光伏發(fā)電與資源環(huán)境畢業(yè)設(shè)計(jì).pdfVIP

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目題目光伏發(fā)電與資源環(huán)境光伏發(fā)電與資源環(huán)境 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)學(xué)號(hào)號(hào) 專專業(yè)業(yè)供供 用用 電電 技技 術(shù)術(shù) 班班級(jí)級(jí) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 評(píng)閱教師評(píng)閱教師 完成日期完成日期20112011 年年 1010 月月 1717 日日 1 目目錄錄 摘要.2 關(guān)鍵詞2 1 引言.2 2 光伏發(fā)電與資源環(huán)境 3 3 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與未來(lái)5 3.1 光電轉(zhuǎn)換效率6 3.2 光伏發(fā)電成本逐步下降6 3.3 光伏電池產(chǎn)量與裝機(jī)總量逐年增加8 3.4 較大型光伏電站日益增多，并網(wǎng)發(fā)電是發(fā)展方向10 4 我國(guó)的特殊現(xiàn)狀11 5 結(jié)束語(yǔ) 12 致謝.13 參考文獻(xiàn).14 2 光伏發(fā)電與資源環(huán)境光伏發(fā)電與資源環(huán)境 摘要摘要:能源替代形式的迫切性和環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)峻性使得太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)倍受 矚目。 本文針對(duì)目前光伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了詳盡的介紹與分析，同時(shí)結(jié)合全 球太陽(yáng)能資源分布、 光伏材料資源的分布及政府的扶持政策對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了 展望。 最后對(duì)光伏發(fā)電技術(shù)在提供大電力的同時(shí)對(duì)我們賴以生存的環(huán)境資源保護(hù) 予以肯定。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:太陽(yáng)電池；光伏電站；環(huán)境；資源 1.1.引言引言 家經(jīng)過(guò)填密測(cè)算，煤、石油、天然氣這些積蓄了億萬(wàn)年的化石能源，經(jīng) 過(guò)數(shù)百年的巨大消耗，已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)地走向枯竭。世界各國(guó)的能源研究機(jī)構(gòu)和專 得出了比較一致的結(jié)論:全球化石燃料的生產(chǎn)和消耗峰值將出現(xiàn)在 2030-2040 年 之間一“1 給出了中國(guó)主要能源儲(chǔ)量和世界能源儲(chǔ)量對(duì)比。與此同時(shí)，全球 氣候變暖問(wèn)題日趨嚴(yán)重。過(guò)去大半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，二氧化碳?xì)怏w每年的增加水平大 約為 1.3 ppm;到上世紀(jì) 90 年代，這個(gè)數(shù)據(jù)增加到 I .6 ppm，到 2002 年和 2003 年增加到 2.0 ppm。但中國(guó)主要能源儲(chǔ)量和世界能源儲(chǔ)量對(duì)比.是 2005 年前 10 個(gè)月的未公開(kāi)的數(shù)據(jù)顯示這個(gè)數(shù)字已經(jīng)增長(zhǎng)到 2.2 ppm。近日由獨(dú)立報(bào)公布 的相關(guān)資料顯示，二氧化碳是全球氣候變暖問(wèn)題的主要原因。專家認(rèn)為不斷上升 的溫度警示自然界正在釋放出越來(lái)越多的溫室氣體， 變暖問(wèn)題己進(jìn)入一個(gè)新的階 段，而且會(huì)進(jìn)一步加劇。 傳統(tǒng)礦物資源的枯竭和環(huán)境問(wèn)題的日益惡化，促使人類將目光轉(zhuǎn)向取之不 盡、用之不竭、清潔無(wú)污染、隨時(shí)可開(kāi)發(fā)利用的太陽(yáng)能資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，太陽(yáng) 能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá) 80 萬(wàn)千瓦，如果把地球表面 0.1%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為 電能，以 S%的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，每年發(fā)電量可達(dá) 5.6X 10千瓦小時(shí)，相當(dāng)于目前 世界上能耗的 40 倍4。因此，光伏發(fā)電技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展最快，最具活力的 研究領(lǐng)域之一。 