淺析我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

淺析我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

0我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀這種太陽(yáng)能分布廣泛，儲(chǔ)量巨大，因此清潔可支配能源易于使用。光伏(PV)發(fā)電是一種將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和光伏組件成本的逐步降低,光伏發(fā)電與傳統(tǒng)能源發(fā)電方式相比具有愈來(lái)愈顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。光伏發(fā)電已成為世界各國(guó)緩解化石燃料資源不足,改善環(huán)境的重要戰(zhàn)略之一,而大規(guī)模光伏發(fā)電也已被列為21世紀(jì)的重要替代能源。我國(guó)擁有豐富的太陽(yáng)能資源,在光伏發(fā)電領(lǐng)域也取得了一定成績(jī),2004年建成1MW深圳世博園并網(wǎng)光伏電站和2005年建成西藏羊八井高壓并網(wǎng)荒漠光伏電站,標(biāo)志著我國(guó)已基本掌握了光伏發(fā)電核心技術(shù)。2006年1月1日我國(guó)正式實(shí)施《可再生能源法》,它為進(jìn)一步發(fā)展光伏發(fā)電提供了法律保障。光伏發(fā)電系統(tǒng)通常采用模塊化設(shè)計(jì),具有良好的可靠性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性,既可用于獨(dú)立地向路燈等用電負(fù)載供電,也可與景觀結(jié)合,為社區(qū)和建筑物供電,還能夠以大規(guī)模荒漠電站形式向城市輸送大量電能。本文介紹了太陽(yáng)能光伏發(fā)電在中國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展?jié)摿?并對(duì)未來(lái)光伏發(fā)電的前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)和展望。1太陽(yáng)輻射與太陽(yáng)能應(yīng)用結(jié)合我國(guó)太陽(yáng)輻射資源比較豐富,全國(guó)各地的年太陽(yáng)輻射總量為928~2333kWh/m2,中值為1626kWh/m2。受地理、氣候等環(huán)境條件的影響,太陽(yáng)輻射資源分布具有明顯的地域性,尤其在中國(guó)西北部,太陽(yáng)能資源豐富,推廣大規(guī)模的太陽(yáng)能應(yīng)用具有得天獨(dú)厚的先天優(yōu)勢(shì)。根據(jù)各地接受太陽(yáng)總輻射量的多少,可將全國(guó)劃分為5類地區(qū),如表1所示。2當(dāng)前太陽(yáng)能和光刻能力的應(yīng)用目前我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用形式主要為農(nóng)村電氣化和通信及工業(yè)供電中的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),并存在一部分光伏與建筑集成系統(tǒng)和荒漠光伏電站。2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)與無(wú)電鄉(xiāng)的能源合作獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)指采用光伏組件方陣為主要供電電源,通過(guò)獨(dú)立小電網(wǎng)為居住相對(duì)集中的用戶群供電的系統(tǒng)。通常供電半徑不超過(guò)1km,以保證末端用戶的供電電壓。這樣的系統(tǒng)一般用于解決偏遠(yuǎn)山區(qū)、沿海的村落供電問(wèn)題。獨(dú)立光伏系統(tǒng)可根據(jù)有無(wú)儲(chǔ)能設(shè)備分為兩種形式:一種不帶儲(chǔ)能設(shè)備,系統(tǒng)發(fā)出來(lái)的電直接供負(fù)載使用,這種情況下負(fù)載的工作完全取決于太陽(yáng)輻射情況;另外一種帶儲(chǔ)能設(shè)備,光伏陣列發(fā)出的電能除直接供負(fù)載使用外,剩余部分可通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備(一般是蓄電池)儲(chǔ)存起來(lái),供需要時(shí)使用。我國(guó)政府于2002年啟動(dòng)的“送電到鄉(xiāng)”工程大部分使用帶儲(chǔ)能設(shè)備的獨(dú)立光伏戶用系統(tǒng),解決了西部七省區(qū)(西藏、新疆、青海、甘肅、內(nèi)蒙、陜西和四川)近800個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題,光伏發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到19.6MWp。另一種應(yīng)用比較廣泛的獨(dú)立系統(tǒng)是太陽(yáng)能公共場(chǎng)所照明系統(tǒng),北京市計(jì)劃2007年在近郊安裝3.3萬(wàn)盞太陽(yáng)能路燈,其它省市政府也在不斷地加大對(duì)太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的投入力度,包括路燈、交通燈等。2.2我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)主導(dǎo)、產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)大型企業(yè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是指太陽(yáng)電池方陣經(jīng)過(guò)電力變換器與電網(wǎng)并聯(lián)發(fā)電。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)可分為戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、光伏建筑一體化(BIPV)系統(tǒng)和大規(guī)模光伏電站。2007年8月,發(fā)展改革委、環(huán)?？偩帧㈦姳O(jiān)會(huì)、能源辦共同推出了《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)》;2007年9月,國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)正式實(shí)施《電網(wǎng)企業(yè)全額收購(gòu)可再生能源電量監(jiān)管辦法》,這將進(jìn)一步推動(dòng)大規(guī)模并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的發(fā)展。到目前為止,我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兆瓦級(jí)電站的建設(shè),國(guó)家又相繼支持了幾個(gè)兆瓦級(jí)課題項(xiàng)目,力求在大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域取得突破。2.2.1光伏陣列輸出這是專門供給家庭用電需要的光伏系統(tǒng),通常與電網(wǎng)并聯(lián),光伏陣列發(fā)出的電力供應(yīng)家用電器使用,如有多余,可以輸入電網(wǎng)。光伏陣列發(fā)出的電力不足時(shí),則由電網(wǎng)向家用電器供應(yīng)部分或全部電力。光伏戶用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,控制器和逆變器可以集成為一體,蓄電池應(yīng)選擇專門用于光伏系統(tǒng)的產(chǎn)品,我國(guó)有從10W到1kW的系列產(chǎn)品。近年來(lái),由于用戶對(duì)供電可靠性的要求不斷提高,戶用風(fēng)/光互補(bǔ)系統(tǒng)應(yīng)用正在興起。