埃及缺水地区人们如何生活

太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8x1023kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收。47%到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。

全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。

国际太阳能资源分布

根据国际太阳能热利用区域分类，全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。根据德国航空航天技术中心(DLR)的推荐，不同地区太阳能热发电技术和经济潜能数据及其技术潜能基于太阳年辐照量测量值大于6480MJ/m2，经济潜能基于太阳年辐照量测量值大于7200MJ/m2。

北非地区是世界太阳能辐照最强烈的地区之一。

摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯、利比亚和埃及太阳能热发电潜能很大。阿尔及利亚的太阳年辐照总量9720MJ/m2，技术开发量每年约169440TW·h。摩洛哥的太阳年辐照总量9360MJ/m2，技术开发量每年约20151TW·h。埃及的太阳年辐照总量10080MJ/m2，技术开发量每年约73656TW·h。太阳年辐照总量大于8280MJ/m2的国家还有突尼斯、利比亚等国。阿尔及利亚有2381.7km2的陆地区域，其沿海地区太阳年辐照总量为6120MJ/m2，高地和撒哈拉地区太阳年辐照总量为6840 9540MJ/m2，全国总土地的82%适用于太阳能热发电站的建设。

世界太阳能资源分布图

南欧的太阳年辐照总量超过7200MJ/m2。

这些国家包括葡萄牙、西班牙、意大利、希腊和土耳其等。西班牙太阳年辐照总量为8100MJ/m2，技术开发量每年约1646TW·h。意大利太阳年辐照总量为7200MJ/m2，技术开发量每年约88TW·h。希腊太阳年辐照总量为6840MJ/m2，技术开发量每年约44TW·h。葡萄牙太阳年辐照总量为7560MJ/m2，技术开发量每年约436TW·h。土耳其的技术开发量每年约400TW·h。西班牙的南方地区是最适合于建设太阳能能热发电站地区之一，该国也是太阳能热发电技术水平最高、太阳能热发电站建设最多的国家之一。

中东几乎所有地区的太阳能辐射能量都非常高。

以色列、约旦和沙特阿拉伯等国的太阳年辐照总量8640MJ/m2。阿联酋的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约2708TW·h。以色列的太阳年辐照总量为8640MJ/m2，技术开发量每年约318TW·h。伊朗的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约20PW·h。约旦的太阳年辐照总量约9720MJ/m2，技术开发量每年约6434TW·h。以色列的总陆地区域是20330km2；Negev沙漠覆盖了全国土地的一半，也是太阳能利用的最佳地区之一，以色列的太阳能热利用技术处于世界最高水平之列。我国第1座70KW太阳能塔式热发电站就是利用以色列技术建设的。

美国也是世界太阳能资源最丰富的地区之一

根据美国239个观测站1961—1990年30年的统计数据，全国一类地区太阳年辐照总量为9198 10512MJ/m2，一类地区包括亚利桑那和新墨西哥州的全部，加利福尼亚、内华达、犹他、科罗拉多和得克莎斯州的南部，占总面积的9.36%。二类地区太阳年辐照总量为7884 9198MJ/m2，除了包括一类地区所列州的其余部分外，还包括犹他、怀俄明、堪萨斯、俄克拉荷马、佛罗里达、佐治亚和南卡罗来纳州等，占总面积的35.67%。三类地区太阳年辐照总量为6570 7884MJ/m2，包括美国北部和东部大部分地区，占总面积的41.81%。四类地区太阳年辐照总量为5256 6570MJ/m2，包括阿拉斯加州大部地区，占总面积的9.94%。五类地区太阳年辐照总量为3942 5256MJ/m2，仅包括阿拉斯加州最北端的少部地区，占总面积的3.22%。美国的外岛如夏威夷等均属于二类地区。美国的西南部地区全年平均温度较高，有一定的水源，冬季没有严寒，虽属丘陵山地区，但地势平坦的区域也很多，只要避开大风地区，是非常好的太阳能热发电地区。

澳大利亚的太阳能资源也很丰富

全国一类地区太阳年辐照总量7621 8672MJ/m2，主要在澳大利亚北部地区，占总面积的54.18%。二类地区太阳年辐照总量6570 7621MJ/m2，包括澳大利亚中部，占全国面积的35.44%。三类地区太阳年辐照总量5389 6570MJ/m2，在澳大利亚南部地区，占全国面积的7.9%。太阳年辐照总量低于6570MJ/m2的四类地区仅占2.48%。澳大利亚中部的广大地区人烟稀少，土地荒漠，适合于大规模的太阳能开发利用，最近，澳大利亚国内也提出了大规模太阳能开发利用的投资计划，以增加可再生能源的利用率。

其实在“十四五”“十五五”期间，我国将持续优化风电和太阳能发电发展布局，在继续推进集中式基地建设的同时，全力支持分布式风电、光伏发展，鼓励有条件的地区大力发展海上风电。

对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，是实现能源可持续发展的重要举措。海上风电是可再生能源发展的重要领域，是推动风电技术进步和产业升级的重要力量，是促进能源结构调整的重要措施。

创新和技术在风电领域发挥着越来越重要的作用，结合GIS技术、大数据、物联网、移动应用和智能应用等先进技术的综合应用给风电行业前景带来更大的价值提升，解决着困扰风电行业的深层顽疾。数字化技术的深度应用打通了数据壁垒，实现数据共享，让风电行业与数字化实现深度融合。

图扑软件（HIghtopo）打造风电场远程集控中心可视化系统，建立风电场远程监控自动化，实现风电场运行管理、检修管理、经营管理和后勤管理集中化，是风电发电场未来发展的趋势，同时也是保障风电场综合利用效益最大化实现的方式。

伴随着风电开发的深入发展，偏远山区，高海拔地区、海上风电正在成为风电的主要方向，而在这些地区的运维人员，必然面对生活条件艰苦、工作环境恶劣的问题。其次，在大型的风电场中有几十台甚至上百台风电机组，同时一个风力发电公司拥有多个风电场，多个风电场分散于不同的区域，如需对每个风电场单独进行管理，需要消耗大量的人力物力，也给电网的调度和电网的安全运行带来诸多问题。通过结合GIS技术、云计算、大数据、物联网、移动应用和智能应用等先进技术的综合应用，让运维感知更透彻、互通互联更全面、智能化更深入，可以大大提升现场作业人员的工作效率。

1、实现能源管理绿色化

利用HT的可视化技术，以及结合GIS技术的应用，进行全方位的数字化建设，让风电场的监控更为直观，控制更加精准，提高风电场的整体管理水平和运维效率，推进风电场的绿色化和智能化的转型升级进程。