自1839年法國(guó)Becquera第一次在化學(xué)電池中觀察到光伏效應(yīng)后， 科學(xué)工作者不斷地探索研究各種太陽(yáng)電池5 0 1954 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室 Chapin 等 人開(kāi)發(fā)出效率為 6%的單晶硅太陽(yáng)電池，成為現(xiàn)代太陽(yáng)電池開(kāi)始的劃時(shí)代標(biāo)志 6。目前，以澳大利亞新南威爾士大學(xué)鈍化發(fā)射區(qū)電池，德國(guó) Fraunhofer 太 陽(yáng)能研究所的局部背場(chǎng)電池及美國(guó)斯坦福大學(xué)的背面點(diǎn)接觸電池等為典型代表 的第一代晶體硅高效電池，這類電池的實(shí)驗(yàn)室效率已達(dá)到 24.7 % .大規(guī)模生產(chǎn) 商用產(chǎn)品的效率為 17%以上睜 7;多晶硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率也突破了 20。第 二代薄膜太陽(yáng)電池也取得了令人矚目的成就， CuInSe:和 CdTe 等薄膜電池的實(shí)驗(yàn) 3 室效率目前分別為 19.5%和 16.5%。其他新型電池，如燃料敏化電池、有機(jī)電 池也不斷刷新以往的記錄，更高效率的新概念電池也受到廣泛重視。表 1 列出了 已報(bào)道的各種太陽(yáng)電池的最高轉(zhuǎn)換效率能源替代形式的迫切性、 環(huán)境保護(hù)的 嚴(yán)峻性、電池效率的攀升、及德、日、美等國(guó)的扶持政策使得光伏裝機(jī)量近年來(lái) 急劇攀升，并網(wǎng)發(fā)電的應(yīng)用比例迅速提升，并成為光伏發(fā)電的主導(dǎo)市場(chǎng)。據(jù)全球 光伏市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu) Solarbuzz 日前發(fā)布的最新版的世界光伏市場(chǎng)報(bào)告顯示， 盡管 全球仍然深陷金融危機(jī)漩渦，但全球太陽(yáng)電池產(chǎn)量從 2007 年的 3.44 GW 增長(zhǎng)到 2008 年的 6.85 GW 2008 年世界光伏市場(chǎng)的裝機(jī)量仍達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的 5.95 GW， 相比上一年度增幅達(dá)到 110%。此外，薄膜電池產(chǎn)量也大幅提高，2008 年增幅為 123%，達(dá)到 0.89 GW0。值得注意的是，中國(guó)太陽(yáng)能電池廠商(包括臺(tái)灣省)的 市場(chǎng)占有率逐年提升，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去的幾年中每年以 200%的速度增長(zhǎng)， 目前己經(jīng)成為世界第一大太陽(yáng)電池生產(chǎn)國(guó)， 年產(chǎn)值 2000 億元， 就業(yè)人數(shù) 20 萬(wàn)川。 世界光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展， 使得光伏發(fā)電在世界能源消費(fèi)中占據(jù)了越 來(lái)越重要的席位。根據(jù)歐盟聯(lián)合研究中心的預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái) 不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比， 我國(guó)雖然近年來(lái)光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展且技術(shù)日趨成熟， 但是依然存在著制約產(chǎn)業(yè)迅 速發(fā)展的不利因素和障礙。面對(duì)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我們?nèi)绾巫プ∮欣麜r(shí)機(jī)，我國(guó) 政府、科學(xué)工作者及光伏企業(yè)任重而道遠(yuǎn)?；诖耍疚膶?duì)光伏發(fā)電技術(shù)和現(xiàn)有 資源儲(chǔ)量的關(guān)系進(jìn)行了分析，以此為基礎(chǔ)，分析了光伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀，并對(duì)其 發(fā)展前景進(jìn)行了展望;最后針對(duì)我國(guó)的特殊現(xiàn)狀予以分析并給予一定的建議。 2 2 光伏發(fā)電與資源環(huán)境光伏發(fā)電與資源環(huán)境 4 盡管各種新概念太陽(yáng)電池不斷涌現(xiàn)，效率也不斷攀升，但是現(xiàn)階段進(jìn)入民用 領(lǐng)域的太陽(yáng)電池主要是晶體硅太陽(yáng)電池，占目前產(chǎn)量的 90%以上，并且可以確定 這種情況在短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本的改變。這是因?yàn)楣柙诘貧ぶ械暮扛哌_(dá) 27.7%，是地殼中第二大儲(chǔ)量元素，資源及其豐富14。