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光伏发电技术的应用现状分析

2015-05-30顾建疆张东虞

企业技术开发·中旬刊 2015年6期
关键词:光伏发电环保能源

顾建疆 张东虞

摘 要:当今社会,能源和环境成为两大主题,尤其是近年来随着经济和社会的发展,城市环境问题越来越发突出,过去几年,很多城市均出现大量的雾霾天气,使人们越来越关注和重视环境保护问题,因此,开发利用绿色环保新能源就成为了人们迫切的需求,太阳能作为可再生洁净能源,具有以下优点:绿色环保、清洁无污染且可再生,因此,受到世界各国的青睐,光伏发电技术越来越受到重视。

关键词:光伏发电;能源;环保

中图分类号:TM615 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2015)17-0035-01

能源问题是当今社会面临的最大问题,能源是推动社会发展和进步的原动力,如果能源供应一旦短缺,会直接或间接会影响到社会的经济发展和社会稳定。目前我国经济发展的主要来源是煤炭、石油、天然气等,但这些能源的储存量是有限的,为不可再生能源,并且在石油、煤炭的利用过程中,会对环境造成严重的污染。

因此,能源枯竭和环境污染问题对当今社会影响日益严重,利用和开发新的洁净能源日益受到世界各国的重视和广泛关注。各国科研工作者在对风能、核能、潮汐能、地热能、太阳能等方面做了深入研究,并且这些新能源越来越多的应用在现实工作和生活中。太阳能是可再生能源,如今全球能源紧缺,全社会都在倡导“绿色、环保、高效”的能源利用理念下,世界各国都将太阳能的利用开发作为本国可持续发展的重要内容之一。我国的太阳能资料较丰富,全国有大约60%地区年日照时间超过2 000 h,平均总能量约5.86×103 MJ/m3,而当今社会对太阳能的利用主要是用于光伏发电,而作为光伏发电的太阳能电池板目前主要采用晶体硅作为原料,因为硅材料储存量非常丰富,对我们大力发展太阳能提供了保障。

1 光伏的开发利用现状——国外

如今,光伏产业已经成为一个世界性的产业,发达国家尤其重视光伏产业的发展,作为新型洁净能源太阳能可以缓解目前能源紧缺的严峻形势和生态坏境被污染的压力,同时,通过技术进步和世界各国的政策推动,光伏产业已经是世界上新能源开发研制最快的产业之一。

从1839年Becqurel发现“光生伏打效应”原理和1954年皮尔松首次研制成单晶硅太阳能电池以来,据相关资料显示,从1997~2007年,太阳能电池的生产量增长了近41.3%。20世纪80年代以来,虽然世界经济整体低迷,但是光伏技术仍然保持着两位数增长。尤其进入20世纪90年代,发展更为迅猛,全世界各国都在不断的更新技术、提高工艺水平、开拓光伏产业市场、并且各国政府也通过政策支持、财政补贴等手段降低光伏发电成本,推进光伏发电产业向前迈进,光伏产业也跻身于全球高新技术产业发展速度最快行列。据统计,2000年后,世界光伏并网发电年的增长率达60%,截止2008年,全球太阳能安装总量累计达到15 GW,其中,西班牙的太阳能安装总量位居世界第一,德国紧随其后。

美国早在1997年就提出了百万屋顶计划,还推出了以2000年为起始年的5年国家光伏计划,近年又制定了2020~2030年的长期规划,预计2015年的光伏发电成本降低到6美分/kWh。美国C.Marchetin博士分析出世界一次能源替在趋势,太阳能将进入快速发展阶段,2050年后,太阳能将占总能源的30%,本世纪末,太阳能占到首位。

截至2012年9月30日,法国在国内和国际新增光伏安装项目25 529个,国内光伏装机容量达到2 923 MW。

日本政府为了减小二氧化碳排量,同时借鉴近年来福岛核电站事故的经验,对光伏发电行业制定了许多优惠政策,并出台了一系列政策导向促使日本光伏发电普很快,并于2008年成立了国际研究机构,从而促进太阳能电池及成本的降低和新型电池的研制。

