太阳能光伏发电发展现状及展望

摘要

从太阳能电池产业/技术、光伏市场及应用等方面综述了世界光伏产业的发展现状, ,对我国的光伏产业发展进行了梳理,并对未来光伏发电前景进行展望,以期对我国未来光伏市场的有序开发和行业发展提供借鉴。简单阐述了全球范围内太阳能发电技术的现状以及发展趋势，分析了现阶段我国在光伏发电领域所取得的进展和存在问题，并对国内太阳能光伏发电的前景进行展望。

关键词：光伏发电技术；太阳能；光伏电源

Abstract

From the solar cell industry / technology, market and application were reviewed in this paper. The current state of the world photovoltaic industry, on China PV industry development is reviewed, and the future prospect of photovoltaic power generation, to provide a reference for China's future development of photovoltaic market and industry development. Briefly described the current situation and development trend of global solar power generation technology, analyzes the present stage our country has made progress in the field of photovoltaic power generation and the existence question, and the domestic solar photovoltaic power generation prospect.

Keywords：Keywords: photovoltaic technology; solar energy; photovoltaic power

目录

引言(绪论) (1)

第一章全球太阳能光伏发电发展状况及趋势展望 (2)

1.1 全球光伏发电发展现状 (2)

1.2 全球光伏发电发展趋势展望 (2)

第二章我国太阳能光伏发电发展现状及展望 (4)

2.1 光伏发电技术 (4)

2.2 国内光伏发电现状 (5)

2.3 国内光伏发电目前所存在的问题 (5)

2.4 光伏发电的前景展望 (6)

结论 (7)

参考文献 (8)

引言(绪论)

太阳能分布广泛，储量巨大，是可利用的清洁可再生能源。目前太阳能发电主要有两种形式：一是热发电；二是光发电，也称光伏(PV)发电。光伏(PV)发电是一种将太阳辐射能直接转换为电能的技术。光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护起来也简单，从问世后就得到了迅速的发展。随着技术的不断进步和光伏组件成本的逐步降低，光伏发电已成为世界各国缓解化石燃料资源不足，改善环境的重要

发展方向之一。而大规模光伏发电已被列为21世纪的重要替代能源。

第一章全球太阳能光伏发电发展状况及趋势展望

1.1 全球光伏发电发展现状

自从20世纪70年代全球发生世界性石油危机以来，太阳能光伏发电技术在西方发达国家引起了极大的重视，各国政府从环境保护和能源可持续发展战略的角度出发，纷纷制定政策，鼓励和支持太阳能光伏发电技术。光伏发电技术带来的产业在政策法规的强力助推下，呈快速、增速发展。根据欧洲光伏工业协会(EPIA)的研究报告，全球光伏产业在过去十年高速发展，增长速度逐年递增，从1998年到2008年，全球累计光伏装机容量年均增长率在30%以上，见图一。2008年全球累计装机容量已接近15GW ，比2007年的9GW 增加了5.6GW ，增长率创新高，达到60%。

图一

1.2 全球光伏发电发展趋势展望

在各国的政策扶持下，光伏产业蓬勃发展并且开始向一些发展中国家扩展，这对于能源和环境来说都是利好消息。在目前全球经济危机影响下，短期内光伏发电市场并不稳定，但是未来迅猛发展的趋势是不会改变的。EPIA 采用情景分析的方法，就政策驱动情景和正常发展情景对未来5年全球的光伏市场、太阳能电池供给与需求、多晶硅技

术与薄膜生产能力等进行了预测，预测结果如图二。预测结果表明：在政策驱动下，2009年全球新增光伏发电需求将达到6.8GW左右，5年后的2013年光伏发电需求将高达22GW ，平均年增长率为32%；而在正常发展方案情况下，2009年全球的光伏发电需求将因全球经济的不景气滞留在4.6GW 附近，由于得不到经济支持到2013年仅为12GW，2008～2013年5年间平均年增长率为17%。国际能源组织(IEA)对太阳能光伏发电的未来发展长期预测认为：2020年世界光伏发电量占总发电量的1%，2040年占总发电量的20%。欧洲光伏工业协会(EPIA)对光伏发电的预测为：2020年世界太阳能光伏组件年产量将达到40GW，总装机容量为195GW ，发电量为274TWh，占全球发电量的1% ，太阳电池的组件成本下降到每1峰瓦1美元；2040年光伏发电量达7368TWh，占全球发电量的21%。