在半導(dǎo)體材料中，人們 對(duì)它的研究最多， 其制造工成熟、 產(chǎn)品性能穩(wěn)定、 對(duì)環(huán)境污染少。 但從技術(shù)上講， 晶體硅并不是最佳材料，其光電轉(zhuǎn)換效率亦不是最佳;另一方面，從成本上來(lái)說(shuō)， 晶體硅電池成本偏高，其市場(chǎng)價(jià)格約為 3$/Wp- 4$/Wp，這其中約 70%是 180-300m 厚的硅片成本。因此，進(jìn)一步發(fā)展高轉(zhuǎn)換效率和低成本的太陽(yáng)電池成 為光伏領(lǐng)域必然的發(fā)展趨勢(shì)。 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)殡娔艿囊?種技術(shù)。這種技術(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)后進(jìn)行封裝保 護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件， 再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電 裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛?yáng)光普照大地;光伏系統(tǒng)還具有 安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及 建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。 從光電轉(zhuǎn)換效率來(lái)說(shuō)，GaAs 基多結(jié)太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率己經(jīng)突破 35.8%ls，是目前所有太陽(yáng)電池中效率最高的，但是 Ga, In, P, Ge 等都屬于 稀有元素，其成本遠(yuǎn)大于硅電池的材料成本，而電池片的價(jià)格是光伏系統(tǒng)成本最 主要的部分。因此，較高的發(fā)電成本制約了其大規(guī)模地面應(yīng)用。為了進(jìn)一陽(yáng)電池 材料的消耗，采用聚光技術(shù)是一項(xiàng)可行的措施，即在聚光條件下，一方面使得電 池芯片單位面積接收的輻射功率密度大幅度地增加， 太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率得以 提高;另一方面，對(duì)于給定的輸出功率，可以大幅度降低太陽(yáng)電池芯片的消耗， 從而減少 Ga, In, P, Ge 等材料的消耗，進(jìn)而降低系統(tǒng)的成本19-20 從降低成 本來(lái)說(shuō)，薄膜技術(shù)近年來(lái)異軍突起，世界第二大光伏生產(chǎn)商 First solar 主要以 薄膜太陽(yáng)電池為主。薄膜太陽(yáng)電池是在廉價(jià)的玻璃、不銹鋼或塑料襯底上附上非 常薄的感光材料制成，它們的厚度只有兒微米，比用料較多的晶體硅技術(shù)造價(jià)更 低， 其價(jià)格優(yōu)勢(shì)可抵消低效率的問(wèn)題，目前也成為光伏發(fā)電技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)之 一f21 。目前已商業(yè)化的薄膜太陽(yáng)電池有三種:非晶硅(a-Si)、銅錮硒(CIS, CIGS)和磅化福CdTe)。 另一類更有希望的薄膜太陽(yáng)電池是多晶硅薄膜太陽(yáng)電池。 傳統(tǒng)晶體硅太陽(yáng) 電池的制造程序?yàn)? I)西門(mén)子法還原多晶硅，(2)多晶硅重熔、鑄錠，(3)多晶 硅切片，(4)多晶硅表面處理，(5)擴(kuò)散法制 p-n 結(jié)，(6)制減反射膜，(7)制上、 下表面電極。而多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的制造程序?yàn)?(1)新工藝還原多晶硅生長(zhǎng) p-n 結(jié)，(2)制減反射膜，(3)制上、下表面電極。 5 比較兩種制造程序不難看出:制造多晶硅薄膜太陽(yáng)電池，省掉了傳統(tǒng)晶體 硅太陽(yáng)電池的(2)多晶硅重熔、 鑄錠， (3)多晶硅切片， (4)多晶硅表面處理， (5) 擴(kuò)散法制 p-n 結(jié)等四道工藝。其中工藝(2)和(5)是非常耗能的過(guò)程，工藝(4) 要用大量的酸和堿，稍有不慎就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，工藝(3)的切片過(guò)程要損耗 30%的硅材料。目前，硅片的厚度一般為 180m，而有效的硅厚度僅為 SOm。因 此， 與傳統(tǒng)多晶硅太陽(yáng)電池相比， 制造多晶硅薄膜電池可以節(jié)省硅材料 70%以上、 減少能耗 60%以上，可以顯著降低電池制中的碳排放。因此，研制多晶硅薄膜太 陽(yáng)電池具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 向大氣釋放的 CO:中，80%以上來(lái)自于傳統(tǒng)礦物能源的消耗，而 COz 作為最主 要的溫室氣體，是導(dǎo)致氣候變化的罪魁禍?zhǔn)讂z。