“3060”碳達(dá)峰碳中和大背景下，未來(lái)國(guó)家將逐步加大企業(yè)碳控制強(qiáng)度和碳減排力度，其要求和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)越來(lái)越高，也許會(huì)形成“以碳定產(chǎn)”強(qiáng)力政策機(jī)制。而分布式光伏發(fā)電是我國(guó)重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，大力推進(jìn)光伏發(fā)電應(yīng)用對(duì)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)用能方式有重大戰(zhàn)略意義，是促進(jìn)穩(wěn)增長(zhǎng)調(diào)結(jié)構(gòu)促改革惠民生的重要舉措。采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式能夠改善用電結(jié)構(gòu)、促進(jìn)民生發(fā)展，我們鼓勵(lì)并支持分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式，支持通過(guò)先進(jìn)的用電優(yōu)化控制手段實(shí)現(xiàn)“全部自發(fā)自用”。
?
?
光伏發(fā)電的時(shí)代背景
?
在人類(lèi)發(fā)展的前
5000
年，對(duì)能源的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有最近的三百年來(lái)得迫切。
十八世紀(jì)，
英國(guó)率先開(kāi)始的工業(yè)革命，
大大推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，
以機(jī)
器生產(chǎn)為標(biāo)志的生產(chǎn)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn)，
人類(lèi)進(jìn)入了現(xiàn)代文明時(shí)代，
對(duì)
此，人類(lèi)急切的需求更多的能源以促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展。
?
然而，
自然界的一次能源儲(chǔ)量有限，
能源危機(jī)迫在眉睫，
根據(jù)對(duì)石油儲(chǔ)量的
綜合估算可支配的傳統(tǒng)能源從全球來(lái)看，
已探明的石油儲(chǔ)量只能用到
?
20-40?
年，
天然氣也只能延續(xù)
?
50-60?
年左右，即使是儲(chǔ)量最豐富的煤炭最多也只能夠維持
二三百年。
就連近代才發(fā)展起來(lái)的核能發(fā)電的原料鈾的儲(chǔ)量也是有限的，
而且還
存在安全和污染的難題，
同樣不能解決世電力的長(zhǎng)期穩(wěn)定供應(yīng)問(wèn)題。
因此，
如不
盡早設(shè)法解決常規(guī)能源的替代能源，人類(lèi)遲早將面臨燃料枯竭的危險(xiǎn)局面。
?
同時(shí)，
化石能源在開(kāi)采、
運(yùn)輸和使用過(guò)程中都會(huì)對(duì)空氣和人類(lèi)生存環(huán)境造成
嚴(yán)重的污染。
根據(jù)相關(guān)資料顯示，
目前，
人類(lèi)使用化學(xué)燃料己經(jīng)為人類(lèi)生存環(huán)境
帶來(lái)了嚴(yán)重的后果，
由于大量使用化石能源，
全世界每年產(chǎn)生約
1
億噸溫室效應(yīng)
氣體，
已經(jīng)造成極為嚴(yán)重的大氣污染，
同時(shí)使得地球表面氣溫逐年升高，
近二千
年來(lái)，全球二氧化碳排放量迅速增長(zhǎng)，如果不加以控制，溫室效應(yīng)將使南、北兩
極的冰山融化，
這可能會(huì)使海平面上升幾米，
四分之一的人類(lèi)生活空間將由此受
到極大威脅。此外，由于環(huán)境惡化造成的“黑洞”己經(jīng)使人類(lèi)即將面臨太陽(yáng)紫外
線的直接照射。
?
光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
?
太陽(yáng)能作為一種新型的綠色可再生能源，
與其他新能源相比利用最大，
是最
理想的可再生能源。
特別是近幾十年來(lái)，
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，
太陽(yáng)能及其
相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為世界發(fā)展最快的行業(yè)之一。因?yàn)樗哂幸韵碌奶攸c(diǎn)：
?
①
?
儲(chǔ)量巨大：太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽(yáng)放射
的總輻射能量約是
?
3.75x
10
23
kW
，是極其巨大的。其中到達(dá)地球的能量高達(dá)
1.73x
10
14
kw
，
穿過(guò)大氣層到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能大約為
?
8.1x
10
13
kW
。
在到
達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能中，到達(dá)地球陸地表面的輻射能大約為
?
