太阳能光伏发电现状分析及发展方向
摘要:从21世纪开始,不可再生能源几乎枯竭,开采难度也有所增大,开采时对环境的破坏也越来越大。此时,可再生能源的利用被提到议程上来,清洁、无污染的太阳能自然是开发利用的一个主要方面。鉴于此,本文论述了利用太阳能进行光伏发电的现状及其未来的发展方向。
关键词:光伏发电市场现状发展趋势特点
由于全球经济的飞速发展及人口的急剧增长,化石能源正在被逐渐耗尽,如:煤、石油、天然气等,能源危机摆在世界各国面前。另一方面,由化石能源引起的环境污染与生态不平衡等问题也影响着社会经济的发展,甚至可能成为影响人类生存的重大障碍。新能源的应用逐渐变成全球的热点。其中,太阳能属于一种最常用的可再生能源,不仅分布广,无污染,而且可再生,被国际上认为是最好的能源代替品。
1 地区简介
某镇在长江下游南岸,土地总面积为10 km2,农户有1696户。其中,新建村落34439 m2,入住农户189户,户均占地为126 m2。位于北纬31°46´42″～31°17´26″和东经118°21´38″～118°52´44″之间,属于亚热带湿润的季风气候,年平均气温为15.7 ℃。峰值日照时数的均值是3.94 h,连续阴雨的天数按5天算,两连续阴雨天数之间的设计最少按15天算。
该地年均能源消耗为:蜂窝煤为0.3/块,电为0.58元/kWh,液化气为75元/15 kg,该村最大的能源消耗是电费,年耗费12万元,占到总消费的73.03%,节电势在必行。
2 光伏发电原因与特点
太阳能光伏发电是借助太阳能电池产生的光生伏打现象直接把太阳辐射能变成电能的一种发电技术。按照应用场合不同,光伏发电系统有离网的光伏发电系统及并网的光伏发电系统。光伏发电受气象条件的影响,出力的变化总是呈现一定的周期性,比如日变化与季节变化的周期性呈现;由于太阳能辐射的时空分布具有任意性与间断性,使得光伏发电出力呈现出不连续性及不稳定性。光伏发电的预报技术不仅是电网科学调度与进行发电规划的根据,而且能减少光伏发电的出力波动对电网的不断撞击。
光伏发电能将太阳能电池的俘获通过直接辐射、散射辐射或者反射辐射等方式直接变为电,常见优点有:(1)没噪音,没公害,不会泄漏,无毒,不会引起温室效应;(2)旋转部件少,仅有跟踪式外,难损坏,易安装,易维护;(3)与能源危机和燃料市场的稳定性无关;(4)发电组件的使用时间通常多于25年;(5)能回用;(6)适合偏远无电区域,减少长距电网的设立和输电损耗;(7)发电方式多样,容易于建筑物进行集成;（8）建设光伏系统的能量能很快回收(当前能量的偿还周期是6个月到3年),而且回收将越来越快。
3 光伏发电技术的现状分析
(1)环境污染严重太阳能属于绿色能源,但是太阳能的上游组件以及硅原料加工却能产生很严重的污染。生产太阳能薄膜电池时,会产生四氯化硅、氯化氢及氢气等废气。尤其是四氯化硅,假如不处理,可能会变成盐酸等酸性物质从而污染土壤。许多欧洲国家都无力承担太阳能制造引起的消极影响,因此,中国才会成为世界太阳能的制造中心;(2)产业化产品长时间出口中国太阳能的光伏发电业里的众企业多数自顾自发展、不够团结,往往不能齐心对外。太阳能光伏发电行业之前并没着力于各企业间的协作,面临反倾销危机的时候,合作很重要。可是,中国太阳能的光伏发电行业缺少一个大家都认可的组织或者协调机制去调和大厂与大厂、大厂与小厂之间的利益纠葛,单凭为数不多的光伏产业协会可以发挥的功用十分微弱。
4 光伏发电技术在我国的发展
我国首次研究太阳能电池是1958年,在1971年,第一次成功的将其应用于东方红二号卫星的发射,1973年以后,太阳能电池逐渐被用于地面工程。20世纪80年代初,我国的光伏工业刚刚起步,太阳能电池的年产量基本低于10 kW,且价格不便宜。20世纪80年代以来,国家开始关注光伏工业及光伏市场的发展状况,中央和地方政府都在光伏领域有一些资金投入,这让我国渺小的太阳能电池工业有机会发展同时在众多应用领域成立了典范,例如微波中继站、部队的通信系统及水闸与石油管道的保护系统等等。
目前,我国致力于光伏发电技术的研究开发,相继进行了晶体硅高效电池、非晶体硅薄膜电池与碲化镉及铜铟硒薄膜电池的应用系统的主要技术的研究。尤其是“十五”期间,国家利用科技攻关与863计划大力支持了一系列提高现有装备的生产能力的工程,使得光伏发电技术得到很大发展,产业水平也相应提高,也使得我国光伏发电制造业水平与国际水平的差距减小。
就应用技术而言,国家“十五”期间计划并实施了屋顶的并网发电技术以及高压并网发电技术的科技攻关,建设了一系列10～50 kW的屋顶系统,替我国2010年及2020年屋顶光伏的并网发电技术以及沙漠电站技术的成批发展奠定了基础。对于产业化,现在国内光伏发电最常用的产品是晶硅电池和少数的非晶硅电池。到2006年年末,我国已经建立了10余个相当规模的、专门的光伏电池生产厂,每年生产的光伏电池组件多于200 MW。特别是它可以增强晶体硅光伏电池组件的封装水平,年生产能力在10 MW及以上的光伏电池的封装技术和它的配套设备已变成商业化的工业设备。
但是,现在我国批量生产的单晶硅、多晶硅及非晶体硅电池的效率通常比发达国家低一些,一般为11%～14%、10%～12%及4%～6%。此外,到2006年,中国还没生产用于光伏系统的蓄电池。小功率逆变器的生产水平相对较高,但大功率的逆变器生产水平和国外的差距很大。
5 结语
受城市道路的照明需要及有关控制的影响,现在的太阳能路灯系统只是用于城市居民区、公园及农村乡镇等非主干路线。但资源危机一步步深化,太阳能一定会被重视。针对太阳能用于道路照明存在的质量好坏不一、转换率低、亮灯率低等问题,国家可通过规范市场,制定专门的国家标准或者行业标准等办法来解决。总体看来,太阳能路灯技术的使用利大于弊,可以节省能源,减少有害气体排放。把太阳能发电技术应用于新农村建设,一定会推动经济社会的可持续性发展,同时对目前我国正在进行的节能减排工程具有深远的意义。
参考文献
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