2 太阳能光发电
太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体 电子 器件有效地吸收太阳光辐射能,并使之转变成电能的直接发电方式,是的那股劲太阳光发电的主流。目前世界上应用最广泛的太阳电池是单晶体硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等。
1.2.1 单晶硅电池
单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的加工处理工艺基础上的。它的转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,而规模生产的单晶硅太阳能电池,其效率为15%。硅电池进展的重要原因之一是表面钝化技术的提高。此外,倒金字塔技术、双层减反射膜技术以及陷光理论的完善也是高晶硅电池发展的主要原因。
1.2.2 多晶硅电池
多晶硅电池与单晶硅比较,由于所使用的硅远比单晶硅少,其成本远低于单晶硅电池,具有独特的优势。但是由于它存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷,造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口,低于单晶硅电池。薄膜太阳能电池
薄膜太阳能电池发电是另一种光伏发电方式。由于受到原材料、加工工艺和制造过程的制约,若要再大幅度地降低单晶硅太阳电池成本是非常困难的。作为单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳电池。目前薄膜电池主要有硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜电池、燃料敏化tio2太阳电池等。
太阳能光伏发电系统的主要优点是:可以有效利用建筑物屋顶和幕墙,无需占用土地资源;可原地发电,原地使用,减少电力输送的线路损耗;各种彩色光伏组件可取代和节约外饰材料(如玻璃幕墙等)在白天用电高峰期供电,从而舒缓高峰电力需求;配备蓄电池后,还能满足安全用电设施的不断电要求;太阳能发电板阵列直接吸收太阳能,降低墙面及屋顶的温升,减轻建筑空调负荷。
2. 太阳能发电面临的困难和解决措施
前面介绍了几种太阳能热发电技术,除碟式发电系统外,都属于大规模发电系统,只有做成几十到几百兆瓦级的发电站,成本才可能降下来。太阳能塔热气流发电和太阳池发电占地面积大,利用效率不高,仅仅在1%左右。因此太阳能塔热气流发电应放在土地广阔、人口稀少的沙漠地区使用;而太阳池发电应适合放在日照条件好、盐资源比较丰富的地区使用。总体来看,槽式发电系统技术上最为成熟,且其跟踪机构比较简单易于实现,总体成本最低。太阳能热发电系统要实现的是低成本的投资和技术上的高可靠性运行。这要求未来在技术上要进行新型集热材料的研究和开发,快速提高跟踪机构的技术并降低其实现成本。同时发电产业要努力实现规模化,建立大规模的并网系统,既节约成本,又保证系统平稳安全运行。
对于光伏发电来说,总体来看,该产业尚处于起步阶段,主要是由于太阳能发电初期投资大,控制成本高,而太阳能转化效率比较低,且容易受天气等多种因素影响。根据目前光伏发电发展状况和其技术难点,未来的光伏发电研究需要重视以下几个方面:一是加快太阳能原材料晶体硅生产技术的研究和新型替代材料的开发,降低材料成本并提高其转化效率;二是提高系统控制技术,如达到光伏电池阵列的最优化排列组合、实现太阳光最大功率跟踪等;三是研究光伏发电的并网技术,减少光伏电能对电网的冲击;四是研究光伏发电与其他可再生能源发电技术的结合应用,保证供电持续性。
3. 我国太阳能发电的优势和难点
发展太阳能发电的需求主要来自满足 农村 和边远地区的生产与生活用电和21世纪中持续发展我国电力事业两个方面。在太阳能发电上我国具有得天独厚的有利条件:
(1)丰富的太阳能资源。我国总面积2/3以上的地区年平均日照时数在2000h以上,年平均日辐射量在4000mj/m2以上,要优于欧洲和日本,与美国相近。如此丰富的太阳能资源可以节省太阳能电池的用量,有利于太阳能发电在较低成本下加以推广。
(2)我国太阳能电池的生产能力超过日本、美国和欧洲,居世界第一位,2007年我国太阳能电池的产量约为1180兆瓦。2007年在全球太阳能生产 企业 16强中,我国占据了6席。