2、运营管理精细化

可实现整个风电场系统的过程管理和运行管理，提高了风电场系统的管理效率。通过数据面板信息实时了解风电场的运行情况实现精准的管理。利用大数据分析及风电模型仿真技术，定量分析运营过程中的各项运营指标，用数字驱动风电机的运营管理与决策。

3、监测管理透明化

实现远程监控、无人值守，通过远程智慧控制，只需在集控中心就能实现均衡输送、精确调节，并能及时发现风电机损耗情况，及时检测修复，保障风电场的安全运维。

我们的能源未来——构筑低碳经济

—— 英国能源新政策简介

据报道，在众人的期待与推测中，英国政府终于在2003年2月24日颁发了能源白皮书：“我们的能源未来——构筑低碳经济”。该书概述了英国未来50年的能源政策，阐明了英国今后如何实现京都协议的承诺，和确保长期的能源供应的安全性和经济性的措施等。

概 述

白皮书指出了英国能源当前所面临的三大挑战：

· 气候变化。

· 能源净输入国：随着本国一次能源生产的减少，英国将于2006年和2010年成为天然气和石油的净输入国。至2020年，英国一次能源总需求的四分之三将依赖进口。英国更容易受能源价格波动和供应中断的影响。但这并不一定就会增加能源可靠性的难度。维护能源可靠性的最佳途径是能源结构的多样化。可再生能源和小规模、分散型能源——如微型热电联供和燃料电池，将减少对能源进口的依赖性及恐怖威胁的破坏力。

· 能源基础设施的更新和改造。作为气候变化的应对之策，可再生能源将是更为重要的电源。在今后的二十年中，必须投资建设相应的能源基础设施、改造现有（专门为大型、集中电厂单向输电而设计的）配电网，以适应分散、小规模发电的双向输电特性或海上风力发电。

英国能源新政策的四大目标：

· 铺筑减碳之路：英国将走上减碳的道路，到2050年减少（当前水平的）60%的温室气体排放

· 确保能源供应的可靠性

· 培育竞争性市场，提高生产力，促进经济的可持续发展

· 提供每一家庭充足和廉价的能源

英国能源新政策的两大支柱：能源效率和可再生能源。

能源效率是实现上述目标的最经济、最清洁和最安全的途径，而且经济效益也显而易见的。比如，更好的建筑物保温和更节能的工作场所不仅可降低家庭和商业的能源成本，而且需求的减少将有效地缓解能源供应的压力。

在过去的三十多年中，英国经济的能源强度（即能耗与GDP之比）以每年1.8%的速率递减。 如果不是如此，英国家庭采暖的能耗可能是目前的两倍。但仅仅简单地延续以往的变化是不够的。今后二十年能效提高的力度将远远大于过去二十年所取的成就。

2020年前，提高能效将主要在民用建筑、商业和公共事业等几方面。具体的措施是不断提高建筑物的能效、执行更高的产品标准（如家用电器）等。

白皮书强调了能源效率的重要作用，指出在英国现行气候变化计划中，一半以上排放量的减少将来自能效措施的贡献。

在英国能源新政策中，电力供应的新思路则是采用低碳/无碳能源及发电技术，例如小型的、分布式的供热和发电技术。

因此，可再生能源发电将发挥重要的作用，即减碳、加强能源安全性、提升工业的竞争力。

英国不仅可再生能源潜力大，其创新氛围和地区发展需求为低碳技术——可再生能源——开辟了广阔的发展空间。

2050年前实现减碳60%，英国可能需要30%-40%，甚至更多的可再生能源发电。所以，必需制定可再生能源发展框架，并进行相应的机构和制度的改革。

2000年1月，英国制定了2010年可再生能源发电占英国电力总量10%的目标，而且电价应是消费者能够承受的。在白皮书中，英国政府又提出了2020年可再生能源发电达20％的目标。

为此，英国在2010年前应新增可再生能源装机容量10，000MW，平均每年装机容量1，250MW。尽管目前英国可再生能源装机容量总共才1200MW（不含大型水电），但是白皮书肯定：已采取的措施是能够确保装机容量的增长。

热电联供具有巨大的减碳潜力，一方面因其能源总效率高（达70％－90％），另一方面应用范围广，不论工业、商业还是家庭。

在目前4.8GW热电联供装机容量的基础上，英国提出了2010年高质量的热电装机容量达10GWe的目标。

近几年来，英国热电联供技术的发展受到了电力批发市场价格的走低和天然气批发价格提高的负面影响。为此，英国政府除了继续实施现有支持热电的措施之外，还将出台一系列措施以解决目前热电联供所面临的市场问题，如：

· 改变英国电力交易新协议(NETA)不能区别对待小电厂（包括热电厂）的状况；修改NETA的平衡和结算规则，保证小电厂的完全准入市场；

· 在热电联供战略草案中，英国政府宣布将制定政府各部门使用热电联供电力的目标；

· 除了热电联供所减少的碳排放量外, 将热电联供项目也纳入英国排放交易制之中。

市场机制与政策

英国能源新政策的基础是开放竞争的能源市场。白皮书提倡政府不应规定能源结构或电力供应中各种燃料的比例。政府应着力构建市场，制定长期的政策以巩固市场，为工业和投资者提供一个明确、稳定的政策框架。但是，英国政府也认识到：这种方法的本身还不够完善。尤其是对可再生能源的发展，还需要许多具体的措施，以扩大可再生能源工业的经济规模和加快技术成熟，不断降低成本。例如，在2000年1月，英国政府宣布2010年英国可再生能源发电将达10%；2002年4月，英国又引入了可再生能源公约（即要求英格兰和威尔士的供应商逐年提高收购可再生能源电力的比例），同时对可再生能源发电免征气候变化税。这些措施每年为可再生能源工业提供价值10亿英镑的支持。

排放交易制

为了减少碳排放，英国必须避免能耗型的经济增长方式。自1970年以来，英国总能耗约增加了15%，而经济规模却翻了一番。英国今后必须保持并加快这一发展趋势。预期2020年英国的碳排放量为1 .35亿吨。

英国政府相信通过降低能耗、增加可再生能源，有可能实现所制定的减碳目标。排放交易制将成为今后市场和政策的核心。英国已经颁布了自愿排放交易制度。通过设定排放上限，碳排放交易制能有效地激励对能效和清洁技术的投资。

然而，仅靠排放交易制还不能够实现环境目标。还需要有进一步提高能效的措施和政策，并通过资金援助带动可再生能源基础设施的投资。

能源安全

能源结构的多样化对确保能源安全至关重要。在白皮书中，尽管对煤炭的重视程度不及可再生能源和能效，但煤炭为能源供应的安全性、经济性、多样性及可靠性等诸多方面奠定了基础。

