中华学生百科全书-第194章
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即把化合物分解，如把水分解成氢和氧，然后把氢作为燃料，这种方法目前
的效率还很低；（3）光电技术，即用太阳能电池直接把太阳能转换成直流电
能。光电技术为没有电网的边远地区提供电力开辟了道路。光电技术发展很
快，硅太阳电池板的转换效率从 5％提高到将近 20％，太阳能电池从单晶硅
发展到多晶硅和非晶硅，后两种虽然转换效率稍低，但成本大大下降，每峰
瓦（在太阳能密度 1000W／平方米的情况下）的成本从 50 美元降到 5 美元以
下。
太阳能的热利用也可以分为三种。（1）高温系统。用旋转抛物面反射镜
组成盘状集热器，持续追踪太阳光，将热量集中起来，驱动热机发电。单机
发电功率可达 25 千瓦。现已制成 3—5 万千瓦的太阳能汽轮发电机系统。（2）
中温系统。用柱状抛物面反射镜把阳光集中在管状吸收器上，用来生产工业
用蒸汽。（3）低温系统。在 100 度以下温度运行，主要用于建筑物采暖和制
冷以及供应热水。
太阳热水器
我国已有二三十年生产和应用太阳能热水器的历史。全国太阳能热水器
的总使用面积已达二三百万平方米，其中绝大多数为居民生活用热水器。它
们在节约常规能源，减少环境污染，改善人民环境卫生方面做出了贡献。
太阳能热水器的关键技术在于集热（集热器）和保温（贮热水箱）。供
家庭使用的整体式热水器把集热器和贮热水箱合二为一，结构简单，容易安
装，价格也较低。循环式系统的集热器和保温贮热水箱互相分开，可以用泵
送或自然循环的方式运行。这样的集热器大多数采用平板型集热器供应热
水，温度在40—70 度的范围内。中国已经建立了平板型集热器热性能试验方
法和产品技术条件的国家标准。近来，又与外国合作研制了新型的真空管式
集热器，接近了世界先进水平。
太阳能干燥器
中国广大农村农产品的干燥都是靠露天晒，易受污染和气候影响。如麦
收时节常有阵雨，使得小麦损失不少。80 年代以来，中国农村新能源开发的
一项重要内容就是利用太阳能干燥器来干燥农副产品、食品、木材、中药材
以及工业原料等等。这比用火烤安全并节约燃料，降低产品成本；比起露天
晾晒卫生，减少了污染，提高产品质量；还可以提高生产效率。各地的太阳
能干燥器种类不同，大致可归结为以下 5 种形式：温室型、集热器型、混合
型、聚光型和整体式太阳能干燥器。
被动式太阳房
被动式太阳房是一种综合利用太阳能和保温隔热技术的新型节能建筑。
被动式太阳房的推广对于节约常规能源、保护环境有重要的意义。被动式太
阳房主要建在中国北方冬季需要采暖的地区，房屋种类不限，有学校、办公
楼、商店、宾馆、饭店、医院、邮局和城乡住宅等，一般可以节能 60％—80
％，投资比普通房屋增加 12％—40％，投资收回年限在 2．5—10 年间。到 90
年代初，我国约有 30 万平方米建筑面积的被动式太阳房，节约了大量采暖用
的常规能源。
光伏技术
光伏技术是利用光生伏打效应的技术。光照在半导体 PN 结上，产生电子
——空穴对，在 P 区和 N 区间产生电动势，在外部接上负载就可输出电能。
太阳电池就是通过光伏效应把太阳辐射能转换成电能的器件。制造太阳电池
可用硅或化合物半导体等。应用最广泛的是硅太阳电池。分为单晶硅太阳电
池、多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池。其中单晶硅太阳电池充电转换效率
最高，性能长期稳定，但成本高，非晶硅太阳电池价格便宜，能大面积使用，
但需解决长期运行性能衰减的问题。
太阳能光化学转换
