光伏发电,光电转换效率是关键,不知道目前最高能达到多少
在大气质量为AMl.5的条件下测试,
硅太阳能电池的理论光电转换效率的上限值为33%左右:
商品硅太阳能电池的光/电转换效率一般为12%~15%
高效硅太阳能电池的光/电转换效率一般为18%~20%
近日从中科院合肥物质科学研究院获悉,该院固体所科研人员近日在钙钛矿太阳能电池领域研究取得新进展,开发了一种无有机电子传输层的新型高效钙钛矿太阳能电池,其利用金属钛作为电子传输层制备的钙钛矿电池的光电转换效率达到18.1%,这是目前金属材料与钙钛矿层直接接触器件所达到的最高效率。
美国科学家设计出了一款新型太阳能电池并制造出了模型。这种太阳能电池整合了多块电池,这些电池堆叠成能捕获太阳光谱几乎所有能量的单个设备,可将44.5%的直射太阳光转化为电力,有潜力成为世界上最高效的太阳能电池,而目前大多数太阳能电池的光电转化效率仅为25%。
•1839年,19岁的法国贝克勒尔做物理实验时.发现在导电液中的两种金属电极用光照射时,电流会加强,从而发现了”光生伏打效应”;
•1930年,朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳能电池“,使太阳能变成电能;
•1932年,奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳能电池;
•1941年,奥尔在硅上发现光伏效应;
•1954年5月,美国贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池,这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池。同年,威克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了太阳能电池。太阳光能转化为电能的实用光伏发电技术由此诞生并发展起来。
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40min照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源,而且太阳能发电绝对干净,不产生公害,所以太阳能被誉为理想的能源。
(1)太阳能发电的优点
从太阳能获得电力,需通过太阳能电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:
①无枯竭危险。
②绝对干净(无公害)。
③不受资源分布地域的限制。
④可在用电处就近发电。
⑤能源质量高。
⑥使用者从感情上容易接受。
⑦获取能源花费的时间短。
不足之处是:
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积。
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。
(2)太阳能发电存在的问题
太阳能光伏发电还存在一些有待攻克的“弱点”。它的主要问题有以下几个方面。
①光电转化率很低。根据太阳能发电的基本原理,太阳光电池主要功能是将光能转换成电能,称之为光伏效应。这就使得我们在选取太阳能电池板原材料的时候,必须充分了解太阳光谱成分及其能量分布状况,必须考虑到材料的光导效应及如何产生内部电场,不仅要考虑材料的吸光效果,还要考虑它的光导效果。从目前太阳能发电的情况来看,即使采用目前最高效的材料进行光电转换,效率仍然很低,材料的选取仍旧是个有待提高的突破点。目前太阳能电池光电转化效率一般为10%~15%,因此,如何提高太阳能光伏发电的转换效率是我国及世界有关研究组织一直以来科技攻关的难题。
②光伏电池生产过程中存在高污染。从目前的实际状况来看,以单晶硅或多晶硅为主要原料的太阳能电池板正越来越多地点缀于城市建筑的屋顶、墙壁,成为一座座所谓“清洁无污染”的太阳能电站。然而,在这种被称为“绿色电站”的身后,却“隐藏”着一系列高能耗、高污染的生产过程。即使作为第三代太阳能电池的染料敏化电池来说,虽然它最大吸引力在于廉价的原材料和简单的制作工艺。据科学家估算,它的成本仅相当于硅电池板的1/10。但是此类电池的效率随面积放大而降低。这一点又与太阳能发电需要充足的日照和广域的面积相矛盾。
③所需光照受天气影响较大。太阳能发电所需的必要条件是光照指数,如果在阳光不太充足的多云天气或雨雪天气里,太阳光伏效应转换的效率会大幅度降低,难以满足向用电系统连续供电。