在英国的能源结构中，煤炭的未来取决于清洁煤炭技术的发展，如提高燃煤电站的效率，碳捕捉和碳储存等技术。

针对燃煤电站所面临的环境挑战，白皮书称：到2020年英国煤炭发电可能不会象今天如此之重要。不过，它强调，如果能够寻找到低成本的碳处理方法，保持煤炭发电在英国燃料结构中的比例可为能源安全提供重要的保障。

欧盟欲实现能源自主，2030年前摆脱对俄依赖

欧盟欲实现能源自主，2030年前摆脱对俄依赖，欧委会主席冯德莱恩说，欧盟必须摆脱对俄罗斯石油、煤炭和天然气的依赖，欧盟欲实现能源自主，2030年前摆脱对俄依赖。

欧盟计划在一年内将从俄罗斯进口的天然气削减三分之二。

欧盟绿色专员表示，要实现气候目标，需要通过增加可再生能源来抵消液化天然气和煤炭的长期使用。

对此，国际能源署还向欧盟提供了10条建议，旨在使欧洲能源供应多样化、加速向可再生能源发展以及关注能源效率。

国际能源署首席经济学家Fatih Birol在书面声明中表示：

没有人再抱有任何幻想了。俄罗斯利用其天然气资源作为经济和政治武器，这表明欧洲需要迅速采取行动，为明年冬天俄罗斯天然气供应的巨大不确定性做好准备。

欧洲希望减少三分之二对俄罗斯天然气的依赖

在俄罗斯的军事行动后，欧盟委员会正在修订其能源战略，以减少克里姆林宫的影响力。

周二，英媒称在看到的提案草案中，欧盟要求到9月30日填满80%的天然气储存容量，而现在大约是30%。欧盟将允许各国政府向公司支付费用来持有天然气。

如摩根大通的图表所示，由于欧洲大陆对ESG的迷恋，近年来欧洲的石油和天然气产量一直在稳步下降，而从俄罗斯的进口一直在稳步增长。

因此，欧洲的计划要想有成功的机会，不仅需要成员国采取行动（其中许多国家已经对委员会的能源转型计划所需的投资感到不安，现在正努力控制能源成本飙升的政治影响），而且还需要世界其他国家的行动。

虽然欧盟委员会认为，即使在俄罗斯供应突然中断的情况下，欧盟已经有足够的天然气来度过这个冬天的剩余时间，但能源库存正在减少。今天壳牌公司宣布，它正在限制德国的一些燃油销售。欧盟执行机构将建议各成员国现在就开始为储油罐加油，为明年冬天做好准备。

欧盟委员会还表示，要加快“绿色协议”的实施——即到2030年，至少比1990年减少55%的温室气体排放，并且到2050年实现净零排放的目标。

怎么减少？

根据国际能源署（IEA）的数据，去年欧盟从俄罗斯进口了1550亿立方米的天然气，占其天然气进口量的近一半（45%）和总使用量的近40%。意大利、德国和几个中欧国家尤其依赖俄罗斯：它还提供了约25%的原油供应。

据彭博报道，草案中提议，将增加更多的液化天然气进口和来自俄罗斯以外的管道供应、更多的可再生气体，同时节约能源并转向电气化。这将使欧盟有可能有效地取代其目前从俄罗斯进口的'1550亿立方米天然气。

这将使得欧洲每年有多达500亿立方米的天然气来自新的液化天然气来源，100亿立方米将来自其他供应商的管道，200亿立方米将来自新的风力发电，将减少对燃气发电站的需求。

据英媒报道，欧盟绿色协议专员Frans Timmermans表示，欧盟可以进口更多的液化天然气，迅速推动可再生能源发电，并通过能效措施削减需求。他承认，为了避免改用天然气，各国可能不得不长时间燃烧煤炭。

但Timmermans坚持认为，只要可再生能源迅速增加，欧盟仍有可能实现其绿色目标：

（如果我们）加快向可再生能源过渡的速度，同时提高我们的能源效率，并使我们的能源资源多样化，到今年年底，我们对俄罗斯天然气的依赖就可以减少三分之二。

创造自己的能源资源是最明智和最紧迫的选择。

Timmermans表示，欧盟可能从其他渠道增加天然气进口，包括从阿塞拜疆等国进口100亿立方米的管道天然气，以及从卡塔尔、埃及甚至澳大利亚进口500亿立方米的液化天然气。

除此之外，IEA还向欧盟提出了减少对俄罗斯天然气依赖的10条建议，其中包括不与俄罗斯续签天然气供应合同、储存更多的天然气、加快风能和太阳能等可再生能源的部署等等。

欧盟委员会8日提出一项名为REPowerEU的方案，计划在2030年前逐步摆脱对俄罗斯化石燃料的依赖。欧委会表示，实施这一方案可在2022年年底前将欧盟对俄罗斯天然气需求减少三分之二。

俄罗斯是欧盟最大天然气和原油供应国，欧盟进口天然气中约40%、进口原油中约30%来自俄罗斯。近几个月来，欧洲一直面临能源价格上涨困扰，近期乌克兰局势导致的供应不确定性进一步加剧了欧洲能源困境。

欧委会表示，新的地缘政治风险和能源市场现实要求欧盟大力加速清洁能源转型，并提高欧洲的能源独立性，使其免受不可靠供应商和化石燃料供应不稳定的影响。

根据方案，欧盟计划从“开源节流”两方面增强欧盟能源系统的韧性。一方面，欧盟将通过增加从非俄罗斯供应方进口液化天然气及管道天然气，并增加生物甲烷和可再生氢的生产和进口，实现天然气供应多样化。另一方面，欧盟将通过提高能效、增加可再生能源和电气化，以及解决基础设施瓶颈，加快减少家庭、建筑、工业和电力系统中化石燃料的使用。

欧委会表示，按照这一计划，欧盟可逐步减少至少1550亿立方米的化石天然气使用，相当于2021年从俄罗斯进口的总量。其中近三分之二的削减可在今年底前实现，结束欧盟对单一供应国的过度依赖。

欧委会主席冯德莱恩说，欧盟必须摆脱对俄罗斯石油、煤炭和天然气的依赖。“越快转向可再生能源和氢气，以及更高效能源，就能越快地真正实现独立并掌握自己的能源系统”。

欧委会执行副主席弗兰斯·蒂默曼斯说，目前形势下加速欧盟清洁能源转型更加紧迫。

负责能源事务的欧盟委员卡德丽·西姆松表示，乌克兰局势升级加剧了供应安全问题，并将能源价格推至前所未有的水平。欧委会提出了价格监管、国家援助和税收措施，以保护家庭和企业免受价格攀升的影响。

