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第期中国科学基金・学科 进展 与展 望・太阳能热发 电系统基础理论与关键技术战略研 究纪军`何推玲 '

国家 自然科学基金委员会工程与材料科学部 , 北京 西安交通大学能源与动力工程学院 , 西安 〔 摘要〕太阳能热发 电技术是将太阳能转化为热 能,然后利用热力循环 的方法带动发电机发 电 的热发电技术的简称 ,是太 阳能的高品位利用 方式 .

本文总结 了我国在太阳能热发电研 究领域的 总体布局 ,分析 了太阳能通过热的形 式转换成 电能需要经过的多个能量 转换环节及其涉及 的大量 基础科学问题 ,指 出了各个能量传递与转换环节的热传递机理及热流特性 , 光一 热一 电转换系统 的集 成理论 以及关键材料和技术是太阳能热发 电技术中急需解决 的重要基础 问题 , 最后给 出了国家 自 然科学基金委员会今后在太阳能热发 电领域的优先资助方向 . 〔 关键词 〕 太 阳能热发电 , 能量转换 ,基础理论 引言 随着 工业 飞速发 展,资源 消耗 日益 加剧,能源 危机日益严重 .以石油 、 煤炭 、 天然气为代表的化石能 源 的有 限性和 对 环境 的污 染性,已经 成为制约人类发展的关键因素 . .. 年 世界能源统计年鉴 的 数据显示 ,世界石油总储量仅可供开采 年 .我 国人均能源拥有量仅为世界平均值 的一半 , 年 原油产量为 亿吨,石油进 口依存度 已达 , 预计到 年,中国的石 油需求将 达亿吨,其中以上将依赖 国外 进口.能源 问题 已成为我 国经济持续发展的瓶 颈 .另外 ,我 国能源 消费结构 极不合理 ,石油 、 天然气 、 煤炭等化石燃料 占能源 消 费的比重较高 , 其中煤 炭占以上 , 以煤为主 的 能源构成是我国大气严重污染的主要根源 ,随着化 石燃料消费总量的增 加,来自环境破坏方 面的压力 将进一步加 重 .为 我 国应 对能源和环境问题,将大力支持可再生能源 的开发利用 ,把可再生能源发展 作为增加能源供应 、调整能源结构 、保护环境 、消除 贫困、促进 可持 续发展 的 重要措 施,'

〕. 可再生 能源包 括生 物质 能、水能、风能 、 海 浪能 、 海洋温差能和太阳能等 .在各种 可再生 能源 中,太阳能是 最普 遍、最安全 、 最 丰富 、 最 洁净 、 最 永久 的能源.我国全 国总面积 以上地区年 日照时数均大 于 ,各地 的太 阳辐 射年总量约 为一,,

其 中西 藏西部、新疆东南 部 、青 海 西部 、 甘肃西部等地区 , 年辐射总量可达 一又护,具有丰富 的太 阳能资源川 .据国土资源部发布的 年国土资源公报 ,全 国荒漠化 土地面积已达 万平方公里 , 每年新增荒漠化面 积 多平方公里 ,大部分在太阳能资源丰富的西 部地区 .仅新疆地 区, 万平方公里 的土地 面积 中就有荒 漠戈 壁 万平 方公 里,按每年 发 电量 估算 , 全年发 电量约 达到 亿 ,相 当于 个三峡的发 电量 . 目前太阳能利用主要有 种方式 转化 为 电能 ,包括太 阳能光伏发 电 通过半导体光伏 电池直 接把太阳辐射能转化为电能 和太 阳能光热发电 将 太阳能转化为热能 ,然后利用热力循环 的方法带 动发电机发 电 转化 为 热能 ,包括太阳能灶 , 太阳能温室 , 太 阳能 空调 , 海水 淡化,太阳能 建筑等转化为化学能 ,包 括光合作 用,能源植物 ,太阳能制氢等 .光热发电由于其发电方式与传统发电方 式相 同 ,具 有 生产 适应性强,易 于并 人电网,适 于大 规模生产等特点 ,在世界范围内得到了广泛关注 . '