什么是生物质能
生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
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一、太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
二、核能
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。
核能的缺陷
（1）资源利用率低
（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决
（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大
三、海洋能
海洋能特点
1.海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。
2.海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。
3.海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。
人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。
4.海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。
四、风能
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路，水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛，为风力发电的主流机型。
五、生物质能
生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。
地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但利用率不到3%。
生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料，通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行，生物质能也是一种宝贵的可再生能源，但要看生物质能燃料是如何产生出来。
全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求，以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。
为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源，是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。
六、地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。
放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。
七、氢能
1、氢能的优点：
（1）安全环保：氢气分子量为2, 仅为空气的1/14, 因此，氢气泄漏于空气中会自动逃离地面，不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。氢气无味无毒，不会造成人体中毒，燃烧产物仅为水，不污染环境。
（2）高温高能：1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度，高于常规液气。
（3）热能集中：氢氧焰火焰挺直，热损失小，利用效率高。
（4）自动再生：氢能来源于水，燃烧后又还原成水。
（5）催化特性： 氢气是活性气体催化剂，可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体，液体、气体燃料。加速反应过程，促进完全燃烧，达到提高焰温、节能减排之功效。
（6）还原特性：各种原料加氢精炼。
（7）变温特性：可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。
（8）来源广泛：氢气可由水电解制取，水取之不尽，而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。
（9）即产即用：利用先进的自动控制技术，由氢氧机按照用户设定的按需供气，不贮存气体。
（10）应用范围广：适合于一切需要燃气的地方。
2、氢能的缺点：
（1）制取成本高，需要大量的电力；
（2）生产、存储难：氢气密度小，很难液化，高压存储不安全。
八、海洋渗透能
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、中国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。
当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
九、水能
水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。
水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。
世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式，来分解到可燃烧的氢气，它可作为新的，多用途的能源来替代现有的矿物质能源。
水分子的分解过程简而易行，投资少见效快。这给水能的综合利用带来了广泛的前景，在地球上，水是一种到处可见的液态物质。通过水的分解装置，制备出氢燃料，可用于汽车，航天航空，热力发电等工业和民用方面，在较大的程度上，缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。
扩展资料：
新能源特点
1)资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低，开发利用需要较大空间；
3)不含碳或含碳量很少，对环境影响小；
4)分布广，有利于小规模分散利用；
5)间断式供应，波动性大，对持续供能不利；
6)除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
参考资料来源：百度百科-新能源
太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
1980年（庚申年）联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
动植物的生长、人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5×108km的太阳上获取所需的能源？
答案是肯定的。
地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能等能源都来自于太阳，即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等），从根本上说也是远古以来储存下来的太阳能。
世界上最丰富的永久能源是太阳能。地球攫取的太阳辐射能通量为1.7×1014kW，比核能、地热和引力能储量总和还要大5000多倍。其中约30%被反射回宇宙空间，47%转变为热，以长波辐射形式再次返回空间，约23%是水蒸发、凝结的动力以及风和波浪的动能，植物通过光合作用吸收的能量不到0.5%。地球每年接收的太阳能总量为10×1018kW?h，相当于5×1014bbl原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍，正如通常所说的“取之不尽、用之不竭”。虽然太阳辐射能的通量密度较低，太阳光通过大气层会进一步衰减，还会受到天气、昼夜以及空气污染等因素的影响呈现间歇性质，但如果系统配置储热装置，做到热能能级的合理匹配，就可以使太阳能发挥最佳效益。在能源和环境问题日益凸现的今天，太阳能作为一种可再生的清洁能源被人们誉为21世纪最有希望的能源（赵斌等，2012）。
