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新年伊始，合肥市提出在推進建筑光伏一體化的同時，大力實施“光伏下鄉(xiāng)”“光伏扶貧”工程，打造“中國光伏應(yīng)用第一城”。什么是光伏發(fā)電?其技術(shù)現(xiàn)在是否成熟?它能否成為未來替代煤炭、石油等化石能源的主要清潔能源?帶著一連串的疑問，記者走進安徽省光伏發(fā)電設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)—陽光電源，一探究竟。
萬物生長靠太陽太陽能是用之不竭的清潔能源
“太陽能十分巨大，中午時太陽照在地球上，每平方米可產(chǎn)生1千瓦的電能!”談起光伏發(fā)電，陽光電源董事長、2014年度“安徽省重大科技成就獎”獲得者曹仁賢充滿激情，“太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源。”他認為，以太陽能為代表的清潔能源取代傳統(tǒng)化石能源不可避免，關(guān)鍵是如何能更高效、便捷、經(jīng)濟地通過光伏發(fā)電技術(shù)，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)，將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成實用的單晶硅太陽電池，將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)誕生。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護，可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置?，F(xiàn)在，不論是獨立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)均主要由太陽電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成。
二十世紀70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機和大氣污染問題日益突出，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展，這之中太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦時，假如把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量相當于世界上能耗的40倍。
經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)已日臻成熟。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)電過程極為簡潔，也不消耗資源;整個系統(tǒng)安全可靠、無噪聲、低污染，運行維護和管理簡單，對環(huán)境是零污染、零排放。
我國有荒漠面積108萬平方公里，主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)。1平方公里面積可安裝100兆瓦光伏陣列，每年可發(fā)電1.5億千瓦時;如果開發(fā)利用1%的荒漠，就可以發(fā)出相當于我國2003年全年的耗電量。目前，西部很多地區(qū)每年日照量都在2000小時以上，海南更是達到2400小時以上，我國是名副其實的太陽能資源大國，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)空間巨大!
10年成本降10倍安徽省光伏發(fā)電技術(shù)躋身世界前列
光伏發(fā)電的前景誘人，光伏發(fā)電的技術(shù)也在不斷完善，成本不斷下降。曹仁賢告訴記者，10年前太陽能電池的成本是40元/瓦，現(xiàn)在是4元/瓦，10年成本下降10倍，考慮到物價上漲因素，成本下降幅度更大。而作為光伏發(fā)電不可或缺的重要設(shè)備，光伏逆變器的成本也從10年前的4元/瓦，降低到現(xiàn)在的0.4元/瓦左右，也下降了近10倍。這樣一來，光伏發(fā)電的總成本與10年前相比也幾乎下降了10倍!
光伏逆變器是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其作用是將太陽電池發(fā)出的不穩(wěn)定直流電變換成為符合電網(wǎng)或負載電能質(zhì)量要求的交流電。創(chuàng)立于1997年的陽光電源在近20年的時間里，通過自主創(chuàng)新，把光伏發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備—光伏逆變器，真正做到了技術(shù)世界一流，并使得逆變器的成本大幅下降，迫使ABB、西門子等西方光伏巨頭紛紛退出中國市場。