太阳光照射在半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解液中产生电
流，并使水电解直接产生氢，这就是光电化学电池中的太阳能光化学转换。
太阳能应用的远景
国际太阳能会议发表了一个题为“伟大的太阳能挑战”的报告。里面讲
到，21 世纪应是太阳能世纪，只要把地球接收到的太阳能的 0．01％加以利
用，就可以满足全世界对能源的需求。一些专家估计，到 21 世纪中期全世界
消耗的电力的 20％—30％将由太阳能电池供给。
科学家设想，太阳能电池可以做得很大，建在无人居住的沙漠或荒野上，
也可以把太阳能电池板漂浮在海上。这虽然能大面积接收太阳光照，但仍受
夜晚、季节和气候的限制。那么，能不能摆脱这些限制呢？有可能！让我们
把太阳能电池板像人造卫星一样发射到大气层外面去！巨大的太阳能电池板
怎么发射到那么高的同步轨道上去？可以先用航天飞机或大型运载火箭把预
制部件送到低轨道上进行装配，再用离子推进装置把装配好的电站送到同步
轨道。把太阳能电池发出的电送回地面也不容易，科学家想出的办法是把发
出的电转换成微波束，发射到地面的接收装置，再转换成电能，通过电网送
给用户。也可以在卫星轨道上装配一个巨大的反射镜，把太阳光直接反射到
地面上的接收站，那么，这个地区将永远是白天。不知人们住在这样的地方
能否习惯？
另一设想是建立太阳能——氢能系统。接收的太阳能一部分转换成电，
更大部分用来制氢。产生的氢能，一部分用于当地夜间或电力高峰负荷时的
需要，剩下的氢用管道输送到能源消费中心，然后将氢供民用、工业用或发
电用。太阳能制氢的方法有多种，如用太阳能电池发电，再用电来分解水制
氢；可聚焦太阳光，产生高温将水直接分解成氢或氧；用半导体悬浮体系的
光催化，让太阳光直接分解水，即光催化反应；或应用生物工程方法，通过
能利用太阳能藻类或其他植物、微生物进行生物制氢。
这样，我们在将来就有一种可能：不要发电厂和大电网，每家自己发电
供自己用！白天，全家人上班、上学，房顶上的太阳能收集器接收了太阳能，
自动制氢，再把制好的氢存储起来供人们晚上回来用。一般来说，整个白天
接收的太阳能应够一个晚上用的了。如不够，还有像煤气罐一样的储氢罐（用
储氢合金来储氢）和像煤气管道一样的输氢管道。汽车也可以用储氢罐取代
油箱，储氢罐可像充电电池那样，一旦氢用尽，可自己接通输氢管来充氢。
风能
人类利用风能有着悠久的历史。中国、埃及、荷兰、西班牙等国都在很
早就有了风车、风磨等利用风能的设备。唐·吉诃德大战风车的故事就很形
象地描写了当时的风车之多：一起旋转起来就像一队张牙舞爪的巨人一样！
历史上，利用风力只在提水、磨面以及风帆助航等方面。到了 20 世纪，
特别是 70 年代石油危机之后，人们才把风力用来发电。到 90 年代初期，世
界共有风力发电装置 10 万个以上，总发电能力超过了 250 万千瓦，目前正以
每年 20 万千瓦的速度递增。
风能是太阳能的一种转换形式，地球接受的太阳辐射能大约有 20％转化
成风能。全球的风能总量如果有 1％用来发电，就能满足全部能源消耗。
虽然风能是无穷尽的能源，但它的能量密度很小，不能持续稳定发电，
这使得风力发电受到了限制。
我国风能资源
根据历年气象资料，我国在距地面 10 米高度处风能的分布情况是：东南
沿海及其岛屿、青藏高原、西北、华北、新疆、内蒙古和东北部分地区为风
力资源丰富的地区，平均风速大于 3 米／秒的天数在 200 天以上；甘肃、山东、
苏北、皖北等地区年平均风速大于 3 米／秒的天数也在 150 天以上。初步估计
我国风能资源的蕴藏量约 10 亿千瓦左右，有可能利用的约 10％，即 1 亿千