太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现形式为太阳光线。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。太阳能是由太阳内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳；植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并将太阳能转变成化学能在植物体内储存下来；煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的。此外，水能、风能等也都是由太阳能转换来的。
生命自地球上诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。
一、太阳能的特点
（一）太阳能的优点
（1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制。无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。
（2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。
（3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130×1012t煤，其总量为现今世界上可以开发的最大能源。
（4）长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，其氢的储量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
（5）经济：太阳能的长期发电成本低，是21世纪最清洁、最廉价的能源。
（二）太阳能的缺点
（1）分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1m2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能量密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的收集和转换设备，造价较高。
（2）不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即将晴朗白天的太阳辐射能尽量储存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
（3）效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低、成本较高，总的来说经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约（闫云飞等，2012）。
二、太阳能的分布
我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为50×1015MJ。全国各地太阳辐射总量为3350～8370MJ/cm2，平均值为5860MJ/cm2。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西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。青藏高原地区的太阳辐射总量最大，四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小（王峥等，2010）。
我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳辐射总量的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆地区之外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云、雾、雨多，在北纬30°～40°地区，太阳辐射总量的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增加。按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为5类地区（表4-1）。
表4-1 我国太阳能分布状况（据王峥，2010）
一类地区：年日照时数为3200～3300h，年辐射总量为6690～8360MJ/cm2。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达9210MJ/cm2，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。
二类地区：年日照时数为3000～3200h，年辐射总量为5852～6690MJ/cm2，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地，此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区：年日照时数为2200～3000h，年辐射总量为5016～5852MJ/cm2，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。
四类地区：年日照时数为1400～2200h，年辐射总量为4180～5016MJ/cm2。相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。
五类地区：年日照时数约1000～1400h，年辐射总量为3344～4180MJ/cm2。相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量，主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，年辐射总量高于5852MJ/cm2，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件，四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。
三、太阳能的利用
太阳能的利用是指太阳能的直接转化和利用。中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国已是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家以及重要的太阳能光伏电池生产国。
（一）利用太阳能的方式
太阳能的利用主要包括光—热转换、光—电转换和光—化学转换三种方式。
1．光—热转换
太阳能的光热利用是最主要的利用方式，其基本原理是将太阳辐射能收集起来，直接或间接转化成热能加以利用。其中太阳能的收集装置——太阳能集热器（图4-1），是太阳能热利用的核心。目前使用最多的太阳能集热器为平板型集热器和聚焦型集热器。
图4-1 太阳能集热器的原理
太阳光热利用根据所能达到的温度和用途的不同，又分为低温利用（＜200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（＞800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等；中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等；高温利用主要有高温太阳炉等。