④光伏发电成本过高。在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但其成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。最近,SunPower(美国加州)公司研制的太阳能电池板效率达到22%,尽管其光电转化效率非常可观,但由于受原料价格和提纯工艺的限制,发电成本过高。所以太阳能发电系统仍需要人们不断地探索与完善。
1、国外现状:由于前5年发达国家光伏补助相当多,国外光伏发电迅猛,为了调节(降低)光伏发电装机,德国、英国、美国等发达国家正在降低光伏发电的补助,因此这些国家的光伏装机明显下降。
国外趋势:光伏发电补助会继续下降,使市场自动调节,当光伏组件价格降低到一定阶段时,达到商业发电的经济指标,光伏发电规模会增加。
2、国内现状:国家光伏补助电价为1元/KWH,在少部分地区(西藏、川西、新疆等)能达到商业发电经济要求(年收益8%),在这些地区光伏发电发展比较迅猛。其他地区由于受资源影响(太阳能辐射值低)很难发展大型并网光伏电站。
国内趋势:在光伏组件价格逐渐降低的情况下,国家正在考虑降低光伏发电的补助,但是在未来5~10年国家仍将大力扶持光伏发电,光伏发电会在国内遍地开花。
应用领域
一、用户太阳能电源:
(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;
(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;
(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
三、通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益,是最优质的绿色能源之一,已成为世界各国普遍关注的技术和重点发展的产业。太阳能资源极其丰富、分布广泛、应用方便。大力发展光伏发电在内的可再生能源战略新兴产业,加快能源结构调整,建立“自主、自立、清洁、可持续”的能源体系,是我国应对化石能源短缺和大气污染的双重难题的根本出路。光伏发电过程中不排放温室气体和其它废气、废水,光伏电力是真正的环境友好型绿色电力 美国可再生能源国家实验室NREL基于对13个不同类型的多晶硅光伏系统(欧洲2005—2006年制造水平)的全生命周期二氧化碳排放研究,在太阳辐射量为每年1700千瓦时/平方米,系统寿命为30年,组件效率为13.2%—14.0%,系统发电效率为75%—80% 的条件下,得出了多晶硅光伏系统全生命周期内每发一度电产生的二氧化碳的平均值为45克,而以煤为原料的火力发电全生命周期内每发一度电产生的二氧化碳的平均值为1000 克。
根据世界自然基金会(WWF)的统计,在我国平均日照条件下,安装1千瓦光伏发电系统,1年可发1200度电,可减少煤炭(标准煤)使用量约400千克,减少二氧化碳排放量约1吨,形象地说,安装1平方米太阳能光伏组件约相当于造林100平方米。光伏发电系统的运行发电无需燃料和水源只要是能获得光照的地方就可以使用太阳能光伏发电系统,不受海拔、地域等因素的制约,应用范围广泛。光伏发电系统建造、运维操作简便太阳电池组件结构简单,体积小且重量轻,便于运输;易于建造安装、拆卸迁移;可根据不同系统容量,实现模块化安装,而且易于随时扩大发电容量,大大缩短建设周期。光伏发电系统无机械转动部件,不会产生噪声,更重要的是,操作维护变得简单,系统运行稳定性可靠性提高。随着自动控制技术的发展,光伏发电系统可实现无人值守运行,运行维护成本大大降低。光伏发电系统性能稳定、可靠,使用寿命长目前世界上普遍认为晶硅光伏组件的寿命是25—30 年。这里所说的组件25 年寿命期,是指组件的功率质保期,即25 年后组件的功率不低于初始功率的80%,而并不是指组件完全不发电或者很少发电。实际上光伏组件效率衰减是一个缓慢的过程,因此光伏组件完全可以在30 年甚至更长时间内为人类持续提供清洁电力。光伏发电为局地微气候环境改善带来正能量光伏发电系统在自身发电过程中,不但不会对周围环境产生不利影响,还可以对局地微气候环境起到改善作用。光伏组件的遮盖,使得光伏电站场内浅层土壤温度保持稳定,且比电场外土壤温度低,使得土壤水分蒸发量减小,土壤湿度有所提高,近地表空气昼夜温差缩小,这些空气、土壤温湿度条件综合在一起,有助于土壤涵养水分和微生物及植被的滋养,对于改善光伏电站局地生态环境起到积极作用。
①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。
②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。
