王國(guó)海 隆 麗

（1、昆明供電局繼電保護(hù)所，云南 昆明 650011；2、云南省電力設(shè)計(jì)院，云南 昆明 650011）

1 引言

隨著能源需求的不斷加大和氣候、環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，加快可再生能源發(fā)展已成為全球?qū)嵤┛沙掷m(xù)能源戰(zhàn)略的重要舉措。而光伏發(fā)電具有資源普遍且豐富的特點(diǎn)，是各種可再生能源中很重要的能源。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)已漸成熟，并逐步由獨(dú)立的補(bǔ)充電源向大規(guī)模并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展，但是，光伏電站也存在著影響環(huán)境、電網(wǎng)和能源利用效率低等問(wèn)題，何種情況下適宜建設(shè)光伏電站的建設(shè)建設(shè)同時(shí)，相比之下太陽(yáng)能光熱利用技術(shù)也許是更好的發(fā)展方向。

2 云南省太陽(yáng)能資源

2.1 資源總述

云南省地處低緯高原，北回歸線(xiàn)貫穿于省內(nèi)南部，各地海拔相對(duì)較高，加之所處地理位置的特殊性，使得全年可接受的太陽(yáng)輻射能比較充裕，全年太陽(yáng)高度角變化幅度不大，冬夏半年太陽(yáng)可照時(shí)數(shù)差別較小，一年中太陽(yáng)輻射能量差異不大，季節(jié)分配比較均勻，四季溫暖，年氣溫差較小。

云南全省國(guó)土均位于北緯30°以南的區(qū)域，許多地區(qū)海拔都在2000m左右，分屬熱帶山原或低緯高原。境內(nèi)大部分地區(qū)地勢(shì)較高，山地、高原占全省總面積的94%，地表上空大氣層厚度較薄，空氣密度小而大氣透明度高，太陽(yáng)輻射獲取量比平原地區(qū)多。云南的太陽(yáng)能資源僅次于西藏、青海等省區(qū)，是中國(guó)最豐富的省份之一。云南北部的金沙江河谷地區(qū)干旱少雨，日照充足，是全省太陽(yáng)總輻射量最多的地區(qū)。

太陽(yáng)能資源總儲(chǔ)量是指不考慮地形影響、工程成本、技術(shù)效率等因素，只考慮水平面上所接收到太陽(yáng)能總輻射量。

經(jīng)研究計(jì)算，云南省太陽(yáng)能資源總儲(chǔ)量為2.14251×1015MJ/a，相當(dāng)于每年獲得標(biāo)準(zhǔn)煤731億t/a。

2.2 云南省太陽(yáng)能區(qū)域分類(lèi)

在綜合考慮太陽(yáng)總輻射、日照時(shí)數(shù)、日照百分率三個(gè)要素的基礎(chǔ)上，將云南省太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)區(qū)劃分為四類(lèi)區(qū)域：最佳開(kāi)發(fā)區(qū)、較佳開(kāi)發(fā)區(qū)、可開(kāi)發(fā)區(qū)、一般區(qū)。

2.2.1 最佳開(kāi)發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽(yáng)總輻射在6000 MJ/m2.a以上，年日照時(shí)數(shù)在2300hr以上，年日照百分率在61%～53%之間。

2.2.2 較佳開(kāi)發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽(yáng)總輻射在5500～6000MJ/m2.a之間，年日照時(shí)數(shù)在2100～2300hr之間，年日照百分率不低于50%。

2.2.3 可開(kāi)發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽(yáng)總輻射在5000～5500MJ/m2.a之間，年日照時(shí)數(shù)在2100hr左右，年日照百分率在45%～50%間。

2.2.4 一般區(qū)

在此區(qū)域內(nèi)年太陽(yáng)總輻射在5000 MJ/m2.a以下，年日照時(shí)數(shù)在2100hr以下，年日照百分率不到40%。占全省總面積的18.69%。

3 太陽(yáng)能光伏電站分類(lèi)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式基本可分為兩類(lèi)，即獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行。

獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)是靠光電轉(zhuǎn)換來(lái)發(fā)電，需要有蓄電池做儲(chǔ)能裝置，它主要由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池組、充電控制器和逆變控制器等組成。由于必須配置蓄電池儲(chǔ)能裝置，所以整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)較高。

在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電一般與電網(wǎng)連接，即并網(wǎng)運(yùn)行方式。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將許多獨(dú)立的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電力通過(guò)并網(wǎng)逆變裝置并入常規(guī)電網(wǎng)，把常規(guī)電網(wǎng)作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的載體，與常規(guī)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)電能的雙向傳輸。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器起關(guān)鍵作用，它具有同電網(wǎng)連接功能。

4 云南建設(shè)并網(wǎng)光伏電站存在的問(wèn)題

并網(wǎng)光伏電站由于其裝機(jī)、占地規(guī)模很大，因此帶來(lái)的影響不可忽視，建設(shè)并網(wǎng)光伏電站存在的主要問(wèn)題有以下兩個(gè)方面：

4.1 環(huán)境方面

目前太陽(yáng)能電池的行業(yè)是以能量來(lái)制造能量?，F(xiàn)階段太陽(yáng)能電池發(fā)電的方式主要有四種：多晶硅電池組件,單晶硅電池組件,硅帶以及薄膜太陽(yáng)能電池。由于轉(zhuǎn)換效率的差異，如今的主流是多晶硅以及單晶硅電池組件。

