您觉得目前太阳能行业还有发展空间么?
当前随着我国城市化建设进程的加速以及城市基建设施建设的加快,城市对照明产品的市场需求逐渐扩大。在能源紧张的大背景下,传统照明设备耗能巨大,且存在巨大的能源浪费,还影响城市生态环境,这明显不符合我国能源利用的发展方向,同时也极大的限制了照明设备的利用效率。而太阳能路灯的出现,有效的弥补了上述不足。
太阳能路灯可以降低照明用电量,是节省能源的重要途径。受“绿色照明工程”的推动,近年来我国太阳能路灯市场一直保持持续增长。太阳能路灯行业属于新兴行业,因此呈现出较快的发展速度。从其市场规模来看,前瞻产业研究院发布的《2015-2020年全球太阳能路灯行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示,2009年,该行业市场规模5.32亿元,2013年则已超过50亿元,是2009年的10倍,可见其发展速度之快。
太阳能路灯采用的是清洁的可再生能源,相比于传统的高压钠灯可以减少二氧化碳排放量。如果将我国2000万盏路灯全部改用太阳能路灯,则可以减少2580万吨二氧化碳的排放,相当于103亿美元二氧化碳减排成本。因此,投资太阳能路灯行业可以产生较大的社会效益。
从经济效益来看,根据前瞻的测算,以4米路灯及8米路灯计算,采用太阳能路灯后,4米路灯及8米路灯每年节约电量约2190千瓦时,电费节省1533元。
因此,综上所述,太阳能路灯行业由于较明显的社会效益和经济效益,将会受到国家的继续重视。随着国家的大力支持与推广,太阳能路灯的市场规模将快速增长。前瞻保守估计,2014年我国太阳能路灯行业市场规模将达到79亿元,2020年将在600亿元左右
人类利用太阳能的历史可以追溯到人类起源时代。在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源资源短缺并造成环境污染的形势下,光伏发电在世界范围内受到高度重视,发展很快。从远期看,光伏发电终将以分散式电源进入电力市场,并部分取代常规能源;从近期看,光伏发电可以作为常规能源的补充,解决特殊应用领域和边远无电地区民用生活用电需求,从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。今天我们就来探讨一下中国光伏发电的现状及前景。
二光伏发电优点
光伏发电具有许多优点,安全可靠、无噪声、无污染,能量随处可得,不受地域限制,无需消耗燃料,无机械转动部件,故障率低,维护简便,可以无人值守,建站周期短,规模大小随意,无需架设输电线路,可以方便与建筑物相结合等。这些优点都是常规发电和其他发电方式所不能及的。
三中国光伏发电的现状
目前中国的光伏发电市场主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以及太阳能光伏商品,包括太阳能路灯、草坪灯、太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等。由于成本很高,并网光伏发电目前还处于示范阶段。
我国的光伏发电虽未能脱离政府补贴生存,但行业前景已见好转:发电成本下降、行业利润提升以至政府因应空气污染而推出的新能源政策。中国上半年光伏发电装机容量为773万千瓦,同比急升1.33倍。但与国家能源局定出全年装机容量目标1,780万千瓦的43%。若然下半年要达标,意味下半年装机容量将逾1,000万千瓦,同比急增近四成,有利光伏行业。
四中国光伏发电的前景
中国制定了光伏发电中远期发展规划,随着传统化石能源的日益减少,可再生能源的消耗比重逐年增加,光伏发电的比重更是增加迅速。根据规划预测,到2050年中国的光伏装机达到2000GW,年发电量达2600TWh,占全国总发电量的26%。随着现代工艺技术的进步,光伏发电的转换效率将逐年提高,发电成本将会大幅度下降,以至于光伏发电的价格在一定程度上会低于常规电价。
虽然目前光伏行业面临一些问题,但我国光伏产业的发展整体积极向好。目前国家能源局正在编制光伏十三五规划,推动财政补贴兑现,促进技术进步及产业升级,这些都将为光伏行业的发展助力。
我国光伏行业发展至第四阶段
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。我国光伏行业发展经历了以下几个历史阶段:
年新增装机量波动较大
据国家能源局统计数据显示,2015年,我国光伏发电新增装机容量为1513万千瓦。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量出现下降态势,从2017年的5306万千瓦下降至4426万千瓦。2019年,国内光伏新增装机仍然呈现下降趋势,下降至3011万千瓦。2019年对需要国家补贴的项目采取竞争配置方式确定市场规模,因政策出台时间较晚,项目建设时间不足半年,很多项目年底前无法并网,再加上补贴拖欠导致民营企业投资积极性下降等原因,截止2019年底竞价项目实际并网量只有目标规模的三分之一。