太阳辐射光源透过玻璃盖板，被太阳能热水器集热板吸收后沿肋片和管壁传递到太阳能热水器吸热管内的水。太阳能热水器吸热管内的水吸热后温度升高，密度减小而上升，形成一个向上的动力，构成一个热虹吸系统。随着热水的不断上移并储存在储水箱上部，同时通过下循环管不断补充温度较低的水，如此循环往复，最终太阳能热水器整箱水都升高至一定的温度。现有的平板式太阳能热水器集热器，基本上都采用结合良好的多管组合方式，如滚压或压延方法等，其中走水管子与吸热板之间的热阻几乎可以忽略。影响平板式集热器板芯性能的主要因素，一是结构设计，二是表面吸收涂层。
太阳能热水器的技术要求不高，但其经济性、实用性却很高。近年来在中国，太阳能热水器生产企业已超过千家，年产值超过1000万元的较大型企业约100家，从事生产的职工包括营销人员超过50万人。中国已成为全世界太阳能热水器年产销量及保有量最大的国家。但家庭太阳能热水器全国平均普及率仍未超过10%，所以很有市场前景（官贞珍等，2009）。
2．光—电转换
未来太阳能的大规模利用是太阳能发电。利用太阳能发电的方式有多种，目前已经使用的主要有以下两种：（1）光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动汽轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。（2）光—电转换。其基本原理是借助光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，即太阳能光伏发电，其转换元件为太阳能电池（图4-2）。
将太阳能转化为电能，一直是人类美好的理想。1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此，人类这一理想就逐渐转变为现实。太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件，具有强大的内部电场。内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动，正、负电荷分别聚集而产生电动势，即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流。近年来，太阳能电池已发展为以硫化镐、砷化稼等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份菁（又称都花菁）、酞菁及叶绿素等为基础的有机太阳能电池。太阳能电池的效率（即光能转化为电能的比例）也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6.0%提高到24.7%；薄膜碲化镉太阳能电池的效率为16.4%；在单晶硅片上、下表面分别沉积P型和N型非晶硅薄膜制成的HIT型电池，效率已达21.0%。当今世界上光电转化效率最高的当属砷化镓多结太阳能电池，它在聚光265倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35.0%，并向40.0%的高峰攀升。
图4-2 太阳能电池及其原理
太阳能电池的应用非常广泛，可较好地应用于交通工具。美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”。该机质量只有700kg，翼展74m，机翼上面装有6.5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到24.7km的高空，理论飞行高度可达30.9km。该飞行器的研制是航天航空技术领域的一次革命，显示了太阳能电池在飞行器上的广阔应用前景。太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功，例如，日本京瓷株氏会社和Kitami理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车拉力赛上表现非常突出。澳大利亚的太阳能汽车Aurora101，外形新颖别致，像个飞碟，行程3010km，仅耗时41.1h，平均速度达72.96km/h。2013年12月15日，中国首辆月球车“玉兔号”顺利在月球着陆，玉兔号就是通过太阳能电池板（由两个太阳电池阵、一组锂离子电池组、休眠唤醒模块、电源控制器组成），利用太阳能为车上仪器和设备提供电源，耐受月球表面真空、强辐射、-180～150℃极限温度等极端环境，显示了太阳能电池在我国航空航天事业上的应用，为中国探月科技发展进步做出重大贡献。这都充分显示了太阳能电池的广阔应用前景（胡赛纯等，2003）。
太阳能电池也能向建筑供电，其形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿。安装在美国纽约第四时代广场3548层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了1.5%的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上。
太阳能电池的应用远不止上述各方面，自1973年能源危机爆发后，太阳能电池的应用领域不断扩展。目前，已建立了很多完全由太阳能电池供电的设施，如微波中转站、航海灯塔、路灯、捕虫器、公共汽车站牌等等，太阳能电池的应用可见一斑。
由于太阳辐射的能量密度低且不稳定，易受地域和气候条件影响，导致其收集、存储装置制造成本高，且转换效率低，太阳能发展经过多次的高潮低谷。而光电作为唯一一种能满足全球长期能源需求又不会排放温室气体及污染物的能源技术，必将带来太阳能的持续繁荣。随着人类对能源需求的日益增加以及环保压力的不断增大，相信不久的将来，人们对化石类能源的依赖性将逐步转向太阳能（段晓飞，2010）。
3．光—化学转换
光化学过程是地球上最重要的化学过程之一，它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。其中光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质和能源来源，其实质是植物、藻类和某些细菌通过叶绿素，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物（如淀粉），并释放出氧气的过程（图4-3）。所谓“万物生长靠太阳”，光合作用对制造有机物（为人类和动物提供食物）、储存太阳能、维持地球碳氧平衡和生物进化具有重要意义。
光合作用是把太阳能以化学能形式储存在生物中的一种生物能，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像相当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质能是储存的太阳能，更是唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计，地球上每年植物光合作用固定的碳达2×1011t，含能量达3×1021J。由此可见生物能具有巨大的潜力，只要充分开发利用，能源问题将不再是难题。
光电化学反应是指光照后就能引发的电化学反应。光电材料经光线照射后，如果光的能量大于光电材料本身的电子能隙，就能把光电材料的价带中受束缚的电子激发至传导带，产生电子电洞对，进而跃迁至材料的表面，与环境进行氧化还原的电化学反应。整体运作牵涉两个重要的过程：首先是材料照光后产生电子电洞对的光电效应，其次是光电效应产生的电子电洞对与环境产生氧化还原作用的电化学反应。符合上述机制的反应，基本上都称为光电化学反应。
图4-3 光合作用过程
