這是一個叫陳應天院士候選人的豪言壯語。何祚庥寫文章，認為陳教授的上述說法有“科學根據”。
看了下面的一個帖子，才知道，原來這個陳應天教授和何教授開了一個公司，在推廣他們“發明”的太陽能電池。

也難怪方舟子對這個陳應天大加讚賞，還特地抄大英百科全書，證明陳的水平，原來陳是老何的商業盟友。

中科院網頁說：【何祚庥等院士專門在中科院院刊上撰寫《人類即將迎接太陽能時代》一文，向中央領導、主管部門、社會公眾推薦陳應天教授獨創的太陽能發電技術。】

看來還是利益關係啊。

不知這個陳應天候選院士的所謂“幾萬個太陽”到底是什麼？

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那是你不會查。我這個外行都可以查到Y.T. Chen的許多論文

所有跟貼·加跟貼·新語絲讀書論壇http://www.xys.org/xxxx-bin/mainpage.pl

交者: 方舟子 於 2006-1-28, 05:09:08:

回答: 難道“旁觀者”就是陳教授？ 由 daye 於 2006-1-28, 00:17:51:

他在70-80年代起就已經在劍橋大學從事理論物理研究，
發表過許多篇物理論文。《大英百科》
的“gravitation”條目提及其研究成果。
在amazon可查到他出過一本物理學方面的書。
近年來Y.T.Chen研究太陽能應用，在IEEE Transactions on Power Electronics，Journal of Solar Energy Engineering，Solar Energy等專業雜誌上可找到許多篇他發表的論文。

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人類即將迎接太陽能時代－何祚庥 陳立泉
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時間：2005年9月9日10:14
來源：中國科學院院刊2005年第四期


作者：何祚庥 陳立泉


最近，中國科學技術大學陳應天教授撰寫了一篇題為“從幾百個太陽到上萬個太陽”的文章，這篇文章有科學論據、實驗結果和成本核算，以及對未來發展的構想，從而展示出人類將迎接太陽能時代的一種前景。為此，我們熱心向中央領導、主管部門、社會公眾推薦這篇文章，並據此提出建議。

陳應天教授經長期研究，發展出新型數碼光學理論和自動跟蹤集聚太陽能光發電技術。該技術跟蹤聚光極為精密，而且製造非常簡單，運行持續穩定，得到世界上有影響的天文學家、太陽能專家的高度讚賞。這種技術不僅給太陽能聚光的高效性、經濟性利用開闢了一條全新的途徑，還可以廣泛應用於一系列科研、工業、通訊、安全、國防等領域。

目前，陳應天教授已研製出太陽光發電原理型實驗樣機。該樣機利用了新型跟蹤聚光原理和技術，系統運行完全由軟件自動控制，用玻璃鏡把陽光集中到面積很小的高性能光伏電池面上，光伏電池接收約300個太陽光強，同時輸出+600瓦的電力和2噸溫度為60℃—70℃的熱水。以該裝置的壽命為10年，年日照3 000小時來計算，這一裝置的發電成本約為每度電0.7—0.8元，亦即僅比火力發電、水力發電上網價格高1倍。如注意到控制系統、運轉系統和冷卻系統的總耗能僅占輸出能量的5%，且這一原理性的裝置，僅僅是初步的實驗結果，其發展前景不可估量!

當前世界各國都在鼓勵太陽能光電產業的發展。據2005年1月20日《人民日報》報道：世界光伏發電從1998年的154.9兆瓦增加到2003年的742.28兆瓦，年均增長率為36.8%，已超過風力發電的平均上升速度。2004年，全球光伏組件產量是7年前的10倍。

日本於1992年啟動了“新陽光計劃”，同時頒布了新的淨電計量法，要求電力部門以商品價格購買多餘的光伏電量，並實行補貼政策。日本居民光伏屋頂系統最近5年平均年增長率為96.7%，日本光伏產業2002年生產能力增長了47%，2003年增長了45%。2003年底，日本總共安裝887兆瓦，政府計劃2010年總計安裝4 820兆瓦。德國對可再生能源的利用通過立法、政府大量補貼等措施，使德國成為繼日本之後世界光伏發電發展最快的國家。由於投資回報率高達10%，遠高於其它產業，因此光伏產業快速發展。從1999年到2003年德國光伏市場增加了10倍，成本下降20%。2004年新安裝的併網發電系統大約200兆瓦，總銷售額超過10億歐元，就業人數約1.5萬人。英國於2002年也制定了可再生能源法，該法強制所有電力供應商在3年內，至少提供3%的可再生能源的電力，2010年可再生能源電力要達到總電力的10.4%。

雖然太陽能光發電在發達國家正受到特殊重視，但“太陽電池的高額成本仍是制約光伏發電大規模應用的主要因素。” 據2004年12月31日《科學時報》報道，中科院電工研究所馬勝紅研究員分析說：“目前太陽電池的價格大約為每瓦3.15美元，併網系統價格為每瓦6美元，發電成本為每度0.25美元。在我國，完全商業化運作的併網光伏發電上網電價大約為每度電3.4元，尚無法同火電、風電等競爭。預計到2010年，光伏系統發電成本才有望下降到每度電0.8元左右。”但也有人認為可能要到2020年才能降到這一價格。

