文山州太阳能应用技术推广研究的分析思考

杨道生

(文山学院数理系，云南文山663000)

太阳能应用是一个既古老又现实的课题。由于世界能源的日益紧缺和保护生态环境的需要，太阳能应用研究已经引起了世界各国的广泛关注。作为生态环境比较脆弱的文山，如何在大力发展工农业生产的同时，考虑好文山州太阳能应用技术的推广，将对文山州的节能减排、降低人民群众的生产、生活成本和生态环境保护起到积极作用，具有深远的历史意义和社会意义。

1 太阳能应用研究的必要性和紧迫性

世界上一些著名分析预测研究机构预测，2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例为:石油0(或甚微)，天然气 13%，煤 20%，核能10%，水电5%，太阳能(含风能、生物质能)50%，其它2%。由此可看出，在不远的将来，太阳能将成为世界可持续发展的基础能源，21世纪是人类大规模利用太阳能的世纪，这是不以任何人的意志为转移的历史发展的必然趋势。到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。［1］能源是经济建设和社会发展的重要物质基础，由于能源供应问题和环境问题的日益突出，近年来世界各国都加大了对太阳能应用的研究。随着我国经济的快速增长和人民生活水平的不断提高，对能源的需求也随之递增，中国能源供应问题和环境问题也成为了制约经济发展的瓶径。开发利用可再生能源是增加清洁能源供应、保护环境、实现经济社会可持续发展的重要措施。太阳能的开发利用已经引起了我国政府的高度重视，文山要发展低碳经济，实现跨越式和可持续发展，就必须跟随时代潮流，进行太阳能推广应用的研究。

2 太阳能应用的基本概念和发展概况

2.1 太阳能应用的概念

太阳能应用是指将太阳的辐射能转换成不同形式的能量加以贮存和利用，不同的能量转换器可以将太阳能转换成不同形式的能量:集热器可以将太阳能转换成热能，光伏效应太阳电池可以将太阳能转换成电能，植物可以将太阳能转换成生物质能等等。太阳能应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4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。

2.2 太阳能应用技术的发展概况

人类在不同时期对太阳能的应用与当时的各项科学技术的发展水平密切相关，最初是太阳能的光—热转换和光—动力转换。20世纪70年代以来，各国加大了对太阳能研究开发的投入，人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索研究，目前太阳能应用的形式主要有:(1)太阳能的光—热转换应用:通过集热器将太阳的辐射能转换成热能后直接应用。光—热转换应用:按被加热物质的温度不同又可以分为低温(如太阳能热水器、太阳能干燥)、中低温(如太阳灶)、高温(如太阳炉);(2)太阳能光热发电:通过集热器将太阳的辐射能转换成热能后再利用热能加热来驱动汽轮机发电;(3)太阳能光伏发电:利用太阳能电池将太阳的辐射能转换成电能;(4)太阳能水泵:利用太阳电池将太阳能转换成电能后带动水泵抽水;(5)太阳能热动力水泵:通过集热器将太阳的辐射能转换成热能后再带动热动力水泵抽水;(6)太阳能制冷与空调;(7)太阳能建筑;(8)太阳光催化治理环境;(9)太阳能海水淡化;(10)太阳能制氢:太阳能通过分解水转换成氢能等。［1］

3 文山州应用太阳能的条件分析

3.1 自然条件分析

我国各地平均年日照时数多在1 400～3 200 h之间，年总辐射量约3 300～8 300 MJ/m2之间。文山州的年平均日照时数为1 760 h①，年平均总辐射量为4 023 MJ/m2，与全国的其它地区相比，文山州各县(市)属于太阳能较丰富区或太阳能可利用区，有较好的太阳能应用条件①。文山州的国土面积为31 456 km2，按年平均总辐射量为4 023 MJ/m2计算，每年在文山大地上的太阳辐射能为1.27x1020J，相当于35 300亿度电提供的能量，是文山州现有发电站年供电量60多亿度电②的588.3倍，换句话说，只要文山州太阳辐射能的1/588被利用，就相当于把文山州的发电站增加了一倍多。在能源越来越紧缺的今天，若能开发利用好太阳能，将大大缓解能源供应不足的困难，同时还对保护文山州的生态环境起到积极作用。