光电化学反应和传统电化学反应有相同的氧化还原反应特色，但传统电化学反应须由外界给予电能来提供反应所需的能量，光电化学反应则直接利用太阳能代替电能，是一种完整结合太阳能及电化学反应的设计，类似植物进行光合作用，对于人类在太阳能应用上具有显著的影响。光电化学装置种类繁多，目前的主要应用不外乎照光生电的太阳能电池、照光分解水生主氢气的装置、照光后可分解污染物和病菌的光触媒。此外，近年来也有许多生化科技和光电化学结合的研究。
四、太阳能产业发展
（一）太阳能产业发展存在的问题
1．太阳能技术发展不平衡，光伏发电技术落后
太阳能热能利用虽然在我国发展较为成熟，在同类技术、市场上都处于世界领先地位，但是利用主要集中在传统的热水器方面，在发电、高分子材料、太阳能与建筑相结合等技术应用领域没有突破，与发达国家的产业发展相比，产业强而不大。在光伏发电方面，笼罩在“高科技”“新能源”等诸多光环之下的中国太阳能光伏企业在全球产业链中仍只是“加工厂”而已。
2．产业畸形发展，远未形成良性循环式的产业结构
在发展迅速的太阳能热能利用方面，我国上千家相关产业厂家还大多集中在太阳能集热器生产方面，用一句形象的话说“遍地是造真空管的”，而很少在环境保护、楼宇智能温控系统、生物孕育与孵化等各领域进行卓有成效的探索，结果造成集热器生产企业竞争激烈，不能实现利润效益最大化。
在光伏发电产业方面只能说是用半条腿走路。近年来，虽然我国光伏发电产业的发展已初具规模，但在总体水平上同国外相比还有很大差距。太阳能企业自主研发能力很弱，关键技术基本掌握在外企手里，国内企业目前还处在来料加工的组装阶段，仅承担了产业链中污染高、耗能高的生产环节，赚取的仅为5%～6%的加工利润。由于国内企业目前技术水平较低，电池效率、封装水平同国外存在一定差距，结果造成我国电池组件成本较高，缺乏市场竞争力（王峥等，2010）。
（二）太阳能产业前景展望
在煤炭、石油、天然气等常规能源日益减少，而人类对能源的需求越来越大的情况下，太阳能作为取之不尽、用之不竭、清洁环保的可再生能源，备受各国政府重视。国际太阳能利用技术和产品的日趋成熟，更为太阳能推广利用创造了条件。目前，可持续发展观念被普遍接受，太阳能开发、利用的研究也将掀起热潮。世界范围内的能源问题、环境问题的最终解决将依靠可再生洁净能源特别是太阳能的开发利用，随着越来越多国家的政府和有识之士的重视，太阳能的利用技术也有望在短期内获得较大进展。
近几年在全球变暖、低碳经济等的推动下，太阳能等新能源的开发利用备受关注。为应对全球气候变化，中国政府已承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，新能源约占一次能源消费比重的15%。纵观世界及中国对太阳能的开发和利用，为促进太阳能产业的高效发展，应从以下几方面采取相应措施：
（1）太阳能热利用技术相对更为成熟，应以太阳能热利用为主，光伏为辅的策略推广太阳能利用市场。适度降低太阳能热水器、太阳灶、太阳能空调、太阳能路灯等太阳能产品的价格，不断开发新产品，实现产业升级换代，并促进太阳能与建筑的结合。
（2）加大科技投入与攻关，培养研发人才，围绕太阳能利用关键技术、绿色生产工艺、系统集成技术等重要问题层层攻关，形成具有自主知识产权的太阳能利用核心技术，增强竞争力。
（3）大力发展中、低温太阳能集热器，努力研发高温太阳能集热器；促进太阳能能源的综合梯级利用，提升太阳能能源品位；加强太阳能和其他能源系统互补的综合利用研究。
（4）健全太阳能资源利用相关法规，加强可再生能源领域的国际合作。从国外经验来看，太阳能行业的发展离不开政策支持，特别是在发展初期政府提供的法律约束、电价补贴、财政资助等保障措施和激励政策，极大地推动了其规模化发展。作为发展中国家，我国太阳能利用行业总体还处于起步阶段，而太阳能发电成本也远远高于传统方式发电的成本，市场竞争力弱，且能源消费总量将进一步增加。因此，为实现可再生能源发展和节能减排目标，我国必须加快开发利用太阳能等新能源技术，学习和借鉴国外的成功经验，强化中国可再生能源法规及制度体系，促进太阳能利用行业的发展。
（5）加快太阳能相关产业链的发展。太阳能产业的发展必然会涉及电网、建筑、物管等相关产业。目前我国缺乏太阳能产业与其相关产业的统筹安排与规划，相关产业链发展滞后，导致我国虽然有强大的生产能力，但约有90%的产品却只能销售到国外市场，急需尽快引导相关产业链的形成，拓宽国内市场，使太阳能真正成为我国重要的新能源之一（闫云飞等，2012）。
人类对能源需求的增长将越来越快，对能源的可持续性和清洁程度的要求将越来越高，而对使用能源引起的负面效应，例如污染环境、破坏地球的生态平衡等，将有越来越严格的限制和要求。因此，加大对太阳能利用的研究和开发，缩短研究—开发—应用的周期，重点扶持和支持一批有实际应用前景的太阳能研究项目已属当务之急。在我国人口密度不大、居住分散、地域广大且太阳能资源丰富的西部地区，更应加大太阳能研究和开发的速度，并尽快进行区域性试点。例如，利用沙漠边缘地域成本低和太阳能资源充足的独特优势，进行小型太阳能热力发电，以解决居住分散、地域广大造成的输送电困难的问题，并不断提高太阳能热力发电量在总电力中的比例。在太阳光发电方面，应研制能够作为家用电器、通信器材电源的太阳能电池以替代干电池，利用光化学转换产生二次清洁能源，例如氢能源等。在我国西部大开发中，应使太阳能开发利用与工业、商业等其他行业的发展同步，并以西部为重点，带动我国太阳能开发利用的整体水平和规模（宫自强等，2000）。
新的世纪需要新的能源。可以预言，21世纪将开始一个以太阳能为主要能源的新世纪。
1.燃烧过程对环境污染小。生物质中有害物质含量低，灰分、氮、硫等有害物质都远远低于矿物质能源。生物质含硫一般不高于0.2%，燃烧过程放出CO2又被等量的生物质吸收，因而是CO2零排放能源。
2.储量大，可再生。 只要有阳光照射，光合作用就不会停止。
3.生物质能源具有普遍性、易取性。不分国家和地区，价廉、易取、加工简单。
4.是唯一可以运输和储存的可再生能源。
5.挥发性组分高、炭活性高，容易着火。燃烧后灰渣少且不易粘结。
6.能量密度低，体积大，运输困难。
生物质能是来源于太阳能的一种可再生能源，具有含碳量低的特点；加之在其生长过程中吸收大气中的CO2而成为元素的汇。因而用新技术开发利用生物质能不仅有助于减轻温室效应和生态良性循环，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成为解决能源与环境问题的重要途径之一。
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。
使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能，使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电，利用太阳能进行海水淡化。现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。
【英文简述】
Solar power (also known as solar energy) is Solar Radiation emitted from our sun. Solar energy has been used in many traditional technologies for centuries, and has come into widespread use where other power supplies are absent, such as in remote locations and in space.
Solar energy is currently used in a number of applications:
Heat (hot water, building heat, cooking)
Electricity generation (photovoltaics, heat engines)
Transportation (solar car)
Desalination of seawater.
