太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀及前景分析

蔣　雷（國(guó)網(wǎng)商丘供電公司，河南省 商丘市 476000）

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太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀及前景分析

蔣雷（國(guó)網(wǎng)商丘供電公司，河南省 商丘市 476000）

在1893年、法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”即“光伏效應(yīng)”。1930，朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造太陽(yáng)能電池，使太陽(yáng)能變成電能。1954年恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶太陽(yáng)電池。同年，韋克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，制造出第一塊薄膜太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能是一種清潔的可再生資源，隨著太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的巨大潛力推動(dòng)著太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)不斷提高，可再生資源的不斷減少。所以太陽(yáng)能的利用和開(kāi)發(fā)被人們?cè)絹?lái)越重視。所以本文是對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)單的介紹，并且對(duì)現(xiàn)狀和前景進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

太陽(yáng)能；光伏發(fā)電；現(xiàn)狀；前景

因?yàn)槭澜缃?jīng)濟(jì)和人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展，使全球能源斷缺、環(huán)境污染等問(wèn)題日益嚴(yán)重。為了可以確保有可持續(xù)利用的資源、減輕對(duì)環(huán)境的污染?，F(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)不再適合當(dāng)今社會(huì)使用了，應(yīng)把目光放在新能源的開(kāi)發(fā)和利用上。在可再生資源里太陽(yáng)光伏發(fā)電作為可再生能源利用的重要組成部分，而且光伏發(fā)電最快。是繼風(fēng)力發(fā)電后發(fā)展最大、最快的產(chǎn)業(yè)。全世界都非常重視太陽(yáng)能光伏發(fā)電的進(jìn)展。又因?yàn)橹袊?guó)擁有著豐富的太陽(yáng)能資源，對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)采有著非常大的優(yōu)勢(shì)，所以我國(guó)把太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為開(kāi)發(fā)新能源的重要點(diǎn)。

1　太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

1.1資源本身

太陽(yáng)是一個(gè)巨大、永久的能量源，每秒輻射到地球的能量相當(dāng)于使用500萬(wàn)t的標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于每年就要使用130萬(wàn)億t標(biāo)準(zhǔn)煤。世界上可以開(kāi)發(fā)的能源當(dāng)中太陽(yáng)是最大的。而且太陽(yáng)照射大地時(shí)不會(huì)受到地域的限制，所以可以直接開(kāi)發(fā)和使用，在開(kāi)發(fā)時(shí)不會(huì)用到開(kāi)采和運(yùn)輸。在隨著煤、石油、天然氣……大量的消耗，能源的供應(yīng)會(huì)越來(lái)越緊張。

1.2地理優(yōu)勢(shì)

我國(guó)太陽(yáng)能資源非常豐富，理論上來(lái)說(shuō)太陽(yáng)能的儲(chǔ)量達(dá)到了每年的17000億t標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用的潛力是巨大的。中國(guó)處于北半球，南北距離和東西距離都在5000km以上。在這遼闊的土地上有著豐富的太陽(yáng)能資源。大多數(shù)地區(qū)年平均輻射量都在4kWh/m2以上，西藏的日輻射量更是達(dá)到了7kWh/m2。年日照時(shí)數(shù)多于2000h，和同一緯度的國(guó)家相比，比歐洲、日本具有優(yōu)勢(shì)，和美國(guó)相似。

1.3其他優(yōu)勢(shì)

光伏發(fā)電在大量供應(yīng)電力的時(shí)候，為避免占用多的土地資源，光伏發(fā)電就可以安裝在只要有光地方。這就說(shuō)明在公共、私人和工業(yè)建筑的屋頂或墻面上都有安裝的可能。在運(yùn)行中，光伏發(fā)電系統(tǒng)還能減少建筑對(duì)熱量的吸收，增加通風(fēng)。光伏還可以當(dāng)作隔聲板安裝在光路兩側(cè)。

2　太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電和光熱發(fā)電都是太陽(yáng)能發(fā)電，把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)稱(chēng)為光伏發(fā)電技術(shù)。通常所說(shuō)的太陽(yáng)能發(fā)電指的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電，簡(jiǎn)稱(chēng)“光電”“光伏”。發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿牡囊环N技術(shù)。該技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后在進(jìn)行封裝保護(hù)就可以形成大面積的電池組件，再配上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電產(chǎn)品主要運(yùn)用在三大方面：①在無(wú)電場(chǎng)所提供電源；②太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品；③并網(wǎng)發(fā)電。

3　光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

平常的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由這幾個(gè)主要部件組成，交直流逆變器、蓄電池、光伏系統(tǒng)電池控制器、光伏電池組件等。第一，太陽(yáng)能通過(guò)光伏電池組件轉(zhuǎn)變成電能，之后用交直流逆變器把直流電轉(zhuǎn)變成交流電，與此同時(shí)逆變器還可以自動(dòng)穩(wěn)定電壓，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量。用蓄電池把多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要用電的時(shí)候再釋放出來(lái)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分是放電控制器，它可以防止太陽(yáng)能光伏電源系統(tǒng)的儲(chǔ)能電池組過(guò)放電和過(guò)充電的設(shè)備。