(3)逆变技术是太阳能发电的关键技术之一,由于在大功率开关器件开发和逆变技术的应用等方面,我国已取得长足进步,生产出适用于光伏并网、高效率、高可靠性、低污染、低成本的逆变器成为可能。
但为了太阳能发电产业的快速 发展 ,必须解决以下几个问题:
(1)我国生产太阳能电池的原材料主要依靠进口,而绝大多数太阳能电池和切片用于出口,这种不利于产业发展的加 工业 局面必须尽快扭转。
(2)太阳能发电的成本在每千瓦小时3元以上,远远高于目前居民电网用店家的每千瓦小时0.5元。这也是发展太阳能发电的不利一面。
(3)目前,太阳能电池的光电转换效率比较低,比如小尺寸(1 cm2)多晶硅太阳能电池的光电转换效率为19.8%,而大尺寸(1000 cm2)多晶硅太阳能电池的光电转换效率为12%,为了降低太阳能发电的成本必须提高太阳能电池的光电转换效率。
(4)我国的太阳能发电产业起步于独立型太阳能发电设备(10kw以下),主要用于解决太阳能资源丰富而又无电的边远地区的居民用电。而更大容量(mw级)的并网型太阳能发电设备的投产是降低成本的途径之一。
(5)截止到2005年,我国的风力发电总装机容量为1500mw左右,是太阳能发电总装机容量的20倍,到2020年规划总装机容量为30000mw,也是规划太阳能发电总装机容量的15倍。但两者特点各异。夏季日照足风速低,冬季日照弱风速强;同样白天日照强时风小,夜晚无光照时风大。太阳能发电与风力发电并网是提高电能质量和降低成本的另一途径。
4. 结束语
太阳能发电对于我国 农村 与边远地区发展的重要性已经深入人心,取得了显著成绩。在近期内,应用的重点仍应是解决农村及边远地区的供电。太阳能发电对于我国电力发展的重要作用也已开始被认识,独立光伏站已开始示范运行,今后有关工作应继续加强,给予更大的支持。而且经过十多年的持续努力,我国已建立了太阳能发电的研究发展,设备制造与应用的良好基础,制定了至2010年的发展规划。积极开拓市场,光电市场的增长比预期的快。与此同时,加强国际交流合作也是十分重要的。
我国太阳能发电的前景将会十分光明!
参考 文献 :
[1] 鲁华永、袁越、陈志飞等,太阳能发电技术探讨[j]. 江苏电机工程, 2008, 2( 1).
太阳电池(solar cell)是利用光生伏特效应将太阳光的能量直接转换为电能的固态电子器件，在太阳电池的光一能量转换过程中，不需经过其他中间能量形式，只是排出热量成为废热。
最早的光生伏特器件是硒光电池，由于转换效率太低，不可能用来发电，仅能用作光检测元件。1954年，具有6％转换效率的单晶硅太阳电池问世，从此有了实用的可能性，太阳电池之名也由此而来。用作太阳电池的材料有硅(Si)、GaAs、InP、CdS等，其中硅储量最为丰富、价格也最便宜，故迄今为止一直用作最主要材料。上世纪70年代初期，硅太阳电池开发曾有几项重大突破，使最高转换效率达到了19.1％。
硅太阳电池具有很长的寿命和很高的功率，重量比。早期硅太阳电池主要用作航天器的电源，在地面上主要用于航标灯、无人中继站电源、太阳能水泵、电子表和计算器等，后来才逐渐发展到太阳电池发电站和家庭供电。
太阳电池作为无污染能源和矿物燃料的一种替代品而日益受到人们重视，特别在上世纪80年代，世界对全球气候变暖的严重问题达成共识。1988年后联合国组成了专门有关气候变化的组织，目的是限制温室气体排放，稳定大气中的CO，浓度，以防止气候的危险变化，并鼓励太阳电池发电站多多投入实用。
2005年2月京都议定书(美国未参加)生效，对地球环境、能源问题再次给与了极大关注，要求各国普遍减少CO2排放量，进一步促进了太阳光、风力等自然能源的开发利用。日本、欧洲、美国都在积极推广太阳电池，欧洲近年措施得力，发展更为迅速。
日本政府通过补助金制度大力推进太阳电池的使用，1994年后获得顺利发展，到2003年，在太阳光发电系统的应用方面，日本一直处于世界领先地位。2004年日本的专门机构又拟订了“2030年前太阳光发电发展路线图”，加紧扩大利用太阳能发电，目标是到2030年能占家庭用电的一半，相当于占全部电力的10％。
此外，德国、意大利、西班牙等欧洲国家也都通过政府收购政策(价格是一般电费的3倍)以发展太阳电池发电的应用，美国布什总统在去年1月的国情资文中说，为减少对中东石油的依赖，决定实施大力投资太阳电池发电为主的取代能源政策。加州在2007年后的10年间累计引入太阳电池发电的容量将达3000MW。
市场