④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。
⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。
⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上),如1983年建设的10KW民用光伏电站,原址是在距离兰州市40公里左右的村庄,当时国内的光伏行业发展并不完善,在这个偏远地区建设光伏电站是因为该地区国家电网基础设施不完善,榆中地区很多偏远的乡村虽然用电量不大,但是还是没有通电,这个光伏电站为附近的村庄带去了光明。晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。
⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。
在光伏发电技术的情况下,建造发电设备中所产生的二氧化碳量仅次于水力发电技术,是第二个最低的,在不会产生污染环境的物质,是一种理想的干净发电技术。为发电提供能量的日光在地球上到处都有,实际上其数量是无限的。假定在白天太阳辐射的最高强度是每平方米1千瓦,发电效率为10%,整个地面上每年可能的发电量为1.4亿亿度,这相当于全世界能耗量的大约100倍。这意味着:如果把太阳能电池放置于不到全球陆地面积的1/100,或其沙漠面积的1/20,所发电量就足以满足全世界能量的需求。
这种再生能源每单位面积的输出功率密度低,所需要的面积大约为烧煤电站的20倍。因此,它不适用于像日本这样的小国由一家电力公司进行中央供电。这种发电应大规模在建筑物上使用,如住宅、工厂、学校和办公室的屋顶。在日本,白天用电量最高;在中午太阳电池的输出功率也最高,因此,这种发电技术最适合。根据日本环境报学中心进行的研究,在日本太阳能电池的市场潜力为1.34亿千瓦,相对应的市场规模为每年670万千瓦。在美国和印度,沙漠面积巨大,目前正在进行的计划是建造188兆(美国)或50兆瓦(印度)的光伏发电厂。由于世界上许多地区适用于大规模光伏发电,作为“新日照计划”的一部分,发展一种全球性的干净能源系统,即世界能源网(WENEF)正在进行中,该计划的目的是在这些地区实现中央光伏发电,用所发出的电使水分解产生氢,氢既可用做能源,又可用做蓄能和输能介质。从保护全球环境和能量生产角度看,实现这一计划很重要。
太阳电池可粗分为4类:单晶、多晶、化合物半导体和非晶。目前发电最常用且实际应用比例最高的应推晶体型。单晶型的光伏转换效率为15%,多晶型为13%,而非晶型为8%,目前正在研究如何提高效率的问题。
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中,各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点,在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下,有着非常独特的作用。
一、国内外太阳能利用概况
1.l国外现状
常规能源资源的有限性和环境压力的增加,使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年,国际光伏发电迅猛发展。1973年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划",美国计划到2010年安装1000~3000MW太阳电池。日本不甘落后,1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元,安装目标是7600Mw。印度计划1998-002年太阳电池总产量为150MW,其中2002年为50MW。
国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展,光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。到目前为止,世界太阳电池年销售量己超过60兆瓦,电池转换效率提高到15%以上,系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电;在太阳热利用方面,由于技术日趋成熟,应用规模越来越大,仅美国太阳能热水器年销售额就逾10亿美元。太阳能热发电在技术上也有所突破,目前已有20余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。
1.2国内现状
煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源,开发利用前景广阔。太阳能光伏发电应用始于70年代,真正快速发展是在80年代。在1983年一1987年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线,使我国太阳电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4.5兆瓦。目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏辟无电地区,年销售约1.1兆瓦,成效显著。
(1)建成了40多座县、乡级小型光伏电站,光伏电池总装机容量约600kw,其中西藏最多,达450多kw;1998年10月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达100kw。
(2)家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计,至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台,光伏电池总功率约达2.9MW。
(3)在22所农村学校建立了光伏电站,光伏电池组件的总装机容量为57kw。
(4)1998年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线工程,有26个光缆通信站采用光伏电池作电源,其海拔高度多在4500m以上,光伏电池组件的总功率达100kw。
(5)1996年建成了塔中4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统,总功率为 40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠,总长达300Km。
(6)1995年,63个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电池供电,共建成216套卫视接收站和* 套调频发射站光伏电池供电系统,总功率为300多kw。
二、西部太阳能应用概况
2.1自然资源
我国西部地区是世界上最大、地势较高的自然地理单元。也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一,尤其是西藏地区,空气稀薄,透明度高,年日照时间长达1600一3400小时之间,每天日照6小时以上年平均天数在275--330天之间,辐射强度大,年均辐射总量7000兆焦耳/平方米,地域呈东向西递增分布,年变化呈峰型,资源优势得天独厚,应用前景十分广阔。
2.2能源状况
西部大部分地区能源极其匾乏,多年来坚持积极稳妥开发地热,努力推进太阳能利用,有计划、有步骤地更替油电,适当发展风力发电;因地制宜,多能互补,大中小结合,以中小型为主;电网建设与电源建设同步,建设与管理并重,开发与节能并举的方针,但人均装机容量和年发电量仍落后于全国平均水平。尤其是西藏地区,是全国发电量和人均用电量最小的省份。无电人口仍以酥油灯、柴油灯和蜡烛照明,有些家庭酥油灯已无力承担,学生在烧牛粪炉时的昏暗光线下做作业,极个别乡沿用老柴油发电机解决短时间照明。鉴此,既无资源建设水电站,火电又恐难发展,要依靠电网延伸把"光明"送到横亘遥远、居住稀疏的农牧民家中,其输变线成本令人咋舌。光明、能源成为老百姓多年翘首以待的夙愿,突出的电力瓶颈,成为西藏经济发展和社会进步的桎格,阻碍了人民生活水平的提高,影响了群众摆脱贫困,消除愚昧,治穷致富的步伐,是贫困落后的主要根源,勿庸置疑,利用太阳能光伏发电是解决这一问题重要而有效的途径。
2.3太阳能应用
处处阳光处处电。西部地区利用太阳能光伏发电在解决通信、广播、电视电源和无电人口用电等方面已经开始取得显著成效,曾成功地实施了"科学之光"、"阳光计划"、"阿里光电计划"等太阳能专项计划,成为全国第一个也是规模最大的实施太阳能专项计划的地区。以西藏地区为例:
2.3.1光伏电站
截止1999年,建成县级独立光伏电站7座,消灭了6个无电县,总装机容量450KWp,居全国第一,安多 100KWp光伏电站全国最大,双湖海拔 5100米跟踪式光电站世界最高。
2.3.2通讯电源
提供微波中继站光伏电源约达200KW以上;电话乡乡通电源100多千瓦;在兰西拉光缆通信工程西藏段附近600公里的工程中,应用光伏电源近100KW,光伏电池电源增量迅速。
2.3.3广播电视电源
在狮泉河、改则、门士煤矿等地建起约20余座以光伏发电作电源的卫星电视收转站和电视差转台,总装机容量约20KW左右。还有100多套广播电视用光伏电源系统100多千瓦。