南北半球的高山冰川和積雪 消融加速、全球海平面上升加速、極端天氣日益頻繁的出現(xiàn)，越來(lái)越多的警 示告訴我們必須節(jié)能減排，必須大力扶持綠色可再生能源的發(fā)展。光伏發(fā)電最重 要的特征是保護(hù)氣候。光伏發(fā)電在發(fā)電過(guò)程中基本不排放 COz，可以為減緩氣候 變化作出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電 1 億 kWh，可以節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤 4 萬(wàn)噸， 可以減少 4.5 萬(wàn)噸 CO:的排放、減排粉塵 486 噸、減排灰渣約 1 萬(wàn)噸、減排二氧 化硫約 756 噸。 其次光伏發(fā)電不產(chǎn)生傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)(例如燃煤發(fā)電)帶來(lái)的污染物排放和安 全問(wèn)題，沒(méi)有廢氣、廢渣和噪音污染。除了磅化福( CdTe)電池以外，光伏系統(tǒng) 報(bào)廢后也很少有環(huán)境污染的遺留問(wèn)題，這對(duì)改善環(huán)境具有積極的意義。而且電池 板、安裝材料可循環(huán)使用，制造光伏設(shè)備的能源投入可以進(jìn)一步降低，同時(shí)可以 節(jié)約相當(dāng)一部分用來(lái)治理環(huán)境的資金。 此外，光伏電站可以很多形式存在，在提供大量電力供應(yīng)的同時(shí)，避免占用 更多的土地資源。其典型的應(yīng)用就是光伏建筑一體化，即將光伏陣列置于屋頂或 墻壁上， 這意味著在公共、 私人和工業(yè)建筑的屋頂和墻面上都有巨大的安裝潛力。 其優(yōu)點(diǎn)在于:(1)節(jié)約土地資源， 特別是土地昂貴的城市建筑尤為重要;(2)原地發(fā) 電、原地使用，能節(jié)省電站并入電網(wǎng)的投資;(3)降低建筑的受熱，避免了墻面溫 度和屋頂溫度過(guò)高，降低了空調(diào)負(fù)荷，并改善了室內(nèi)環(huán)境;(4)光伏電池陣列墻作 為建筑物的玻璃幕墻，可以節(jié)約昂貴的外飾材料，使建筑外觀更具魅力，同時(shí)可 減少建筑物的整體造價(jià)等。 3 3 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與未來(lái)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與未來(lái) 光伏發(fā)電技術(shù)的開(kāi)發(fā)始于 20 世紀(jì) 50 年代， 并隨著傳統(tǒng)礦物資源的日益枯竭 而于近年得到迅速發(fā)展。特別是得益于德、日、美等發(fā)達(dá)國(guó)家的政策扶持而迎來(lái) 了一個(gè)美好的春天。 6 3.13.1 光電轉(zhuǎn)換效率逐步提高、新概念太陽(yáng)電池不斷涌現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率逐步提高、新概念太陽(yáng)電池不斷涌現(xiàn) 從第一塊單晶硅太陽(yáng)電池發(fā)展至今， 太陽(yáng)電池所用材料涉及到幾乎所有半導(dǎo) 體材料，包括硅、無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體，甚至一些金屬材料。結(jié)構(gòu)上 也豐富多樣，有同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、平面結(jié)、垂直結(jié)、疊層、集成、薄膜等。伴隨 著電池種類的增多、 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及制備工藝的改善， 太陽(yáng)電池的效率也節(jié)節(jié)攀升， 特別是 80 年代初期，得益于半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率迅 速提高。迄今，單晶硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率為 24.7%多晶硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室 效率為 20.3 % . GaAs 基太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率為 35.8%，而聚光條件下 GaAs 基多結(jié)電池的效率更是高達(dá) 40%以上。伴隨著電池實(shí)驗(yàn)室效率的提高，商業(yè)化電 池的效率也穩(wěn)步提升，單晶體太陽(yáng)電池的效率為 1620，多晶體硅電池的效率 巧%以上。薄膜太陽(yáng)電池的研究工作自 1987 年以來(lái)發(fā)展迅速，成為世界關(guān)注的新 熱點(diǎn)。非晶硅薄膜電池實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定效率達(dá)到了 13%、銅錮硒(CIS)的實(shí)驗(yàn)室效率 達(dá)到 19.5。