曹仁賢則把逆變器形象地比喻為一座橋梁，一頭連著太陽能發(fā)電板，一頭連著國家電網(wǎng)。他們一直努力把這座“橋”做得結(jié)實，使電流轉(zhuǎn)換更平穩(wěn)、更流暢、效率更高?，F(xiàn)在，陽光電源已成功研發(fā)出全球最高轉(zhuǎn)換效率(轉(zhuǎn)換率達99%)的商業(yè)化組串式逆變器。同時，又提出“無損逆變器”的概念，借助電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)，通過設(shè)計優(yōu)化，盡量減少傳遞環(huán)節(jié)和變換環(huán)節(jié)部分的電能損耗，提高整個電站的效率。
10年來，陽光電源的產(chǎn)品先后成功應(yīng)用于北京奧運鳥巢、上海世博會、西部大型光伏電站、國家“送電到鄉(xiāng)”工程、福建沿海風(fēng)電場等眾多重大的光伏和風(fēng)力發(fā)電項目，開發(fā)建設(shè)了甘肅酒泉、合肥國家分布式光伏發(fā)電示范等諸多優(yōu)質(zhì)的光伏電站項目。光伏逆變器市場占有率連續(xù)多年位居國內(nèi)第一，并先后通過多項國際權(quán)威認證測試，產(chǎn)品已批量銷往德、意、法、美等40余個國家。2013年，陽光電源的光伏逆變器出貨量位居全球第二。
“我們現(xiàn)在變出的電能質(zhì)量，比電網(wǎng)送出的電能質(zhì)量還要好!”談起光伏逆變技術(shù)，曹仁賢信心滿滿。從一開始為一個牧民家庭點亮一盞燈，到后來為一個學(xué)校、一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體供電，再到現(xiàn)在終于把太陽能電流接入國家大電網(wǎng)，送給千家萬戶，陽光電源通過不斷創(chuàng)新，引領(lǐng)我國光伏發(fā)電技術(shù)跨入世界先進行列。
光伏發(fā)電加儲能讓千家萬戶享受陽光普照
一個小家庭投資不到3萬元，裝個3千瓦的太陽能發(fā)電裝置，在安徽省的光照條件下每年可發(fā)電3000千瓦時;如果賣給電網(wǎng)，按現(xiàn)行政策電網(wǎng)將按每度1元的價格付給你3000元。曹仁賢告訴記者，目前合肥市正在推廣這種家庭分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
2014年，為鼓勵人們使用清潔能源，合肥市在全國首個出臺光伏“度電補貼”政策。
對城鎮(zhèn)居民家庭式光伏電站，市財政按裝機容量一次性給予3元/瓦補貼;對農(nóng)戶建成并網(wǎng)的家庭式光伏電站，按裝機容量一次性給予4元/瓦補貼;對裝機規(guī)模超過0.1兆瓦且建成并網(wǎng)的屋頂光伏電站項目、按裝機容量一次性給予屋頂產(chǎn)權(quán)人10萬元/兆瓦的獎勵。
但這種分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)有個缺點，就是晴天陽光充足時發(fā)電量大，而陰雨天和夜晚則無法供電，用戶還需依賴火電。目前的解決方法是在有太陽照射的情況下，光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能在供給用戶的同時，多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。曹仁賢透露，儲能應(yīng)用系統(tǒng)在歐美等發(fā)達國家的應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛，他們也正在大力研發(fā)大容量的儲能設(shè)備，將光伏發(fā)電系統(tǒng)白天發(fā)出的多余電能儲存起來，留到晚上或陰雨天用。通過技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)在儲能設(shè)備的成本每年下降10%，5年后光伏發(fā)電加儲能設(shè)備必將走進千家萬戶，成為人們離不開的清潔能源。曹仁賢認為，讓更多的家庭、小區(qū)成為使用清潔能源自給自足的零能耗中心、零排放中心，這是陽光電源的“陽光夢”，在不遠的將來一定能夠?qū)崿F(xiàn)。
去年，安徽省僅合肥市就實現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值近250億元，同比增長約80%;建成20萬千瓦的分布式光伏電站，成為全國省會城市之最。截至目前，安徽省累計建成光伏電站50萬千瓦，其中超過80%為去年新建。根據(jù)規(guī)劃，到2015年，合肥市將建成太陽能光伏光熱建筑一體化項目200個以上;安裝各類太陽能光伏路燈、景觀燈10000套以上;光伏電站裝機容量達到500兆瓦以上;光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過300億元，在國家光伏發(fā)電規(guī)?；瘧?yīng)用示范城市中位居前列，成為全國重要的光伏生產(chǎn)、光伏發(fā)電企業(yè)集聚地，讓千千萬萬的人享受到陽光普照的恩澤。
我國光伏扶貧與光伏下鄉(xiāng)項目—肥東縣長臨河鎮(zhèn)家庭光伏電站。
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