2.3.4光伏水泵
西藏无水草场面积巨大,光伏水泵的潜在市场需求数量可观,很应用前景广阔,狮泉河、日土、改则、尼玛、扎囊等地建成6座光伏水泵系统,总装机容量2个多千瓦,除解决草场灌溉外,还解决了本地区的人畜饮水问题,结束了依靠人力背水的历史,极大的解放了劳动力。
2.3.5户用光伏电源系统
推广户用光伏电源l0-300W系统3万多套,总容量达60千瓦左右,既可供家庭独立固定使用,又能供游牧家庭使用,便携简便,安全可靠,性能优越,深受欢迎;山南昌珠多桑德庆村每户安装光伏电源40Wp,25户农牧民解决了照明、看电视、收听广播录音机的供电问题,被称为太阳村。
2.3.6学校光伏电站
近10所学校建成太阳能光伏电站,墨竹工卡唐家乡小学2KW光伏电站是国内最大的非晶硅光伏示范电站。西藏至今有600多所乡级学校尚未通电,均为寄宿学校,尽早解决学校供电问题和电化教学等,对提高西藏青少年一代的科学文化素质至关重要,是今后光伏发电应用的重要方面。
2.3.7边防哨所光伏电源系统
西藏多数边防哨所无电,有20多个边防哨所安装光伏电源系统,解决照明、看电视、听收录机及通信的供电问题,每座功率为1~2KW,极大地改善了边防官兵的工作生活条件。
目前,西藏已在7个县建成10-100KW规模较大的县级太阳能光电站,全区各类太阳能光电设施容量超过2MW,推广太阳能热水器8.5万多平方米,太阳灶9.l万台,太阳能采暖房、温室、牛羊暖圈等18万平方米,是全国太阳能应用率最高、应用面和规模最大、用途最广泛的省份。
3 存在的主要问题
我国有9亿多人生活在农村,l.2亿人口没用上电15-8%的人口未解决清洁饮水;约4000万人生活在贫困线以下。由于农村燃料等能源短缺,利用水平低,造成森林过度樵采,植被破坏,生态环境恶化,严重阻碍农村经济和社会的发展。面对压力,太阳能应用速度慢,力度小,还存在一定问题:
3.1对开发太阳能资源的战略意义认识不够
一是没有把发展太阳能完全纳入政府的议事日程;二是长期以来,太阳能项目没有常规能源建设项目那样的固定资金渠道或已有的资金渠道不畅。从观念看,是对开发推广太阳能可以减少或替代常规能源和实施可持续发展战略的意义认识不足。
3.2缺乏完整的激励政策
政府支持是发展太阳能的关键,也是太阳能产业发展的初始动力。目前缺少有利于太阳能产业发展和刺激广大居民应用光伏电源装置等新能源设备的激励政策。
3.3投人力度不够
长远规划,缺少资金支持,对太阳能进入市场的全面影响是难以预测的。部分省市自治区对扶持推广太阳能实行专项补贴,使太阳能得到有效推广。但由于投入过少,分散,尤其是光伏电池等关键原器件,大部分遗稿进口,造成太阳能成本高,群众购买力有限,太阳能的成熟技术很难尽快大规模推广应用到无电群众中去。
4 太阳能推广对策
目前我国开发应用的各类新能源和可再生能源年提供相当于3亿多吨标准煤,对促进国民经济发展和满足广大农村和边远地区人民生活的能源需求起到了重要作用。特殊的地缘,西藏的广大农牧民视光伏电源系统是他们多年企盼的"点灯不用油、娱乐有节目"的法宝,太阳能光伏系统确实有潜力为农村和边远地区提供非联网电力,其成本低于外地运燃料或延伸输电线路的成本。因地制宜,大力开发利用太阳能等新能源,把它们转化为高品位的电能,提供照明、广播电视、通讯、水泵等动力能源,对促进脱贫致富,经济和生态环境协调发展,实现小康具有重大意义。为进一步搞好太阳能光伏电源系统的推广应用,建议采取如下一些措施:
4.1提高太阳能应用地位
西部地区要加强太阳能应用推广工作,切实加强领导,把太阳能推广应用工作纳人政府重要的议事日程,把太阳能推广应用作为重要的一项能源政策,纳入国民经济建设总体规划之中,列入政府的财政预算。
4.2加大投人,加快太阳能应用步伐
太阳能在西部的推广应用,具有重大的政治和社会效应,太阳能的发展仍处初期,产业未形成规模且获益能力低,尚不具备市场竞争的能力,国家应对太阳能应用加大投入,保证资金,组织安排多个不同模式的、连片的光伏电源系统的应用示范及光电站建设。
4.3制定优惠政策,促进产业发展
建议政府和地方制定有关减免税收、价格补贴和奖励相结合的优惠政策,通过给用户以一定比例补贴的办法,鼓励广大无电农牧民采用户用光伏电源系统解决自己的生活用电问题,逐步引导老百姓转变观念,克服等靠要思想,提高自我发展意识,加快解决无电户的步伐,最终促进产品进入市场,逐渐形成地方优势产业。
4.4扩大交流,开展国际合作
