光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

顧建疆　張東虞

摘 要：當(dāng)今社會(huì)，能源和環(huán)境成為兩大主題，尤其是近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，城市環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越發(fā)突出，過(guò)去幾年，很多城市均出現(xiàn)大量的霧霾天氣，使人們?cè)絹?lái)越關(guān)注和重視環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，因此，開(kāi)發(fā)利用綠色環(huán)保新能源就成為了人們迫切的需求，太陽(yáng)能作為可再生潔凈能源，具有以下優(yōu)點(diǎn)：綠色環(huán)保、清潔無(wú)污染且可再生，因此，受到世界各國(guó)的青睞，光伏發(fā)電技術(shù)越來(lái)越受到重視。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；能源；環(huán)保

中圖分類(lèi)號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）17-0035-01

能源問(wèn)題是當(dāng)今社會(huì)面臨的最大問(wèn)題，能源是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的原動(dòng)力，如果能源供應(yīng)一旦短缺，會(huì)直接或間接會(huì)影響到社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要來(lái)源是煤炭、石油、天然氣等，但這些能源的儲(chǔ)存量是有限的，為不可再生能源，并且在石油、煤炭的利用過(guò)程中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。

因此，能源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題對(duì)當(dāng)今社會(huì)影響日益嚴(yán)重，利用和開(kāi)發(fā)新的潔凈能源日益受到世界各國(guó)的重視和廣泛關(guān)注。各國(guó)科研工作者在對(duì)風(fēng)能、核能、潮汐能、地?zé)崮?、太?yáng)能等方面做了深入研究，并且這些新能源越來(lái)越多的應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)工作和生活中。太陽(yáng)能是可再生能源，如今全球能源緊缺，全社會(huì)都在倡導(dǎo)“綠色、環(huán)保、高效”的能源利用理念下，世界各國(guó)都將太陽(yáng)能的利用開(kāi)發(fā)作為本國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。我國(guó)的太陽(yáng)能資料較豐富，全國(guó)有大約60%地區(qū)年日照時(shí)間超過(guò)2 000 h，平均總能量約5.86×103 MJ/m3，而當(dāng)今社會(huì)對(duì)太陽(yáng)能的利用主要是用于光伏發(fā)電，而作為光伏發(fā)電的太陽(yáng)能電池板目前主要采用晶體硅作為原料，因?yàn)楣璨牧蟽?chǔ)存量非常豐富，對(duì)我們大力發(fā)展太陽(yáng)能提供了保障。

1 光伏的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀——國(guó)外

如今，光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)世界性的產(chǎn)業(yè)，發(fā)達(dá)國(guó)家尤其重視光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為新型潔凈能源太陽(yáng)能可以緩解目前能源緊缺的嚴(yán)峻形勢(shì)和生態(tài)壞境被污染的壓力，同時(shí)，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和世界各國(guó)的政策推動(dòng)，光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是世界上新能源開(kāi)發(fā)研制最快的產(chǎn)業(yè)之一。

從1839年Becqurel發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”原理和1954年皮爾松首次研制成單晶硅太陽(yáng)能電池以來(lái)，據(jù)相關(guān)資料顯示，從1997～2007年，太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)量增長(zhǎng)了近41.3%。20世紀(jì)80年代以來(lái)，雖然世界經(jīng)濟(jì)整體低迷，但是光伏技術(shù)仍然保持著兩位數(shù)增長(zhǎng)。尤其進(jìn)入20世紀(jì)90年代，發(fā)展更為迅猛，全世界各國(guó)都在不斷的更新技術(shù)、提高工藝水平、開(kāi)拓光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)、并且各國(guó)政府也通過(guò)政策支持、財(cái)政補(bǔ)貼等手段降低光伏發(fā)電成本，推進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)向前邁進(jìn)，光伏產(chǎn)業(yè)也躋身于全球高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度最快行列。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年后，世界光伏并網(wǎng)發(fā)電年的增長(zhǎng)率達(dá)60%，截止2008年，全球太陽(yáng)能安裝總量累計(jì)達(dá)到15 GW，其中，西班牙的太陽(yáng)能安裝總量位居世界第一，德國(guó)緊隨其后。

美國(guó)早在1997年就提出了百萬(wàn)屋頂計(jì)劃，還推出了以2000年為起始年的5年國(guó)家光伏計(jì)劃，近年又制定了2020～2030年的長(zhǎng)期規(guī)劃，預(yù)計(jì)2015年的光伏發(fā)電成本降低到6美分/kWh。美國(guó)C.Marchetin博士分析出世界一次能源替在趨勢(shì)，太陽(yáng)能將進(jìn)入快速發(fā)展階段，2050年后，太陽(yáng)能將占總能源的30%，本世紀(jì)末，太陽(yáng)能占到首位。

截至2012年9月30日，法國(guó)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際新增光伏安裝項(xiàng)目25 529個(gè)，國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)容量達(dá)到2 923 MW。