图二

第二章我国太阳能光伏发电发展现状及展望

2.1 光伏发电技术

太阳能光伏发电系统的基本结构(独立发电系统)主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、负载等几部分组成，太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心。太阳能电池用半导体材料制成，在半导体上照射光后，由于半导体吸收光能会激发出电子和孔穴(正电荷)，从而半导体中有电流流过，称为“光伏效应”。太阳能电池技术是太阳能发电技术的主要组成部分。太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、

非晶硅太阳能电池、碲化镉电池、铜铟硒电池等。单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点。非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光效应好，成本相对于硅类太阳能电池较低的优点。而碲化镉、铜铟硒电池则由于原材料剧毒或原材料稀缺性，其规模化生产受到限制。我国从20世纪50年代起开始对太阳能电池进行研究，至20世纪80～90年代从国外引进多条太阳能电池生产线。近几年，我国太阳能电池的研究开发和生产飞跃发展。整体上看，我国不但在太阳能电池生产能力上进入国际先进行列，而且在薄膜太阳能电池的研究开发上达到国际先进水平，同时还在新的有机纳米晶太阳能电池的研究中取得国际领先成果。目前，薄膜电池的转换效率达到6% ～8%，近两年可达到10%～12%，五年内有望达到18%，其功率衰退问题也已解决。薄膜电池对弱光的转化率十分高，即使在阴天照样能够发电。其技术正在成为太阳能电池主流技术，与晶体硅太阳能电池技术并驾齐驱。大型太阳光伏并网电站的控制逆变技术是太阳能光伏并网发电领域的最核心技术之一。光伏发电系统必须对电网和太阳能电池的输出情况进行实时监测，对周围环境做出准确判断，完成相应动作，如对电网的投、切控制，系统的启动、运行、休眠、停止、故障等状态检测，以确保系统安全、可靠的工作。与德国SMA公司研制成功的大型并网逆变器相比，我国在并网型逆变器的研究上起步较晚，并网型太阳能发电设备还未形成规模生产。跟踪式光伏发电系统能够保证太阳入射光线始终与光伏电池阵列保持最佳的角度以接收最大的太阳光照幅射量，从而提高光电转化效率，降低光伏发电的成本。单轴跟踪系统可以提高发电量20%以上，而双轴跟踪系统则可以将发电量提高40 %之多。在我国由于可靠性问题一直没有得到有效解决，目前尚未建成带有光伏阵列跟踪系统的并网光伏电站。中科院电工所2006年10月底在西藏羊八井建成我国第一座具有多种跟踪方式的光伏示

范电站，总容量为13.2GW，目前处于试运行阶段。

2.2国内光伏发电现状

在过去，太阳能光伏发电所使用的晶体硅电池的核心技术长期被美国、德国、日本等国的公司所垄断，中国则成为晶体硅电池及组件的加工生产大国，产生了无锡尚德、江西LDK、常州天合、天成英利等众多国际著名多晶硅电池和组件生产企业，也出现了福建钧石、蚌埠普乐、河北新奥等一批硅薄膜电池生产企业。随着技术不断发展，我国薄膜电池技术的基础研究和产业化实验，终于与国际保持同步。南开大学光电子薄膜与器件研究所是国际著名、中国顶尖的薄膜太阳能电池研发机构，在非晶硅、微品硅薄膜电池技术、硒铟铜薄膜电池技术领域取得了卓越的成果。四川大学的碲化镉电池技术也展现出了产业化应用的前景。据国际权威机构预测，2010年硅薄膜太阳能电池将占太阳能电池及组件的20%。2015年前太阳能电池发电量的一半以上将来自薄膜太阳能电池。上海交通大学太阳能研究所、中科院电工所等在太阳能应用、光伏建筑一体化、大型并网光伏电站设计、建设和运行等方面积累了丰富的产品经验和建设经验。中国光伏发电产业链正在形成。2009年3月26日，财政部颁布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》，并同时下发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，这标志着我国的光伏发电将进入一个发展时期，光伏电池的需求量将快速增加，国内的光伏市场即将大规模启动。据统计，2008年，我国光伏发电设备新增装机容量4.5万KW，同年我国累计光伏装机容量为15.1万KW，同比增长42%，在《可再生能源中长期发展规划可再生能源重点发展领域和目标》中2010年太阳能光伏发电目标30万KW。

