光合作用研究的重大战略意义。光合作用是地球上最大规模的利用太阳能把二氧化碳和水等无机物合成有机物并放出氧气的过程。它是地球氧气的主要来源。当今人类文明所需的化石燃料都是古代植物光合作用直接和间接的产物。自1772年发现光合作用以来，围绕光合作用的研究一直是国际竞争相当激烈的前沿科学领域之一，也一直是生命科学领域长盛不衰的研究热点。光合作用吸能、传能和转能的分子机理及其调控原理是光合作用研究的核心问题。对光合作用能量传递和转化机理及其调控原理的揭示，对光合膜蛋白复合物空间结构解析，将可能使光合膜系统成为第一个在原子水平上，以物理和化学概念进行解释的复杂生物膜系统。该研究领域不仅本身具备重大的理论价值，还能跨越物理世界与生命世界的鸿沟，推进多个前沿领域的发展，为开辟21世纪的新兴产业提供理论依据和科学技术信息。在这一科学前沿领域内，在我国光合作用研究取得优异成果的基础上，进一步组织多学科交叉，有机结合，优势互补，不失时机地开展研究，有望在短期内取得在国际上具有重要影响的成果，在若干方面取得国际领先的地位，并能为在农业、生物质能源中的应用作出重大贡献，为经济发展提供强大的推动力。
国际生物质能的发展现状。美国高度重视生物质能研发，提出未来10年政府投入1500亿美元带动可再生能源的开发，并于2009年拨款10亿美元作为生物质能研发经费。美国生物质能研发的内容非常广泛，非常重视提高光能利用效率的研究。欧盟是最重视环保和锐意开发新能源的发达国家，其中瑞典、德国等国在可再生能源利用方面走在前列。欧盟一直重视生物质能的研发，已实行了7个框架计划，其生物柴油的产业化是全球规模最大的。巴西则是发展中国家最重视生物质能利用的，其经验很值得我国借鉴。
发展生物质能对于我国的重大战略意义。这表现在三个方面：（1）我国面临能源短缺的严峻形势，必须及早改善能源消费结构；（2）清洁燃料的供应能力密切关系着国民经济的可持续发展；（3）生物质能的开发将成为解决“三农”问题的有效途径之一。目前我国生物质能发展虽在沼气利用上有了显著成果，但整体尚未形成战略产业。为此，必须占领科学及技术的制高点，开发有自主知识产权的核心技术。
要发展生物质能，必须首先突破生物资源量的瓶颈，保证生物质资源的供应。这里关键是要在立足本国土地资源、保证粮食安全的前提下建立稳定的能源植物产业基地。如何提高对太阳能生物转化的机制的认识，则是利用光合作用进行太阳能光生物转化的科技与产业的关键
太阳能如何发电？
太阳能是由内部氢原子发生聚变释放出巨大核能而产生的能，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分太阳能都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的且属于一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。
寻找新能源时，人们当然会想到不断地给大地以光和热的太阳。太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，据推算足以继续利用太阳能的技术已经越来越引起科学家们的关注进行热核反应达数千亿年。太阳以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以提供全球人类消费一年的能量。据估计，太阳每3天向地球辐射的能量就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。而且它绝对干净，没有污染。所以太阳能堪称是最为理想的清洁能源。壳牌石油公司经过长期研究后得出结论：“21世纪的主要能源将是太阳能”。
由于现在所用的矿物能源储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。因此各国加强了对太阳能发电研究开发，并有了明显的进步。由于太阳能发电是无污染、无噪音、无能耗、运行维护简单、使用寿命长、规模灵活，既能一家一户的分散供电，也可大规模集中供电，故始终受到人们的青睐。
人类利用太阳能有3个途径：
光热转换，光热转换即靠各种集热器把太阳能收集起来，用收集到的热能为人类服务。
光化转换，光化转换即先将太阳能转换成化学能，再转换为电能等其他能量。植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。