4　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展分析

4.1國(guó)外的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

從20世紀(jì)80年代作為世界上發(fā)展最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。從2004年以前算起，世界上的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)總?cè)菁{量達(dá)到了964.9MW，2006年年底時(shí)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到了4961.69MW。隨著太陽(yáng)能的種類(lèi)不斷增加、應(yīng)用范圍愈加廣闊，（多晶硅、非晶硅、帶狀硅、聚光、薄膜、單晶硅電池等太陽(yáng)能光伏電池可以實(shí)用化和商品化。）市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。國(guó)際市場(chǎng)上的太陽(yáng)能光伏電池價(jià)格都在3.15美元上下。并網(wǎng)后的價(jià)格是6美元/W，成本在每千瓦時(shí)的0.25美元。因?yàn)榘l(fā)電效率在不斷的上漲。單晶硅電池的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了23.3%，砷化鎵的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了最高的25%，而晶體硅的轉(zhuǎn)換率只有15%。在此時(shí)，太陽(yáng)能光伏電池組件的使用壽命也增加了。直到2006年世界上早已建造了10余座兆瓦級(jí)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個(gè)兆瓦級(jí)的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。美國(guó)是全世界最早制定光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃的國(guó)家，美國(guó)在1997年提出了“百萬(wàn)屋頂”的計(jì)劃。日本是在1992年啟動(dòng)了新陽(yáng)光計(jì)劃，發(fā)展到2003年的時(shí)候日本生產(chǎn)的光伏組件占世界的50%，世界的是大廠商里面有四家都在日本?，F(xiàn)在運(yùn)用太陽(yáng)能光伏電系統(tǒng)最多的國(guó)家是日本、歐盟和美國(guó)。2010年意大利和德國(guó)成為全球安裝量最大的國(guó)家。在以后，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)將會(huì)向低成本、高效率、使用時(shí)間長(zhǎng)的道路上發(fā)展，以后的發(fā)電量也占重要部分。還有些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光電平價(jià)上網(wǎng)，德國(guó)的新可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)的電價(jià)，大力的推動(dòng)了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這讓德國(guó)成為了繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國(guó)家。意大利、瑞士、法國(guó)等也紛紛制定光伏計(jì)劃。

4.2在國(guó)內(nèi)的光伏發(fā)電現(xiàn)狀和發(fā)展前景

我國(guó)的太陽(yáng)能資源豐富，太陽(yáng)能的儲(chǔ)量達(dá)到了每年的17000億t標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用的潛力是巨大的。中國(guó)處于北半球，南北和東西距離都在5000km以上。在這遼闊的土地上太陽(yáng)能的資源是非常豐富的。平常的地域一年均輻射量都在4kWh/m2以上，西藏的日輻射量更是達(dá)到了7kWh/m2。一年的日照時(shí)間數(shù)不少于2000h，和同一緯度的國(guó)家相比較，會(huì)比日本、歐洲更具有優(yōu)勢(shì)，和美國(guó)相似。因此我國(guó)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的前景是非常廣闊的。

我國(guó)的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是在20世紀(jì)70年代開(kāi)始發(fā)展的，太陽(yáng)電池的地面應(yīng)用是在1973年開(kāi)始的，單晶硅太陽(yáng)電池是在1979年開(kāi)始生產(chǎn)。在20世紀(jì)90年代中期，那時(shí)的光伏發(fā)電已經(jīng)在穩(wěn)固發(fā)展。太陽(yáng)電池和組件的產(chǎn)量在逐年穩(wěn)固增加。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)三十多年的努力，在20世紀(jì)初我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的新階段，在這30年里我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了兩次跳躍性的發(fā)展。

2007年底，我國(guó)光伏系統(tǒng)裝機(jī)的總量達(dá)到了100MW，生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的企業(yè)多達(dá)五十余家。太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力達(dá)到了2900MW，太陽(yáng)能年產(chǎn)量達(dá)到了1188MW，超過(guò)日本和歐洲成為生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的最大國(guó)家。

現(xiàn)在，我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換效率與國(guó)外相關(guān)技術(shù)先比還是有一定的差距，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、科技部共同提出的可再生能源發(fā)展的總目標(biāo)，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)今后的發(fā)展方向主要是向提高轉(zhuǎn)換效率、生產(chǎn)成本降低。根據(jù)《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，我國(guó)力爭(zhēng)使太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)能量達(dá)到1.8GW，2050年達(dá)到將達(dá)到600GW，同年里我國(guó)可再生能源力裝機(jī)將占全世界裝機(jī)的25%。其中光伏發(fā)電裝機(jī)會(huì)占到5%，預(yù)計(jì)在2030年之前我國(guó)太陽(yáng)能裝機(jī)容量的復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)25%以上。

5　結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，我國(guó)光伏發(fā)電的應(yīng)用還在不斷摸索前進(jìn)中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相對(duì)比光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：安全可靠、沒(méi)有噪聲、無(wú)污染、無(wú)公害；無(wú)枯竭危險(xiǎn)；不受資源分布地域的限制，可以利用建筑屋面。因?yàn)槭艿讲牧系南拗扑匀藗儗?duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用率還是不高。就必須研究新的材料來(lái)提高發(fā)電率，降低成本。把光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛的運(yùn)用在國(guó)內(nèi)。希望在不久的未來(lái)，我國(guó)的光伏發(fā)電整體競(jìng)爭(zhēng)力能夠達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2016-3-12

TM615

A

2095-2066（2016）09-0027-02