世界太阳电池自上世纪80年代末逐渐发展起来，近年，太阳电池应用开始发飚，迅速成长。据日本统计(图1)，2003年世界太阳电池以发电量计，比上年激增34％，达750MW，其中日本居首，独占49％，欧洲其次，占27％，美国和其他地区各占12％，2004年世界太阳电池生产量又猛升57％，达1180MW，首次突破1GW。又据日本三洋电机公司预测，世界太阳电池市场未来几年还将保持年均26％的增长速度前进，2010年可望达4GW。世界正进入太阳能时代。 随着新材料的开发和价格的下降，有公司乐观预测，2010年世界太阳电池市场可达5-7GW，到2020年这段时间还将加速发展，2010-16年间可突破100GW，2020年可望达到300～500GW/年(图3)。
当然，除了太阳电池之外，还有其他新能源发电方式，包括风力发电、废弃物发电等，但太阳电池发电将愈来愈占重要的地位。日本政府调查，2010年在各种新能源发电中太阳电池不过占9％，待到2030年将成长到占51％，其时废弃物发电占9.5％，风力发电占6.8％。
材料
当前，太阳电池的制造原料主要是硅，包括单晶硅和多明硅占90％以上。结晶硅(单晶硅、多晶硅和HIT-Hetrojunctien with IntrisicThin-layer薄膜非晶硅和单晶硅组成的太阳电池)太阳电池变换效率一般，价格适中，主要用于地面发电；非晶硅太阳电池效率低，成本也低，主要用于消费电子(如计算器)；砷化镍太阳电池效率高，成本也高，主要为太空应用。
由于太阳电池事业近年发展之快出乎意料，因此硅材料特别是今后一二年会感到十分紧迫。如果按制造lW太阳电池需要10g硅的话，那么2005年1.7GW的太阳电池市场需要1.7万吨的硅。实际上，当年世界共生产硅3.1万吨，用于太阳电池的为1.3万吨，其余的硅供集成电路等半导体生产使用，缺口甚大。为此，各生产厂商包括Hemlock、Tokuyama、Wacker等公司都将扩大生产，预计2008年世界硅供应量达5.5万吨，2010年可望达到7.2万吨，或可得到一定程度的缓解。
除了原料不足之外，面临的另一个大问题是价格。这一问题将随着新材料的开发使用而逐渐得到解决。据日本业界的调研，眼下的发电成本是每度47日元(约合40美分，1美元=116日元)，2010年有望降低到一般家用电费的水平，即23日元／度，2020年将进一步降到与业务用电费相等，14日元／度，2030年再降到与火力发电同样的成本水平7日元／度，近30年降低7倍，在新材料突破应用，原材料问题解决之后，世界太阳电池市场将扩大到现有市场的10倍、100倍。
正在兴起并最有前途的新材料当属薄膜。薄膜太阳电池主要有非晶硅太阳电池、CIS(顺式)化合物和有机化合物等(图4)。非晶硅又包括H膜硅和微晶硅，近年实用化迅速，故称明日之星。因为硅的光吸收层只要2～3μm，所以使用原料只及结晶硅的百分之一，从而可大大节省原料。日本不少厂商，包括从事结晶硅太阳电池的Sharp等都将投入开发生产。薄膜太阳电池普及的关键是价格性能比，它的变换效率必须再提高1.2倍，才能达到多晶硅太阳电池16％的效率。当然，价格也需下降。随着问题的解决，薄膜太阳电池的生产量将从现在占太阳电池总产量的5％，两三年内即可达二三成。薄膜太阳电池将首先面向工厂、学校、办公大楼等的发电应用。薄膜太阳电池的硅薄膜具有轻、薄、可弯曲等特性，可以和屋顶钢板做到一起去。另一种预计是2010年世界太阳电池总生产量为3Gw，而薄膜太阳电池为600～1000MW。
化合物薄膜太阳电池有CdTe和CIS两类，日本主要从事CIS的开发，昭和壳牌石油公司和本田工业公司共同发表声明，2007年开始可投入量产。CIS太阳电池面临的课题是大面积高效模块的制作。此外，CIS太阳电池的原料In有枯竭之虑，未来大量生产时须考虑替代用品。
有机太阳电池一般有湿式色敏太阳电池和固体有机薄膜太阳电池两类。色敏太阳电池由于电解液要蒸发而导致性能降低，厂商正积极开发，固体或凝固体电解液，含有Ru的有机太 阳电池变换效率已超过10％。固体有机薄膜太阳电池和硅太阳电池相同，采用Pn结，近年变换效率提高很快。有机材料异常丰富，无古竭之虑，制造成本便宜，且易挠性化，今后势将快速发展。
厂商
日本Sharp公司年产太阳电池324MW，到2004年的5年中一直是世界上稳坐龙头老大，它的产量大于全欧，比北美大约一倍。第二大公司是日本Kyocera公司，年产105MW，第三还是日本公司一三菱电机公司，年产75MW。随后依次是德国Q-Cell、日本三洋、美国Shell Solar、西班牙Isofoton、德国RWE Schott Solar、年产34MW的澳大利亚BP Solar。年产20MW的太阳电池公司2004年已达到15家，比上年增加了5家。
