我國太陽(yáng)能光伏發(fā)電現狀及前景

1、我國能源形勢及對可再生能源的要求
1.1 我國能源形勢
*我國是一個(gè)人口大國，也是能源消費大國。我國常規能源資源占有量遠遠低于世界的平均水平，只占世界總量的10.7% 左右。我國化石燃料逐步在枯竭，2000 年，我國人均石油、天然氣、煤炭可采量分別為4.7t、1262m3、140t。
我國能源總量形勢十分嚴峻，zui主要的還是以煤炭為主。2001 年我國煤炭消耗比例為67%，而世界消耗比例為24.71%?；剂系拇罅渴褂迷斐蓢乐氐拇髿馕廴?。我國二氧化硫 排放占世界總排放的15%，二氧化碳排放占世界總排放的13.6%。據專(zhuān)家學(xué)者統計，到2020年，我國由于空氣污染造成的損失將達到全國總GDP 的13%。
1.2 可再生能源的要求
化石燃料的大量使用不僅對環(huán)境造成了極大的損害，而且化石燃料也逐步在枯竭。所以需要新能源來(lái)代替化石能源的使用。而這種新能源要避開(kāi)常規能源給我們帶來(lái)的危害，既能保證滿(mǎn)足社會(huì )的需求，還不能破壞環(huán)境。而且還能夠保證實(shí)際經(jīng)濟和社會(huì )正常發(fā)展。
2、太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理及特性
2.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池的光生伏打效應，是太陽(yáng)輻射光通過(guò)半導體轉變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電形式。所謂光生伏打效應是半導體P-N 結被光照射后，其內部產(chǎn)生大量的自由電子，這些自由電子在晶體中向各個(gè)方向移動(dòng)，在原來(lái)的位置上留下一個(gè)“空穴”。P-N 結阻礙著(zhù)電子和空穴的移動(dòng)。當太陽(yáng)光照射時(shí)，電子接收光能，向N 結移動(dòng)，使N 結區域帶負電，同時(shí)空穴向P 結移動(dòng)，使P 結區域帶正電，這樣P-N 結兩端產(chǎn)生了電動(dòng)勢，即電壓，這就是光生伏打效應，如圖1 所示。根據不同的應用場(chǎng)合，光伏發(fā)電系統主要為聯(lián)網(wǎng)運行和離網(wǎng)運行兩種形式。離網(wǎng)運行系統主要是應用于遠離公共電網(wǎng)的無(wú)電地區和一些特殊場(chǎng)所。聯(lián)網(wǎng)運行系統已經(jīng)成為電力工業(yè)中重要組成部分，是當今以及未來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的重要方向。聯(lián)網(wǎng)運行系統可以對電網(wǎng)調峰；對所發(fā)電能回饋電網(wǎng)，以電網(wǎng)作為儲能裝置；光伏發(fā)電可以與建筑物結合在一起等*性。

圖1 太陽(yáng)能電池發(fā)電原理
2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)
太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)：太陽(yáng)能光伏發(fā)電不需要任何燃料，大大的降低了運行成本；
不會(huì )受到能源危機和燃料市場(chǎng)等不穩定因素影響；
太陽(yáng)能是取之不盡。用之不竭的無(wú)噪音、無(wú)公害、無(wú)泄漏、安全可靠、不產(chǎn)生任何有毒氣體的清潔能源；
光伏發(fā)電適用于偏遠無(wú)電地區，避免了長(cháng)距離電網(wǎng)的建設和輸電損失；
安裝簡(jiǎn)單，除跟蹤式以外，無(wú)任何運動(dòng)部件，不易受損；
發(fā)電組件壽命長(cháng)；
發(fā)電方式靈活，易于與建筑結合。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電的缺點(diǎn)：
太陽(yáng)能受地理分布，季節變化等影響；
大規模使用時(shí)候，占地面積比較大；
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統建設投資高，推廣困難。
3、世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電現狀及發(fā)展前景
近幾年，世界太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)展迅速。從太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能電池的利用來(lái)看，日本、德國、英國、美國和西班牙發(fā)展迅速，這幾個(gè)國家一直保持著(zhù)*地位。隨著(zhù)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)不斷更新和進(jìn)步，太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)成為當今發(fā)展zui迅速的高新科技產(chǎn)業(yè)之一。近30a，太陽(yáng)能光伏組件成本降低了2 個(gè)數量級[2]。2004 年，世界光伏組件產(chǎn)量達到1200MW，日本610MW， 歐洲320MW， 美國135MW，其他國家135MW。2004 年光伏系統總裝機量已經(jīng)到達4GW。