瓦。风力是一种需要因地制宜加以利用的能源。只有在年平均风速较高而且
稳定、远离电网并缺乏常规电源的地区，利用风能才是经济的。当前，一些
偏远草原、岛屿的风力发电成本已与柴油发电相当。但大规模风力发电的成
本仍高于燃煤电站，需要进一步降低成本。
风力发电
70～80 年代西方各国竞相研制大中型风力发电机组，希望风力发电能逐
渐成为替代能源。但实际运行表明，兆瓦级大型风力发电机组的经济性不如
10～100 千瓦的中型机组成的风力发电机群。目前风力发电主要是中型风力
发电机组成风力田向电网供电，电网不能达到的边远地区则使用中小型风力
发电机供电。
50 年代以来我国开始研制现代风力发电机。80 年代，我国已有从 50 瓦
到 250 千瓦的各种风力发电机；有百瓦级风力发电机 3 万余台在内蒙古、甘
肃、青海、新疆等地运行，它们主要是与蓄电池配合，为牧民提供生活用电；
还有 10 千瓦级风力发电机，可为牧区、岛屿、边防哨所、高山气象站以及偏
僻地区提供生活和生产用电。
今后的努力方向是突破大型风力发电机制造技术上的障碍，提高风电供
应的稳定性，延长风力发电机的寿命，降低风电成本。
地热能
地球所蕴藏的热能相当于全部煤炭储量所含热能的 1．7 亿倍，或相当于
全部石油储量所含热能的 50 多亿倍。地热发电比风能、太阳能和核能都便
宜，具有巨大的开发价值。
地热资源以其存在的形式可划分成 5 种类型：蒸汽型，一般是 150 度以
上的过热蒸汽，杂有少量其他气体；热水型，分为高温（150 度以上），中
温（90～150 度）和低温（90 度以下）热水；地压型，尚有待继续研究的一
类地热资源，一般为地压水与碳氢化合物的混合物，所含能量包括机械能（压
力）、热能（高温）和化学能（天然气）；干热岩型，地下存在的、没有水
或蒸汽的、温度高且有开发价值的热岩石；熔岩型（岩浆型），指熔融状态
或半熔融状态岩石中蕴藏的巨大能量，温度为 600～1500 度。当前应用的地
热资源主要是蒸汽型和热水型。蒸汽型可用来发电，热水型可直接使用在供
热采暖等多种用途上。其他三种地热资源的应用仍在研究之中。
我国地热能资源
世界 4 个主要地热带是环太平洋型地热带、大西洋中脊型地热带、红海
—亚丁湾—东非裂谷型地热带和地中海—喜马拉雅缝合线型地热带。中国的
地热资源，特别是高温地热资源主要集中在环太平洋地热带通过的台湾省和
地中海—喜马拉雅地热带通过的西藏南部、云南、四川西部。作为中低温地
热资源的温泉主要分布在福建、广东、湖南、湖北、山东、辽宁等省。中国
各种地热资源总量约 320 万兆瓦，其中发电潜力估计为 1000 兆瓦以上。
开发地热资源最有希望的地方是西藏。西藏十分缺乏煤炭、石油等传统
能源，水力资源虽然丰富，但开发条件十分恶劣，近期内很难大规模开发。
但是，西藏却有着得天独厚的地热资源。在拉萨西北的羊八井已建成了我国
目前装机容量最大的地热试验电站。其他地方有可能建成类似地热试验电站
的还有二三十处。偏远的藏北和阿里地区地热资源也有很大潜力，有待于勘
探开发。
此外，在我国台湾地区 1966 年就开始利用地热发电，1980 年在清水建
立了一座利用高温热水发电的装置，装机容量为 3 兆瓦。
地热的其他应用
除了发电以外，地热资源还有着多种用途，如：
——工业利用。主要包括染织、烤胶、制革、烘干、造纸以及工业锅炉
用水等，还可以用地热制冷、生产冰块和供冷库使用。
——地热温室。全国地热温室总面积在 90 年代初达到 120 万平方米，以
北方地区较多，可在严寒的冬季为市场提供新鲜蔬菜。西藏羊八井地热电站
利用发电过后的 80℃热水，建造了 5 万平方米的温室，改变了过去吃不到蔬
菜的状况。地热温室还可以用于培