Sharp公司投资3.4亿美元在奈良县葛城市建立葛城工厂，使其2005年产量增加到500MW，2006年又投资5.9亿美元，将进一步提高生产能力，以保持其世界同业顶尖公司的地位。三菱电机的生产能力，2006年扩大到了230MW。三洋电机制订了“下一代HIT太阳电池”大计划，计划投资3.36亿美元，2010年达到600MW的年产能力，进入世界顶级公司之列。京陶公司的八日市工厂，年产240MW，并在捷克建造了面向欧洲的太阳电池工厂，在全球实施四级生产体制。
薄膜硅太阳电池最大生产公司是位于日本大阪的卡内卡公司，到2007年春投资约4.2亿美元，生产能力已达50MW，明年计划扩大到70MW，并向100MW挺进；Sharp现生产15MW，将迅速增加到100MW；三菱重工业年产40MW，今后将逐渐提高到80MW，120MW；富士电机系统公司年产15MW，2009年可达30MW，并将扩大到100MW。采用化合物薄膜生产太阳电池的公司有昭和壳牌石油公司，年产20MW；本田公司年产27.5MW。采用球形硅生产电池的公司有富基珀雷阿姆公司，年产12MW，2010年计划达120MW。
太阳电池生产采用新材料，为业界还来新的机遇，会有不少新公司参加进来，促进太阳电池加快发展。主要硅原料供应公司有Hemlock、托库雅玛、沃克等；电极材料供应有杜邦、Ferro等公司。进入新材料使用期，旭硝子公司将供应玻璃基板；帝人杜邦薄膜公司供应柔性基材。
新闻集锦
瑞萨科技公司宣布，该公司已经交付超过10亿颗带有片上闪存的微控制器(闪存MCU)。
Spansion宣布获得了三星电子有限公司颁发的2006年度最佳供应商奖，Spansion是唯一获选的NOR闪存供应商。
Altera公司宣布，2006年销售达到12.9亿美元，比2005年的11.2亿美元增长14％。
关键词：建筑设计；降低能耗；建筑节能；清洁能源；太阳能；绿色环保
Abstract: The construction industry is a high consumption of resources and energy, environmental pollution, heavy industry, with the continuous improvement of human environmental protection and energy saving consciousness, green building has gradually become a hot. In the background of the national advocate energy-saving and environmental protection, energy saving and environmental protection has become the future development trend of architectural design. In recent years, with the development of the national economy, people’s living standards improve, continue to improve the housing conditions, housing residents have renovation, decoration should consider not only beautiful and comfortable, but also in regard to the design of personality at the same time, the design and application of environmental protection and energy saving oriented indoor facilities.
Key words: architectural design; energy consumption; energy saving; clean energy; solar; green environmental protection
中图分类号：TU2 文献标识码：文章编号:
前言