2020年,在未建成的2019年竞价项目、特高压项目,加上新增竞价项目、平价项目等拉动下,预计国内新增光伏市场将恢复性增长。“十四五”期间,随着应用市场多样化以及电力市场化交易、“隔墙售电”的开展,新增光伏装机将稳步上升,中国光伏发电新增装机容量为4820万千瓦。
2020年末累计装机量超2.5亿千瓦
累计装机容量方面,据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。
光伏发电量增速维持在15%以上
据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。截止2020年底,全国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.4%。
华北、西北与华东地区新增装机量较多
截至2021年9月底,全国分布式光伏装机9399万千瓦,占光伏总装机比重33.8%,与上二季度相比提升1.2个百分点,同比提升1.8个百分点
从全国并网光伏发电新增装机布局看,2021年前三季度,我国华北地区新增装机8027.6万千瓦,占全国的28.9%西北地区新增装机6456.8万千瓦,占全国的23.2%华东地区新增装机5390.6万千瓦,占全国的19.4%华中地区新增装机3716.2万千瓦,占全国的13.4%南方地区新增装机2753.1万千瓦,占全国的9.9%东北地区新增装机1438.4万千瓦,占全国的5.2%。
总体来说,为了响应巴黎协定,我国提出了“碳中和”“碳达峰”的号召,在此号召下,近年来我国光伏行业有了长足的发展。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
从总体来看,全球光伏产业装机容量不断提升。全球光伏产业装机容量由2010年的50GW上升至2016年的305GW。2016年全球光伏新增装机容量为70GW,以美国、中国、日本、印度、英国和德国为代表的几个国家2010-2016年光伏新增装机容量不断提升。
当前我国光伏产业发展迅速,已呈现区域化、集群化,临近企业之间形成产业链互补和经济合作,产业竞争力实现了整体提高。据前瞻产业研究院数据显示,2011-2016年,我国光伏产业销售收入逐年递增。由2011年的1519.47亿元,增长至2016年的5483.27亿元,年均复合增长率高达29.26%。随着国家政策对光伏产业支持力度的不断加大,产业市场规模仍将保持高幅度增长趋势。前瞻研究院估算,2017年行业销售收入将超过6000亿元。
国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测,认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%,预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上,占当年总发电量的1%,2040年占总发电量的20%,未来太阳能产业的发展前景光明. 2009年我国推出了太阳能屋顶计划和金太阳示范工程,对国内光伏电站投资提供补贴。太阳能屋顶计划是对太阳能建筑进行补贴,标准为20元/Wp。据测算,该补贴标准大约可以覆盖相关企业生产成本的30%-50%,大大降低了太阳能光伏发电成本。金太阳示范工程提出对并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助,偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。
太阳能发展现状及其发展前景
摘要:能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展,能源消费也相应的持续增长,但是化石能源是不可再生的,所以,在化石能源供应日趋紧张的背景下,大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。本文旨在介绍我国太阳能发展的现状及其发展方向。
关键词:太阳能;清洁能源;化石能源;光伏发电;光热转换
0 引言