3.2 社会及政策环境分析

目前，我国政府对太阳能应用给予了高度重视，出台了一系列政策措施，制定了《可再生能源发展“十二五”规划》。到2015年，国家支持建设100座新能源城市、1 000个新能源示范区、200个绿色能源示范县和10 000个新能源示范村，其中大力应用太阳热能是重点，为扩大太阳能在城镇和农村的应用，国家每年将补贴建设热水工程示范项目，在5年中，国家补贴建设的热水工程城市为5 000万m2，农村为1 000万m2。预计在未来五年，中国太阳能利用的发展要比前30年的总量还要大许多。［2］

在最近几年中，云南省大力开发太阳能资源，太阳能应用进入快速发展时期。省人民政府在2008年提出要加快开发风能和太阳能等新能源，把云南建成国家低碳基地。在各级政府的推动和支持下云南省的太阳能应用成效显著，太阳能热水器、太阳能灶、太阳能灯等设施广泛进入城乡群众的家庭，太阳能光伏利用稳步推进，云南省被列为太阳能电站建设的主省区。

文山虽然地处边疆，但也具备了良好的社会环境，太阳能的开发应用得到了中共文山州委、州人大、州政府、州政协及社会各界的关心和重视:太阳能的开发应用(太阳能热水器的普及和光伏发电等)项目被列入文山州的“十二五”能源发展规划中;在政府对农村的扶贫中，考虑了太阳能热水器的推广应用项目，如与省科技厅共同开展“文山农村光伏水泵应用示范项目”;在文山州政协十届六次全会中，《关于加大文山州太阳能技术应用推广研究的建议》的提案引起高度重视，被列为重点提案;在人民群众中，有很多人希望能够在太阳能热水器的基础上，进一步扩大应用太阳能的范围，如利用太阳能干燥农产品、利用太阳能做饭和提供动力等③。

目前，云南省和文山州进一步开发应用太阳能已经具备了良好的社会和政策环境。但是也应该看到文山州的太阳能应用推广工作与全国和省内先进地区相比有较大差距，主要原因是:(1)社会各界对节能与环保的重视力度不够，只从眼前的经济利益出发，没有开发应用太阳能的紧迫感;(2)经济落后、科技不发达，缺乏开发太阳能的资金和技术支持。因此还必须做大量工作，争取得到社会各界的认同和支持。

3.3 科学技术条件分析

云南省和文山州大部分地区都开始普及应用太阳能热水器，昆明就有太阳能热水器的生产企业，有一些销售光伏太阳能水泵的商家。文山本地也有生产某些简单的太阳能应用产品的条件，为太阳能应用打下了较好的基础，但和其他省相比有较大差距，一是在应用方面较单一;二是在研究方面没有形成科研团队，虽然有一些企业和个人进行利用太阳能干燥三七和农产品的试验(如文山苗乡三七实业有限公司、文山七丹药业股份有限公司利用太阳能烘烤加工三七等)，但是还少有企业和科研机构开展太阳能应用系统的深层次研究，没有掌握进一步发展的核心技术③;三是研究用的材料不易得到，四是交通不够方便，与外界的交往和技术沟通比较困难。

4 文山州开展太阳能应用研究工作的策略思考

文山州的太阳能应用推广工作应该考虑两个层面的问题:一是应该做什么，可以做什么;二是应该怎么做、能怎么做。

对于第一个层面的问题，笔者认为，从保护生态环境的长远利益看，文山应该从太阳能光—电转换应用、太阳能光—热转换综合利用、太阳能光—动力转换应用、太阳能的光—生物质能转换应用4大方面进行太阳能的应用推广和开发研究，但结合云南省和文山州的现有条件，目前文山本土研究的重点应该考虑太阳能的光—热转换综合热利用和光—动力转换应用。理由如下:1、目前建光伏发电站和光热发电站的成本太高，需要一次性投入的资金太多，只有依靠国家的投入才能进行，必须由地方政府争取国家立项投入建设。考虑到文山的年平均日照时数和太阳年总辐射量在全国和云南省排位居中偏下，进行太阳能发电的效率较低，因此立项的困难较大，只能进行一些小型的光伏产品(如太阳能路灯)的应用推广;2、太阳能的光—热转换综合热利用和光—动力转换应用的产品成本低、光热一次性转换效率高、应用范围广，服务对象是千家万户的老百姓，比较适合现阶段在文山城乡进行推广应用，产品具有广阔的市场;3、太阳能的光—热转换综合热利用和光—动力转换应用研究需要的资金和技术条件不是很高，容易组织应用推广和产品开发研究的科研团队。

