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        太陽能光伏發(fā)電發(fā)展及應(yīng)用綜述

        2017-10-17 19:12:08鞏贊超鞠振河
        山東工業(yè)技術(shù) 2017年20期
        關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電太陽能成本

        鞏贊超 鞠振河

        摘 要:隨著工業(yè)化的進(jìn)程,煤炭、石油等資源被大量開采應(yīng)用,但其缺陷也日漸暴露。一方面,此類化石燃料不可再生,難以維系人類社會發(fā)展的龐大需求 ;在此背景下,可再生能源進(jìn)入人們視野。太陽能作為一種重要的可再生能源以其可再生、無污染的優(yōu)點受到各界的廣泛關(guān)注。太陽能光伏發(fā)電就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,是我國新能源發(fā)展道路的重要組成部分。本文基于太陽能光伏的現(xiàn)狀,對太陽能光伏發(fā)電進(jìn)行詳細(xì)介紹,并在此基礎(chǔ)上總結(jié)經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:太陽能;光伏發(fā)電;成本;光電轉(zhuǎn)換

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.051

        1 前言

        上世紀(jì)中期,太陽能光伏發(fā)電才開始獲得研發(fā)者的關(guān)注。它依靠太陽光來獲得能量,并通過半導(dǎo)體電子器將太陽能轉(zhuǎn)化為可以被我們使用的電能。由于太陽能發(fā)電無污染的特征,以及太陽能的用之不竭,使得各國都將其放在研發(fā)的首要位置上[2]。二十世紀(jì)后,由于科技的發(fā)展,生產(chǎn)技術(shù)的提高,各種零件的價格普遍下降,使得光伏發(fā)電同燃燒能源相比更具有競爭性和持續(xù)性。

        2 光伏發(fā)電技術(shù)的組成、分類及運行方式

        光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單,其中的太陽能電板是較為重要的部分。光伏發(fā)電也憑借這其使用安全,安裝簡便而獲得大眾的青睞[3]。

        光伏發(fā)電以太陽能電池為核心進(jìn)行運作的,太陽能電池的種類較多,大體可以分為結(jié)晶系與非結(jié)晶系薄膜式。二十世紀(jì)后,科技突飛猛進(jìn),這使得太陽能電池的研發(fā)技術(shù)也有了較大的飛躍。就目前為止,多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化率最高可到達(dá)百分之十五以上;薄膜電池發(fā)展迅速,其轉(zhuǎn)化率在幾年內(nèi)有望超過多晶硅電池。薄膜電池對光良好的轉(zhuǎn)化性,使其在傍晚,清晨及陰天這些光照較弱的時間段也能對太陽光進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)化,產(chǎn)生電能。因此,薄膜電池備受科學(xué)家們的關(guān)注,相信在不久的將來,薄膜電池會成為太陽能光伏發(fā)電的首選產(chǎn)品。

        3 我國光伏發(fā)電的應(yīng)用歷程與現(xiàn)狀

        二十世紀(jì)五十年代,我國開啟了對于光伏發(fā)電的研究之門。并在中國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上第一次成功的使用。這是我國光伏發(fā)電的一大突破。但我國的光伏發(fā)電行業(yè)起步較晚,技術(shù)水平較低,每年的電池產(chǎn)量都比較低,無法有大的突破,因此其價格較高,無法在國內(nèi)大面積推廣。大部分的電池用于航空產(chǎn)業(yè),余下用于其他行業(yè)的電池功率都比較小[4]。

        我國幅員遼闊,人口眾多,對于電的需求量很大,因此建立大規(guī)模的光伏發(fā)電有利于緩解國內(nèi)電力供應(yīng)緊張的局面。在我國的西北地區(qū)擁有大面積的荒漠,有關(guān)專家推斷,在此處建立大規(guī)模的光伏發(fā)電站足以解決全中國的用電需求。而且在荒漠建設(shè)光伏發(fā)電站有土地成本低,光照條件好等一系列優(yōu)點。為此,我國政府經(jīng)過實地調(diào)查,科學(xué)規(guī)劃之后,決定在2020年前,對荒漠電站進(jìn)行推廣擴建,力爭將光伏發(fā)電這一綠色新興產(chǎn)業(yè)推向更加廣闊的市場中去。

