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          太陽能光伏發電產業的發展趨勢和展望

          文章出處:未知 發表時間:2018-10-09 14:56

          目前,傳統的石化能源與經濟、環境的矛盾越來越突出。能源是經濟與社會發展的基本動力,但由于常規能源的有限性和分布不均勻性,造成世界上大部分國家的能源供應不足,不能滿足經濟可持續發展的需要。從長遠來看,全球已探明的石油儲量只能用到2020年,天然氣也只能延續到2040年左右,即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二、三百年。而傳統的石化能源所帶來的環境問題也令人擔憂。每年有數十萬噸二氧化硫和二氧化碳等有害物質排向空間,使大氣環境遭到嚴重污染,直接影響居民的身體健康和生活質量;局部地區形成嚴重的酸雨區,又嚴重污染水土。同時由于排放大量溫室氣體而產生的溫室效應,已引起全球氣候惡化。

          發展可再生能源已成為全球課題。而綜觀可再生能源種類,風能、生物能、太陽能中,太陽能的利用前景最好,潛力最大。近30年來,太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展,成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。而其中的太陽光伏發電是世界上節約能源、倡導綠色電力的一種主要的高新技術產業。發展光伏產業已經成為全球各國解決能源與經濟發展、環境保護之間矛盾的最佳途徑之一。

           

          一、資源概況

           

          豐富的太陽輻射能,是取之不盡用之不竭、無污染、廉價的能源。太陽能每秒鐘到達地球的能量高達80萬千瓦,如果把地球表面0.1%的太陽能轉為電能,轉變率為5%,那么每年發電量可達5.6×1012千瓦時,相當于目前全世界能耗的40倍。就全球而言,美國西南部、非洲、澳大利亞、中國西藏、中東等地區的全年總輻射量或日照總時數最大,為世界太陽能資源最豐富地區。

           

          我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3.3×103~8.4×106 kJ/ (m2•a)之間, 相當于2.4×104億t標準煤,屬太陽能資源豐富的國家之一。全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2000h,日照在5×106 kJ/ (m2•a)以上。我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時數均為全國最高,為太陽能資源豐富地區;除四川盆地、貴州資源稍差外,東部、南部及東北等其他地區為資源較富和中等區。

           

          二、太陽能的光伏利用

           

          1954年美國貝爾實驗室研制出世界上第一塊太陽電池,揭開了太陽能開發利用的新篇章。經過半個世紀的努力,太陽能光熱利用技術及其產業異軍突起,成為能源工業的一支生力軍。目前,太陽能的應用領域非常廣泛,但最終可歸結為太陽能熱利用和光利用兩個方面。而太陽能的光利用中太陽光伏發電在近些年來得到了長足的發展。

           

          太陽能發電主要包括太陽能光伏發電和太陽熱發電。利用太陽電池這種半導體器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉換成電能的直接發電方式稱之為太陽能光伏發電。光伏發電系統沒有機械>機械運動部件,無污染,無噪音,具有很長的工作壽命,特別是獨特的模塊化結構,使其適合于任何規模的電力生產,大到中心電廠,小到私人住宅供電。太陽能光伏發電是一種零排放的清潔能源,也是一種能夠規模應用的現實能源,可用來進行獨立發電和并網發電。近20年來世界范圍內太陽能光伏技術和光伏產業發展很快,發達國家主要采用屋頂計劃和并網發電的基本形式。

           

          隨著光伏發電技術不斷提高,并網光伏發電在市場中的份額逐年增加,2003年已達到55.5%,占據了主導地位。這在人類能源變革中具有重要意義,它標志著光伏發電由邊遠地區和特殊應用向電網電源發展,由補充能源向替代能源發展的轉變,人類社會已開始為建設可持續發展的能源體系而努力。其他諸如農村邊遠地區應用、通訊和信號、消費電子產品等都有快速發展,并繼續發揮光伏發電的獨特優勢。

           

          三、國內外光伏發電歷史及現狀

           

          1、 國外光伏發電歷史及現狀

           

          近幾年,國際上光伏發電快速發展,美國、歐洲及日本制定了龐大的光伏發電發展計劃。國際光伏市場開始由邊遠農村和特殊應用向并網發電和與建筑結合供電的方向發展,光伏發電已由補充能源向替代能源過渡。

           

          美國政府最早制定光伏發電的發展規劃,1997年又提出“百萬屋頂”計劃,能源部和有關州政府制定了光伏發電的財政補貼政策,總光伏安裝量已達到3000MW以上,美國連續三年光伏產業均高于30%的年增長率上升,其主要原因是光伏組件并網應用和政策激勵引起的。

           

          日本于1974年開始執行“陽光計劃”,投資5億美元,一躍成為世界太陽電池的生產大國,1994年提出朝日七年計劃,計劃到2000年推廣16.2萬套太陽能光伏屋頂,已完成。1997年又宣布7萬光伏屋頂計劃,到2010年將安裝7600MW太陽電池。

           

          1993年,德國首先開始實施由政府投資支持,被電力公司認可的1000屋頂計劃,繼而擴展為2000屋頂計劃,現在實際建成的屋頂光伏并網系統已經超過5000。德國政府并于1999年開始實施10萬太陽能屋頂(每戶約3kW一5kW)計劃。并且1999年德國光伏上網電價為每千瓦時0.99馬克,極大地刺激德國乃至世界的光伏市場。

           

          瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國,也紛紛制定光伏發展計劃,并投巨資進行技術開發和加速工業化進程。印度、馬來西亞等東南亞國家,也制定了國家的光伏發展計劃。