化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的,所以。随着时间的推移,化石能源的稀缺性越来越突显,且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。而且,化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸如温室效应,粉尘,酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比例达到87%,在我国,化石能源的比例竟然达到了92%![1]所以,在化石能源供应日趋紧张的背景下,大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。
1. 太阳能的优点
在诸如风能,水利能,潮汐能,太阳能等各种新型清洁能源中,有很多专家学者都对太阳能青眼有加。
首先太阳能具有普遍性:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地或海洋,无论高山或岛屿,都处处皆有,可直接开发和利用,且勿须开采和运输。其次太阳能有无害害性,开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一,在环境污染越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。
其次太阳能总量十分巨大:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤,而据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年,全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤,所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
还有最重要的长久性:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。因此,太阳能的大规模开发利用是面向未来,实现可持续发展的必然选择。
2 我国太阳能资源的现状
我国土地辽阔,幅员广大,在中国广阔富饶的土地上,有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2,中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看,西部地区由于地理位置较好,太阳辐射总量很大。我国各省的太阳能资源分布如下表一所示。[2]
3 我国太阳能的发展现状
目前,我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类,例如,太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。
太阳能光热转换
太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上,使光能直接转化为热能。目前主要用于太阳能热水器和太阳热能发电。
在光热转换方面,截至2007年底,中国太阳能热水器产量达2300万平方米,总保有量达亿平方米,占世界的55%,成为全球太阳能热水器生产和使用第一大国,且拥有完全自主知识产权,技术居国际领先水平。这种迹象表明,我国正在向太阳能时代迈进!为了促进太阳能热水系统的推广应用,国家制定的可再生能源发展规划明确提出了太阳能热水系统发展目标,2010年太阳能热水系统运行保有量要达到1.5亿平方米,2020年要达到3亿平方米。[3]
表1 中国太阳能辐射量分布
分 类
辐射量
分布
一类地区
6 680 - 8 400MJ / m2
宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等
二类地区
5 850 - 6 680MJ / m2
河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等
三类地区
5 000 - 5 850MJ / m2
山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等
四类地区
4 200 - 5 000MJ / m2
湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等
五类地区
3 350 - 4 200MJ / m2
四川、贵州两省