对于太阳能光—热应用产品，目前普及的是太阳能热水器，主要用于洗浴，在人们的生活中所占的能耗比很低，和生产、生活的关系也不十分密切，应该将光—热应用的范围扩展:一是考虑民用产品由洗浴向餐饮加工和采暖扩展，二是考虑在民用基础上向工农业应用扩展，三是考虑在低温利用基础上向中高温应用扩展。

对于太阳能光—动力转换应用，目前市场上还缺少产品，有待研究开发。在选择研究开发项目时，应该首先考虑投资较少、方便操作应用的产品，考虑什么样的产品才让群众乐于接受。

对于第二个层面的问题，笔者认为，第一，应该结合文山实际，充分利用文山的现有条件，多方面多渠道争取项目和资金，采取两条腿走路的方针:在争取资金支持方面，一是依靠国家的扶持鼓励政策，努力争取项目资金(如将太阳能开发应用与石漠化治理有机结合争取项目资金)，二是争取得到企业的支持参与，将应用推广工作和企业扩大生产、发展新的产业有机结合。

第二，将引进推广和自主研发有机结合，相互促进。应该由易到难，由推广应用到自主研发，先直接引进和应用已经成熟的现有技术和产品，然后再进一步改进创新。比如太阳灶，目前有很成熟的反射聚光式太阳灶的产品和生产技术，可以直接应用产品或引进技术生产。又如太阳能干燥技术，目前国际国内都有很多成功的经验和技术，我国已有70余座太阳能干燥装置，采光面积超过5000 m2。干燥对象以谷物、烟草、水果、黄花菜、中草药、棉花等农副产品为主。农业部规划设计研究院研发设计的混联式太阳能多功能果蔬干燥成套设备已成功在新疆、甘肃等地进行生产示范［3］。我们可以将外地的先进经验和技术引进，根据文山农产品和中药材加工的需要改进后进行应用。太阳能光伏水泵抽水也有比较成熟的产品和技术，可以引进后试用。而储能式太阳灶目前还没有成熟的产品和技术，应该在学习现有技术的基础上进行研究创新，研发出有自主知识产权的产品再进行推广。

第三，加大宣传力度，营造应用太阳能产品的社会氛围。由于文山州群众习惯用传统的产品和方法，节能和环保的意识较差，同时由于经济效益的原因，很多新的太阳能产品还没有在文山市场出现，大家对很多太阳能应用产品缺乏认识，要搞好推广应用，必须象推广沼气应用一样，依靠政府的政策支持，并由相关部门组织人力物力进行宣传和引进推广。

第四，应该选好试点，做好示范，以点带面，以实际效果扩大影响。在推广应用新的太阳能产品时，先选择自然开发条件和社会环境好的县进行应用推广，取得经验后再全面推开。在文山州的八个县(市)中，自然开发条件最好的是文山、丘北、砚山［2］(年平均日照时数分别为2 019.9 h、1 961.9h、1 868.7 h)，可以先在这些县(市)选点试验，让群众尝到应用这些产品的甜头后，用自己的亲身体会去向其他人宣传，带动更多的人使用。

第五，由政府职能部门组织开展进行太阳能推广利用的研究工作。文山州目前还没有形成一个系统的、开展太阳能应用研究的科研团队，应该由州政府职能部门组织开展应用推广和开发新产品的研究工作，采取相应措施鼓励高校、科研部门和企业进行太阳能应用技术的推广研究，建立多学科结合的科研团队，鼓励科研工作者进行研究和创新，并就如何进行太阳能应用的研究进行具体的规划和指导，列出科研项目指南，组织文山州应用研究工作的具体实施。

由上面的分析可以看出，文山具有较好的自然条件和社会环境，目前太阳能的应用研究和推广面临着最好的时机，但是文山州的太阳能应用推广工作与全国和省内先进地区相比有较大差距，机遇和挑战并存，文山州只有紧紧抓住机遇，采取有力措施，才能使文山的太阳能推广应用和研究有新的突破，促进文州的经济快速、健康发展。

注 释:

① 文山州气象局提供资料。

② 文山州电力公司办公室提供资料。

③ 文山州科技局提供资料。

［1］ 20世纪太阳能科技发展的回顾与展望［EB/OL］．中国太阳能网，http://www.etaiyang.com，2010－06－04.

［2］ 太阳能热利用:“十二五”风来满眼春［EB/OL］．中国太阳能网，http://www.etaiyang.com，2011－04－01.

［3］ 太阳能干燥技术的国内外概况及应用前景［EB/OL］．中国新能源网，http://www.newenergy.org.cn，2008－06－26.