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隨著煤、石油等化石燃料資源的逐漸枯竭,傳統(tǒng)發(fā)電方式需要新的綠色能源來代替。2011年3月日本大地震造成的核電危機(jī),迫使世界各有核電國家不得不重新審視其核電發(fā)展戰(zhàn)略;水力發(fā)電由于受到資源和季節(jié)性限制,一定程度上制約了進(jìn)一步發(fā)展;而風(fēng)力發(fā)電存在并網(wǎng)接入穩(wěn)定性差等問題,短期內(nèi)也很難形成一定的規(guī)模。在這種情況下,太陽能發(fā)電越來越受到重視。中國太陽能資源非常豐富,理論儲(chǔ)量達(dá)年1.7×1012t標(biāo)準(zhǔn)煤,太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。南北和東西距離均在5000km以上,大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4(kW•h)/m2以上,西藏日輻射量最高達(dá)7(kW•h)/m2,年日照時(shí)間大于2000h。與同緯度的其他國家相比,與美國接近,比歐洲、日本優(yōu)越得多,擁有巨大的開發(fā)潛能,具有得天獨(dú)厚的自然條件。太陽能發(fā)電分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電。通常太陽能發(fā)電多指太陽能光伏發(fā)電。   1太陽能發(fā)電技術(shù)   1.1光伏發(fā)電技術(shù)   1.1.1基本原理   光伏電池由Si等半導(dǎo)體材料制成。當(dāng)太陽光照射電池時(shí),有一部分光會(huì)被半導(dǎo)體材料吸收,吸收的光能將傳給半導(dǎo)體導(dǎo)致電子逸出并自由流動(dòng)。同時(shí)施加一個(gè)或多個(gè)電場,可以迫使由光吸收并釋放的電子以一定方向流動(dòng)形成電流,通過在光伏電池的頂部和底部安放金屬觸點(diǎn),可以將電流引出以供使用。   1.1.2系統(tǒng)組成   光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜和太陽跟蹤控制系統(tǒng)等構(gòu)成。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng),太陽能戶用電源系統(tǒng),通信信號電源、陰極保護(hù)、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。可以分為帶蓄電池和不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性,可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng),還具有備用電源的功能,當(dāng)電網(wǎng)因故停電時(shí)可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)常常安裝在居民建筑;不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源的功能,一般安裝在較大型的系統(tǒng)上。目前,按光電的規(guī)模可分:大中型光伏電站、小型光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能建筑一體化和發(fā)電瓦等。   光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器按運(yùn)行方式,可分為獨(dú)立運(yùn)行逆變器和并網(wǎng)逆變器。獨(dú)立運(yùn)行逆變器用于獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng),為獨(dú)立負(fù)荷供電。并網(wǎng)逆變器用于并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單,造價(jià)低,但諧波分量大,一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統(tǒng)。正弦波逆變器成本高,但可以適用于各種負(fù)荷。接入電力系統(tǒng)的大中型光伏電站對電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)運(yùn)行、配電網(wǎng)都有很大影響,因此要求大中型光伏電站具有輸出有功和無功的調(diào)節(jié)能力,并在電網(wǎng)異常狀態(tài)下起到支撐作用。光伏發(fā)電的隨機(jī)出力特性是對電網(wǎng)造成不良影響的關(guān)鍵,其較小的系統(tǒng)慣量直接影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和故障恢復(fù)能力,由于電力電子開關(guān)器件構(gòu)建的逆變器既是電能質(zhì)量的干擾源,同時(shí)也可以依靠控制實(shí)現(xiàn)無功和諧波補(bǔ)償?shù)淖饔谩４笕萘抗夥l(fā)電并網(wǎng)的運(yùn)行需要借助于凈負(fù)荷的概念和準(zhǔn)確的發(fā)電預(yù)測模型,與常規(guī)機(jī)組協(xié)作以保證供電可靠性。   1.2光熱發(fā)電系統(tǒng)   1.2.1基本原理   太陽能光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或蝶形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)的工藝,從而達(dá)到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術(shù),避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝,可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。