但是,太阳能热水器的发展也存在诸多问题。大部分的使用为用户自发行为,其系统的安装基本上没有经过设计,完全由产品供应商负责处理,结果是各自为阵,杂乱无章,在影响建筑外观的同时存在各种不安全隐患。由于上述原因,大面积推广受到严重阻碍,有些城市甚至由政府出面禁止在建筑物上安装。我国太阳能利用长期处于较低水平,制约了发展,不规范安装破坏了建筑结构和功能,对防水和承重等问题留下隐患,屋顶所有权存在争议,后期物业管理,维护也很不方便,自行安装的不规范,造成防风与避雷等安全隐患很多。
太阳能光电转换
太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体的光伏效应原理进行光电转换,通常叫做“光生伏打效应”,太阳电池就是利用这种效应制成的。在光电转换方面,我们人类大多采用
1.改善环境
通过使用新能源来替代化石能源,可以减少因燃烧化石能源而造成的二氧化碳和烟尘排放量,给环境造成的损失。光复发电不产生传统发电技术带来的污染物排放和安全问题,没有废弃或噪音污染。
2.节省空间
光复发电是一种简单的低风险技术,集合可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中,这个系统还可以降低建筑的受热,增加通风。光复还可以作为隔声板装在公路两侧。光复在提供大量电力供应的同时,避免占用更多的土地。
3.增加就业
光伏发电能够提供重要的就业机会。安装阶段创造大量的就业产生在(安装工人、零售商和服务工程师),租金地方经济发展。根据欧洲光伏发电行业信息显示,生产每兆瓦光伏产品大约产生10 个就业机会,安装每兆瓦光伏系统创造大约33 个就业机会。批发和间接供应可提供3-4 个就业岗位,研究领域提供1-2 个就业机会。所以在整个产业链中可提供50 个就业机会。在未来几十年,随着规模的扩大,自动设备的使用,这些数据会有所降低。但是,光伏发电产业不仅仅是一个资金密集型产业,同时也是一个劳动密集型产业。目前我过光伏技术及产业的就业总人数近万。到2020 年将达到10 万人左右。按照中或电力专家的研究,2050 年,光伏发电行业将达到装机容量10 亿KWp,年生产和安装1 亿KWp,就业人口将超过500 万人。[4]
4提供农村电力
光伏发电系统结实耐用,易于安装和具有灵活性等特征,使其可满足世界任何地方的农村电力需求。
我国太阳能光电转换方面的成就
光伏产业出现了较快发展,太阳能电池组件的生产 能力和实际产量有了较快增加,性能也不断提高。近几年,随着科研能力的提升和政府对光伏发电的深 入认识,在国际光伏市场巨大潜力的推动下,我国光伏产业正以每年30%的速度增长,2005年底国内光伏电池生 产能力已达200MW以上,实验室光伏电池的效率已达21%,可商业化光伏组件效率达14—15%,电池效率10—13%。太阳能光伏电池生产成本随之逐年大 幅下降,这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用。到2005年,国内光伏发电的总装机达到了7万千瓦。 建成商业化的兆瓦级太阳能电站作好准备。2007年5月,国家先进能源技术领域“十一五”863重点项目“太阳能热发电技术及系统示范”课题在河海大学宣告启动。该项目由中科院电工所、河海大学等单位联合承担,分“太阳能塔式热发电系统总体设计技术及系统集成”等五个研究课题。中科院电工所、河海大学等单位将在5年内突破一系列关键技术,建成拥有自主知识产权的l兆瓦太阳能热发电示范工程。[5]
1.多晶硅瓶颈
在太阳能发电设备生产量高速增长的拉动下,太阳能发电设备的主要原料多晶硅需求也快速增长。由于太阳能产业目前每年超过30%的增长效应对多晶硅的强劲需求,加上技术门槛较高,限制多晶硅产量,多晶砖供需缺口较大。我国电子行业和光伏行业每年需要的多晶硅在3000~5000吨之间,然而我国自己生产的多晶硅只能满足其中的l0%左右,另外的90%要依靠进口来解决。由于各厂家在国际市场上抢购多晶硅,使得多晶硅的价格几倍于正常价格,造成国际市场多晶硅价格飞涨,其价格已完全背离了它的实际价值,这是一个极不正常的现象,极大地制约了我国太阳能光伏产业和电子产业的相应发展。供应紧张带来的是多品种价格高企,这种情况在2010年前都难以改变。[6]
2.政策扶持瓶颈
尽管我国的《可再生能源法》早已在2006年1月1日正式生效。法令明确提出,“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统”,也已原则性地规定了“国家财政设立可再生能源发展专项资金”、“金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款”等鼓励政策,但相应的具有可操作性的措施,如《上网电价法》迟迟不能出台,以至于各地提出的太阳能光伏发电计划大多为示范项目,离市场化的大规模推广还很遥远。目前电网公司只接受风电和生物质发电。《上网电价法》可以法规形式把可再生能源的“潜在市场”变成“现实市场”,使可再生能源发、电因成本过高而不具市场竞争力的技术,变成一种具有市场竞争能力的产业,引进市场机制,起到促进快速发展、快速降低成本,形成良性循环,最终实现能源的可持续发展。