绿色建筑设计的重要任务是确保使用者的健康，要保证室内空气质量、热环境、噪音和电磁场辐射等因素对人的影响。设计中尽可能地采用低毒或无毒材料，如墙和吊顶使用无毒或低毒性涂料，建材无甲醛或Voc含量最少，采用陶瓷、硬木等硬装修地面等;选择材料、建筑系统和机械系统时尽量减少木制品、地毯、涂料、密封膏、织物等潜在的对健康不利的污染物，合理组织自然通风，设置进风口和必需的出风口，引风入室。改善室内热环境，包括温度、湿度、辐射温度和气流等，提高人体舒适性。提高水质量，有条件的可以选用直饮水。合理进行自然采光，即满足人类健康的需要，又满足视觉美学的需要，同时达到节能的效果。通过改进细部设计和建造方法，以及采用吸声材料来提高建筑的隔音效果。
1、建筑设计中如何最大限度降低能耗
1.1减少建筑材料生产运输过程中的能耗
在建筑设计过程中，不仅要注重使用过程中的节能，还应考虑蕴含在建筑材料本身中的能源消耗量。在满足建筑的使用功能和结构安全的前提下，应尽可能地选用生产能耗低的建筑材料，以及钢材、铝材这些回收利用率较高的建筑材料，实现建筑的可持续。为减少运输过程中的能耗和污染，应尽可能的选用地方性的材料。
1.2减少建筑使用过程中的能耗
在建筑建成后使用过程中会消耗大量的能耗，所以应重点从建筑本身来做好节能设计，可通过建筑体形设计达到节能效果，如平面布局、平面形状、进深、体形系数、表面面积系数、长宽比和朝向等因素，都与建筑的节能效果有很大关系。合理设计建筑的墙体、门窗、屋顶、热缓冲区及有效遮阳，提高护结构的保温隔热性能，也对建筑节能有着重大意义。
2、建筑设计中合理利用资源
2.1清洁能源的利用
太阳能是一种资源丰富的清洁能源，在建筑中可将强太阳能的利用，如设计并建造太阳能光电屋顶、太阳能电力墙和太阳能光电玻璃，将太阳能转化为建筑本身需要的电能和热能。此外，风能也是一种开发利用较为方更的一种清洁能源，除了建筑的自然通风外，还可以安装风力发电和风力致热设备，将风能转化为建筑内可直接使用的能源。
2.2太阳能被充分利用的必然性
现代工业革命开创了现代文明，然而它都是建立在大规模开采和使用化石燃料的基础上的。“石油是工业的血液，煤是工业的粮食”是这一现状的最好诠释。化石燃料作为不可再生能源，之前的大规模开采和使用，已使化石资源日益枯竭，它已逐渐不能满足日益增长的经济需求，还诱发了不少国家之间、区域之间的政治经济纠纷，甚至引起冲突和局部战争。虽然我国矿物能源资源的储量是比较丰富，然而人均能源资源只有世界人均能源资源的二分之一左右。从能源消费结构来看， 我国是世界上最大的煤炭消费国，而根据大概的估计，我国的煤炭资源只能开采80年，而石油资源只能开采20年。1997年我国正式成为了《京都议定书》签约国，但其影响和约束，限排压力很大。我国的火力发电，尤其是煤炭发电极大程度的受到了限制。随后我国也正式加入WTO，我国的经济迎来了一个新的机遇，同时我国也正式步入了工业化中期，即重化工业阶段，其能源需求量和消耗量也将快速的增长。从环境保护方面来讲，化石能源的利用已造成了严重的环境污染，温室效应、酸雨等环境问题接踵而来，尤其是温室效应是全人类所面临的环境问题。为了可持续发展我们必须寻求新的可再生的绿色能源，太阳能作为自然界最丰富的洁净能源，而我国全年辐射总量为917—2333kW·h/m2，是世界上太阳能资源丰富的国家之一，因此太阳能是我国可再生能源的首选。
2.3太阳能在建筑设计中的应用
目前建筑业是经济发展的重要产业，也是消耗能源较多的行业。尤其是现在住宅不仅仅是一个遮风避雨的场所，人们所追求的是建立在自然环境持续和谐发展基础上的优越的生活环境，即建筑中充分利用绿色能源、尽可能的减少建筑的能源消耗，在保护环境的根本前提下尽可能的因地制宜，合理利用当地的优势条件发展合宜建筑。 太阳能作为绿色洁净能源的使用对建筑行业来说是一种全新的发展思路。目前太阳能在建筑设计中的应用主要有太阳能发电、太阳能热水器、太阳能空调及太阳能暖气等，至于太阳能发电在建筑中的应用因其技术限制，导致造价太高，不太适合广泛的推广。下面我们将着重论述太阳能热水系统。 太阳能热水器是太阳能技术在建筑设计中应用的最广泛的绿色能源。太阳能热水系统主要是由太阳能集热系统和热水供应系统构成，包括了太阳集热器、贮水箱、循环管道、支架、控制系统、热交换器、水泵设备和福建。其中太阳能集热系统又是太阳能热水系统特有的组成部分，是太阳能是否能得到合理利用的关键。那么怎样充分利用太阳能，充分发挥太阳能热水系统的功效呢？
第一，首先我们在思维上要接受绿色建筑的概念，在建筑设计阶段就要把洁净能源的创意和思维与建筑的设计相结合。