此外，新概念太陽(yáng)電池不斷涌現(xiàn)，如近幾年迅速發(fā)展的染料敏化太 陽(yáng)電池和有機(jī)聚合物太陽(yáng)電池也備受人們關(guān)注， 前者實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率為 11a fz3，后者為 7%24。圖 3 給出了不同種類太陽(yáng)電池效率不斷攀升的概 況zs。多晶硅薄膜太陽(yáng)電池的制備技術(shù)一旦獲得突破，其應(yīng)用前景不可估量。 3.23.2 光伏發(fā)電成本逐步下降光伏發(fā)電成本逐步下降 發(fā)電成本的降低是推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)入能源市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿?。?jīng)過(guò)近 30 年的努力，太陽(yáng)電池廠的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大、自動(dòng)化程度持續(xù)提高、技術(shù)水平逐 步改進(jìn)，及光伏市場(chǎng)的有效開(kāi)拓促使光伏發(fā)電成本不斷降低。目前，太陽(yáng)電池單 廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)由 20 世紀(jì) 80 年代的幾 MW 上升到目前的幾百 MW，且商業(yè)化電池 7 效率也得以顯著提高。 這些因素共同促使光伏發(fā)電成本顯著降低。圖 4 給出了自 1995 年至今，不 同種類太陽(yáng)電池發(fā)電成本的對(duì)比曲線，并對(duì)未來(lái)十年光伏發(fā)電成本進(jìn)行了預(yù)測(cè)。 由圖 4 可見(jiàn)，2000 年晶體硅太陽(yáng)電池的發(fā)電成本約為$0.57/W 2005 年不足 $0.25/W，發(fā)電成本下降了一倍，而且未來(lái)十年還會(huì)有顯著地降低。在各種太陽(yáng) 電池中，聚光太陽(yáng)電池的發(fā)電成本是最低的。此外，世界各國(guó)的光伏激勵(lì)政策及 相關(guān)法律的保障對(duì)降低光伏發(fā)電成本的作用也不可忽視。 圖 5 給出了美國(guó)能源部 對(duì)光伏價(jià)格的預(yù)測(cè)結(jié)果，其中 SAI 為美國(guó)太陽(yáng)能先導(dǎo)計(jì)劃，從這個(gè)圖可以看出政 策的扶持對(duì)光伏發(fā)電成本的降低具有十分顯著的作用26。不難想象，當(dāng)光發(fā) 電成本與常規(guī)能源發(fā)電成本相當(dāng)?shù)臅r(shí)候，它的市場(chǎng)將會(huì)更加廣闊，圖 6 給出了 2004 年歐盟聯(lián)合研究中心(JRC: Joint ResearchCentre )預(yù)測(cè)的各種能源在未 來(lái)能源消耗中的戰(zhàn)略地位。如圖所示，到 2030 年可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將 占到 30%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力的供應(yīng)中將達(dá)到 10%以上;2040 年 可再生能源將占總能耗的 50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的 20%以上;到 21 世紀(jì)末可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到 80%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占到 60% 以上，并顯示出其重要的戰(zhàn)略地位。 8 3.33.3 有效的扶持政策使得光伏電池產(chǎn)量與裝機(jī)總量逐年增加有效的扶持政策使得光伏電池產(chǎn)量與裝機(jī)總量逐年增加 近 30 年來(lái)，光伏市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，特別是最近 10 年，太陽(yáng)電池及組件生產(chǎn)的 年平均增長(zhǎng)率達(dá)到 33%，最近 5 年的年平均增長(zhǎng)率達(dá)到 43 Z, 2006 年世界 太陽(yáng)電池產(chǎn)量達(dá)到 2500 MWp, 2007 年全球太陽(yáng)電池產(chǎn)量達(dá)到 3.44 GW ,2008 年增至 6.85GWiola 圖 7 給出了世界太陽(yáng)電池歷年產(chǎn)量的柱形圖， 可以看出光伏 發(fā)電己經(jīng)從“候補(bǔ)能源”逐步向“替代能源”過(guò)渡，這其中離不開(kāi)政策的扶持。 眾所周知，目前光伏發(fā)電成本較傳統(tǒng)能源發(fā)電來(lái)說(shuō)，成本相對(duì)較高，單純市場(chǎng)的 拉動(dòng)不可能使光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展如此迅猛，這主要得益于德國(guó)、日本、美國(guó)和西班牙 各國(guó)的鼓勵(lì)政策，如德國(guó)的可再生能源法與“十萬(wàn)屋頂計(jì)劃， ， 、美國(guó)的凈 電量計(jì)量法與“購(gòu)買(mǎi)降價(jià)” 、日本的“新陽(yáng)光計(jì)劃”等，即通過(guò)信貸支持、財(cái) 政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等措施調(diào)動(dòng)人民群眾的積極性，從而使得光伏發(fā)電技術(shù)得到大 規(guī)模的推廣應(yīng)用2A。