多晶硅生產(chǎn)過(guò)程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多，環(huán)境污染嚴(yán)重。

生產(chǎn)多晶硅是一個(gè)提純過(guò)程，非金屬硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，再用氫氣進(jìn)行一次性還原，這個(gè)過(guò)程中約有25%的三氯氫硅轉(zhuǎn)化為多晶硅，其余大量進(jìn)入尾氣，同時(shí)形成副產(chǎn)品——四氯化硅，每生產(chǎn)一噸多晶硅，就產(chǎn)生4噸以上的四氯化硅廢液。在這個(gè)過(guò)程中，如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質(zhì)極有可能外溢，存在重大的安全和污染隱患。但據(jù)調(diào)查，大部分的廠家的技術(shù)是達(dá)不到閉環(huán)式要求的。

另外一方面，由于規(guī)模龐大的太陽(yáng)能電池陣列遮蓋了其下所有的土地，這些土地將由于終年不見(jiàn)陽(yáng)光而導(dǎo)致寸草不生，一座裝機(jī)僅10MW的并網(wǎng)光伏電站占地達(dá)450畝，而云南省并網(wǎng)用的光伏電站裝機(jī)都在50MW以上，即每座光伏電站將至少占地2250畝，這些失去陽(yáng)光的土地帶來(lái)的環(huán)境損失是無(wú)法衡量的。

4.2 電網(wǎng)方面

光伏電站的出力具有很強(qiáng)的隨機(jī)性、間隙性，隨機(jī)變化可能導(dǎo)致電網(wǎng)潮流大小和方向的改變，給電網(wǎng)調(diào)度帶來(lái)很大的困難，特別是在云南省電網(wǎng)比較薄弱的地區(qū)，其電能質(zhì)量和供電可靠性大大受制于光伏電站的運(yùn)行情況。

同時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)大量運(yùn)用電力電子器件，有可能增加系統(tǒng)的諧波污染，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量有一定影響；另外，光伏發(fā)電的接人使傳統(tǒng)輻射狀電網(wǎng)變?yōu)槎嚯娫词骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理也必然隨之發(fā)生巨大變化，研究適應(yīng)于多電源網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)原理是一項(xiàng)亟待解決的問(wèn)題。

4.3 太陽(yáng)能熱利用優(yōu)點(diǎn)

相比太陽(yáng)能光伏電站，看似簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能熱利用，卻具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，目前最先進(jìn)的太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率也就在20%左右，而太陽(yáng)能熱水器可以輕松達(dá)到90%。太陽(yáng)能熱利用不僅僅提供建筑所需的熱水，太陽(yáng)能熱發(fā)電是除光伏發(fā)電技術(shù)以外的另一有很大發(fā)展?jié)摿Φ奶?yáng)能發(fā)電技術(shù)。它是將太陽(yáng)能聚集起來(lái)產(chǎn)生高溫?zé)崮埽訜峁ぷ鹘橘|(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。除了高溫?zé)崮艿漠a(chǎn)生來(lái)自太陽(yáng)之外，其他組成部分與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類(lèi)似。其發(fā)電成本是目前唯一可以與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的太陽(yáng)能技術(shù)，而其所特有的儲(chǔ)能技術(shù)可以在無(wú)陽(yáng)光的夜間或陰雨天仍能發(fā)電，使其具有非常廣闊的前景。

5 建議及結(jié)論

5.1 云南省擁有豐富的太陽(yáng)能資源，太陽(yáng)能資源總儲(chǔ)量為2.14251×1015MJ/a，相當(dāng)于每年獲得標(biāo)準(zhǔn)煤731億t/a，應(yīng)該選擇以最少的代價(jià)獲得最高的利用效率的利用方式。

5.2 由于太陽(yáng)能光伏電站存在著造價(jià)高、在太陽(yáng)能光伏電池板的生產(chǎn)過(guò)程中所付環(huán)境代價(jià)較大、太陽(yáng)能光伏板陣列占地面積巨大、光利用效率偏低等缺點(diǎn)，因此，建議在發(fā)展太陽(yáng)能光伏電源的思路上，可更偏重于發(fā)展建筑物屋頂太陽(yáng)能，而非集中式大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站。

5.3 云南太陽(yáng)能光伏電站適用于無(wú)電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)及人口分散地區(qū)。在地處偏僻、以生活用電為主的村寨中建設(shè)裝機(jī)規(guī)模較小的光伏電站，直接接入當(dāng)?shù)剞r(nóng)網(wǎng)，不但滿(mǎn)足了當(dāng)?shù)厣?、生產(chǎn)中的用電，同時(shí)也節(jié)省了從主網(wǎng)中延伸電網(wǎng)的長(zhǎng)距離線(xiàn)路建設(shè)費(fèi)用。

5.4 本著提高太陽(yáng)能效率、降低環(huán)境污染的宗旨，在云南省利用太陽(yáng)能方向上，建議積極發(fā)展和運(yùn)用太陽(yáng)能熱利用技術(shù)，以替代太陽(yáng)能光伏利用。

[1]云南省能源局.云南省能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃[Z]，2010.

[2]貢光禹摘譯.規(guī)劃新能源的未來(lái)發(fā)展[J].能源政策研究,（3）：63-68（4）：67-72.