根據世界能源組織（IEA-PVPS）的研究和預測，2020 年太陽(yáng)能光伏發(fā)電占世界總發(fā)電量的1%，2040 年占世界總發(fā)電量的20%。世界各國的光伏發(fā)電發(fā)展規劃，預計2020 年裝機容量日本30GWp，歐盟15 GWp，美國15 GWp，其他國家10 GWp。2030 年裝機容量日本70GWp，歐盟30 GWp，美國25GWp，其他國家23GWp。
4、我國太陽(yáng)能光伏發(fā)電現狀及發(fā)展前景
我國太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)的開(kāi)發(fā)和研究起步于20 世紀70 年代，90 年代進(jìn)入穩定發(fā)展時(shí)期，太陽(yáng)能光伏發(fā)電主要應用在通信和工業(yè)方面。進(jìn)入21 世紀開(kāi)始注重發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電研究，2000 年，我國的光伏技術(shù)已經(jīng)步入大規模的并網(wǎng)發(fā)電階段。2002 年我國政府啟動(dòng)了“光明工程”，“送電到鄉工程”等項目，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)和利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電。2004 年，我國又提出建設陽(yáng)光三峽的設想。2006 年~2010 年共建立8 座荒漠電站，總容量為80MWp。2011 年中國國內新增光伏裝機容量2.7GWp，占到2011 年新增光伏裝機容量的10% 左右。
2012 年中國光伏發(fā)電容量已經(jīng)達到了7982.68MW，主要分布在我國的西北部地區，19 個(gè)省共核準了484 個(gè)大型并網(wǎng)光伏發(fā)電項目，總容量為11543.9MW[6]，2012 年共計98 個(gè)并網(wǎng)發(fā)電站。主要集中在寧夏、青海、甘肅3 個(gè)省。根據OFweek 行業(yè)研究的數據顯示，2013 年上半年，中國光伏發(fā)電累計容量已經(jīng)到達10.77GWp，中大型光伏電站占5.49 GWp，分布式光伏發(fā)電系統為5.28GWp。2015 年我國太陽(yáng)能光伏發(fā)電容量達到20 GWp。
5、發(fā)展我國太陽(yáng)能光伏的建議
發(fā)展我國光伏產(chǎn)業(yè)，必須制定有關(guān)近期、中、長(cháng)期發(fā)展目標。目前，我國光伏發(fā)電站分布不均，還是主要集中在西北部地區。雖然說(shuō)我國生產(chǎn)冶金級硅，但光伏板所用的硅片還依靠其他國家。所以，我國光伏產(chǎn)業(yè)首要任務(wù)是發(fā)展高純度硅材料。光伏發(fā)電zui為關(guān)鍵的問(wèn)題還是提高轉換效率和降低和成本， 通過(guò)改進(jìn)目前有的制造工藝、設計新的電池結構、開(kāi)發(fā)新型電池材料等方式，降低制造成本，提高光電轉換效率。還要發(fā)展其他新型太陽(yáng)能電池。
為了解決我國能源和環(huán)境嚴峻的問(wèn)題，加快我國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，本位提出以下幾點(diǎn)建議：建立具有水準的太陽(yáng)能光伏研發(fā)中心；國家設立太陽(yáng)能光伏領(lǐng)導機構；建設硅材料生產(chǎn)基地；構建產(chǎn)、學(xué)、研合作體系；建議盡快完善實(shí)施《太陽(yáng)能發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)法》找到一個(gè)合理的發(fā)電，用電準則；構建太陽(yáng)能光伏發(fā)電與建筑一體化的結合；采用風(fēng)光互補來(lái)完善我國光伏市場(chǎng)；制定太陽(yáng)能光伏屋頂計劃，實(shí)施在房屋；加大光伏發(fā)電的并網(wǎng)應用工程，從發(fā)展戶(hù)用系統逐步過(guò)渡到發(fā)展并網(wǎng)應用系統。
通過(guò)太陽(yáng)能光伏發(fā)電與建筑一體化的結合，實(shí)現建筑本身就是一個(gè)太陽(yáng)能轉換中心的目標。筆者相信，隨著(zhù)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷提高，其成本也會(huì )快速降低，從而會(huì )更好的促進(jìn)我國太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的穩步發(fā)展。