新能源与新光源在绿色低碳经济中大有可为

发布时间:2014/12/26  信息来源:中国高新技术产业导报

  

  薛钰芝,博士生导师;有突出贡献的中国博士学位获得者;铁道部有突出贡献的中青年专家,享受国务院政府特殊津贴;全国三八红旗手、辽宁省、大连市三八红旗手,铁道部优秀教师。  研究方向:材料微观分析,材料表面技术,真空薄膜,太阳能光伏材料与系统等。

  

  表一

  

  表二

  大连交通大学教授 薛钰芝

  全球经济正加速进入绿色低碳经济时代。绿色意味着以自然生态为榜样,最大限度地利用资源,摒弃浪费,创造人类与自然界和谐相处的社会。低碳经济是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展状态。

  绿色低碳经济,是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式。它的实质是能源利用效率高和采用清洁能源,体现了能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。本文介绍了新光源、新能源的现状,发展绿色低碳经济是大势所趋,阐明了新光源、新能源在绿色低碳经济中将发挥重要作用。

  新能源 半导体发光二极管(LED)

  新光源是指相对与白炽灯节约能源的电光源。包括节能荧光灯、金卤灯、低压钠灯等,近年来有较大发展。各种新光源(见表一)已经在不同场合下得到应用。节能荧光灯的原理为气体放电,采用稀土三基色荧光粉为原料研制而成的节能灯具,一般用电子整流器驱动。光效70—80lm/W,色温暖、冷光等多种,价格便宜、寿命长,有U型节能灯、螺旋型节能灯,主要在家庭使用。金卤灯包括石英金卤灯和陶瓷金卤灯两种。具有高光效(65—140Lm/W)、长寿命(5000—20000h)、显色性好(Ra65-95)、结构紧凑、性能稳定等特点。小功率陶瓷金卤灯,由于电弧尺寸小(Φ1.0mm、lm4.2mm),光心集中,亮度极高,光效高(140lm/W),是普通白炽灯的10—20倍,普通荧光灯的3-4倍,高压汞灯的4倍。缺点是对颜色的分辨能力差,适用于公路、隧道、港口、货场和矿区等场所照明。无极灯由高频发生器的电磁场以感应的方式耦合到灯内,使灯泡内的气体雪崩电离,形成等离子体。等离子受激原子返回基态时辐射出紫外线,灯泡内壁的荧光粉受到紫外线激发产生可见光。灯泡内无灯丝、无电极,使用寿命达6万小时以上。发光效率高,高频无极灯70lm/W。显色指数达80以上,采用优质三基色荧光粉,颜色不失真。

  发光二极管(LED),具有耗电少、使用寿命长等优势。其核心部分是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,一端是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来形成LED模块。例如:室内单双色模块、半户外模块、亚表贴模块等,各有特色。LED照明是一种新型节能、环保替代性技术。国家发改委等六部委在2009年10月联合出台《半导体照明节能产业发展意见》对该产业进行大力扶持。截至2009年年底,我国已成为全球最重要的LED照明生产基地。统计数据显示,仅LED路灯节能一项,每年就能为我国节约一座三峡大坝所发的电力。

  发展新能源 太阳能利用

  新能源是指除传统能源之外的太阳能、风能、水力、生物能、地热能、海洋能等。地球表面每年所能接受的太阳能约为1.074×1014GWh,是全球能量需求的3.5万倍,取之不尽用之不竭,对于解决当今世界环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。表二列出了各种新能源的基本情况。其中,太阳能的直接利用更具有其优越性。

  从发展趋势看,可再生能源在一次能源消费中的比例逐年上升,2020年要达到15%。在2050年要达到50%以上。可再生能源发电成本下降到7美分/kWh。

  我国政府对于发展可再生能源十分重视,已颁布了《中华人民共和国可再生能源法》、《中国可再生能源中长期发展规划》、《中国的能源状况与政策白皮书》、《节约能源法》和《可再生能源“十一五”发展规划》等。特别是2009年颁布的《财政部住房城乡建设部关于推进太阳能光电建筑应用的实施意见》、《关于印发太阳能光电建筑应用示范项目申报指南的通知》以及《关于实验金太阳示范工程的通知》,展示了我国政府对于发展太阳能应用的决心和措施。

  关于太阳能光伏发电

  太阳电池是将太阳光直接转化为电能的半导体器件,利用太阳电池有效地吸收太阳光辐射能,并使之转换成电能的方式称之为太阳能光伏发电。光伏发电系统没有机械运动部件,无污染、无噪音、寿命长;具有模块化结构,适合于任何规模的电力生产,大到中心电厂,小到私人住宅供电。