太陽能光發電的成本如此高是因為目前的太陽能光發電大都屬於平板固定式晶硅光伏發電設備，其優點是：安裝和維護方便，特別便於安放在屋頂和牆面。然而它存在兩個困難：第一，使用時，1平方米的光伏電池只能接受1平方米的太陽光，光電轉換效率平均最高約為15%。因這種光伏發電方式永遠受到1∶1晶片價格的限制，晶硅光伏電池造價昂貴，是光伏系統成本最主要的部分；第二，太陽光線入射角將隨時間變化，這一餘弦效應降低了光電轉換效率，使得每天有效積分發電效率只有4%—6%，白白浪費了30%—50%的太陽光。長期以來，這些限制因素使得光伏電池發電成本約是2—3元 / 度，在短期內難以大幅度下降和實現大規模商業化。

近年來，一些發達國家競相研發聚光光伏電池。其產品已做到在光輻照為300個太陽光照射的強度下，聚光光電池的轉化效率仍能保持30%—35%的光電轉化率。由於砷化鎵的材料和製造工藝成本遠大於硅電池，所以當前其同樣面積的製造成本約為通常平板式光伏電池的100—150倍。如果乘上光照和效率的因子，可期望光電轉化成本是通常硅光伏電池的1 / 4。但是，隨着製造工藝的進展及其規模產業化，可期望能大幅度降低聚光光伏電池的成本。也不排除用硅單晶來製作聚光光伏電池，雖然其光電轉化效率會低於砷化鎵，但其單位面積所提供的電力的成本，也有可能大幅度降低。所以，如果人們能將太陽光聚集起來，照射到聚光光伏電池上，就有可能大幅度地降低發電成本。但不幸的是這類能跟蹤太陽的聚光鏡，卻是結構複雜、造價昂貴的一個龐大體系!

理論或原則上，可以設計出某一隨時間而變化的，用n×m個小鏡面將太陽光反射到任何一個指定的面積的跟蹤系統，並得到較好的聚焦質量(即在任何時間內，其聚光光輻射的強度在光電池表面上均達到均勻分布)。但這樣一來，就要求有2×n×m的控制元件和n×m個支撐系統。可以設法(如採用二步法，即將反射和聚焦分兩個步驟來進行)減少其支撐結構，但仍要2×n×m個控制元件。這就構成了構造這類價廉物美的定日鏡的困難。近年來�熚覈�科技工作者力圖創造出新的定日鏡，並〉昧絲上駁慕�展。�?004年12月15日張耀明院士在《經濟日報》上的一個談話：“我們的定日鏡性能與國外相當，且已獲得中美兩國專利，而成本卻只有國外的幾分之一。”“國產定日鏡的面世，將使太陽能熱發電站的投資大幅降低，從而加快其發展步伐。”

但是，目前在國外得到較多關注的定日鏡，畢竟還是一個價格比較昂貴的體系!

在“從幾百個太陽到上萬個太陽”一文中，陳應天教授用嚴密的數學分析證明：如果要求大幅度減少定日鏡中子鏡的數量和減少定日鏡控制元件，亦即由2×n×m的控制體系，降低為n+m的控制體系，並仍然得到質量較好的聚光面，就必須將傳統的“方位角和高低角”的跟蹤控制方式，修改為他所提出的“仰角和轉動”的新的跟蹤控制方式，並還要將通常使用的平面鏡、棱形面鏡，球面鏡，拋物鏡、超拋物鏡等等，修改為他所特殊設計的，由較複雜數學公式所定義的特殊鏡面。陳應天教授證明：滿足上述要求的數學解答是存在的。並進一步證明：如果所控制的行和列的旋轉都很小，特別是當太陽光聚光到焦斑的距離比定日鏡大小大很多時，行和列的旋轉可以近似地表現為直線運動，從而使定日鏡的設計大為簡化，其相應的控制體系和結構體系也可以大為簡化，並可大幅度降低其建造成本。

這樣一種新型的光發電模式，“價廉物美的定日鏡+高轉化率的聚光光伏電池+高效廉價散熱供熱系統”(註：聚光光伏發電，必須有散熱系統，如何經濟有效地利用其熱量，也是一個待研究的課題)，就成為極有前景的新型發電模式。

當然，如果有了價廉物美的聚光鏡，就不僅可以應用到太陽能光發電，也能應用到熱發電，這需要請專家們進一步共同探討其現實而經濟可行的途徑。

陳應天教授已經利用這一新型定日鏡做出了一個小型裝置，如果進一步將其簡單地聯結為某一大型光電站，可期望這一光電站的總價格為250萬美元，輸出功率為1兆瓦。以年運轉2 000小時計，其年產電能2×106千瓦小時。如果保守地估計裝置壽命為12年，由此可得其相應的電價為每度0.1美元，亦即僅比國內每度0.5元人民幣貴1倍!陳應天教授在文中說：“這一價格是現實已達到的。”(註：這裡仍假設裝置壽命是12年)。不排除這一發電模式，還有大幅度降價的空間。這就使得我們在能源問題上看到了新的希望：人類將提前迎接太陽能時代。