西班牙是一個(gè)快速崛起的光伏市場(chǎng)。 9 據(jù) 2008 年歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(EPIA)發(fā)布的世界太陽(yáng)能市場(chǎng)排名顯示，目前 歐洲仍然是全球太陽(yáng)能市場(chǎng)最重要的地區(qū)，占到總裝機(jī)量份額的 82%0 2008 年全 球太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)裝機(jī)總量由 2007 年的 2.4GW 增長(zhǎng)至 5.5GW，其中，西班牙占 了近一半的新機(jī)裝容量，285%的年增幅使其超過(guò)德國(guó)，居世界第一位。德國(guó)新裝 1.5GW 的新增裝機(jī)容量居第二，美國(guó)新裝 342MW，位居第三。韓國(guó)由于去年市場(chǎng) 的快速發(fā)展己經(jīng)上升到第四位，緊隨其后的是意大利和日本 o,z9 全球光伏市場(chǎng) 2007 年總收入達(dá)到了 159 億美元，2008 年總收入達(dá)到了 371 億美元，新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)創(chuàng)造出了一個(gè)有一個(gè)的財(cái)富神話30。圖 8 給出了 2008 年世界太陽(yáng)電池生產(chǎn)廠商前二十五位。 需要特別指出的是，近年來(lái)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如日中天。中國(guó) 2004 年太 陽(yáng)電池的年產(chǎn)量超過(guò) SOMW，是前一年的 4 倍;2005 年產(chǎn)量達(dá)到 130MWp 2006 年 為 369.SMWp，緊隨日本和德國(guó)之后，位居世界第三大光伏電池生產(chǎn)國(guó)。2007 年 產(chǎn)量超過(guò) 1 GW , 2008 年超過(guò) 2GW，居世界第 1 位31j 然而，遺憾的是我們的 產(chǎn)品大都銷(xiāo)往歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。這主要是因?yàn)榈侥壳盀橹梗娏Σ块T(mén)還沒(méi)有正式 接受光伏發(fā)電上網(wǎng)，有效的導(dǎo)引政策還沒(méi)有明確實(shí)施。但是國(guó)家已然意識(shí)到這個(gè) 問(wèn)題，2006 年起頒布了可再生能源法;2007 年 8 月 31 日，國(guó)家發(fā)改委印發(fā) 10 了 可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃 ， 提出了 2020 年前可再生能源發(fā)展的指導(dǎo)思想、 基本原則、發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)領(lǐng)域和保障措施:2008 年 3 月 18 日，國(guó)家又出臺(tái)了 可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃 ，進(jìn)一步明確了到 2020 年底我國(guó)可再生能源 發(fā)展的目標(biāo)和方向。我們也充分的相信在不久的將來(lái)，政府會(huì)制定強(qiáng)有力的政策 以驅(qū)動(dòng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。 3.43.4 較大型光伏電站日益增多，并網(wǎng)發(fā)電是發(fā)展方向較大型光伏電站日益增多，并網(wǎng)發(fā)電是發(fā)展方向 1976 年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出 60 kW 光伏電站用于農(nóng)業(yè)，1982 年美國(guó)又 率先建成 IMW 光伏 電站并網(wǎng)運(yùn)行?，F(xiàn)在，世界上己有不少兆瓦級(jí)光伏電站在各地運(yùn)行。美國(guó)已有 6.5 MW 的光伏電站與常規(guī)電網(wǎng)聯(lián)接;在希臘的克里特島正在建設(shè) 50 MW 的光伏電 站，建成后將為 10 萬(wàn)人提供電力32;最近，日本、意大利、韓國(guó)、挪威、奧地 利、西班牙、瑞典及瑞士八國(guó)，計(jì)劃合作在亞洲內(nèi)陸和非洲沙漠，建設(shè) 34 處世 界上規(guī)模最大的太陽(yáng)能發(fā)電站，其規(guī)模最小的也可達(dá) MW，最大將達(dá)到數(shù) GW，他 們的目標(biāo)是將占全球陸地面積的 1/4 沙漠地區(qū)長(zhǎng)時(shí) 間的日照資源有效地利用起來(lái)。