光电转换，光电转换即将太阳能转换成电能。主要分为太阳热发电和太阳光发电两大类。太阳热发电利用太阳辐射产生的热能生产蒸汽来推动汽轮发电机发电。太阳光发电是利用光电池效应原理，将太阳光直接转换成电能，又称光电池发电，也称光伏发电。
在工业发达国家，在光伏发电方面发展很快，仅荷兰、德国、美国和印度4国，光伏电容量已达21.3万千瓦以上，约占全球光伏电容量的39％。荷兰目前太阳能电池板总面积达8万平方米。德国已安装的太阳能电池的容量超过1.5万千瓦。印度目前的光伏发电容量达到了10万千瓦。
我国国土广阔，太阳能资源非常丰富，全国太阳能辐射总量达930～2330千瓦·时／（平方米·年）的地区占全国总面积的2／3以上。尤其是我国青藏高原大部分地区辐射量超过2000千瓦·时／（平方米·年），年日照时数超过3000小时，在世界上属高值区之一，具有很高的开发利用价值。
我国在光伏发电方面，经过多年的研究、开发，已有相当的水平、理论和应用基础。我国的单晶硅太阳能电池及组件，性能稳定，能量转换效率达12％左右。已在秦皇岛、昆明、宁波、哈尔滨、开封等地分别建成太阳能电池的专业生产厂，总设计能力为4500千瓦。太阳光电技术已在交通、通讯、电视、气象、石油、国防等领域广泛应用，也在解决边远地区和无电地区群众生活用电方面发挥一定作用。光伏电池的发展很快。目前的主要问题是光电池的成本高。我国太阳能电池累计用量已超过6000千瓦，我国的光伏电的使用量约1200千瓦，还在不断增加，目前光伏电的总容量达7万千瓦。
德国研制成功了一种新型太阳能存储器，为充分利用太阳能发电和供暖创造了条件。其工作原理是先用聚光镜将太阳光聚集起来，利用太阳光的热量使镁氢化合物分解，产生作为反应媒介的氢气，然后将氢气输回到镁床。在这样连续不断地化学反应过程中产生热量。然后根据需要随时释放出热量，用以发电或供暖。
德国巴符州太阳和氢气研究中心研制的太阳热发电装置，由一面钢质抛光凹面反射镜和一部发电机组成。反射镜直径7.5米，发电机安装在镜的焦点上。焦点的聚光温度达600～800℃。该装置的发电能力为9千瓦。
以色列发明一种太阳能转换成化学能的发电和取暖装置。它由太阳能采集器和化学反应器构成。当集热器将太阳光聚集成束状并照射在金属钠蒸发器上时，因受热而产生的蒸发物被送入凝结器内凝结。在凝结过程中，释放出来的热量又促使反应器内的甲烷同一氧化碳发生反应，生成氢气和二氧化碳，并通过管道送入采暖器，转换成高温液体，便可作室内发电或取暖用。
日本开发出一种太阳能发电装置，将太阳光照射到密封在玻璃罩中的二氧化氮时，太阳光与二氧化氮发生反应，产生光化学烟雾，使二氧化氮的吸光能力增强，大量吸收紫外线，而自身又分解成一氧化氮和原子态氧，结果玻璃罩内气体越来越高，压力就越来越大，藉此推动装置工作。
日本三洋机电公司推出一种家庭用太阳光发电系统，置于屋顶或阳台，由光电池产生的直流电，经逆变器转换成交流电，分成两路。其中一路与家用电器相接；另一路经卖电电表和买电电表与电力公司的供电线路相联。当白天光电池所产生的电力，除家用电器消耗外，如有多余，则经卖电电表输入供电电网。如遇夜晚或阴雨天，则由供电电网经买电电表输入电力。
罗马尼亚一疗养区正在建造一幢装有太阳能取暖、供冷装置的旅馆。在这幢多层楼房的所有可面向太阳的屋顶部位，安装有外形如轻便遮阳棚的太阳能收集器。收集器里晒热了的水能对蓄热器加热，而蓄热器又使空气变热，热空气则循环于各房间的夹墙之间。在夏天，这套装置能供应冷气。夜里，新鲜空气通过蓄热器使其冷却。白天，外部空气在输送到房间之前，流经这个逐渐冷却的热交换器。这样，房间里将能享受到类似夏日海滨的清新空气。
芬兰发明一种手提式“家用太阳能电站”，在其蓄电器里装有半导体硅光电网路，藉以吸收太阳光并转换成电能，足够电剃须刀、电脑和电视机等使用3～4小时，同时还能为收音机的干电池充电。
美国加州公用局正在同德克萨斯仪器公司联合开发一种太阳光发电装置，拟在加州的阳光地带推广。每个住户在自家的屋顶上安装一台0.9平方米的太阳光发电装置，每年可发电2000度，相当于每个住房用户平均用电量的1／3，而装置的价格还不足3000美元。
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