第二，前面提到太阳能集热系统是太阳能利用的关键，因此我们在建筑设计中要运用太阳能热水系统的话，我们首先要做的就是尊重权威的质检部门出局的检测报告，在结合数据中的性能参数，再根据建筑物所在地的太阳能资源与气象条件进行优化设计，确保太阳能集热系统的长期稳定运行。
第三，太阳能热水系统已形成了成熟的理论系统和实际构照，但很多传统的建筑没有给太阳能热水器预留空间。这会阻碍太阳能热水器的推广和发展，因此在设计建筑时要充分考虑到太阳能热水器预留空间。
3、建筑节能的个体设计
3.1建筑的体形与建筑节能
(1)控制体形系数。体形系数系指建筑物与室外大气接触的外表面积(不计地面)与其所包同的建筑体积之比。体形系数越大，说明单位建筑所分担的热散失面积越大，能耗就越多。有研究资料表明，体形系系数每增加0．0l，耗热能指标约增加2．5％，一般宜控制在0．30以下。建筑体形系数还与建筑物的体形是否规整及建筑物的体量大小有关。一般来说，控制或降低体形系数的方法有：减少建筑面宽，加大建筑进深；增加建筑物的层数；加大建筑物的长度或增加组合；建筑体形不宜变化过多。
(2)控制表面面积系数。从获取更多的日照辐射，降低耗能的观点来看，表面面积系数越小越好。从节能意义来说，长轴朝向东西的长方形体形最好，正方形次之，而长轴朝向南北方向的长方形体型的建筑节能效果最差。
3.2良好的构造设计
建筑的构造设计除了满足其作为建筑组成部分的基本功能要求之外，还进一步对墙体、楼板、屋顶、门窗等进行了设计，以此满足建筑在营造舒适环境的同时兼顾建筑的节能要求。例如利用物理的光学原理将吊顶设计成折线形，可利用其反光更充分地利用太阳光；设计建筑外墙时可采用新型节能墙设计，利用环境减少耗能；屋顶巾庭的采光顶，采用双屋玻璃形成“呼吸外壁”，从而降低环境素的影响；还可以在楼层板的设计巾，将循环水管布置在楼板处的装修空间，冬天可热水取暖，夏天可冷水降低室温。
4、结束语
总之，绿色建筑设计能提高使用的舒适性，节约资源和降低建造和使用过程中的能耗，并降低环境负荷，对于提高建筑的经济效益，解决能源危机，实现人类社会的可持续发展有着重要意义，广大建筑工作者一定要在建筑设计中掌握绿色建筑设计的要点，贯彻环保节能的设计理念，实现良好的经济和环境效益。
参考文献：
[1]李向军.节能技术在绿色建筑设计中的应用.建筑环境与设备
当今世界，各国纷纷将利用太阳能资源作为国家可持续发展战略的重要内容。其中，日本的“新阳光计划”，美国的国家光伏发展计划和加州“百万太阳能屋顶计划”，以及欧盟的“可再生能源白皮书”，都是推动太阳能光伏发电产业前进的主要动力。在世界市场拉动下，近年来我国光伏产业发展迅速，形成了较完整的光伏产业链，具体环节包括多晶硅原料、硅锭/硅片、太阳电池/组件、封装、光伏系统应用、专用材料、专用设备制造等。
数据
近年来，随着国内大批光伏企业崛起，中国的太阳能电池制造能力得以迅速提升。2000年，中国太阳能电池产量仅为3兆瓦（兆瓦即百万瓦，MW），到2007年底，这一数字已达到1088兆瓦，跃居世界第一位。2008年，我国太阳能电池产量突破2000兆瓦，多晶硅产量达到4500吨。
随着整体产业逐步成熟，我国太阳能电池产量及其出口很难保持前些年动辄超过200%的增速。近两年，其增长势头已逐渐减缓。2008年，在金融危机的影响下，我国太阳能电池产量增速降至76%，但相对于其他行业来说，这依然是一个非常惊人的增速。
中国国内的太阳能电池市场很小，因此，目前中国所生产的太阳能电池中，90%以上的份额出口到国外，主要是欧洲市场，包括德国、西班牙、意大利、希腊等，这些国家的市场容量及发展直接决定了中国太阳能电池的出口发展势头。2008年，德国占据了欧洲太阳能电池市场容量的半数以上份额，西班牙占38%，意大利占6%。中国几家大型太阳能电池生产企业出口欧洲的产品结构也与上述国家的市场结构类似。
从前景看，欧洲乃至全球太阳能市场都非常广阔。以欧洲最大的太阳能需求国德国为例，其2008年的市场容量为1750兆W，而到2010年，这一数字预计将增至2800兆W，超出了中国目前的全部产能。
分析
到目前为止，全球太阳能光伏市场本质上仍是一个由政府政策驱动的市场，这决定了中国太阳能电池依赖出口的局面在短期内难以改变。一方面，从国外市场看，近年来，欧盟、美国、日本、澳大利亚等国家和地区先后出台了利用太阳能发电的扶助政策，有力地推动了本国光伏产业的发展，对我国太阳能电池出口来说，这都意味着更大的市场容量。另一方面，从国内看，目前我国还缺少大力推动太阳能产业发展的激励政策，尽管我国已将光伏产业纳入国家能源发展中长期规划，但与德国、日本、美国等国相比，我国对太阳能利用的重视程度还有待进一步增强。国内外的政策、市场环境都说明，我国太阳能电池的出口依赖局面很难在近期改变。
