能源是人類社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。經(jīng)過工業(yè)革命以來100多年的變遷,全球已形成了以煤炭、石油等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)。目前,化石能源消費(fèi)占到全部能源消費(fèi)的88%。這種以化石能源為主的能源消費(fèi)方式,給人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來了很大的隱患,突出表現(xiàn)為資源的有限性與消費(fèi)的無限性之間的矛盾,以及化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)環(huán)境的影響。開發(fā)利用可再生能源已成為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的能源環(huán)境問題的必由之路。
光伏發(fā)電是太陽能利用的重要形式
太陽就像一顆燃燒的火球,其能量來源于其內(nèi)部的熱核反應(yīng),每秒鐘釋放的能量相當(dāng)于燃燒1.32億億噸標(biāo)煤所發(fā)出的能量,它以輻射的形式傳向距其1.5億公里的地球。據(jù)測算,經(jīng)過沿途的損失以及大氣的吸收和反射,每年到達(dá)地球表面的能量相當(dāng)于目前全球能源消費(fèi)量的3.5萬倍,其中只有約0.02%的能量被各類植物所吸收,太陽能利用潛力很大,是人類最重要的可再生能源資源。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的固態(tài)發(fā)電技術(shù)。與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比,光伏發(fā)電沒有中間轉(zhuǎn)換過程,發(fā)電形式極為簡潔,發(fā)電過程不消耗資源,不排放溫室氣體、廢氣和廢水,環(huán)境友好;沒有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,不存在機(jī)械磨損,無噪聲,發(fā)電不用冷卻水;發(fā)電設(shè)備既能在無水的荒漠地帶安裝,也可安裝在城市的屋頂和墻面,不單獨(dú)占地,模塊化結(jié)構(gòu),規(guī)模大小隨意,運(yùn)行維護(hù)和管理簡單,可實(shí)現(xiàn)無人值守,維護(hù)成本極低。特別是太陽能取之不盡,用之不竭,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高達(dá)26%,沒有資源短缺和耗盡問題。光伏發(fā)電是最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù),也是太陽能利用的重要形式。近年來,全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,以年均30%以上的速度快速增長,到2009年年底,全球光伏發(fā)電容量已超過2000萬千瓦,光伏發(fā)電的競爭力不斷提高,已成為全球最受重視的新能源發(fā)電技術(shù)。
我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展
在2002年“送電到鄉(xiāng)”工程的支持下,我國光伏產(chǎn)業(yè)迅速起步。在歐洲光伏發(fā)電市場的拉動(dòng)下,我國光伏產(chǎn)業(yè)在2004年后飛速發(fā)展。太陽能電池產(chǎn)量已連續(xù)5年翻番增長,2007年到2009年電池產(chǎn)量連續(xù)3年居世界第一。目前,國內(nèi)已有12家海外上市光伏企業(yè),13家國內(nèi)上市企業(yè),2009年太陽能電池產(chǎn)量已超過400萬千瓦,占世界光伏電池產(chǎn)量的40%。目前,我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)已形成多晶硅生產(chǎn)、鑄錠、硅片切割、電池制造、組件封裝,電站集成的完整產(chǎn)業(yè)鏈,主要生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化率不斷提升,電池生產(chǎn)技術(shù)水平和電池轉(zhuǎn)換效率不斷提高,為提高光伏發(fā)電的市場競爭力作出了重要貢獻(xiàn)。
受多晶硅材料供不應(yīng)求和價(jià)格高漲的影響,近年來,我國許多企業(yè)積極投資多晶硅材料生產(chǎn)。通過自主研發(fā)、系統(tǒng)集成創(chuàng)新等方式,在短短的3~5年內(nèi)基本掌握了高純多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù),使我國多晶硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),我國已投產(chǎn)的多晶硅企業(yè)有24家,在建的有28家,已建成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為4萬多噸,2009年實(shí)際產(chǎn)量約2萬噸,在建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為6萬多噸,全部建成后可滿足年生產(chǎn)1000萬千瓦以上電池的生產(chǎn)需要,打破了國外長期以來對(duì)我國高純度多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的封鎖。
這是十分了不起的成績,將為我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供重要的條件。
我國光伏發(fā)電面臨的主要問題