【原理】
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。
【分类】
太阳能光伏
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
太阳热能
现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
【利用太阳能的历史】
据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。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。
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。
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。
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：1945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；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。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。
第四阶段(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。
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、太阳电池生产系统、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：
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。
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。
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。
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
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。
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》， 《21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。
【利弊】
优点：�
(1)普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。�
(2)无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。�
(3)巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。�
(4)长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。�
缺点：�
(1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1m�2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1／5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。�
(2)不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。�
(3)效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。�
太阳能利用中的经济问题：�
第一，世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要，而又不危及后代人前途的社会。因此，尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源，是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化，常规能源的贮量日益下降，其价格必然上涨，而控制环境污染也必须增大投资。
第二，我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76％，已成为我国大气污染的主要来源。大力开发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要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。
【我国太阳能资源】
在我国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达2333 KWh/ m2 （日辐射量6.4KWh/ m2 ），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。
一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680-8400 MJ/m2，相当于日辐射量5.1-6.4KWh/m2。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 KWh/ m2 （日辐射量6.4KWh/ m2 ），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射量3.8-4.5KWh/m2。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200-5000 MJ/m2，相当于日辐射量3.2-3.8KWh/m2。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等地。
五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3350-4200 MJ/m2，相当于日辐射量只有2.5-3.2KWh/m2。
太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得，也可以从国家气象局取得。从气象局取得的数据是水平面的辐射数据，包括：水平面总辐射，水平面直接辐射和水平面散射辐射。