2.3 国内光伏发电目前所存在的问题

目前，国内光伏发电还存在如下问题：

(1)由于各种原因的限制光伏发电的装机容量与火电机组和水电机组相比仍然较小，且分布较为分散，并网后协调性较差。随着薄膜电池的推广使用，光伏发电的成本可能会从原来每度光电薄膜电池的上网电价4元降至1元左右，在很大程度上降低了成本。但与目前的火电机组、水电机组甚至风电机组发电成本相比较上网电价依旧较高，还无法在电力市场中参与竞争。

(2)太阳能电池发电系统造价依旧较高，从而导致市场规模相对较小，达不到理想的规模经济程度，制约光伏发电的大规模应用。作为本国可持续发展的一个环节，太阳能光伏发电要想进一步发展不仅需要政府的鼓励政策以及优惠补贴，更需要政府加大推动力度，建立起协调推进机构，组织项目的具体实施，研究制定可行性强的支持政策，解决与之相关的资金、技术、法律和安全等问题。

2.4 光伏发电的前景展望

我国太阳能资源丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常大。从长远看，光伏发电在未来将会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且最终会成为世界能源供应的主体。在我国发展大型光伏并网发电，是改变和优化电力结构的理想选择，也是可持续电力供应的理想模式。最具发展前景的光伏发电应用市场是大规模的荒漠电站。我国108万平方公里的荒漠面积为建设大型的太阳能电站提供了广阔的土地资源，其年总辐射在1600KWh/W以上，如果利用其1／10安装并网光伏发电系统，每年的发电量可以达到10万多亿千瓦时．相当于全国用电量的6倍。从资源的合理开发利用来说，开发沙漠太阳能资源具有得天独厚的优势，可以使广大的沙漠、戈壁滩变废为宝．对实现能源的可持续发展具有重要的现实意义。沙漠所处的地理位置恰好是太阳能资源丰富区，尽管不同的地区均可获取太阳能，但在沙漠地区建设太阳能电站，不仅具备较好的太阳能光照资源，而且不占用宝贵的耕地。在建造太阳能电站的同时也对沙漠的环境进行了改造，可以说一举两得。中国无论太阳能资源还是沙漠资源，都具有足够的优势，足以支持太阳能电站的建设，缓解未来的能源危机。同时对改善沙漠生态环境、促进沙漠植被恢复也有积极作用。智能电网的建设和发展，将有效地促进布式可再生能源发电的发展，为太阳能光伏发电并网带来美好前景。

结论

太阳能是洁净、可再生能源，是传统化石能源的最为重要的替代能源之一。随着各项技术的不断进步以及太阳能光伏发电产业在政府扶持下的阔步前进，我国的光伏发电将会得到迅速的发展，正如胡锦涛总书记在第二届国际可再生能源大会发表的演讲：“加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路”。太阳能光伏发电的应用是可再生能源的发展趋势，它的蓬勃发展将会逐步改变我国传统能源结构，对克服我国能源紧张、改善生态环境具有重大意义。

参考文献

［1］杨忠．内蒙古和林60MW 太阳能光伏并网发电项目可行性研究报告［R］．南京：南京大陆产业投资集团研究报告，2007．

［2］李俊峰，王斯成．2007中国光伏发展报告［M］．北京：中国环境科学出版社，2007．［3］赵争鸣，刘建政，孙晓英，等．太阳能光伏发电及其应用［M］．北京：科学出版社，2005．

［4］中国可再生能源发展项目办公室．中国光伏产业发展研究报告［R］．北京：中国可再生能源发展项目办公室，2004．

[5]Hilloowala R M ,Sharaf A M. A rule based fuzzy logic controller for a PWM

in a stand alone wind energy conversion scheme[J]. IEEE Trans. On

International Electronics, 1996

[6]Andrew, Edward Muljadi, Donald S.Zinger. A Variable Speed Wind Turbine Power

Control[J].IEEE Trans. on Energy Conversion, 1997

[7]Teulings WJ A , Marpinard J C , Capel A ,etal. New maximum power point tracking

system [C].PESC Record IEEE Annual Power Electronics Specialists

Conference, 1993

[8]De La Salle S A. Review of Wind Turbine Control [J]. Int. J. Control, 1990

[9]Buehring K, Freris L L. Control Policies for Wind Energy Conversion

Systems[J]. IEEE Procedure,1981