日本政府為了減小二氧化碳排量，同時(shí)借鑒近年來(lái)福島核電站事故的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)光伏發(fā)電行業(yè)制定了許多優(yōu)惠政策，并出臺(tái)了一系列政策導(dǎo)向促使日本光伏發(fā)電普很快，并于2008年成立了國(guó)際研究機(jī)構(gòu)，從而促進(jìn)太陽(yáng)能電池及成本的降低和新型電池的研制。

德國(guó)在2000年初確定可再生能源法減免稅收方案，使德國(guó)太陽(yáng)能工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，特別是在2004年實(shí)施了修訂后的《上網(wǎng)電價(jià)法》，使光伏發(fā)電市場(chǎng)需求迅猛增長(zhǎng)。2007年底，太陽(yáng)能電池累計(jì)采用3.84 GW，2008年光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1.7 GW，成為世界上光伏發(fā)電最大的國(guó)家。2009年底，已有20.6 GW推向市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2020年光伏發(fā)電裝機(jī)容量可達(dá)5 100萬(wàn)kW。

2 光伏的開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀——國(guó)內(nèi)

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)光伏項(xiàng)目起步較晚，發(fā)展較慢。目前我國(guó)光伏產(chǎn)品也主要應(yīng)用在市政工程，如：太陽(yáng)能交通指示燈、景觀(guān)燈、路燈、光伏幕墻和小區(qū)路燈等。由于光伏發(fā)電成本較高，我國(guó)采用光伏發(fā)電區(qū)域通常都是政府投資和一些商業(yè)示范區(qū)，近年來(lái)，我國(guó)政府不斷加大光伏發(fā)電行業(yè)的投資力度，促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)得到了較大的進(jìn)步，發(fā)電成本和發(fā)電技術(shù)上都得到了很大程度的提高。

我國(guó)1958年開(kāi)始對(duì)光伏電池進(jìn)行研究。1971年首次將太陽(yáng)能電池應(yīng)用與科研衛(wèi)星東方紅2號(hào)上。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，我國(guó)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越重視，從而促使光伏發(fā)電成本和技術(shù)得到了改善和提高。光伏電池產(chǎn)量在2007年達(dá)到1 088 MW，占全世界太陽(yáng)能電池總量的27.2%，居世界第一。雖然我國(guó)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池總量居世界之首，但是我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平有限，至2007年我國(guó)光伏裝機(jī)容量才達(dá)到20 MW，累計(jì)裝機(jī)容量才達(dá)到100 MW。

我國(guó)政府為了推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，啟動(dòng)了“光明工程”計(jì)劃，截至2010年新增裝機(jī)量400 MW，另外，根據(jù)發(fā)改委預(yù)計(jì)我國(guó)到2020年可達(dá)到50 GW裝機(jī)容量，2050年可達(dá)到100 GW裝機(jī)容量的預(yù)期目標(biāo)，我國(guó)政府加大資金補(bǔ)貼和電價(jià)分?jǐn)傁嘟Y(jié)合的方法推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，并在“十二五規(guī)劃”中明確提出了光伏發(fā)展的目標(biāo)。

國(guó)家發(fā)改委在2011年對(duì)大型地面電站的光伏發(fā)電并網(wǎng)電價(jià)進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)光伏電站的開(kāi)發(fā)建設(shè)起到了推進(jìn)作用，也促進(jìn)了國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同年，國(guó)內(nèi)宣布將采用中國(guó)自主生產(chǎn)制造的組建應(yīng)用于國(guó)外開(kāi)展的發(fā)電項(xiàng)目上，這為我國(guó)光伏生產(chǎn)商帶來(lái)了巨大的商機(jī)。

國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)逐漸開(kāi)始將低成本、發(fā)展成熟的光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，2012年《太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》指出，我國(guó)將重點(diǎn)在中東部地區(qū)建筑上建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，并且將完成1 000萬(wàn) kW的總裝機(jī)容量。國(guó)家電網(wǎng)于2012年11月1日起公布6 MW以下分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目可免費(fèi)以10 kW及以下電壓等級(jí)并入電網(wǎng)，通過(guò)光伏發(fā)電項(xiàng)目發(fā)出電可自行使用，多余電量可以回饋賣(mài)給電網(wǎng)，標(biāo)志著普通用戶(hù)也可以成為發(fā)電供應(yīng)商。

3 結(jié) 語(yǔ)

光伏發(fā)電與其他常規(guī)的綠色發(fā)電技術(shù)相比，具有下面一些優(yōu)勢(shì)：

①無(wú)污染排放、不破壞環(huán)境且可持續(xù)發(fā)展，這種綠色能源不用燃料，運(yùn)行成本低，發(fā)電部件不易損壞，維護(hù)起來(lái)十分簡(jiǎn)單。

②利用太陽(yáng)能的場(chǎng)合廣泛又靈活。既可獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)行，也可與電網(wǎng)并行運(yùn)行。

③可作為電力用戶(hù)供電可靠或提高電能質(zhì)量的UPS電源。

④發(fā)電的效率不隨發(fā)電的規(guī)模的大小而變。

⑤就地可取，無(wú)需運(yùn)輸。

⑥光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，模塊化安裝，可以根據(jù)負(fù)荷的增減任意增減太陽(yáng)電池容量，方便靈活，避免浪費(fèi)。

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