当前我国太阳能光伏发电的应用现状与趋势分析

当前我国太阳能光伏发电的应用现状与趋势分析

赵磊

（国网六安供电公司安徽六安237000）

摘要：在最近几年我国电力这个先行行业已不能满足国民经济快速增长的需求，出现了严重的电荒现象，今后几年形势依然很严峻，国网能源研究院指出解决电荒的方法主要在于转变电力的发展方式，其中包括采用高效清洁可循环利用的能源发电。本文从新能源发电之一──太阳能光伏发电的优点来分析其应用现状及发展前景。

关键词：光伏发电；太阳能资源；绿色环保；可持续发展

1太阳能光伏发电的优点

1.1资源本身的优势

太阳是一个巨大、久远的能量源，每秒辐射到地球上的能量相当于500万吨标准煤，每年相当于130万亿吨煤，可以说太阳能是当今世界上可以开发的最大能源。并且太阳光照射大地时没有地域的限制，可以直接开发和免费使用，不用开采和运输。随着化石燃料(煤、石油和天然气)的不断开采和消耗，能源的供应越来越紧张，太阳能的开发和利用就显得越来越重要和紧迫。

1.2地理优势

我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在我国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。

1.3其他优势

光伏发电在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。光伏发电可以安装在任何有光的地方，这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。同时在运行中，光伏发电系统还可以降低建筑的受热，增加通风。光伏还可以作为隔声板装在公路两侧。

光伏发电能够提供很广泛的的就业机会。目前我国光伏技术及产业的就业总人数近万。到2020年将达到10万人左右。按照中国电力专家的研究，2050年，光伏发电行业将达到装机容量10亿KWp,年生产和安装1亿KWp,就业人口将超过500万人。

2太阳能光伏产业发展现状

2.1发展势头迅猛

在各国政府对再生资源的重视和大力支持下，太阳能光伏产业得到了快速的发展。有数据显示，2013年，全球光伏新增装机容量约为27.5GW，较上年的18.1GW相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中，有将近20GW的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%，分别为7.6GW和7.5GW。2013年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%，其装机量分别为2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，去年新增安装量约2.1GW，增幅高达84%。

2.2有晶体硅依然为电池材料主体

太阳能光伏电池材料主要有晶体硅材料，主要分为单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池三种。单晶硅电池技术成熟，光电转换效率高，单晶硅电池的光电总转换效率可以达到20%-24%，是目前普遍使用的光伏发电材料。但其生产成本较高，技术要求高；多晶硅电池成本相对较低，技术也成熟，但光电转换效率相对较低，多晶硅光电池的转换效率最高才达18.6%，与单晶硅相比多晶硅的转换效率少多了；而薄膜电池是一种可粘接的薄膜，有以下优势：（1）生产成本低，所以可以大批量生产；（2）发光效率更好地利用太阳能，但目前其在技术稳定性和规模生产上均存在一定的困难。随着技术的进步，目前CdTe、CIS等薄膜光伏电池已逐步进入市场，但现在只占市场的9.3%，随着薄膜光伏电池技术不断进步，薄膜光伏电池的市场份额将快速增长相对而言有更大的发展空间，未来薄膜电池会有更好的发展前景。

3太阳能光伏发展的趋势

3.1提高光电转换效率，降低电池材料成本

3.1.1提高光电转换效率的材料

在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，从理论研究看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值为63.2%，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无误地出现在所需要的地方，实际上也很难做到。德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅中掺入稀土金属元素铒（Er）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一个13nm厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23.3％。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19.44%。

3.1.2降低目前主流光伏电池材料的成本

降低硅材料用量是降低价格的主要途径。目前，太阳电池材料主要以硅材料为主，但是硅材料还面临着许多问题，多晶硅产业上游环节技术壁垒高、投入大、量产时间长、市场风险高，因此不仅要寻找更为方便易行的硅材料提纯技术以扩大生产，而且要采用新技术，在获得同样电能的基础上减少硅材料用量。而与晶体硅电池相比，薄膜电池在效率与成本方面改善的空间更大，多晶硅价格的上涨会增加薄膜电池的成本优势。

3.2提高光伏发电的面积

3.2.1提高建筑光伏发电面积

大量的建筑屋顶都是没有充分的利用，应建立建筑相结合的并网光伏系统，主要形式是城市并网发电的屋顶并网光伏系统。在我国东部沿海经济发达地区，用电量大，对光伏发电能力需求强；同时目前我国光伏产业主要集中在东部省份，光伏产业对当地经济的发展起着重要作用，在城市建设屋顶并网发电系统（BAPV）及光伏建筑一体化集成光伏系统（BIPV），对于城市的供电与节能起到很好的作用。《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年安装建筑光伏2万套，累计安装100万千瓦。

3.2.2提高地面光伏发电

在世界各地的沙漠、戈壁、荒漠都可以大面积的利用，比如在我国有约264万平方公里的荒漠资源，其中干旱区荒漠化土地面积为250多万平方公里；主要分布在光照资源丰富的西北地区，其年总辐射在1600-2300千瓦时/平方米。在内蒙古的鄂尔多斯、甘肃的河西走廊绿洲边缘、新疆的塔克拉玛干沙漠边缘、晋西北及陕北等靠近电力线路和负荷中心，还有很好的旅游资源，可以作为大型并网光伏项目的起步区域。随着电力输送技术和储能技术的发展，大规模沙漠、戈壁、荒漠光伏电站将必然成为未来的电力基地。

3.2.3光热发电

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。光热发电产业布局应当注重资源优势、优势的合理利用，有条件的可综合利用多种可再生能源，互补发电，甚至也可考虑与热电站联合运行。

4结束语

总之，我国的太阳能光伏产业机遇和挑战共存。为使我国的光伏产品在世界舞台上有竞争性，首先要发挥市场对资源的优化配置作用，同时政府要制定强有力的法规和产业政策。我们坚信在市场和政策的联动作用下，我国的光伏技术必将走在世界的前列。

参考文献

[1]王文静.中国光伏产业发展研究报告[R].北京：中国可再生能源发展项目办公室，2004.

[2]罗运俊，何梓年，王长贵.太阳能利用技术[M].北京：化学工业出版社，2005.