而且,這種形式的太陽能利用還有一個(gè)其他形式的太陽能轉(zhuǎn)換所無法比擬的優(yōu)勢,即太陽能所燒熱的水可以儲(chǔ)存在巨大的容器中,無日照后短時(shí)內(nèi)仍然能夠帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。   1.2.2系統(tǒng)組成   一般來說,太陽能光熱發(fā)電形式有槽式、塔式,碟式(盤式)3種系統(tǒng)。3種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,其他2種處在示范階段,有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。3種系統(tǒng)均可單獨(dú)使用太陽能運(yùn)行,安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質(zhì)氣等)互補(bǔ)系統(tǒng)是其突出的優(yōu)點(diǎn)。太陽能光熱發(fā)電與現(xiàn)有電網(wǎng)匹配性好、連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電和調(diào)峰發(fā)電能力強(qiáng),受到業(yè)界專家的推崇,光熱的成本比較低。裝機(jī)容量越大,發(fā)電成本越低,可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化,適用于大型電站。利用500℃以上熔融鹽作為蓄熱介質(zhì),儲(chǔ)存的能量在1×106kW•h以上,成本比蓄電池低一個(gè)數(shù)量級。   1.2.3國外光熱發(fā)電情況   國外太陽能熱發(fā)電的蓄能裝置已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,1個(gè)50MW的太陽能熱電站所使用的蓄熱熔融鹽達(dá)到3×104t的規(guī)模,這為儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開辟了重要戰(zhàn)略方向。美國早在上世紀(jì)80年代就已實(shí)現(xiàn)太陽能熱發(fā)電的商業(yè)運(yùn)行。實(shí)際上,低成本、大容量的儲(chǔ)能技術(shù)正是全球新能源產(chǎn)業(yè)所面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn),不解決這個(gè)難題,可再生能源和智能電網(wǎng)的發(fā)展將面臨巨大的困難。   2國內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀   20世紀(jì)80年代末,國內(nèi)先后引進(jìn)了多條太陽能電池生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力達(dá)4.5MW。投資主要來自中央和地方政府以及國有大型企業(yè),實(shí)現(xiàn)了光伏產(chǎn)業(yè)的第一次跳躍性發(fā)展。21世紀(jì)初,在國際大環(huán)境、政府項(xiàng)目的啟動(dòng)和市場拉動(dòng)等共同作用下,光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。2002年由國家發(fā)改委實(shí)施的“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程以及2006年實(shí)施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。在這些措施的引導(dǎo)下,中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。2010年末,國內(nèi)光伏電力裝機(jī)容量達(dá)到893MW,同比增長139.4%,占世界光伏電力裝機(jī)容量的2.2%。根據(jù)“十二五”規(guī)劃,2015年光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)1×104MW,2020年將達(dá)5×104MW。值得注意的是,截至2010年,屋頂光伏電站的裝機(jī)規(guī)模約0.03×104MW,2015年,預(yù)計(jì)達(dá)0.3×104MW,到2020年則達(dá)2.5×104MW。分析指出,近年來國內(nèi)屋頂光伏市場已逐步打開,隨著政策支持力度的進(jìn)一步加大,建設(shè)屋頂光伏電站,推廣中小型光伏系統(tǒng)應(yīng)用將逐漸成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。#p#分頁標(biāo)題#e#   3國內(nèi)太陽能發(fā)電最新政策與法規(guī)   2009年國家財(cái)政部、科技部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》,以及具體的《金太陽示范工程財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》。采取財(cái)政補(bǔ)助、科技支持和市場拉動(dòng)方式,加快國內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展,并計(jì)劃在2～3年內(nèi),采取財(cái)政補(bǔ)助方式支持不低于500MW的光伏發(fā)電示范項(xiàng)目,這些政策都給光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)注入了活力。