从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/m2.天 以上，西藏最高达7 kWh/m2.天。
【太阳能发展之路】
太阳能的利用有多种方式：
1－太阳热能的利用，比如太阳能热水器，目前就用的比较多也比较普及；
2－太阳能发电，是目前太阳能利用的重点研究领域，主要的普及障碍是：
①用于完成光电转化的硅光电池成本太高、转化效率低、使用寿命短；
②用于储存电能的蓄电池成本高、使用寿命有限、造成环境污染。
国外采用电能联网的办法解决电能的储存问题，不用电池储电，直接供电，效果很好，但需要形成规模，并有政府的介入协调管理。硅光电池的技术正在快速发展和进步之中。目前太阳能发电还主要用在一些很难获得其他电力资源的地区或场所。
【太阳能热利用】
概述：众所周知，人类目前大量利用的木头、石油、煤炭、天然气等能源都是通过植物光合作用等方式间接利用太阳能，可以毫不夸张地说，太阳是目前人类所能利用的唯一的能源来源，而到目前为止，通过光合作用等间接利用太阳能又是最重要的方式，而太阳能的直接利用方式则是二十世纪前后才真正进入人们的生活。从太阳能的间接利用到直接利用，是人类利用太阳能的质的飞跃，如果人类能在太阳能的直接利用技术上取得重大突破，那么就像人类第一次学会钻木取火使人类与动物区分开来一样，太阳能将再次改写人类的历史，人类文明的发展将进入一个崭新的阶段，对此，我们抱着极大的期待和信心！
就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。
(一)太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器:一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
(二)太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种：（a）自然循环式: 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热，温度上升，造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差，因此引起浮力，此一热虹吸现像，促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系，水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水，维护甚为简单，故已被广泛采用。 （b）强制循环式:热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时，控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀以防止夜间水由收集器逆流，引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知（因来自水的流量可知），容易预测性能，亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下，其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处，但因其必须利用水，故有水电力、维护（如漏水等）以及控制装置时动时停，容易损坏水等问题存在。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才选择强制循环式，一般大多用自然循环式热水器。
（三）暖房
利用太阳能作房间冬天暖房之用，在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低，室内必须有暖气设备，若欲节省大量化石能源的消耗，设法应用太阳幅射热。大多数太阳能暖房使用热水系统，亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计，或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电，在加热房间，或透过冷暖房的热装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置，其将热水通至储热装置之中（固体、液体或相变化的储热系统），然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热，在把此热空气传送至室内；或利用另一种液体流至储热装置中吸热，当热流体流至室内，在利用风扇吹送被加热空气至室内，而达到暖房效果。
（四）太阳能发电
即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。
空间太阳能电源
第一个空间太阳电池载于1958年发射的Vangtuard I，体装式结构，单晶Si衬底，效率约10%（28℃）。到了1970年代，人们改善了电池结构，采用BSF、光刻技术及更好减反射膜等技术，使电池的效率增加到14%。在70年代和80年代，地面太阳电池大约每5.5年全球产量翻番；而空间太阳电池在空间环境下的性能，如抗辐射性能等得到了较大改善。由于80年代太阳电池的理论得到迅速发展，极大地促进了地面和空间太阳电池性能的改善。到了90年代，薄膜电池和Ⅲ-Ⅴ电池的研究发展很快，而且聚光阵结构也变得更经济，空间太阳电池市场竞争十分激烈。在继续研究更高性能的太阳电池，主要有两种途径：研究聚光电池和多带隙电池。
4.1 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?/ca>
1 生物质能简介
植物
水 + 二氧化碳 ----->有机体 + 氧
太阳能
生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质所含能量的多少与下列诸因素有密切的关系：品种、生长周期、繁殖与种值方法、收获方法、抗病抗灾性能、日照的时间与强度、环境的温度与湿度、雨量、土壤条件等，在太阳能直接转换的各种过程中，光合作用是效率最低的，光合作用的转化率约为0.5％-5％，据估计温带地区植物光合作用的转化率按全年平均计算约为太阳全部辐射能的0.5％-2.5％，整个生物圈的平均转化率可达3％-5％。生物质能潜力很大，世界上约有250000种生物，在提供理想的环境与条件下，光合作用的最高效率可达8～15%，一般情况下平均效率为0.5%左右。
据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。虽然不同国家单位面积生物质的产量差异很大，但地球上每个国家都有某种形式的生物质，生物质能是热能的来源，为人类提供了基本燃料。
生物能具备下列优点:
* 提供低硫燃料；
* 提供廉价能源(於某些条件下)；