欧盟委员会当天还向成员国提供了指导意见，明确了在特殊情况下调节价格的可能性，以及将来自能源部门的高额利润和碳排放交易收入重新分配给消费者等措施的可行性。为了应对不断飙涨的能源价格，欧委会还将研究包括临时限价在内的所有可能紧急措施，以限制天然气价格对电价的传导效应。

一些欧盟成员国也表示将采取措施摆脱对俄罗斯能源的依赖。据当地媒体报道，意大利生态转型部长罗伯托·钦戈拉尼8日表示，意政府正在研究新的天然气基础设施、液化天然气再气化项目以及长期天然气供应合同，计划将今年自俄天然气进口量减半，并在未来24至30个月内彻底摆脱对俄罗斯天然气的依赖。

在俄乌冲突持续之际，饱受能源价格剧烈波动和供应危机困扰的欧洲正在努力摆脱俄罗斯能源。

3月8日，欧盟委员会发布能源独立路线图，力求从天然气开始，在2030年前摆脱对俄罗斯的能源进口依赖。这份行动计划名为《欧洲廉价、安全、可持续能源联合行动》 （REPowerEU: Joint European action for more affordable, secure and sustainable energy） 。

根据该《行动计划》，欧盟计划多元化进口气源、加速可再生天然气开发、减少供暖、发电环节的天然气使用，从而降低对俄罗斯进口天然气的依赖。在2022年底前，减少三分之二的俄气进口。面向未来，欧盟还将采取加速可再生能源、水电的开发，多元化能源供应、提高能效等措施来降低对俄罗斯能源的依赖。

欧盟委员会主席范德莱恩 （von der Leyen） 表示，我们不能依赖一个时常威胁欧盟的能源供应者，必须独立于俄罗斯进口的石油、天然气和煤炭，需要立刻行动起来缓解能源价格上涨的影响，在下一个冬天多元化天然气来源，并加速能源转型。我们越快转向可再生能源、水电并提高能效，就越早能真正独立掌控我们的能源系统。

欧盟能源委员西姆森 （Kadri Simson） 表示，俄罗斯入侵乌克兰家加剧了欧洲能源供应紧张状况，并把能源价格推至前所未有的水平。这个冬天接下来几个星期欧洲还有足够的天然气，但需要为下个冬天紧急储气。委员会建议到10月1前，欧盟储气水平要达到总库容的90%，行动方案里还提出了价格监管、国家援助和税收措施，以保护欧洲家庭和企业免受异常能源高价的影响。

欧洲有多依赖俄罗斯能源？

这并不是一个可以轻易实现的路线图，首要原因在于欧盟依然在大量进口化石能源，并且严重依赖来自俄罗斯的进口。

根据欧洲委员会披露的信息，过去五年里，尽管可再生能源比例不断提高，欧洲能源消费中依然有57%到60%是化石能源，而其中绝大部分依靠进口。具体而言，天然气、石油和煤炭的进口比例分别高达90%、97%和70%。

而俄罗斯在这三大化石能源领域都是欧盟的第一大进口国。天然气方面，2021年俄气占欧盟进口天然气的45%，过去几年平均在40%左右，其他主要进口国是挪威（23%）、阿尔及利亚（12%）、美国（6%）和卡塔尔（5%）。

2021年欧盟进口天然气来源占比 来源：欧盟委员会

原油方面，俄油占欧盟原油进口的27%，其他主要进口国包括挪威（8%）、哈萨克斯坦（8%）和美国（8%）。

煤炭方面，俄煤占欧盟硬煤进口的46%，其次是美国（15%）和澳大利亚（13%）。

能源危机不仅体现在供应，价格波动已在不断提高着欧盟国家的用能成本。

天然气方面，欧洲天然气价格标杆，荷兰TTF天然气价格近月期货在3月7日一度攀升至345欧元/兆瓦时的历史最高价，当前仍在200欧元/兆瓦时的高价波动。而2021年3月，TTF天然气近月期货价格仅为17欧元/兆瓦时左右。

荷兰TTF天然气主力期货价格近一年走势 来源：ICE官网

天然气价格波动伴随着其他替代能源的不足，也推高了欧洲电力价格。最近一周，德国、法国、英国等主要西欧国家的电力现货市场日前均价在400欧元/兆瓦时至500欧元/兆瓦时附近高位波动，是去年同期的8到10倍。

西欧国家2021年至今日前现货市场均价走势 来源：EEX

电力现货市场价格为电力市场主体买卖的批发价格，其波动幅度并不会直接传导至零售端的普通消费者，但工商业和家庭用能成本增加已经板上钉钉。

欧洲中央银行预计，能源成本上涨将导致欧洲2022年GDP增速减缓0.5个百分点。

算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。在1615年-1900年之间，世界上又研制

成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率

不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年

间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。

1．1第一阶段1900-1920

在这一阶段，世界上太阳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化，且开始采用平

板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造

的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902

-1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南

建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽4m，总采光面积达1250m2。

1．2第二阶段（1920-1945）

在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃

料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935-1945）有关，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受到冷落。

1．3第三阶段（1945-1965）

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注意到石油和天然气资源正在迅速减少，

呼吁人们重视这一问题，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。

在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳

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；1954年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础。

此外，在这一阶段里还有其它一些重要成果，比较突出的有：

1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。

1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。

1961年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。

在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上

的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。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。

1．4第四阶段门(1965-1973）

这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资

大，效果不理想，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持。

1．5第五阶段（1973-1980）

自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退

的关键因素，1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价等办法，支持中东人民的斗

争，维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上遭到沉重打击。

于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“危机”在客观上使人们

认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国

家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。

1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太

阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房

、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电他生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划，日

本政府投入了大量人力、物力和财力。

70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；在农村推广应用太阳灶

，在城市研制开发太阳热水器，空间用的太阳电池开始在地面应用……。1975年，在河南安阳召开“全国

第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后，太阳能研究

和推广工作纳入了我国政府计划，获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所，纷纷设立太阳能课题

组和研究室，有的地方开始筹建太阳能研究所。当时，我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。

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，具有以下特点：

（1）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，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工

作。

（2）研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、

光解水制氢、太阳能热发电等。

（3）各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在

较短的时间内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。例如，美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范