2009年,國家電網(wǎng)公司頒發(fā)了《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行)》,規(guī)定了并網(wǎng)光伏電站接入電網(wǎng)應(yīng)遵循的一般原則和技術(shù)要求,并擬通過相關(guān)企業(yè)的運(yùn)行,積極完善推升為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2011年,國家發(fā)改委頒布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》正式實(shí)施,在指導(dǎo)目錄鼓勵(lì)類新增的新能源門類中,太陽能光熱發(fā)電被放在突出位置。同年國家發(fā)改委了《關(guān)于完善太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》,明確規(guī)定2011年7月1日之前和之后核準(zhǔn)光伏發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)分別為1.15元/(kW•h)和1元/(kW•h)。   4國內(nèi)太陽能發(fā)電行業(yè)存在問題與對策   4.1對國內(nèi)光伏發(fā)電應(yīng)用市場缺乏理性認(rèn)識   隨著國家政策的明朗化和政策性扶植力度的加大,大量資本進(jìn)入國內(nèi)光伏發(fā)電應(yīng)用市場。事實(shí)上投資回報(bào)與這一領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展水平密切相關(guān),必須有先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)作為后盾,否則極可能造成投資無法收回,而且投資規(guī)模越大,損失越高。因此應(yīng)加強(qiáng)光伏發(fā)電應(yīng)用市場投資風(fēng)險(xiǎn)的警示,以促進(jìn)光伏發(fā)電應(yīng)用市場的可持續(xù)發(fā)展。   4.2應(yīng)加強(qiáng)宏觀引導(dǎo)   目前太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)尤其是光伏產(chǎn)業(yè)的非正常競爭主要集中在產(chǎn)業(yè)鏈的低端,低附加值再加上惡性競爭,利潤迅速減少。多晶硅環(huán)節(jié)作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的高端環(huán)節(jié),在其利潤率30%的情況下,光伏組件利潤不足10%,而且還在持續(xù)走低。2005年多晶硅的價(jià)格為50美元/kg,2008年達(dá)到500美元/kg。2008年金融危機(jī)之后,多晶硅價(jià)格開始下跌,但目前國內(nèi)多晶硅現(xiàn)貨市場的價(jià)格仍然高于國際市場。隨著國內(nèi)眾多多晶硅項(xiàng)目的投產(chǎn),產(chǎn)能過剩將加劇光伏產(chǎn)業(yè)的非正常競爭。   4.3加強(qiáng)環(huán)境污染和高能耗監(jiān)管   太陽能發(fā)電本身是一種清潔能源,但是我國光伏產(chǎn)業(yè)的最大特點(diǎn)就是95%的原材料需要進(jìn)口,95%的太陽能電池出口,也就是說制造環(huán)節(jié)在國內(nèi),使用環(huán)節(jié)在國外。原材料在加工的過程中,存在四氯化硅等污染物的回收和再利用問題以及高能耗問題。特別是多晶硅生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水、廢液,環(huán)境污染極為嚴(yán)重。國內(nèi)一些地方政府和環(huán)保部門為了上項(xiàng)目保發(fā)展而有意放松環(huán)境監(jiān)管,有關(guān)部門又沒有及時(shí)出臺(tái)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)為壓低成本而減少污染控制投入,其結(jié)果是在國外沒有產(chǎn)生污染的光伏產(chǎn)業(yè),在國內(nèi)卻成為重要污染源。因此,加強(qiáng)政府監(jiān)管,填補(bǔ)監(jiān)管空白,是解決環(huán)境污染和高能耗問題的關(guān)鍵所在。   4.4加強(qiáng)自主創(chuàng)新和長期的政策支持   目前,國內(nèi)光伏企業(yè)最缺乏的就是核心技術(shù),因此注重人才培養(yǎng),循序漸進(jìn)地加強(qiáng)自我創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)這一行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。國內(nèi)多晶硅項(xiàng)目已建、在建、擬建的項(xiàng)目超過50個(gè),投資規(guī)模達(dá)1300億元,產(chǎn)能超過23×104t,如果國際市場出現(xiàn)萎縮,將出現(xiàn)大量產(chǎn)能過剩。因此,國際市場的不確定性需要國家出臺(tái)長遠(yuǎn)和明確的規(guī)劃以及長期的政策支持。   5結(jié)束語   近十年來,我國光伏發(fā)電和光熱發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展,太陽能利用在全球已占有舉足輕重的地位。隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,及其產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜化和多元化,面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇也將更多。根據(jù)中國的實(shí)際國情和智能電網(wǎng)發(fā)展的契機(jī),制定好長期的、科學(xué)的規(guī)劃,以及長期的政策支持,才能實(shí)現(xiàn)這一產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康、快速地發(fā)展。