* 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；
* 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。
至於其缺点有:
*小规模利用；
*植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；
*单位土地面的有机物能量偏低；
*缺乏适合栽种植物的土地；
*有机物的水分偏多(50%～95%)。
生物能大致可以分为两类——传统的和现代的。现代生物能是指那些可以大规模用于代替常规能源亦即矿物类固体、液体和气体燃料的各种生物能。巴西、瑞典、美国的生物能计划便是这类生物能的例子。现代生物质包括：1、木质废弃物（工业性的）；2、甘蔗渣（工业性的）；2、城市废物；3、生物燃料（包括沼气和能源型作物）。传统生物能主要限于发展中国家、广义来说它包括所有小规模使用的生物能，但它们也并不总是置于市场之外。第三世界农村烧饭用的薪柴便是其中的典型例子。传统生物质包括：1、家庭使用的薪柴和木炭；2、稻草，也包括稻壳；3、其他的植物性废弃物；4、动物的粪便。
世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面），下面举一些例子说明：
薪柴:至今仍为许多发展中国家的重要能源，仍需依赖柴薪来满足大部分能量需求.不过由于日益增加薪柴的需求，将导致林地日减，需适当规划与植林方可解决这一问题。
农作物残渣:农作物残渣遗留於耕地上也有水土保持与土壤肥力固化的功能，因此，农作物残渣不可毫无限制地供作能源转换。
牲畜粪便:牲畜的粪便，经干燥可直接燃烧供应热能。若将粪便经过厌氧处理，会产生甲烷和可供肥料使用之淤渣。若用小型厌氧消化糟，仅需三至四头牲畜之的粪便即能满足发展中国家中小家庭每天能量的需要。
制糖作物:对具有广大未利用土地的国家而言，如将制糖作物转化成乙醇将可成为一种极富潜力的生物能。制糖作物最大的优点，在於可直接发酵变成乙醇。
水生植物:如一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等。利用水生植物化成燃料也为增加能源供应方法之一。
光合成微生物：如硫细菌、非硫细菌等等。
城市垃圾:将城市垃圾直接燃烧可产生热能,或是经过热解体处理而制成燃料使用。
城市污水:一般城市污水约含有0.02～0.03%固体与99%以上的水分。下水道污泥有望成为厌氧消化槽的主要原料。
生物质不同的用途使生物质有不同的价值，因此如要统一确定生物质的经济性是十分困难，大规模商业化应用生物质会对其他市场，如食品市场和造纸市场产生重大影响。在评价生物质的经济性时，必须考虑生产生物质的成本和能源投资，所需的水和肥料以及开发利用生物质对土地利用和人口分布形式的总体影响等。生物质常常最适于分散应用，如在人口密度低的地区使用。典型的生物质能开发利用设备均比较小。生物质是到2020年唯一能极大地影响运输行业（不包括电车）燃料利用状况的可再生能源，然而，若大规模开发利用生物质资源，必须注意保护生物多样性，保护自然风景区和环境敏感区，同时还要注意控制废水和废气。
生物能的开发和利用具有巨大的潜力。下面的技术手段目前看来是最有前途：
直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。
利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
生产木炭和炭
生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联合发电装置。
对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质，以免引起环境危害。
而根据生物质能的作用和我国的现状，目前重点发展的项目如下：
（1）近期优先发展项目
生物质气化供气
生物质气化发电
大型沼气工程
生物质直接燃烧供热
（2）中长期化发展项目
生物质高度气化发电项目（BIG/CC）
生物质制氢等优质燃气
生物质热解液化制油
2 生物质能资源
一、 森林能源
森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，也包括森林工业的一些残留物等。森林能源在我国农村能源中占有重要地位，1980年前后全国农村消费森林能源约1亿吨标煤，占农村能源总消费量的30％以上，而在丘陵、山区、林区，农村生活用能的50％以上靠森林能源。
薪材来源于树木生长过程中修剪的枝杈，木材加工的边角余料，以及专门提供薪材的薪炭林。1979年全国合理提供薪材量8885万吨，实际消耗量18100万吨，薪材过樵1倍以上；1995年合理可提供森林能源14322.9万吨，其中薪炭林可供薪材2000万吨以上，全国农村消耗21339万吨，供需缺口约7000万吨。
二、农作物秸秆
农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业主要是种植业生产关系十分密切。根据1995年的统计数据计算，我国农作物秸秆年产出量为6．04亿吨，其中造肥还田及其收集损失约占15％，剩余5．134亿吨。可获得的农作物秸秆5．134亿吨除了作为饲料、工业原料之外，其余大部分还可作为农户炊事、取暖燃料，目前全国农村作为能源的秸秆消费量约2.862亿吨，但大多处于低效利用方式即直接在柴灶上燃烧，其转换效率仅为10％一20％左右。随着农村经济的发展，农民收入的增加，地区差异正在逐步扩大，农村生活用能中商品能源的比例正以较快的速度增加。事实上，农民收入的增加与商品能源获得的难易程度都能成为他们转向使用商品能源的契机与动力。在较为接近商品能源产区的农村地区或富裕的农村地区，商品能源(如煤、液化石油气等)已成为其主要的炊事用能。以传统方式利用的秸秆首先成为被替代的对象，致使被弃于地头田间直接燃烧的秸秆量逐年增大，许多地区废弃秸秆量已占总秸秆量的60％以上，既危害环境，又浪费资源。因此，加快秸秆的优质化转换利用势在必行。
三、 禽畜粪便
禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量的直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛，根据这些禽畜品种、体重、粪便排泄量等因素，可以估算出粪便资源量。根据计算，目前我国禽畜粪便资源总量约8.5亿吨，折合7840多万吨标煤，其中牛粪5.78亿吨，4890万吨标煤，猪粪2.59亿吨，2230万吨标煤，鸡粪0.14亿吨，717万吨标煤。
在粪便资源中，大中型养殖场的粪便是更便于集中开发、规模化利用的。我国目前大中型牛、猪、鸡场约6000多家，每天排出粪尿及冲洗污水80多万吨，全国每年粪便污水资源量1.6亿吨，折合1157.5万吨标煤。