政府支持是太阳能产业发展的关键，也是其初始动力来源。中国可再生能源发展项目办公室的一份研究报告认为，尽管可再生能源是人类未来最重要的能源，但如果没有法规和政策的强力推动，大多数可再生能源的自然发展远远达不到应有的替代速度。
我国虽在2006年实施了《中华人民共和国可再生能源法》，但此法的“上网电价”一节并未收入太阳能光伏发电事项。因此，截至目前，电力部门还没有正式接受光伏发电上网，国内已经建成的光伏发电示范项目也只是按照试验项目并网，这种政策瓶颈限制了我国光伏发电市场的发展。
另外，技术落后、内需不足也是制约我国太阳能光伏产业发展的两大瓶颈，而太阳能并网发电电价过高也一直制约着我国光伏发电市场的发展。若干年来，大型太阳能生产企业的主要目标就是通过各种途径降低太阳能发电的成本，而加强产业链建设、推动技术进步则是降低成本的根本途径。要达到这样的目标，最关键的环节也在于政府完整、有效的激励政策。
此外，中国太阳能电池的原料多晶硅主要来自国外，而其组件市场也在国外，可谓“两头在外、中间在内”，产业结构很不合理。这一“软肋”已在近期的国际金融危机中有所显现。
预测
从全球范围来看，今后将有不少利好趋势推动光伏产业发展。
首先，硅料价格加快走低并趋于合理，可能拉动光伏产品价格下降40%以上。受此影响，光伏发电成本将以更大幅度下降，可能在2012年实现1元/度的目标，比之前预计的时间提前3年。
其次，多个国家和地区加快扶持光伏产业，出台了光伏发电上网优惠政策。例如，美国议会已经通过可再生能源税收延长法案，将其通过税收优惠措施补偿光伏电站30%安装成本的政策期限延长了8年，而且，居民、电力电网企业、社会及市政公用设施均可享受这一政策。澳大利亚、瑞士、以色列、乌克兰、保加利亚等国也先后加入了光伏支持者的行列。日本将在2009年内恢复光伏安装补贴政策，对居民安装光伏发电系统的最高补贴可达到其成本的近50%。在这些扶持光伏产业的国家中，光伏产品的价格下降幅度很大，其市场推广速度将不断加快，因此，在这些国家投资光伏电站将有利可图。
最后，光伏新能源将成为银行、基金等金融投资机构的新业务增长点。光伏系统可使用20年以上，资产价值相对稳定，且能通过发电来收回投资、赚取收益，因此金融危机过后，光伏产业很可能成为投资热门。
全球范围内的另一发展趋势是，薄膜太阳能电池技术受到越来越多的青睐。在众多的非晶硅光伏电池技术中，薄膜太阳能电池技术是最接近大规模产业化的一种。未来两年内，薄膜技术的进步及其转换率的提高将逐渐突显薄膜太阳能电池的成本优势。
从我国的情况看，光伏产业已成为我国为数不多的具有相对完整自主知识产权的高新技术产业、新能源产业之一，中国也已成为全球最大规模的光伏产品制造加工基地。在全球市场的强力拉动下，目前中国光伏产业拥有相对领先的电池研发和制造技术，拥有半自动化设备、最佳人力培养模式以及成本优势，其产业链和产业集群也较为完善。尤其是在上游硅料、设备、技术环节不断取得突破，已形成了近1000亿元的固定资产，另有1000亿元的固定资产正在投资和形成中。
可持续发展是指既满足当代人的需求,又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。换句话说,就是指社会、经济、资源和环境保护协调发展,它们是一个密不可分的系统,既要达到发展经济的目的,又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境,使子孙后代能够永续发展和安居乐业。而可持续发展的基础是资源的可持续利用和良好的生态环境。当代资源和生态环境问题日益突出,向人类提出了严峻的挑战。化学研究和应用无论是在自然资源的合理开发和综合利用中发挥着重要的作用。还是在生态环境保护和治理方面都起着举足轻重的作用。
一、化学与资源开发
1、太阳能的开发。太阳能是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,可免费使用,无需运输,对环境无任何污染。太阳能的开发和利用使人类社会进入一个节约能源减少污染的时代。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。其中太阳能电池能直接将太阳能转变成电能,并将电能存储在电容器中,以备需要时使用。目前最新一代的太阳能电池——染料敏化太阳能电池[1],以极其低廉的成本实现光能发电。