卫星电站，1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今空间太阳

能电站还未升空。

（4）太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想

1．6第六阶段（1980-1992）

70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家相

继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。

导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳

能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核

电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。

受80年代国际上太阳能低落的影响，我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太阳

能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能是未来能源，主张外国研究成功后我国引进技术。虽

然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对我国太阳能事业的发展造成不良影响。

这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使

人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。

1．7第七阶段（1992-至今）

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坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样

背景下，1992年联合国在巴西召开“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》，

《2I世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了

可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国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

一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。

世界环发大会之后，我国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发

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

了太阳能重点发展项目。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》

（1996-2010），明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施

。这些文件的制定和实施，对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用。

1996年，联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”，会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言

）｝，会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996-2005），《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略

规划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动

，广泛利用太阳能。

1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，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，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力

，有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的

同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济

效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。

通过以上回顾可知，在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦，一般每次高潮期后都会出现低潮期，

处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同，人们对其认识差别大，反复

多，发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大，短时间内很难实现大规模利用；另一方面也说明太阳能利

用还受矿物能源供应，政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。尽管如此，从总体来看，20世纪取得的

太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。

2太阳能科技进步

太阳能利用涉及的技术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共性的技术主要有四项，即太阳能采集、太

阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用。

2．1太阳能采集

太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技

术和装置（集热器），对太阳能进行采集。集热器按是否聚光，可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。

非聚光集热器（平板集热器，真空管集热器）能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热温度较低；聚

光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，可获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳。

2．1．1平板集热器

历史上早期出现的太阳能装置，主要为太阳能动力装置，大部分采用聚光集热器，只有少数采用平板集

热器。平板集热器是在17世纪后期发明的，但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用。在太阳

能低温利用领域，平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。为了提高效率，降低成本，或者为了满足特

定的使用要求，开发研制了许多种平板集热器：

按工质划分有空气集热器和液体集热器，目前大量使用的是液体集热器；

按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等；

按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器，还有带平面反射镜集热器和逆平

板集热器等；

按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。

目前，国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。铜翅和铜管的结合，国外一般采用高频

焊，国内以往采用介质焊，199S年我国也开发成功全铜高频焊集热器。1937年从加拿大引进铜铝复合生产

线，通过消化吸收，现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。

为了减少集热器的热损失，可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料，但这些

材料价格较高，一时难以推广应用。

2．1．2真空管集热器

为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高

真空的玻璃真空管内，大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起，即构成真空管集热器，为了增

加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。

真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管，玻璃七型管真空集热管，玻璃。金属热管真空集热管，直通

式真空集热管和贮热式真空集热管。最近，我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集

热管。

我国自1978年从美国引进全玻璃真空集热管的样管以来，经20多年的努力，我国已经建立了拥有自主

知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业，用于生产集热管的磁控溅射镀膜机在百台以上，产品质量达世

界先进水平，产量雄居世界首位。

我国自80年代中期开始研制热管真空集热管，经过十几年的努力，攻克了热压封等许多技术难关，建立

了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地，产品质量达到世界先进水平，生产能力居世界首位。

目前，直通式真空集热管生产线正在加紧进行建设，产品即将投放市场。

2。1．3聚光集热器

聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分

为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，

简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平

板集热器少，商业化程度也低。

在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器

（线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。这两种聚光集热

器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性

跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限

制了它们的广泛应用。

70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要

跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在

3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重

大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集

热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现

在基本都已停用。

其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器

等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜

组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的

能量。

利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金

属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造

价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试

图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之

分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。

我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面

积的柔性透明塑料菲涅耳透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅耳透镜，结果都不大

理想。近来，有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅耳透镜，但精度不够，尚需提高。

还有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器，虽然尚未获得实际应用，但具有一定启发性。一种

是光导纤维聚光器，它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成，阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使

用处。另一种是荧光聚光器，它实际上是一种添加荧光色素的透明板（一般为有机玻璃），可吸收太阳光中与

荧光吸收带波长一致的部分，然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介

质的差异，而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面，其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比，很容易

达到10一100，这种平板对不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟踪太阳。

2．2太阳能转换

太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。将太阳能转换成不

同形式的能量需要不同的能量转换器，集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能，利用光伏效应太阳电池

可以将太阳能转换成电能，通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能，等等。原则上，太阳能可以直接

或间接转换成任何形式的能量，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

2．2．1太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但辐射热损失大，所以黑色吸收面

不是理想的太阳能吸收面。

选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理

想的太阳能吸收面。这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，

1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成

上百种选择性涂层。

我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

2．2．2太阳能一电能转换

电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重

要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍

光电直接转换器件--太阳电池。

世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电

池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳

电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，

但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（4cm2)，多晶硅电池18。6％（4cm2），

InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镐电池15．8％，

硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电他的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高

水平为：单晶硅电池20．4％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池

20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％

（lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm），

二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

2．2．3太阳能一氢能转换

氢能是一·种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如

下：

（1）太阳能电解水制氢

电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能

量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。

（2）太阳能热分解水制氢

将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才

能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。

（3）太阳能热化学循环制氢

为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温，发展了一种热化学循环制氢方法，即在水中加入一种或

几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环

使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K，这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度，其分

解水的效率在17．5％-75．5％。存在的主要问题是中间物的还原，即使按99．9％-99．99％还原，也还要作

0.1％-0.01％的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。

（4）太阳能光化学分解水制氢

这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长

波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性，设计了一套包括光化学、热电反应的综

合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10％左右。

（5）太阳能光电化学电池分解水制氢

1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极，而以铂黑作阴极，制成太阳能光电化

学电池，在太阳光照射下，阴极产生氢气，阳极产生氧气，两电极用导线连接便有电流通过，即光电化学电池

在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视，

认为是太阳能技术上的一次突破。但是，光电化学电他制氢效率很低，仅0．4％，只能吸收太阳光中的紫外光

和近紫外光，且电极易受腐蚀，性能不稳定，所以至今尚未达到实用要求。

（6）太阳光络合催化分解水制氢

从1972年以来，科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反

应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电

荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正

在继续进行。

（7）生物光合作用制氢

40多年前发现绿藻在无氧条件下，经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现，兰绿藻等许多藻类在