四、 生活垃圾
随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城镇垃圾的产生量和堆积量逐年增加。1991和1995年，全国工业固体废物产生量分别为5.88亿吨和6.45亿吨，同期城镇生活垃圾量以每年10%左右的速度递增。1995年中国城市总数达640座，垃圾清运量10750万吨。
城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化的影响。中国大城市的垃圾构成已呈现向现代化城市过渡的趋势，有以下特点：一是垃圾中有机物含量接近1/3甚至更高；二是食品类废弃物是有机物的主要组成部分；三是易降解有机物含量高。目前中国城镇垃圾热值在4.18兆焦/千克（1000千卡/千克）左右。
3生物质能发展现状
一、沼气
90年代以来，我国沼气建设一直处于稳步发展的态势。到1998年底，全国户用沼气池发展到688万户，比上年增长7.8%，利用率达到91.7%。全国大中型沼气工程累计建成748处，城市污水净化沼气池累计49300处。以沼气及沼气发酵液在农业生产中的直接利用为主的沼气综合利用有了长足发展，达到339万户，其中北方“四位一体”能源生态模式21万户，南方“猪沼果” 能源生态模式81万户。
以沼气利用技术为核心的综合利用技术模式由于其明显的经济和社会效益而得到快速发展，这也成为中国生物质能利用的特色，如“四位一体”模式，“能源环境工程”等。所谓“四位一体”就是一种综合利用太阳能和生物质能发展农村经济的模式，其内容是在温室的一端建地下沼气池，池上建猪舍、厕所。在一个系统内既提供能源，又生产优质农产品。“能源环境工程”技术是在原大中型沼气工程基础上发展起来的多功能、多效益的综合工程技术，既能有效解决规模化养殖场的粪便污染问题，又有良好的能源、经济和社会效益。其特点是粪便经固液分离后液体部分进行厌氧发酵产生沼气，厌氧消化液和渣经处理后成为商品化的肥料和饲料。
二、薪炭林
1981年我国开始有计划的薪炭林建设，至1995年10年间，全国累计营造薪炭林494.8万公顷，其中“六五”完成205万公顷，“七五”186.3万公顷，“八五”103.5万公顷。根据这些年全国造林成效调查，薪炭林成林面积和单位面积年生物量测算，薪炭林年增加薪材量2000-2500万吨，对缓解农村能源短缺起到了重要作用。
三、生物质气化
生物质气化即通过化学方法将固体的生物质能转化为气体燃料。由于气体燃料高效、清洁、方便。因此生物质气化技术的研究和开发得到了国内外广泛重视，并取得了可喜的进展。在我国，将农林固体废弃物转化为可燃气的技术也已初见成效，应用于集中供气、供热、发电方面。中国林科院林产化学工业研究所，从八十年代开始研究开发了集中供热、供气的上吸式气化炉，并且先后在黑龙江、福建得到工业化应用，气化炉的最大生产能力达6.3×106kJ／h。建成了用枝桠材削片处理，气化制取民用煤气，供居民使用的气化系统。最近在江苏省又研究开发以稻草、麦草为原料，应用内循环流化床气化系统，产生接近中热值的煤气，供乡镇居民使用的集中供气系统，气体热值约8000kJ／Nm3,气化热效率达70％以上。山东省能源研究所研究开发了下吸式气化炉,主要用于秸秆等农业废弃物的气化,在农村居民集中居住地区得到较好的推广应用，并已形成产业化规模,到1998年底，已建成秸秆气化集中供气站164处，供气4572万立方米，用户7700户。广州能源所开发的以木屑和木粉为原料，应用外循环流化床气化技术，制取木煤气作为干燥热源和发电，并已完成发电能力为180KW的气化发电系统。另外大连环科院、辽宁能源所、北京农机院、浙江大学等单位也先后开展了生物质气化技术的研究开发工作。
四、 生物质固化及其它
具有一定粒度的生物质原料，在一定压力作用下(加热或不加热)，可以制成棒状、粒状、块状等各种成型燃料。原料经挤压成型后，密度可达1.1、1.4吨／立方米，能量密度与中质煤相当，燃烧特性明显改善，火力持久黑烟小，炉膛温度高，而且便于运输和贮存。
用于生物质成型的设备主要有螺旋挤压式、活塞冲压式和环模滚压式等几种主要类型。目前，国内生产的生物质成型机一般为螺旋挤压式，生产能力多在100-200千克／B寸之间，电机功率7．5一18千瓦，电加热功率2-4千瓦，生产的成型燃料为棒状，直径50-70毫米，单位产品电耗70一120千瓦时／吨。曲柄活塞冲压机通常不用电加热，成型物密度稍低，容易松散。
环模滚压成型方式生产的为颗粒燃料，直径5一12毫米，长度12-30毫米，也不用电加热。物料水分可放宽至22％，产量可达4吨／小时，产品电耗约为40千瓦时／吨，原料粒径要求小于 l毫米；该机型主要用于大型木材加工厂木屑加工或造纸厂秸秆碎屑的加工，粒状成型燃料主要用作锅炉燃料。
利用生物质炭化炉可以将成型生物质块进一步炭化，生产生物炭。由于在隔绝空气条件下，生物质被高温分解，生成燃气、焦油和炭，其中的燃气和焦油又从炭化炉释放出去，所以最后得到的生物炭燃烧效果显著改善，烟气中的污染物含量明显降低，是一种高品位的民用燃料。优质的生物炭还可以用于冶金工业。
辽宁省能源研究所、西北农业大学、中国林科院林产化工研究所、陕西武功轻工机械厂、江苏东海县粮食机械厂等10余家单位研究和开发生物质成型燃料技术和设备。
沈阳农业大学从国外引进一套流化床快速热解试验装置，研究开发液化油的技术，和利用发酵技术制取乙醇试验。另外，中国体科院林化所进行了生物质催化气化技术研究。华东理工大学还开展了生物质酸水解制取乙醇的试验研究，但尚未达到工业化生产。
参考资料：
太阳能照射到地球后，一部分转化为热能，一部分被植物吸收，转化为生物质能
由于转化为热能的太阳能能量密度很低，不容易收集，只有少量能被人类所利用，其他大部分存于大气和地球中的其他物质中
生物质通过光合作用，能够把太阳能富集起来，储存在有机物中，这些能量是人类发展所需能源的源泉和基础。
基于这一独特的形成过程，生物质能既不同于常规的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一。
首先，我们要搞清楚什么是生物质燃料？生物质燃料主要以花生壳、秸秆、木屑、稻壳、树皮等为原料，通过机械加压的方法，被加工成为密度较大的固体成型燃料。这个加工过程，是一个物理变化的过程，并非是化学变化。也就是说，花生壳、秸秆、木屑、稻壳、树皮等这些木质废弃物只是改变了物质形态而已，其化学成分丝毫未变。但是，煤炭就不一样了，虽说煤炭也是由生物质发展而来，但是煤炭的化学成分跟原生的生物质有着本质的不同，化学成分截然不同，从原生的生物质到煤炭是一个彻头彻尾的化学变化。
所以说，煤炭不是生物质能源。此外，所谓可再生，是指在短时间内就可以重复得到的东西，恐怕楼主家门前树下散落在地的树枝在你有生之间是变不成煤炭了……
第二个问题，关于“净排放量为0”的论断我还真是拿不准，但是如果说“贡献为0”那我肯定持反对意见了！
我也只能回答这么多了，呵呵呵
