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光伏产业的现状与发展趋势

发布日期:2018-10-28 点击次数:6 字体显示:【大】  【中】  【小】 

火力发电为我国主要发电方式之一,因其以煤炭等化石燃料作为主燃料,排放粉尘、硫化物、硝化物等大气污染源,相较于进几十年出现的各类新能源而言不够清洁。保护与改善人类赖以生存的环境,实现可持续发展,是世界各国人民的共同愿望。我国政府已把可持续发展作为经济社会发展的基本战略,并采取了一系列重大举措。光伏发电作为一种利用太阳能的发电形式,具有显著的能源、环保、经济效益,是最优质的绿色能源之一。

光伏发电作为分布式发电方式的一种,它具有传统发电方式不具备的优点。首先,光伏发电产业具有极高的环境友好性,相较火力发电不会产生废气排放,相较水力发电不需要改变地理环境,减少对环境压力;其次,分布式光伏电源容量通常较小,运行方式灵活,将其接入配电网负荷中心能够有效避免远距离输送电能时的能量损耗;再者没有任何机械运转部件,除了日照外,不需其它任何燃料;而且从站址的选择来说,也十分方便灵活,城市中的楼顶、空地都可以被应用。但是光伏发电也有比较明显的缺点,一是在孤网运行的电力系统中,负荷的大幅变化将可能引起电压波动;二是太阳能利用设备占地面积大、受气候以及昼夜的影响较大;三是由于技术限制,目前太阳能的利用率还不太高,且设备投资相对较大。对此,国家出台了一系列光伏发电标准:《光伏发电站施工规范(GB/50794-2012)》《光伏发电工程验收规范(GB/50796-2012)》《光伏发电站设计规范(GB 50797-2012)》,来规范光伏发电项目的合理建设,引导光伏产业的良性发展,实现光伏能源的有效利用。

  分布式光伏发电的原理是利用太阳能电池组成的光伏阵列将太阳能转化成直流电,直流电经过逆变器(DC-AC)后转换成交流电,再通过汇流箱汇集到变压器的交流侧,最终接入配电系统的一种发电模式,而影响其发电效率的主要因素在于太阳能电池的效率。

  太阳能电池根据使用材料分为晶体材料和薄膜材料两类。硅电池是一种非常有代表性的晶体材料电池。自太阳能电池诞生以来,晶体硅作为基本的电池材料一直保持着统治地位,而且可以确信这种状况在今后20年中不会发生根本的转变。由于晶体硅太阳能电池的成本较高,通过提高电池的转化效率和降低硅材料的生产成本,以提高硅材料太阳能电池的经济效益,已成为世界光伏技术发展的主流趋势,世界各国也在此取得诸多新的进展。而薄膜材料光伏电池的代表有非晶硅电池与薄膜光伏电池。非晶硅电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的,工艺简单,硅原料消耗少,衬底廉价,并且可以方便的制成薄膜,具有弱光性好,受高温影响小的特性,但非晶硅光伏组件转化效率低于晶体硅太阳能。非晶硅薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成,比用料较多的晶体硅技术造价更低,其价格优势可抵消低效率的问题。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展。非晶硅作为太阳能材料尽管相对廉价,但目前电池转化效率一般仅有5%-9%。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S-W效应,使得电池性能不稳定,衰减较快。非晶硅薄膜太阳能电池由于具有较低的成本、重量轻、高温性能好、弱光响应好,充电效率高等优良特性。但同时由于它的稳定性不高,使用寿命短(10-15年),直接影响了它的实际应用。

  由于太阳能的能量密度小,光照过程不连续,使得利用太阳能时有必要对其收集、传输以及能量储存过程进行研究。基于提高太阳能的利用效率的分析和拓展应用范围的需求,必须研究开发太阳能模块化聚光技术和中高温能源的储存利用技术,利用太阳能聚光技术的高倍聚光太阳能电池应运而生。高倍聚光被称为继晶体硅和薄膜之后的第三代太阳能发电技术,随着聚光技术的不断成熟,高倍聚光太阳能电池必将在太阳能电池组件领域占领一席之位。高倍聚光太阳能电池片本身与其它常规平板光伏电池并无本质区别,不同点在于其利用反射或折射聚光原理将太阳光会聚后,以高倍光强照射在光伏电池组件上达到提高光伏电池的发电功率。研究尚处于试运行阶段,由于聚光装置需要配套复杂的机械跟踪设备、光学仪器、冷却设施,目前国内聚光太阳能电池产品尚处于开发研究期。虽然实现多倍聚光可以节省光伏电池,但随着电池价格的不断下降,相对于聚光器所增加的成本,总体的经济效益并不明显。

  国家政策的大力扶持,光伏的安装容量比重正在逐年增加。2018年前三季度光伏发电市场规模稳步增长,光伏发电新增装机3454万千瓦,其中,光伏电站新增1740万千瓦,同比减少37%;分布式光伏新增1714万千瓦,同比增长12%。到9月底,全国光伏发电装机达到16474万千瓦。尤其是分布式光伏的增长较快,由于国家政导向光伏扶贫的项目建设比较多,并且国家支持分布式光伏的政策得到了各方面的响应,分布式光伏应用比较广泛,使得光伏发电建设逐渐由集中式发电朝着分布式发电的方向转变。

  与此同时,光伏平价上网的时代正在到来。2007年至2018年,国内光伏项目的上网电价从4/kWh下降到如今Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类电价区标标杆0.5/kWh0.6/kWh0.7/kWh,光伏电价下降了82%以上,而领跑者项目的最低电价更是达到0.31/ kWh。电价下降最重要的原因,是光伏系统成本的下降,尤其是光伏组件价格的下降。2007年我国太阳能电池组件价格为每瓦约4.8美元(36元),2010年底我国太阳能电池的平均成本为每瓦1.21.4美元,2014年底每瓦降至0.62美元(3.8元)以下,7年时间成本下降到了原来的1/10 2018年,我国晶硅组件平均价格低至0.27美元/瓦,还有进一步下降空间。光伏电池在提高太阳能转化效率的同时生产成本也在逐渐降低,利用市场机制淘汰一批实力不足的企业,而技术资本雄厚的企业将得到更好发展。无补贴项目的开展,更加对企业在项目设计和产品制造上的能力以及专业性提出了要求,全面参与市场是太阳能发电必然的选择。

电气室 饶楚