多渠道、多形式地开展国际合作,争取更多的国外资金和设备用于推广太阳能,充分利用当今国际开发太阳能的热点,切实抓住西部大开发的良好机遇,主动出击,创造条件,进一步拓宽合作领域,加强联合,促进国内外社团、企业家和个人在西部投资,创办新能源实体。在有条件的地区,本着可持续发展的战略思想,建设兆瓦级太阳能光电站。
4.5制定长远规划,综合开发利用
建议政府制定太阳能推广长远规划,尽快实施太阳能屋顶计划,结合西部地区实际,采取风光互补、小水电与太阳能互补,户用光伏电源系统、太阳能路灯、太阳能与建筑结合等多种形式,独立系统与并网双通,综合开发应用太阳能。在继续抓好国家光明工程、乘风计划、邮电和广播电视村村通计划实施的同时,加快西部区域的科学之光、阿里光电计划的实施。
草场不忘阳光提水的福音,人民渴望光伏发电的思惠。大力推广应用太阳能,提高新能源在能源结构中的比重,是西部地区新世纪和可持续发展的必然选择。逐步改变农牧民由于没有电,日出而作,日落而息,科技文化落后,经济不发达,远离现代物质文明,过着近乎与世隔绝的生活状况,尽快使他们脱离"黑暗",用上电灯,看上电视、听到广播,有利于西部地区的社会稳定、民族团结、经济发展和社会进步,早日缩短与现代社会的距离,步入新时代。
欧洲各国都在开辟通向持久能源的道路,影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠。可再生能源技术在这些方面都有较大优势。它对环境的影响最小,可替代部分常规能源,增加能源供应的安全性和可靠性;它要求较大的设备投资,创造了更多的就业机会,有助于经济增长。</P>
<P>在欧洲大部分地区,环保的考虑推动着替代能源技术的开发。太阳能被公认为是一种极好的替代能源,它的利用有助于降低二氧化碳的排放和环境保护。很多国家,如丹麦、芬兰、德国和瑞士都认为气候变暖是推动太阳能研究、开发、展示和销售活动的主要因素。</P>
<P>在很多国家中,一个值得注意的倾向是资助转向光伏(PV)技术的开发和商品化。这反映一种较为普遍的观点,即从长期角度来看,光伏投资的回收率将高于主动和被动太阳能热利用技术,比利时就是一个明显的例证。</P>
<P>在很多欧洲国家中,研究开发重点转向太阳能工业和大学,政府特别资助那些本国工业感兴趣和有专长的领域,使其有助于创造就业机会,培育经济增长点。</P>
<P>在很多国家,由于实行小政府政策,太阳能技术的政府鼓励计划就很难实行了。可是有些国家仍然利用鼓励办法来促进太阳能技术发展。在奥地利,联邦、省和某些地方对太阳能装置提供直接的财政资助和鼓励;在芬兰,公司可以申请政府给予新太阳能装置高达总成本35%的补助,而家庭可申请20%的补助。</P>
<P>丹麦政府对安装太阳热水器的补助按照在标准状况下节能的多少来计算。目前补助金按每年节能每千瓦时3克朗(0�52美元)计算,它相当于总安装成本的10-30%。太阳热水器在丹麦相当普及,预计2000年后将不再需要补助了。</P>
<P>其它还有一些补助的方式,如比利时对公共建筑改造的资助,德国和其它国家的减税和折旧补贴等。</P>
<P>尽管受到常规能源低价的影响,在欧洲很多国家中,太阳能装置市场仍然持续增长。虽然太阳能公司的数量减少了,但保留下来的公司却趋向于更强大,更能抵御市场的波动。在某些国家实行的电力公司私有化可能提高他们把太阳能装置推向市场的兴趣。在奥地利等国,自己动手建造集热器的活动促进了主动太阳能装置的发展。</P>
<P>在丹麦有十几家公司生产主动太阳能加热装置,其中两家占有市场的大部分份额。其中Marstal太阳能供热厂(目前世界最大的平板太阳能加热装置生产厂)为Aeroe岛上的Marstal镇1250户5000居民提供区域供热,8000平方米太阳集热器阵列与2100立方米的储热水箱相联,6、7、8月间可100%由太阳能供热,全年能供给全区热需求的12�5%。现在正在计划扩大Marstal供热厂,以便能供应该镇全年大部分热需求。自1987年以来,丹麦每年安装的太阳能加热装置一直在增加。在80年代后期,每年安装的太阳能加热装置只有2300套,1996年已增加到4000套,约40000平方米集热器。丹麦生产的太阳集热器,除少量出口到德国和瑞典外,大部分都在国内销售。</P>
<P>挪威已安装70000多套小型光伏装置,每年安装约5000套。大多数装置是为偏远小镇、山区和沿海地带度假旅社供电用的。典型的装置一般为50-60峰瓦。</P>
<P>芬兰人每年也购买几千套小型(40-100瓦)光伏装置,用于消夏小屋。国家石油公司Neste对进一步开发太阳能发电有着强烈的兴趣,重点为建筑物薄膜光伏组件、蓄电池和成套装置。</P>
<P>此外,有些国家在高性能窗、太阳热水器、储能装置、透明隔热材料、日光照明和与建筑物结合的光伏装置等产品的商业化方面进行努力。</P>