光伏發(fā)電是目前技術(shù)最為成熟的太陽能利用技術(shù),已經(jīng)在分散、小規(guī)模用電方面,如通信、道路照明、偏遠(yuǎn)地區(qū)用電等,發(fā)揮了重要的作用,目前正在向大型并網(wǎng)發(fā)電方向發(fā)展。光伏發(fā)電技術(shù)成熟,光伏電站建設(shè)和運(yùn)行管理簡單,目前,制約光伏發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的原因主要是成本。
近年來,隨著多晶硅材料價(jià)格的大幅下降,以及電池生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和效率提高,光伏發(fā)電成本已大幅下降,如敦煌1萬千瓦光伏電站的招標(biāo)電價(jià)已降到了每千瓦時(shí)1.09元,但發(fā)電成本仍大大高于常規(guī)電力。光伏發(fā)電要實(shí)現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展,必須大幅降低光伏發(fā)電成本,做到基本平價(jià)入網(wǎng)。
此外,從我國能源分布和電力市場特點(diǎn)看,光伏發(fā)電的市場應(yīng)優(yōu)先在資源缺乏且用電量大的大中城市,特別是應(yīng)發(fā)展與建筑結(jié)合的分布式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。但這種分布太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行還缺乏必要的并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理要求,尚未建立起分布式電源接入電網(wǎng)運(yùn)行的政策體系和運(yùn)行機(jī)制。分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行難也是制約光伏發(fā)電發(fā)展的重要因素,這也與光伏發(fā)電成本高密切相關(guān)。
推動(dòng)我國光伏發(fā)電發(fā)展的主要思路
光伏發(fā)電是最具發(fā)展前景的新能源發(fā)電技術(shù),據(jù)國內(nèi)外不同的機(jī)構(gòu)預(yù)測,到本世紀(jì)末,太陽能將成為人類社會(huì)的主要能源,可占到全部能源消費(fèi)的約80%,但目前還難以起到主要作用。當(dāng)前光伏發(fā)電發(fā)展的主要任務(wù),應(yīng)是結(jié)合解決特殊地區(qū)和特殊行業(yè)用電問題,培育必要的光伏發(fā)電市場,開展必要的試驗(yàn)和示范項(xiàng)目建設(shè),推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,提高光伏發(fā)電的市場競爭力,建立適應(yīng)光伏發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)的電力運(yùn)行管理體制。
目前,我國太陽能光伏發(fā)電利用主要有三種形式:一是大型并網(wǎng)光伏電站,二是與建筑結(jié)合的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),三是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)三種形式的不同運(yùn)行特點(diǎn),在太陽能資源豐富、具有荒漠和閑置土地資源的地區(qū)建設(shè)適度規(guī)模的大型并網(wǎng)光伏電站;在廣大城鎮(zhèn),推廣與建筑結(jié)合的分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng);在偏遠(yuǎn)地區(qū),結(jié)合解決無電地區(qū)人口的用電問題,推廣戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)或建設(shè)獨(dú)立小型光伏電站。2010年將在總結(jié)2009年敦煌1萬千瓦光伏電站特許權(quán)項(xiàng)目工作的基礎(chǔ)上,在西部太陽能資源豐富地區(qū),繼續(xù)按特許權(quán)招標(biāo)方式建設(shè)更大規(guī)模的太陽能光伏電站,總建設(shè)規(guī)模將超過20萬千瓦。同時(shí),將繼續(xù)開展“金太陽工程”建設(shè),抓緊研究制定分布式光伏發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),制定分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行管理體制。此外,將結(jié)合解決西部無電人口用電問題,建設(shè)一批戶用光伏系統(tǒng)和獨(dú)立光伏發(fā)電站,加快解決無電人口用電問題。并鼓勵(lì)在通信、交通、照明等領(lǐng)域采用光伏電源,分散能源分散利用。
總體來看,推動(dòng)光伏發(fā)電發(fā)展的任務(wù)十分艱巨,面臨的挑戰(zhàn)和制約也很大,既有技術(shù)方面的問題,也有管理體制的制約,核心是建設(shè)成本比較高。今后,必須在推動(dòng)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)步上下更大的力氣,把提高光伏發(fā)電的市場競爭力作為著力點(diǎn),按照積極、有序的方式,促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展,為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)作出積極的貢獻(xiàn)。
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