德国在2000年初确定可再生能源法减免税收方案,使德国太阳能工业进入快速发展时期,特别是在2004年实施了修订后的《上网电价法》,使光伏发电市场需求迅猛增长。2007年底,太阳能电池累计采用3.84 GW,2008年光伏发电装机容量达到1.7 GW,成为世界上光伏发电最大的国家。2009年底,已有20.6 GW推向市场,预计2020年光伏发电装机容量可达5 100万kW。

2 光伏的开发利用现状——国内

与发达国家相比,我国光伏项目起步较晚,发展较慢。目前我国光伏产品也主要应用在市政工程,如:太阳能交通指示灯、景观灯、路灯、光伏幕墙和小区路灯等。由于光伏发电成本较高,我国采用光伏发电区域通常都是政府投资和一些商业示范区,近年来,我国政府不断加大光伏发电行业的投资力度,促进光伏发电技术得到了较大的进步,发电成本和发电技术上都得到了很大程度的提高。

我国1958年开始对光伏电池进行研究。1971年首次将太阳能电池应用与科研卫星东方红2号上。自20世纪60年代以来,我国对新能源的开发和利用越来越重视,从而促使光伏发电成本和技术得到了改善和提高。光伏电池产量在2007年达到1 088 MW,占全世界太阳能电池总量的27.2%,居世界第一。虽然我国生产太阳能电池总量居世界之首,但是我国光伏产业发展水平有限,至2007年我国光伏装机容量才达到20 MW,累计装机容量才达到100 MW。

我国政府为了推进光伏产业发展,启动了“光明工程”计划,截至2010年新增装机量400 MW,另外,根据发改委预计我国到2020年可达到50 GW装机容量,2050年可达到100 GW装机容量的预期目标,我国政府加大资金补贴和电价分摊相结合的方法推动光伏发电技术的发展,并在“十二五规划”中明确提出了光伏发展的目标。

国家发改委在2011年对大型地面电站的光伏发电并网电价进行标定,对光伏电站的开发建设起到了推进作用,也促进了国内光伏发电产业的发展。同年,国内宣布将采用中国自主生产制造的组建应用于国外开展的发电项目上,这为我国光伏生产商带来了巨大的商机。

国内光伏企业逐渐开始将低成本、发展成熟的光伏发电技术应用在分布式光伏发电系统中,2012年《太阳能发电发展“十二五”规划》指出,我国将重点在中东部地区建筑上建设分布式光伏发电系统,并且将完成1 000万 kW的总装机容量。国家电网于2012年11月1日起公布6 MW以下分布式光伏发电项目可免费以10 kW及以下电压等级并入电网,通过光伏发电项目发出电可自行使用,多余电量可以回馈卖给电网,标志着普通用户也可以成为发电供应商。

3 结 语

光伏发电与其他常规的绿色发电技术相比,具有下面一些优势:

①无污染排放、不破坏环境且可持续发展,这种绿色能源不用燃料,运行成本低,发电部件不易损坏,维护起来十分简单。

②利用太阳能的场合广泛又灵活。既可独立于电网运行,也可与电网并行运行。

③可作为电力用户供电可靠或提高电能质量的UPS电源。

④发电的效率不随发电的规模的大小而变。

⑤就地可取,无需运输。

⑥光伏发电系统建设周期短,模块化安装,可以根据负荷的增减任意增减太阳电池容量,方便灵活,避免浪费。

参考文献:

[1] 吴理博,赵争鸣,刘建政.用于太阳能照明系统的智能控制器[J].清华大学学报(自然科学版),2003,(9).

[2] 王霞.太阳能电池工作原理与种类[J].中国科技财富,2010,(6).

[3] 闵江威.光伏发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究[D].武汉:华中科技大学,2006.

[4] 刘丽红.太阳能光伏发电逐日自动控制系统的设计[D].太原:山西大学,2013.

[5] 姚雪梅.太阳能(光伏)应用系统优化控制的研究[D].青岛:青岛大学,2009.

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