无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都有光合放氢作用。

目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当

大的距离。据估计，如藻类光合作用产氢效率提高到10％，则每天每平方米藻类可产氢9克分子，用5万平

方公里接受的太阳能，通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。

2．2．4太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最

大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚

不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

2．2．5太阳能-机械能转换

20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大

的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来

10～20年内，太阳帆设想可以实现。

通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。

2．3太阳能贮有

地面上接受到的太阳能，受气候、昼夜、季节的影响，具有间断性和不稳定性。因此，太阳能贮存十分必

要，尤其对于大规模利用太阳能更为必要。

太阳能不能直接贮存，必须转换成其它形式能量才能贮存。大容量、长时间、经济地贮存太阳能，在技术

上比较困难。本世纪初建造的太阳能装置几乎都不考虑太阳能贮存问题，目前太阳能贮存技术也还未成熟，

发展比较缓慢，研究工作有待加强。

2.3.1太阳能贮热

（1）显热贮存

利用材料的显热贮能是最简单的贮能方法。在实际应用中，水、沙、石子、土壤等都可作为贮能材料，其中

水的比热容最大，应用较多。七八十年代曾有利用水和土壤进行跨季节贮存太阳能的报道。但材料显热较小，

贮能量受到一定限制。

（2）潜热贮存

利用材料在相变时放出和吸入的潜热贮能，其贮能量大，且在温度不变情况下放热。

在太阳能低温贮存中常用含结晶水的盐类贮能，如10水硫酸钠／水氯化钙、12水磷酸氢钠等。但在使

用中要解决过冷和分层问题，以保证工作温度和使用寿命。

太阳能中温贮存温度一般在100℃以上、500℃以下，通常在300℃左右。适宜于中温贮存的材料有：高压

热水、有机流体、共晶盐等。

太阳能高温贮存温度一般在500℃以上，目前正在试验的材料有：金属钠、熔融盐等。

1000℃以上极高温贮存，可以采用氧化铝和氧化锗耐火球。

（3）化学贮

埃及正在计划建立向欧洲出口东地中海天然气的平台，其实这也是出于埃及应对粮食危机的无奈之举。按照目前埃及和欧盟的各取所需来看，这将会能够缓解欧洲的能源压力，同时也能够缓解埃及的粮食危机。

随着地缘政治的动荡，今年欧洲不少国家都出现了能源紧缺的状况。但有的地方能源转缺，但是却有的地方能源充足，埃及就是一个能源丰富的国家，但这个国家对于粮食的生产和种植却极为艰难，在各取所需的背景之下，埃及也就计划建立向欧洲出口东地中海天然气的平台。其实更多人则是觉得欧盟这样做就是占了埃及的便宜，毕竟用1亿欧元却能够换来一整条天然气输送的管道和大量廉价的能源，这怎么都是一个划算的买卖。

一、埃及计划建立向欧洲出口东地中海天然气的平台

按照埃及外长表示。埃及目前正在建立向欧洲出口东地中海天然气的平台，这也算是能够缓解欧洲能源危机的一个做法。然而埃及却面临着能源和粮食危机的重大挑战，由于埃及本身就没有办法生产和种植过多的粮食，再加上许多生产粮食的大国早就暂停或者限制粮食出口，埃及目前就算比较有钱也很难买到自己的粮食，这也是建立这一平台广受诟病的原因。为了应对粮食危机，埃及目前也不得不建设这样一个平台来向欧盟换取一定的金钱援助。

二、带来的影响：缓解欧洲能源压力+降低天然气的价格、缓解埃及粮食危机

不管埃及在这场交易当中最终有没有吃亏，目前能够看到的影响基本上都是正向影响。目前不仅能够缓解欧洲能源压力，而且还能够有效降低欧洲天然气的价格，再加上欧洲地区目前已经停用了石油等高耗能的资源，天然气无疑是最佳选择。还需要注意的则是欧盟给埃及提供的1亿欧元能够及时缓解当地的粮食危机，这也算是埃及用天然气来换金钱的结果。

苏联的天文学家卡尔达舍夫曾经设想出了一种文明等级，将宇宙文明划分为7级，而判断一个文明发达与否的关键，就是能源和技术，一个文明拥有的能源越多，就能创造出更多有用的技术。

想象一下，能源无限的世界会是什么样？

首先，所有的电器不再有插头了，无线充电技术得到普及，虽然我们现在也实现无线充电技术，但能量会以电磁波的形式耗散严重，但对于能源无限的世界来说，这点耗散不算什么。

用于充电的电磁感应会充斥整个城市， 汽车 可以在空中飞行，不用加油，地下可能建起了巨大的城市，因为不需要再使用化石燃料，地球环境回到了工业革命之前，到处都是一片美好，这种生活离我们遥远吗？

但当下的我们，可能会面临另一种未来，那就是，严重的环境污染、全球变暖、气候异常。

这都与传统资源的使用脱不开干系。煤炭和石油是远古生物在地层中形成的化石，这种化石的形成过程非常漫长，需要经过几千万年甚至是几亿年，而且它们是不可再生的。

与此同时，我们消耗煤炭和石油的速度还在不断增加，根据美国《油气杂志》发布的2019年全球石油产量和油气储量报告，全球石油剩余探明可采储量大约是2300亿吨。据估计，这些石油大约只够我们地球人在开采47年。

不过随着技术的发展，原先难以开采的陆上深层石油或深海石油，将来也许可以轻松开采了，所以也有观点认为，石油的开采年限应该远远不止47年。

当然，地球也蕴含着可再生、无污染、无碳排放的新能源。

但是，就目前来说，新能源并不能完全取代传统能源。拿水力发电来说，现在，动辄数万吨的水力发电大坝已经阻塞了世界三分之二主要河流，拦截了生态系统运行所必需的营养流，还阻断了鱼类的迁徙路线。除此之外，水电的输出容易受到天气变化的影响，建设成本也很高。

再来看看太阳能发电。

在非洲一片浩瀚的沙海中，有着世界上第一个可以从太空中看到的能源公园，埃及本班太阳能公园，它的占地有37平方公里，总装机量为1800兆瓦，这个功率，完全超过了当初切尔诺贝利核电站的反应堆功率，在不少埃及人看来，这座太阳能公园将在本国的能源转型中发挥“大作用”。

要知道，埃及国内超过90%以上的电力供应都来自传统的发电模式，但发电的成本一直在增加，为此，太阳能资源丰富的埃及一直希望能将这一清洁能源运用起来。

埃及终年阳光普照，一年四季都干旱少雨，而且全境96%的面积都是沙漠，每平方米每年的太阳直接辐射就达到了2000-3000千瓦时，所以利用太阳能，确实是改造整个国家能源现状的最佳解决方案。

但仔细想一想，非洲的撒哈拉沙漠是932万平方公里，是可以容纳近25万个这样的太阳能公园，有学者称，要是真能把撒哈拉沙漠建成一个电厂，光是撒哈拉沙漠一天生产出的电量，就相当于每天生产80到130亿桶石油，而一年的发电量，就是全球用电量的100倍。