我國(guó)目前已經(jīng)建成了幾個(gè) MW 級(jí)的光伏示范電站 33，最近我們又欣喜地看到我國(guó)首個(gè)大型光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目一國(guó)投敦煌 1 OMW 已經(jīng)開(kāi)始投產(chǎn)發(fā)電34世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是并網(wǎng)比例迅速增 加， 并將成為未來(lái)光伏發(fā)電的主趨勢(shì)35。并網(wǎng)發(fā)電即使光伏發(fā)電系統(tǒng)與地方電 網(wǎng)連接，使得發(fā)出的富余電量都可出售給電網(wǎng)，夜晚則可從電網(wǎng)買(mǎi)電。在德國(guó)和 西班牙等國(guó)，實(shí)行強(qiáng)制性收購(gòu)政策和結(jié)合固定電價(jià)的政策調(diào)動(dòng)人民的積極性，電 力公司購(gòu)買(mǎi)太陽(yáng)能電費(fèi)遠(yuǎn)高于用戶從電力公司購(gòu)電的價(jià)格， 從而推動(dòng)了可在生能 源的優(yōu)先發(fā)展。并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)是光伏技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模發(fā)電、成為電力工業(yè)組 成部分之一的重大技術(shù)步驟。就全球來(lái)講，截至 2007 年底，世界光伏系統(tǒng)累計(jì) 裝機(jī)約 2.4GW，其中并網(wǎng)光伏發(fā)電達(dá) 2GW，占總市場(chǎng)份額的 g3%36。圖 9 給出 了光伏并網(wǎng)發(fā)電占總裝機(jī)容量的比值。實(shí)踐證明，并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電站可以對(duì)電網(wǎng) 調(diào)峰， 提高電網(wǎng)末端的電壓穩(wěn)定性， 改善電網(wǎng)的功率因數(shù)和有效地消除電網(wǎng)雜波， 具有很多優(yōu)越性。 11 此外，太陽(yáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)還可以與其它發(fā)電系統(tǒng)組成聯(lián)合供電系統(tǒng)，如光一 風(fēng)互補(bǔ)系統(tǒng);光一風(fēng)一油互補(bǔ)系統(tǒng)等。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本較光伏發(fā)電成本低， 又由于風(fēng)能與太陽(yáng)能具有互補(bǔ)性，可以減少蓄電池的容量，互補(bǔ)系統(tǒng)能比單獨(dú)太 陽(yáng)光發(fā)電系統(tǒng)節(jié)省投資。 在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村多為離網(wǎng)系統(tǒng)， 這些小型光伏戶用系統(tǒng)通 常為單個(gè)家庭用電，光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)充電控制器與蓄電池連接，生產(chǎn)的電可蓄 存起來(lái)供以后使用。 4 4 我國(guó)的特殊現(xiàn)狀我國(guó)的特殊現(xiàn)狀 近年來(lái)，中國(guó)大陸太陽(yáng)能企業(yè)強(qiáng)勢(shì)崛起，涌現(xiàn)了如無(wú)錫尚德、天威英利、晶 澳等世界前十大太陽(yáng)電池生產(chǎn)商， 對(duì)世界光伏發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用起到了十分積 極的作用，同時(shí)也大度提高了我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的水平，縮短了光伏發(fā)電 制造業(yè)與國(guó)際水平的差距。但是，目前依然也存在以下幾個(gè)問(wèn)題值得我們深思 37-38 (1關(guān)鍵設(shè)備依賴于進(jìn)口，專用原材料(如銀漿、密封玻璃、EVf1 等)依賴于 進(jìn)口，這也導(dǎo)致了我國(guó)光伏組件成本相對(duì)較高; (2)光伏發(fā)電的配套技術(shù)還不成熟。如:大功率并網(wǎng)逆變/控制產(chǎn)品還沒(méi)有實(shí) 現(xiàn)自主研發(fā)商業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品可靠性低、主要依賴進(jìn)口;獨(dú)立系統(tǒng)中的蓄電池技 術(shù)還不過(guò)關(guān)，壽命較低。 (3)市場(chǎng)培育政策欠缺，國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲緩。盡管鼓勵(lì)光伏發(fā)展的政策 相繼出臺(tái)，但在市場(chǎng)培育和開(kāi)拓方面缺乏必要的激勵(lì)措施，如并網(wǎng)電價(jià)等; (4)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池生產(chǎn)能力迅速膨脹，造成一定程度的產(chǎn)能過(guò)剩， 產(chǎn)品質(zhì)量有待提高。 除了上述問(wèn)題，目前還存在光伏產(chǎn)業(yè)無(wú)序發(fā)展的狀況。