           

          2 、國內光伏發電歷史及現狀

           

          我國的太陽能光伏發電應用始于70年代,但直到1982年以后方真正發展起來,在1983年至1987年短短幾年內先后從美國、加拿大等國引進了七條太陽電池生產線,使我國太陽電池的生產能力從1984年以前的年產200千瓦躍到1988年的4.5兆瓦。在應用方面,我國目前太陽電池主要用于通信系統和邊遠無電地區,在1995年年銷售才約1.1兆瓦。

           

          在1995年西藏的無水力無電縣中,已建成2個功率分別為10千瓦和20千瓦的光伏電站。地區而言,當前我國光伏發電的重點在青海、西藏、新疆、內蒙、甘肅等無電和嚴重缺電的農牧區。據不完全統計,在這些地區已建成10~100kW光伏電站40多座,推廣家用光伏電源15萬臺,總功率達2.9MW。

           

          2004年9月,廣東首座總容量為1兆瓦的太陽能發電系統在深圳通過驗收。

           

          2004年9月,我國首座屋頂太陽能發電站近日在北京竣工投產。這套太陽能發電系統分別安裝在北京市路燈管理中心的4棟辦公樓和左安門賓館的屋頂上,可以單獨供電也可以并網供電,總裝機容量140千瓦,年發電量約15萬千瓦時,能讓4萬盞100瓦的路燈亮上一年。

           

          2005年初,甘肅《敦煌8兆瓦并網光伏發電系統建設預可行性報告》也通過有關部門組織的專家評審。據悉,敦煌8兆瓦系統目前即使在全世界也是最大的,光伏發電技術領先的德國也只有5兆瓦光伏發電系統。據有關方面人士介紹,甘肅省敦煌8兆瓦光伏發電系統建設項目工程預計投資額為3.2247億元,其中申請國家補助1.6億元,建設投運后年均發電量可達1280萬千瓦時。甘肅省敦煌8兆瓦光伏發電系統建設項目已被列入國家“十一五”規劃中。

           

          在上海,根據上海有關部門制訂的《2005-2007年上海開發利用太陽能行動計劃》,到2007年上海光伏發電示范項目將達到5兆瓦以上,其中首個1兆瓦光電示范工程將于今年之前落戶生態島崇明。

           

          目前,四川也已向國家發改委申報項目,準備在攀西地區建一個目前國內最大的太陽能發電站,裝機容量為2000千瓦。

           

          根據國家《可再生能源中長期發展規劃》,要大力推廣應用小功率光伏系統,建立分散型和集中型兆瓦級聯網光伏示范性電站。到2010年,我國光伏發電總裝機容量將達500MVP。其中,300~350MVP裝機用于解決西部無電區通電問題,其次為工業應用,包括通訊、鐵路設備等,最后是提供照明部分。也就是說,從今年到2010年這五六年時間,光伏發電總裝機容量將是2004年底的7倍多,我國國內光伏市場十分巨大。

           

          四、中國和世界光伏產業成本數據及展望

           

          光伏發電成本隨著產業的發展不斷降低,其中光伏組件成本30年來幾乎降低了2個數量級。2003年,世界主要廠商的成本已降到2-2.3美元/W,售價2.5-3美元/W。隨著技術進步,產業規模不斷擴大,光伏發電的成本將繼續不斷降低。

           

          據有關資料統計顯示,在1991年國外光伏發電價格為40-75美分/kwh,1995年為25-50美分/kwh,2000年為12-20美分/kwh,而光伏系統成本則分別為10-20美元/Wp、7-15美元/Wp、3-7美元/Wp。

           

          據了解,我國太陽能電池組件目前的價格大約為3.95美元/瓦,并網系統價格為6-7美元/瓦,發電成本為0.25美元/瓦。最近完成的8兆瓦并網光伏系統的前期研究表明,目前太陽光轉化成電能的轉化率不到15%,光伏發電上網電價4—5元/千瓦時,是目前火電成本的10倍左右。如此高的價格,無論是由用戶分攤還是由國家補貼,大規模推廣使用太陽能的阻力很大。暫時還無法同火電、風電等競爭。

           

          然而世界上近期的大規模市場發展和快速的技術進步正在使光伏系統設備和發電成本有效降低,預計到2010年光伏系統將降到3美元/瓦左右,發電成本將下降到每度0.1美元,也就是人民幣1元錢左右。

           

          在我國小規模的離網太陽能光伏發電技術基本成熟,全國已使用的總規模約50MW左右,預計年增長率為30%。但較大容量的并網太陽能發電設施極少,且無自主知識產權。光伏發電潛能極大,但目前成本很高。我國科技部將太陽能光伏發電并網項目列入國家科技攻關計劃,且隨著2006年1月1日,中國的《可再生能源法》正式實施,國內太陽能電池市場將有望迅速打開,因為根據該法,太陽能發電并網將合法化,并規定電網必須收購太陽能電力??稍偕茉捶ǖ念C布和實施,是我國開發光伏并網發電系統的重要時機。

           

          結束語 在我國能源供需平衡中,可再生能源已經具有重要地位。而太陽能光伏發電的應用是光伏系統的發展趨勢。當然,要使太陽能發電真正達到民用水平,主要有兩個問題需要解決,一是提高太陽能光電變換效率,降低成本,二是實現太陽能發電與電網的連接,大功率光伏并網發電系統以及光伏發電與建筑相結合的屋頂并網光伏發電系統都必將成為光伏應用最重要的領域,有著十分廣闊的前景。

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