  商品化太阳能电池有:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池以及化合物薄膜太阳能电池等。

  目前,商品化晶体硅太阳能电池的产业链包括:(1)晶体硅冶炼,获得冶金级晶体硅;(2)精炼出太阳能级硅,其中单晶硅采用拉单晶硅炉制作单晶柱,多晶硅是制锭;(3)光伏电池制作包括切片、扩散制PN结、表面处理、镀减反射膜层、电极引线;(4)层压、封装等环节获得太阳能电池组件板。

  我国太阳能光伏产业经过30多年努力,已迎来快速发展的新阶段。到2007年年底,我国太阳能光伏企业达50余家,太阳能电池年产量达到1188mw,超过日本和欧洲。国内无锡尚德、天威英利、天合光能等企业在美国上市。2008年我国光伏电池产量占世界总产量44%,但2010年我国光伏发电装机量约380兆瓦,在全球只占3%。由此可见我国在太阳能光伏发电的利用方面与发达国家相比还有很大差距

  发展光伏光电一体化集成系统

  此前我们提出了发展光伏光电一体化集成系统将光伏电池与LED穿插装配,形成一体的装置或系统。其功能为:1)采用太阳能光伏电池供电,节省市电;2)白天将收集阳光,转化为电能,并储存,晚上同一个系统的各种LED装置可发光;3)成为城市亮化普遍使用的装置,采用新能源新光源的新型节能环保系统。

  具体形式有:(1)填充式IS-PV-LED:适用于文字为主的LED显示屏,以文字为主的LED显示屏常用于宣传、广告的指示牌。文字之间有不少空间,可以充分利用空间,填充装入太阳能光伏电池。白天将收集阳光,转化为电能,并存储,晚上同一个装置中的LED可以发光。(2)镶嵌式IS-PV-LED显示屏。很多大型晚会或户外宣传广告大量采用LED彩屏,屏幕空格占有较多空间,可以把光伏电池镶嵌在空格中,形成镶嵌式IS-PV-LED显示屏。(3)像素集成式IS-PV-LED显示屏。目前,室内外双色LED屏、全彩LED屏在宣传广告领域的应用普遍,其LED像素之间有小空间,其面积为1-3倍的LED像素的面积,可以在封装时将砷化镓类光伏电池嵌其中,形成IS-PV-LED显示屏。

  新光源新能源在绿色低碳经济中大有可为

  最早提到气候变化、低碳经济问题的是1992年《联合国气候变化框架公约》和1997年 的《京都议定书》。2003年英国能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》正式提出低碳经济的理念。我国政府从2006年起发布了《气候变化国家评估报告》、《中国应对气候变化国家方案》。“十二五”规划把发展低碳经济作为加快转变经济发展方式的重要方向。到2015年非化石能源占一次能源的比重将达11%左右,而煤炭在一次能源消费中的比重则会从2009年的70%以上下降到63%左右。国家能源局正在编制的《新兴能源产业发展规划》实施后,到2020年将大大减缓对煤炭需求的过度依赖,能使当年的二氧化硫排放量减少约780万吨,当年的二氧化硫碳排放量减少约12亿吨。

  这种情况下,发展新光源和新能源正是顺应了绿色低碳经济的要求。首先在照明方面,目前国家着手实施的节能减排政策必然会推动绿色照明的发展。据统计,我国2008年照明用电量达4100亿千瓦时,相当于英国全国一年的用电量,推广节能灯6200万只,即可节能32亿千瓦时,减排二氧化碳320万吨。可以推算,如果城镇居民每户都将一个40瓦的白炽灯换成同样亮度的8瓦节能灯,单灯日照明按6小时计算,每年可节电70度,全国1.4亿多城镇居民,就能形成98亿度电的节电能力。其次,随着城市化进程的实施,对城市亮化以及新农村建设需要的庭院灯、宣传板等提出了较高的要求,要花费大量的电能。三是交通方面:航海、河运;铁路,航空等在快速展的同时也需节能减排。

  我们提倡发展以太阳能、风能供电的各种照明装置。如:太阳能路灯、太阳能草坪灯、太阳能光伏供电LED屏、太阳能交通指示牌、手机充电器、笔记本电脑充电器、旅行包充电器等。这些产品已经或正在实现商品化。

  总之,在国家大力提倡实施绿色经济之时,通过我们的努力,开发新光源和新能源的各类新产品进入市场,为贯彻节能减排国策贡献力量。

   

   

原文时间:2011-06-20

原文地址:http://paper.chinahightech.com/html/2011-06/20/content_23600.htm

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