特別是多晶硅產(chǎn)業(yè)， 12 缺乏核心成套技術(shù)，存在產(chǎn)能過(guò)剩、產(chǎn)量不足的奇怪現(xiàn)象。新技術(shù)研發(fā)投入不足 也是值得我們重視的問(wèn)題。 5 5 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 光伏發(fā)電的利用和產(chǎn)業(yè)己經(jīng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期， 根據(jù)現(xiàn)有資源儲(chǔ)量和技術(shù)水 平，各國(guó)政府、光伏科技工作者和企業(yè)廠商應(yīng)抓住有利時(shí)機(jī)，迎接能源可持續(xù)發(fā) 展的挑戰(zhàn)，繼往開(kāi)來(lái)，開(kāi)創(chuàng)一個(gè)全新的光伏時(shí)代! 13 致致謝謝 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）已讓我非常痛苦的接近尾聲了，我的三年 大學(xué)生涯也即將圈上一個(gè)句號(hào)。此刻我的心中卻有些悵然若失，因?yàn)槟切┦煜さ?師生們。 三年間，每次走進(jìn)會(huì)計(jì)系教研室都會(huì)讓我感受到一種親切熱情的氛圍。無(wú)論是學(xué) 習(xí)、工作生活上的問(wèn)題，恩師們都會(huì)悉心給以指導(dǎo)解答，讓我倍受感動(dòng)。也就是 在這里，給我的大學(xué)生涯設(shè)計(jì)點(diǎn)上了第一個(gè)逗號(hào)。我的學(xué)術(shù)論文創(chuàng)作的開(kāi)始，也 是從這里起步的。從某種意義上可以說(shuō)，今日的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）其實(shí)從大一時(shí) 已經(jīng)開(kāi)始了。會(huì)計(jì)系的老師們，給我三年的學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境， 引導(dǎo)我充分利用學(xué)校的學(xué)習(xí)資源，去發(fā)展、充實(shí)自我，而不曾虛度光陰。在此， 我真誠(chéng)的向你們道一聲：“謝謝！”。 時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼問(wèn)二年半的大學(xué)生活即將結(jié)束。在論文完稿之際，首先要感 謝我的導(dǎo)師韓緒鵬教授韓緒鵬老師在電力方面深厚的造詣，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)令 我大開(kāi)眼界、受益匪淺；導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)，忘我的工作熱 情時(shí)刻影響著學(xué)生；他的那種樂(lè)觀豁達(dá)的處世態(tài)度，平易近人的為人風(fēng)格，虛懷 若谷的高尚品德更是令學(xué)生銘記于心 兩年多來(lái)， 學(xué)生所取得的點(diǎn)滴進(jìn)步與成績(jī)， 無(wú)不凝聚著導(dǎo)師的心血和汗水在此，謹(jǐn)向尊敬的韓老師致以崇高的敬意和最誠(chéng) 摯的謝意!在課題設(shè)計(jì)期間，同專業(yè)的同學(xué)以及師兄等，給了我許多的關(guān)心與幫 助，在此向他們表示真誠(chéng)的感謝! 在三峽電力職業(yè)學(xué)院兩年半的求學(xué)生涯中，結(jié)下了許多志同道合的朋友，他 們給予我了在生活上的關(guān)照，人生道路上的啟迪以及學(xué)習(xí)上的幫助在此，祝愿 他們的明天更加燦爛輝煌!最后，還得把深深的感激送給我的父母，他們對(duì)我的 關(guān)心與支持，伴我度過(guò)了浸漫的求學(xué)路；他們的鼓勵(lì)與鞭策，更是我勇往直前的 動(dòng)力源泉感激之情無(wú)以言表，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給他們! 14 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1A. Marti, A. Luque. Next Generation Photovoltaics, High Efficiency through Full Spectrum UtilizationR. Bristoland Philadephia, Institute of Physics Publishing, 2002。 2趙玉文.太陽(yáng)電池新進(jìn)展J.物理，Vo1.33 No.2 3http:/news.independent.co.uk/environment/article338689.ece Global warming to speed up as carbon levels showsharp riseDB. 4狄丹.太陽(yáng)能光伏發(fā)電是理想的可再生能源J.華中電力，Vo1.21 No.B, 2008:59 5M. A. Green, K. Emery, D. L. King, et al. Pro .Photovolt Res. Appl., 2002.10:355-360 6J. Zh