2.2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)與城市空間的利用BIPV系統(tǒng)是應(yīng)用光伏發(fā)電的一種新概念,是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與現(xiàn)代建筑的完美結(jié)合。在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中,在建筑結(jié)構(gòu)外表面鋪設(shè)光伏組件提供電能。在城市里發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電可高效利用太陽(yáng)能所發(fā)的電能,我國(guó)已經(jīng)有不少示范項(xiàng)目成功地實(shí)現(xiàn)了光伏系統(tǒng)與建筑結(jié)合的一體化模式,在有限的城市空間實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的無(wú)限利用。2004年,亞洲最大的1MWp太陽(yáng)能并網(wǎng)光伏電站在深圳國(guó)際花卉園藝博覽園落戶;2005年,首都博物館300kWp并網(wǎng)光伏系統(tǒng)建成;國(guó)家體育館100kWp并網(wǎng)光伏電站正在施工中。這些項(xiàng)目充分展示了我國(guó)在太陽(yáng)能光伏發(fā)電與現(xiàn)代建筑一體化領(lǐng)域的成就。2.2.3旱地區(qū)光伏電站的容量分布隨著化石能源的逐漸消耗殆盡,環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,可再生能源正在快速發(fā)展為戰(zhàn)略替代能源,太陽(yáng)能將必然成為最重要的電力能源。位于廣闊的沙漠、干旱和半干旱地區(qū)的超大規(guī)模光伏電站,其容量可達(dá)到10MW以上,甚至達(dá)到幾GW。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)有荒漠面積108萬(wàn)km2,主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)。規(guī)模在10MW以上,甚至達(dá)到幾GW的光伏電站,可集中分布在幾十km2的廣闊地域。若將20%的面積用于開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能光伏發(fā)電,將產(chǎn)生30萬(wàn)億kWh電能,相當(dāng)于2006年全年發(fā)電量的11倍。2005年,我國(guó)首座荒漠光伏電站在西藏羊八井地區(qū)建成,電站容量為100kWp,預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)擴(kuò)建成10MW的規(guī)模。2.3太陽(yáng)能光伏發(fā)電在其他領(lǐng)域的應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用不局限在獨(dú)立光伏系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)以及大規(guī)模光伏電站領(lǐng)域,太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用還在不斷地延伸和發(fā)展,按應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域可大概分為表2所示的幾個(gè)方面。3中國(guó)光伏發(fā)電大有可為據(jù)統(tǒng)計(jì),2001年以后,我國(guó)電力需求以每年超過(guò)20%的速度增長(zhǎng),到2003年全國(guó)出現(xiàn)電力供應(yīng)嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。依照目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)和中國(guó)的資源情況,2010年和2020年的電力供應(yīng)單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的。表3為中國(guó)電力科學(xué)院2002年的預(yù)測(cè),到2010年傳統(tǒng)能源已經(jīng)不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,電力供給在2020年的缺口將達(dá)到10.70%,這部分缺口將通過(guò)可再生能源來(lái)補(bǔ)充。光伏發(fā)電將在中國(guó)未來(lái)的電力供應(yīng)中扮演重要的角色,預(yù)計(jì)到2010年中國(guó)的光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到600MWp;2020年累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到30GWp;2050年將達(dá)到100GWp。根據(jù)電力科學(xué)院的預(yù)測(cè),到2050年中國(guó)可再生能源發(fā)電將占到全國(guó)總電力裝機(jī)的25%,其中光伏發(fā)電占到5%。與風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電旗鼓相當(dāng),如表4所示。目前,制約光伏發(fā)電大規(guī)模普及應(yīng)用的主要因素有:①對(duì)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,缺乏明確的激勵(lì)政策;②產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展不均衡,存在原材料瓶頸,缺乏設(shè)備制造的核心技術(shù)和專利,標(biāo)準(zhǔn)體系不完善;③人才隊(duì)伍建設(shè)滯后,技術(shù)人才匱乏;④目前價(jià)格仍較貴,為常規(guī)發(fā)電的2~10倍,初始投資高,影響了其大量推廣應(yīng)用。4光伏發(fā)電系統(tǒng)與大規(guī)模光伏電站的結(jié)合太陽(yáng)能光伏發(fā)電是一種潔凈、可再生的新型發(fā)電形式,大規(guī)模應(yīng)用光伏發(fā)電將為子孫后代提供可持續(xù)發(fā)展的空間。我國(guó)擁有較豐富的太陽(yáng)輻射資源,具備大規(guī)模發(fā)展光伏發(fā)電的有利條件。在過(guò)去十幾年中,太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)在我國(guó)已逐步投入實(shí)際應(yīng)用,當(dāng)前的主要應(yīng)用仍是農(nóng)村電氣化和通信及工業(yè)供電中的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng),然而BIPV和大規(guī)模光伏電站的示范和實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)。大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站能夠有效解決供電嚴(yán)重不足問(wèn)題與環(huán)境問(wèn)題,將在未來(lái)的20年內(nèi)占據(jù)太陽(yáng)能光伏應(yīng)用領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。BIPV實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)與現(xiàn)代建筑的完美結(jié)合,使大規(guī)模光伏系統(tǒng)進(jìn)入城市成為可能,具有廣闊的發(fā)展前景。然而,大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在造價(jià)、人才、技術(shù)、產(chǎn)