但电力的输送并不是一件简单的事，要想将电力输送到欧洲或者美国，成本太高。最关键的是，无法绕开撒哈拉的沙尘暴天气，沙尘会覆盖镜子或光伏面板，导致发电效率迅速降低。

而要把这些沙尘清干净，又需要大量的水和人工，这都是撒哈拉沙漠急缺的，所以想在撒哈拉建太阳能电厂的计划搁浅了。

风能也是现在力推的清洁能源。目前全世界最大的风力发电厂是我国甘肃的酒泉风电基地，这是我国第一个千万级风力基地的启动项目，远超三峡水电站，而且在投入费用上，只有三峡水电站的三分之一，所以酒泉风电基地一度号称“陆上三峡”。

在2020年，它的装机容量就已经增加到2万兆瓦以上，放眼望去，数千座带有巨大叶片的风车在旋转，不仅把新能源辐射到西部地区，还远销中东部省份，并且出口到中亚等国家。

但是，风能发电的供应量也是不稳定的，有时候风力比较大，有时候比较小，每年不同的季节里，风力风速也都在变化，甚至可以说这一秒和下一秒的风速都是不一样的，这会造成风力发电提供的电力有时候富裕，有时候又不足。

而且这里的电能要进行远距离传输的话，就需要建设输变电站和远距离的特高压电路，这样一来成本就更高了，对其他地区的电力用户来说不划算。

再来看看潮汐发电。这是一种利用海水的潮起潮落发电的方式，潮汐能蕴藏量极大、取之不尽，用之不竭，不需要开采和运输，是完全洁净无污染的可再生能源，发电原理和普通的水利发电相似，通常在有条件的海湾或者感潮口建筑堤坝、闸门和厂房。

目前世界上最大的潮汐能发电站是韩国的京畿道安山市始华湖潮汐能发电站，装机容量有254兆瓦，每年为韩国节省了1000亿的原油进口费。

据海洋学家计算，世界上潮汐能发电的资源量在10亿千瓦以上，也是一个天文数字，但和上面所说的可再生能源一样，存在难以运输，供电不稳定的情况。

根据2019年全球能源消费总量来看，石油、天然气、煤炭的消费占比达到了84.3%。虽然比例在下降，但可再生能源要追赶上来，也不是一朝一夕的事。

那么我们还能寄希望于哪里？

地球上的能量，无论是化石能源，还是风力、水力，最终的来源都是太阳，我们还是得依靠太阳的力量，研究出可控核聚变这种制造恒星的技术。否则在未来，人类可能还是被禁锢在地球上，以相互伤害的方式自生自灭。

石油不属于可再生资源。

石油，也称原油，属于一种黏稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。地壳上层部分地区有石油储存。它由不同的碳氢化合物混合组成，其主要组成成分是烷烃，此外石油中还含硫、氧、氮、磷、钒等元素。

不过不同油田的石油成分和外貌可以有很大的区分。石油主要被用来作为燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。今天88%开采的石油被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。

由于石油属于一种不可再生能源，许多人担心石油用尽会对人类带来严重的后果。石油因其价值高昂，又被称为黑金。在中东地区波斯湾一带的沙特阿拉伯、伊拉克、伊朗、科威特、阿联酋、卡塔尔有丰富的储藏，而在俄罗斯、委内瑞拉、加拿大、利比亚、尼日利亚、美国、墨西哥、哈萨克、中国、太平岛等地也有很大量的储藏。

委内瑞拉拥有世界最高的石油储量。石油的常用衡量单位“桶”为一个容量单位，即42美制加仑（160升）。因为各地出产的石油的密度不尽相同，所以一桶石油的重量也不尽相同。一般地，一吨石油大约有7.3桶（1,160升）。

扩展资料

历史

早在公元前10世纪之前，古埃及、古代美索不达米亚文明和古印度等人类文明发源地已经采集天然沥青，用于建筑、防腐、粘合、装饰、制药，古埃及人甚至能估算油苗中渗出石油的数量。楔形文字中也有关于在死海沿岸采集天然石油的记载。

“它粘结起杰里科和巴比伦的高墙，诺亚方舟和摩西的筐篓可能按当时的习惯用沥青砌缝防水”。公元前5世纪，在古波斯地区的君主制国家—阿契美尼德王朝（前553—前334年）的首都苏萨（Susa）附近出现了人类用手工挖成的石油井。

最早把石油用于战争也在中东。《石油、金钱、权力》一书中说，荷马的名著《伊里亚特》中叙述了“特洛伊人不停地将火投上快船，那船顿时升起难以扑灭的火焰”。当波斯国王居鲁士二世准备夺取巴比伦时，有人提醒他巴比伦人有可能进行巷战。

塞琉斯说可以用火攻。“我们有许多沥青和碎麻，可以很快把火引向四处，那些在房顶上的人要么迅速离开，要么被火吞噬。”公元7世纪，君主制东罗马帝国人用原油和石灰混合，点燃后用弓箭远射，或用手投掷，以攻击敌人的船只。

阿塞拜疆的巴库地区有丰富的油苗和气苗。这里的居民很早就从油苗处采集原油作为燃料，也用于医治骆驼的皮肤病。

欧洲从德国的巴伐利亚、意大利的西西里岛和波河河谷，到波兰的加利西亚、罗马尼亚，中世纪以来，人们就有关于石油从地面渗出的记载。并且把原油当作“万能药”。加利西亚、罗马尼亚等地的农民，早就挖井采油。

参考资料来源：百度百科-石油

风力发电风能是太阳能的一种形式。由于太阳能辐射造成地球各部分受热不均匀，引起大气层中压力不平衡，使空气在水平方向运动形成风，空气运动产生的动能就叫风能。太阳能每年给全球的辐射能约有2％转变为风能，相当于1.14×1016度电力的能量，大约为全世界每年燃烧发电量的3000倍。虽然风能具有储量大、分布广、可再生和无污染等优点，但是风能亦有密度低、能量不稳定和受地形影响等缺点。因此地球上的风能资源不可能全部利用。我国有可利用的风能资源约为2.53×1011瓦，相当于1992年全国发电总装机容量的1.5倍，平均风能密度为100瓦／平方米。

人类利用风能已有数千年的历史，埃及、巴比伦和中国等文明古国都是世界上利用风能最早的国家。风帆助航是风能利用最早的形式，直到19世纪，风帆船一直是海上交通运输的主要工具。风力提水是早期风能利用的主要形式，公元前3600年前后古埃及就使用风车提水、灌溉。12世纪初，风车才传入欧洲，在蒸汽机发明前，风车一直是那里的一种重要的动力源。有“低洼之国”之称的荷兰早就利用风车排水造田、磨面、榨油和锯木等，至今还有数以千计的大风车作为文物保存下来，成为荷兰的象征。19世纪，当欧洲风车逐渐被蒸汽机取代后，美国却在开发西部地区时使用了数百万台金属制的多叶片现代风车进行提水作业。中国利用风车提水亦有1700多年历史，一直到20世纪中叶，仅江苏省就有20余万台风车用于灌溉、排涝和制盐等。