染料敏化太阳能电池具有类似三明治的结构,将纳米二氧化钛烧结在导电玻璃上,再将光敏染料镶嵌在多孔纳米二氧化钛表面形成工作电极,在工作电极和对电极(通常为担载了催化量铂或者碳的导电玻璃)之间是含有氧化还原物质对(常用i2和i-)的液体电解质,它浸入纳米二氧化钛的孔穴与光敏染料接触。在入射光的照射下,镶嵌在纳米二氧化钛表面的光敏染料吸收光子,跃迁到激发态,然后向二氧化钛的导带注入电子,染料成为氧化态的正离子,电子通过外电路形成电流到对电极,染料正离子接受电解质溶液中还原剂的电子,还原为最初染料,而电解质中的氧化剂扩散到对电极得到电子而使还原剂得到再生,从而形成一个完整的循环,在整个过程中,表观上化学物质没有发生变化,而光能转化成了电能。
染料敏化太阳能电池是仿照植物叶绿素光合作用原理制备的一种太阳能电池[2]。它的纳米晶半导体网络结构相当于叶绿体中的类囊体,起着支撑染料敏化剂分子、增加吸收太阳光的面积和传递电子的作用;染料敏化剂分子则相当于叶绿体中的叶绿素,起着吸收太阳光光子的作用。和光合作用一样,基于纳米晶电极的太阳能电池构成了由太阳光驱动的分子电子泵。模拟植物光合作用原理制造太阳能电池一直是人类的一个梦想,经过近二十年的发展,这一梦想越来越接近于实现并造福人类社会。
2、氢能源的开发。当今世界开发新能源迫在眉睫,原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤等,均属不可再生资源,地球上存量有限,而人类生存又时刻离不开能源,所以必须寻找新的能源。氢是一种热值很高的燃料。氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为286kj/mol,是汽油发热值的3倍。氢氧结合的燃烧产物是最干净的物质——水,没有任何污染。未来最有前途的燃料电池也主要是以氢为能源。
氢能的利用,主要包括两个方面:一是制氢工艺,二是储氢方法。氢的来源非常丰富,若能从水中制取氢,则可谓取之不尽、用之不竭。以水为原料制取氢气的设想比较可行的主要有两种:一是将太阳能聚焦产生高温使水分解;二是寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气。而在氢气的储存方面,可以利用储氢合金来储存氢气。目前研究发展中的储氢合金,主要有钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金。也可以用复合氢化物如铝氢化物和硼氢化物储氢[3]。近年来科学家们发现纳米碳可能是一种优异的储氢材料,并对其进行了全面研究,其中纳米碳管、纳米碳纤维等一维纳米碳材料表现出优异的储氢性能[4]。
二、化学与环境保护
1、水污染治理。水是生命之源,人类的生存和发展离不开水,而当今世界水资源匮乏且污染严重,处理水污染的方法有很多,如物理法、生物法和化学法。其中化学方法处理污水主要有以下几种:(1)混凝法——用混凝剂除去水中的悬浮颗粒物;(2)中和法——利用酸碱中和反应处理酸性或碱性废水;(3)沉淀法——使用沉淀剂将重金属离子转变成沉淀。在实际处理污水的过程中,往往是多种方法同时使用。
2、大气污染防治。空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。
常见的大气污染主有温室效应、酸雨和臭氧层空洞。温室效应主要是由于化石燃料燃烧产生的二氧化碳引起的,防治的根本措施是寻找新能源代替化石燃料。酸雨的罪魁祸首是硫和氮的氧化物,因此,防治酸雨最根本的措施是减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放。实现这一目标有两个途径:一是调整以矿物燃料为主的能源结构,增加无污染或少污染的能源比例,发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的能源。二是加强技术研究,减少废气排放,积极开发利用煤炭的新技术,推广煤炭的净化技术、转化技术,改进燃煤技术,改进污染物控制技术,采取烟气脱硫、脱氮技术等重大措施。造成臭氧层空洞的元凶是氟利昂,氟利昂是本世纪20年代合成的,其化学性质稳定,不具有可燃性和毒性,被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂。在现代经济中,氟利昂等物质应用非常广泛,要全面淘汰,必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术,如水清洗技术、氨制冷技术等。