<P>欧洲国家继续看好被动太阳能技术。一些国家集中力量开发利用先进透明装置的节能窗。法国和意大利在开发电致调光的透明装置。法国的研究人员估计,这种技术每年可为南部地区节约高达45%的能源需求。</P>
<P>法国的太阳能设计师们正在用绿色设计原则代替太阳能设计原则,就是要统筹考虑能源性能、安全材料的应用、日光照明、居住者的舒适和健康等因素。这种新的设计方法将被用来设计在Angers 的法国环境保护和能源管理署办公大楼。</P>
<P>人们对和建筑物相结合的太阳能装置和光伏装置兴趣越来越大。丹麦Toftlund的Brundtland中心是一座2000平方米的办公和展览大楼,它有一套先进的日光照明系统,其中包括装在外窗上的改变光线方向的百叶窗,反光天花板,中央阁楼朝南的透光窗,还装有光伏组件。</P>
<P>意大利正在开展使建筑物日光照明最佳化的研究,如改进控制系统,调节自然和人工光源,改进窗和遮光装置的特性和效率,改进人工光源的色效等。</P>
<P>在很多国家中,消费者对太阳热水器的兴趣正在增长,而且在技术和降低成本方面也有较大进展。</P>
<P>德国正在继续其1993年开始的太阳-2000计划,该计划的目的是促进大型建筑物使用的太阳能辅助中央供热系统。按照这个计划将在公共建筑物上安装多达100套大型太阳能辅助中央供热系统,并对它们进行监测。第一套这类系统已快建成。</P>
<P>德国计划开展一项建筑竞赛活动,用来促进与建筑物结合的光伏组件的革新。另一项工作是对2200套安装在住宅屋顶的光伏系统进行监测。</P>
<P>按照欧洲联盟的JOULE计划,法国、西班牙和德国合作正在巴塞罗纳附近建造一座新的Mataro图书馆试验建筑,该建筑将装上与建筑物结合的光伏-热组件。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势,20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。 2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,较上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。
其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家,2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍,2011年电池产量达到20GW,约占全球的65%。截至2011年底,中国共有电池企业约115家,总产能为36.5GW左右。其中产能1GW以上的企业共14家,占总产能的53%;在100MW和1GW之间的企业共63家,占总产能的43%;剩余的38家产能皆在100MW以内,仅占全国总产能的4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。
在今后的十几年中,中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统,包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大,配合积极稳定的政策扶持,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业,中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长,并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。
2015年上半年,全国累计光伏发电量190亿千瓦时。
2015年9月7日,江苏省首个供电所光伏发电项目在南京市浦口区正式并网运行,农村居民也用上了“绿色电”。接下来光伏发电项目将在农村变电所推广。
2015年11月,安徽省来安县全面启动乡村光伏发电项目,11个美好乡村“空壳村”装机容量为60KW以上的光伏电站进入招标程序。据初步估算,并网发电后各村每年能提供72000KWh清洁电能,村级集体经济能增收5万元以上。
2015年1-6月,全国新增光伏发电装机容量773万千瓦,截至2015年6月底,全国光伏发电装机容量达到3578万千瓦。
自2013年起,光伏发电连续3年新增装机容量超过1000万千瓦;截至2015年底,光伏发电累计装机容量达到约4300万千瓦,超过德国成为全球第一。此外,光伏产业正发力“走出去”。国家能源局数据显示,2015年光伏电池及组件出口量达到2500万千瓦以上,出口额达到144亿美元。