风力发电是近代风能利用的主要形式。19世纪末，丹麦开始研制风力发电机(简称风力机)，但是一直到20世纪60年代，虽然工业化国家陆续制造出一些样机，但除充电用的小型风力发电机外，都没有达到商品化的程度。1973年，石油危机发生以后，人们认识到煤炭、石油等化石燃料资源有限，终究会消耗殆尽，而且燃料燃烧所引起的空气污染和温室效应等环境问题日趋严重。为了保护我们赖以生存的地球，大力开发可再生的清洁能源，如风能、太阳能、海洋能等势在必行。风能利用又重新受到重视，并取得了长足的进步。到1993年底，全世界风力发电机装机容量约300万千瓦，年发电量50亿千瓦时。风力发电已具有与常规能源发电竞争的能力。

将风的动能转化为可利用的其他形式能量(如电能、机械能、热能等)的机械统称为风能转换装置。风力机是最通用的风能转换装置。现代风力机一般由风轮系统、传动系统、能量转换系统、保护系统、控制系统和塔架等组成。

风轮系统是风力机的核心部件，包括叶片和轮毂。风轮叶片类似于飞行器——直升机的旋翼，具有空气动力外形，叶片剖面有如飞机机翼的翼型。从叶根到叶尖，其扭角和弦长有一定的分布规律。当气流(风)流经叶片时，将产生升力和阻力。它们的合力在风轮旋转轴的垂直方向上的分量可以使风轮旋转，并带动传动轴转动，将风的动能转换成传动轴的机械能。

风力机的保护系统和调节系统是保证安全和提高功能的重要部件。风力机调节系统是自动调节风轮运动参数的机构，主要由调向装置和调速装置组成。调向装置的作用是调节风轮旋转平面与气流方向相垂直，使风力机的功率输出最大。小型风力机常用尾舵调向，当风轮旋转轴与气流方向不一致时，作用在尾舵上的空气动力可使风轮旋转平面与气流方向保持一致。中大型风力机常用伺服电机，在风向标和测速电机的控制下，它可以正反转动，调整方向。

垂直轴式风力机调速装置是调节风轮转速的，在风力机工作风速范围内起功率调节作用，在高风速时起保护作用。

塔架用于支撑风力机风轮、机舱等部件，将风轮置于一定高度，利用风的剪切效应，使风轮增加输出功率。例如，在乡间田野上，如果10米高度处的风速为5米／秒，那么在20米和30米高度处的风速就可分别达到5.6米／秒和6米／秒。风轮的输出功率与风速的立方成正比，当一个风轮在5米／秒风速时输出的功率是100千瓦，而在6米／秒风速时就可达到173千瓦。现代风力机在塔架底部安装有专门的电子监控系统，使各部件协调运行，并对故障情况进行监测。

风力机的形式很多，且各有特点。按风力机额定功率大小，可划分为微型(小于1千瓦)、小型(1～10千瓦)、中型(10～100千瓦)和大型(大于100千瓦)风力机。按照风轮旋转轴形式分，又有水平轴风力机和垂直轴风力机之别。最常见的是水平轴风力机，技术上比较成熟。垂直轴风力机与水平轴风力机相比，优点在于它可以在任意风向情况下运动，不需要调向装置；其次，发电机的位置接近地面，维修方便。垂直轴风力机的风轮有两种，一种是阻力型，常见的有萨冯尼斯风轮，平板式和涡轮式风轮等；另一种是升力型，常见的有Φ形达里厄风轮和直叶片风轮等。垂直轴风力机的缺点是启动和制动性能差。

水平轴风力机按风轮叶片数目又有单叶片、双叶片、三叶片和多叶片几种。水平轴风力机按风轮与风向和塔架的相对位置划分，有上风式和下风式风力机。风先流过风轮再通过塔架的为上风式风力机；风先流过塔架再通过风轮的为下风式风力机，它具有自动对风能力，但气流在塔架后面会形成涡流，使风轮的输出功率下降，称为塔影效应。

人类利用风能按用途分有风帆助航、风力提水、风力发电和风力致热等多种形式，其中风力发电是近代发展的最主要的形式。

尤其是近十年来，风力发电在世界许多国家得到了重视，发展应用很快。应用的方式主要有这么几种：1.风力独立供电，即风力发电机输出的电能经过蓄电池向负荷供电的运行方式，一般微小型风力发电机多采用这种方式，适用于偏远地区的农村、牧区、海岛等地方使用。当然也有少数风能转换装置是不经过蓄电池直接向负荷供电的。2.风力并网供电，即风力发电机与电网连接，向电网输送电能的运行方式。这种方式通常为中大型风力发电机所采用，稳妥易行，不需要考虑蓄能问题。3.风力／柴油供电系统，即一种能量互补的供电方式，将风力发电机和柴油发电机组合在一个系统内向负荷供电。在电网覆盖不到的偏远地区，这种系统可以提供稳定可靠和持续的电能，以达到充分利用风能、节约燃料的目的。4.风／光系统，即将风力发电机与太阳能电池组成一个联合的供电系统，也是一种能量互补的供电方式。在我国的季风气候区，如果采用这一系统可全年提供比较稳定的电能输出，补充当地的用电不足。

风力提水风力提水是早期风能利用的主要形式，至今许多国家特别是发展中国家仍在使用。风帆助航是风能利用的最早形式，现在除了仍在使用传统的风帆船外，还发展了主要用于海上运输的现代大型风帆助航船。1980年，日本建成了世界上第一艘现代风帆助航船——“新爱德”号，它有两个面积为12.15米×8米的矩形硬帆，其剖面为层流翼型，采用现代的空气动力学新技术。据统计，风帆作为船舶的辅助动力，可以减少燃料消耗10％～15％。

风力致热是近年来开始发展的风能利用形式。它是将风轮旋转轴输出的机械能通过致热器直接转换成热能，用于温室供热、水产养殖和农产品干燥等。致热器有两类：1.采用直接致热方式，如固体与固体摩擦致热器、搅拌液体致热器、油压阻尼致热器和压缩气体致热器等。2.采用间接致热方式，如电阻致热、电涡致热和电解水制氢致热等。目前风力致热技术尚处在示范试验阶段，试验证明直接致热装置的效率要比间接致热装置的效率高，而且系统简单。