3.成本仍然太高
限制国内应用的主要问题还是太阳能发电的成本太高.目前太阳能发电每度成本约3.5元,与生物质发电(沼气发电)、风电、水电以及传统煤电相比确实昂贵,制约了中国太阳能发电市场增长。目前天威英利的产品90%以上出口到国外,只有不到l0%在国内,主要应用于通信基站、西北地区的户用系统及高速公路交通警示灯等。太阳能光伏电池以及原材料多晶硅的生产,都属于高污染、高能耗行业。污染、能耗在国内,清洁、低能耗在国外,这难免让不少人感觉中国光伏产业有些尴尬。可在国内真正要使用清洁能源,又觉得太贵,太阳能发电至今不能并入电网。如果国内市场能做起来,无论对硅材料、新型高效太阳能电池的研发企业还是生产企业都是一个好消息。毕竟单单依靠国外市场的风险很大。
4 促进我国太阳能产业更好发展的措施
虽然,上文提到我国太阳能产业发展迅猛,取得了可喜的成绩,但是我们仍然要高度重视阻碍我国太阳能事业发展的障碍,并努力去解决它。具体的,针对上述提到的问题,我提出以下方案:
太阳能目前仅仅只能应用于通信、信号电源和偏远地区的电力供应,如果技术瓶颈进一步突破,则很可能使光伏能源被更大规模推广,这样对太阳能电量需求将很难用常规增长去估量。作为太阳能光伏电池的主要原料,我国95%的高纯多晶硅材料依赖进口,而且其技术基本上被国外垄断,这一问题已经成为我国发展太阳能光伏产业的最大瓶颈。这是因为我们没有重视多晶硅技术的自主研发,科技投入的机制不合理,造成了现在的被动局面。
与这种技术瓶颈很不相称的是,我国却是石英砂矿的出产大国,在海南岛等地拥有大量的矿产资源,在世界冶金级硅的产量中我国就占了三分之一,而这些原始的硅材料却大部分出口到了国外。目前,我国多晶硅材料的年产量仅60吨左右,硅材料的短缺就造成了太阳电池生产成本居高不下,成了制约我国光伏产业发展的“拦路虎”。
目前国内太阳能市场之所以难以得到政策和民众的支持,其根本原因还在于太阳能发电的高昂成本,而这则与我国多晶硅技术的落后有着直接的因果关系。根据这种认识,技术瓶颈已经成为制约中国整个太阳能行业的根本因素。
我国长期以来对科技自主创新的支持力度不够,科研投入太少,政府往往认为这个产业已经出现了产品,走向了市场,就不需要国家再继续投入科研经费了。其实,由于硅材料严重短缺的制约,缺乏国家的相关政策支持,光伏发电产业并没有真正与市场接轨,而企业看不到利润空间也不会积极支持这个产业。因此,国家要加大对光伏发电的科研投入,出台相关的政策来支持其发展。
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有:太阳能电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说法,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
先说太阳能光伏,即太阳能电池。光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
国内主要太阳能电池制造商正遭遇少有的“阴雨天”。由于95%以上的产能出口,且过于倚重欧洲市场,国内太阳能电池企业近几个月来连续受到多个利空因素干扰:欧洲债务危机、欧元急跌、欧洲削减太阳能补贴等。这一连串不利因素表明国内太阳能电池制造商既有近忧,还有远虑。不过,善于应变的国内企业正在试图从成本和需求两端控制经营风险。2009年,国内太阳能电池产能约为240万千瓦,但国内太阳能发电装机容量仅为12万千瓦,95%的产能出口,其中欧洲是最重要的市场。过去数年,欧洲一直是世界太阳能光伏发电的重心。2009年,德国、西班牙、意大利和捷克的新增装机容量超过420万千瓦,占全球60%上。从年初开始,希腊、西班牙等欧元区国家爆发债务危机,欧元汇率急转直下,欧元兑美元汇率下跌超过12%,国内太阳能电池厂商损失严重。
再来说说太阳光热能。现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
此外,还有太阳光合能。即植物利用太阳光进行光合作用,合成有机物。因此,可以人为模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。
总之,太阳能的各分支行业都有着巨大的潜力,但商用转化仍需时日。
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