        4 光伏發(fā)電的成本問題

        相對成本直接決定了光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電的相對市場份額。較低的成本是搶占市場的決勝法寶。雖然隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展其制造成本顯著降低,但是較之傳統(tǒng)發(fā)電模式,仍然沒有優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示,光伏發(fā)電成本為每千瓦時3.5-5 元,其成本是傳統(tǒng)火力發(fā)電成本的10倍有余。高昂的成本大大削弱了光伏發(fā)電在電力市場的競爭力。但是近年來光伏發(fā)電技術(shù)水平快速提升,光伏發(fā)電設(shè)備迅速升級,光伏發(fā)電成本已經(jīng)顯著下降。結(jié)合國家可持續(xù)發(fā)展的政策導(dǎo)向,我們可以預(yù)見我國的光伏產(chǎn)業(yè)將進(jìn)一步擴大,對光伏發(fā)電的需求也將逐步提升。市場日益完善,低成本的光伏發(fā)電技術(shù)必將應(yīng)運而生。

        5 太陽能光伏行業(yè)發(fā)展存在的問題

        (1)產(chǎn)能相對過剩。近年來,多硅產(chǎn)業(yè)被我國歸為產(chǎn)能過剩的行列,究其根本是為了促進(jìn)多硅行業(yè)的合理競爭,實現(xiàn)發(fā)展可持續(xù)。政府利用看得見的手對多硅市場進(jìn)行調(diào)控可以有效避免產(chǎn)量過多造成浪費。全國范圍內(nèi)大部分的地區(qū)開始著眼于綠色能源的開發(fā)利用,合理規(guī)劃研發(fā)場所。以此避免幾年前由于企業(yè)間的惡性競爭和過度生產(chǎn)而造成的多硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩的情況再次發(fā)生[5]。

        (2)市場和原料在國外。與部分國外市場相比,我國的市場較為狹小且發(fā)展較慢。我國生產(chǎn)的太陽能電池九成以上銷往海外,用于國內(nèi)使用的電池數(shù)量極少。多晶硅是光伏生產(chǎn)的重要原材料,我國的多晶硅受到技術(shù)以及產(chǎn)權(quán)等多方面的限制,在品質(zhì)遠(yuǎn)低于美日等發(fā)達(dá)國家。因而我國光伏生產(chǎn)所需的多晶硅近八成依賴進(jìn)口,然而所生產(chǎn)的絕大多數(shù)光伏產(chǎn)品又銷往國外,兩頭在外,這就造成了我國光伏行業(yè)受制于人的尷尬局面[6]。 與此同時,發(fā)展光伏行業(yè)在一定程度上對我國的環(huán)境造成污染,且耗費了較多的能源和人物力,因此大部分國人對光伏行業(yè)的發(fā)展并沒有信心。

        (3)綜合能耗較大。雖然光伏發(fā)電是綠色節(jié)能的發(fā)電方式,可是其主要原料之一的多硅在提煉時所要消耗的電量極大,這使得采用光伏發(fā)電有些得不償失。由于我國光伏產(chǎn)業(yè)起步較晚,各項技術(shù)同國際先進(jìn)水平相比還有一段比較大的差距,提煉多硅的耗電量則是海外領(lǐng)先技術(shù)的一倍左右。除了提煉多硅,光伏電池在其余生產(chǎn)環(huán)節(jié)的耗電量也較大。

        6 結(jié)束語

        二十一世紀(jì)以后,我國為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo),加快了對可再生能源的研發(fā)速度,太陽能作為可再生能源中的一種,被放在了研發(fā)的首要位置。想要實現(xiàn)發(fā)展可持續(xù),就必須使用清潔能源。大力支持太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展是大勢所趨,只有利用諸如太陽能一類的清潔能源來發(fā)電,才能從根本上改變電力行業(yè)高消耗、高污染的現(xiàn)狀。

        參考文獻(xiàn):

        [1]趙晶,趙爭鳴,周德佳.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電氣應(yīng)用,2007.

        [2]唐征岐,虞輝.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用[J].上海電力,2008.

        [3]張興然.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)研究[J].天津工程師范學(xué)院學(xué)報,2009.

        [4]朱偉鋼,林燕梅,周蕾.太陽能光伏發(fā)電在中國的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電力,2005.

        [5]鄧贊高,胡立偉,杜長權(quán).淺析我國太陽能光伏發(fā)電市場發(fā)展的趨勢[J].珠江現(xiàn)代建設(shè),2009.

        [6]龔華.太陽能光伏發(fā)電在上海電網(wǎng)中的應(yīng)用與展望[J].上海電力,2009.endprint

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