但是，太陽能光發電的弱點是：有太陽有電，無太陽無電。所以，太陽能光發電的體系還必須配以“安全長壽高效價廉的儲能電池”。現在國內外都在大力研發儲能電池。在眾多的儲能電池中，鋰離子儲能電池備受關注。在日本1992年啟動的“新陽光計劃”中，研究了兩類鋰離子電池，一類是用於驅動電動車輛的鋰離子動力電池，另一類是用於家庭儲電的鋰離子儲能電池。雖然這兩類電池都可用來調節電力的“峰谷比”，“晚上蓄電�煱滋煊秒姟保�但對它們的性能要求除了安全和環保外，其它方面是有很大差異的。車輛動力電池要求有高的能量密度和高的功率密度�熂丛诮o定重量或體積中能儲存儘量多的電能，並且能夠在儘量短的時間內釋放出去�牎�儲能電池對這兩項指標並不苛求，卻要求有很長的使用壽命�熑毡尽靶玛柟庥媱潯币�求3 500次�牶秃鼙阋说膬r格。日本的“新陽光計劃”取得了成功，不久的將來，日本的千家萬戶，將購置鋰離子儲能電池，既可儲存自家屋頂太陽能電池白天發的電，又可儲存電網的低谷電，如果用電有富餘的話，還可以返回電網，獲得較高回報。

我國小功率鋰離子電池產量已占國際市場的1/3。近年來，由於國家電動車計劃的啟動，對鋰離子動力電池研究和開發有很大促進，已取得很大進展，正在商品化生產，以滿足電動車大發展的需求。對儲能電池，包括鋰離子儲能電池的研究才剛剛開始，還有很多基礎工作有待開展。但由於有鋰離子動力電池的研發基礎，特別是一些關鍵材料是通用的，可以預期，鋰離子儲能電池的研發速度會很快。磷酸鐵鋰作正極的鋰離子電池是極有希望的體系。磷酸鐵鋰是一種廉價和環境友好的材料，在所有已知的正極材料中，它的安全性最好。國內已掌握磷酸鐵鋰的生產技術。以磷酸鐵鋰作正極的鋰離子動力電池循環壽命已超過800次。與此可對比的是，通常質量較好的鉛酸電池的循環壽命是150—200次。鋰離子電池隔膜對電池安全性和成本�熂s占電池成本的20%�犛兄匾�影響。可喜的是，我們已研究開發出具有自主知識產權的新材料，不僅安全性好，而且成本遠低於進口產品。這就給人們一種新的希望，在3—5年時間內，中國將能製造出價格和鉛酸電池相當的鋰離子儲能電池，但在重量上卻至多是鉛酸電池的1/4，壽命至少是鉛酸電池的3倍，無一次污染，也無二次污染，無記憶效應，自放電率小於6%/月，是所有蓄電池中最小的。尤其是鋰離子蓄電池的工作電壓是3.4—3.6伏，正是我們大力推廣的半導體白光照明中發光二極管的工作電壓。而單體光伏電池的輸出電壓是0.46伏，根據需要很容易設計聚光光伏電池組件�熯m應儲能電池和照明燈具的工作電壓，而無需升壓器和交直流轉換器，從而節省光伏照明系統的總體成本。因此聚光光發電和磷酸鐵鋰儲能電池是“天造地設”的“絕配”。目前國際上太陽能光伏發電併網和離網各占一半，在我國實行的“陽光工程”中�� 太陽能光伏發電以離網為主。在缺乏電網覆蓋的地區，如老少邊窮、偏僻農村、駐防部隊，這一“價廉物美的定日鏡+高轉化率的聚光光伏電池+高效廉價散熱供熱系統+安全長壽高效價廉的鋰離子儲能電池”供電系統，將是有效解決缺電困難的方便模式。如果注意到我國未來大電網是高壓直流輸電，那麼這種“價廉物美的定日鏡+高轉化率的聚光光伏電池+高效廉價散熱供熱系統+安全長壽高效價廉的鋰離子儲能電池”的發電模式，將不需要特殊的交流變直流的轉化裝置，即能和高壓輸電網相聯接。

此外，我們還需要向社會公眾推薦的是：除磷酸鐵鋰可用於價廉物美的鋰離子儲能電池外，在我國，特別是攀技花地區有極為豐富的釩鈦資源，煉鐵後鐵礦渣堆積如山，就存放在金沙江邊，對當地和長江造成一定的環境污染。鐵礦渣中含有大量寶貴的釩和鈦。釩是性能比磷酸鐵鋰更好的正極材料磷酸釩鋰的原料。而鈦是值得重視的新一代太陽能光伏電池——納晶TiO2光伏電池的原料(在此不作詳述)。對此應根據我國的資源情況和國情來開展研究。

我們推薦陳應天教授的這篇重要的科學文章，並附帶介紹這一光發電系統所必需的儲能電池發展現況，以期引起社會公眾的廣泛注意，並大力促進這一新型可再生能源系統的研究開發直至產業化。