1.7x
10
13
k
W
，
相當(dāng)于目前全世界一年內(nèi)消耗的各種能源所產(chǎn)生的總能量的三萬(wàn)五千多倍。
太陽(yáng)
的壽命至少尚有
?
40?
億年，
相對(duì)于人類(lèi)歷史來(lái)說(shuō)，
太陽(yáng)可源源不斷供給地球能源
的時(shí)間可以說(shuō)是無(wú)限的。
?
②
?
取之不盡，不需要開(kāi)采和運(yùn)輸。
?
③
?
清潔無(wú)污染，無(wú)任何物質(zhì)的排放，既不會(huì)留下污染物，也不會(huì)向大氣中
排放廢氣。
?
④清潔、
安全、
無(wú)噪聲。
太陽(yáng)能發(fā)電本身不向外界排放廢物，
沒(méi)有機(jī)械噪聲，
是一種理想的能源
;?
⑤可靠性高，
壽命長(zhǎng)，
并且應(yīng)用范圍廣。
晶體硅太陽(yáng)能電池的壽命可以長(zhǎng)達(dá)
20-35
年，在光伏系統(tǒng)中，只要設(shè)計(jì)合理、選型適當(dāng)，蓄電池的壽命可以達(dá)到
10
多年。
太陽(yáng)能幾乎無(wú)處不在，
太陽(yáng)能電池在中國(guó)大部分范圍內(nèi)都能作為獨(dú)立的電
源。
?
由此可見(jiàn)，
在能源危機(jī)即將爆發(fā)，
環(huán)境逐漸惡化的今天，
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的
研究具有很大的必要性。
同時(shí)，
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)也具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣闊的
應(yīng)用前景。
?
新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。
太陽(yáng)
能是一種清潔、
高效和永不衰竭的新能源。
在新世紀(jì)中，
各國(guó)政府都將太陽(yáng)能資
源利用作為國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。據(jù)資料顯示，到
2010
年，全世界
光伏產(chǎn)業(yè)將累計(jì)達(dá)到
14-15GW
，這表明世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著巨大的發(fā)展空間。
總之，
從能源利用的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，
光伏發(fā)電最終將以替代能源的角色進(jìn)入
電力市場(chǎng)。預(yù)計(jì)到
2030
年，光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到
5%-20%
。
?
國(guó)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀
?
技術(shù)方面，
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，
澳大利亞新南威爾士人研制的單品硅光伏電
池效率己達(dá)
23.7%
，多品硅電池效率突破
19.8%
。同時(shí)，研究人員正在探索用切
薄硅片、擴(kuò)大平面面積或者使用聚光的方法，力爭(zhēng)把硅片的成本降低到
0.8
美元
/WP
。據(jù)預(yù)測(cè)，在今后
15-20
年間利用這幾種方法有望把硅片的成本降低到
0.5
美元
/WP
，這樣，光伏系統(tǒng)的價(jià)格可以降低到接近
3
美元
/WP
。薄膜電池是在廉
價(jià)襯底上采用低溫設(shè)備技術(shù)沉積半導(dǎo)體薄膜的光伏器件，
材料與器件設(shè)備同時(shí)完
成，工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)
;
設(shè)備能耗低，縮短了回收期。太陽(yáng)
能電池實(shí)現(xiàn)薄膜化，
大大節(jié)省了昂貴的半導(dǎo)體材料，
具有大幅度降低成本的潛力，
是當(dāng)前國(guó)際上研究開(kāi)發(fā)的主要方向。
除了光伏電池以外，
當(dāng)前國(guó)際上最新的研發(fā)
熱點(diǎn)主要集中在低成本、
高效率、
高穩(wěn)定性的光伏逆變器件和光伏建筑集成應(yīng)用
系統(tǒng)等方面，
專(zhuān)用逆變?cè)O(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)的最佳配置涉及到多項(xiàng)技術(shù)。
美國(guó)、
德國(guó)、
荷蘭、
日本、
澳大利亞等國(guó)家在光伏屋頂計(jì)劃的激勵(lì)下，
許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)成
功地推出了多種不同的高性能逆變器。
?
產(chǎn)業(yè)化方面，
光伏發(fā)電發(fā)展的初期主要是依靠各國(guó)政府在政策及資金方面的
大力支持，
現(xiàn)在己逐步商業(yè)化，
進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。
光伏發(fā)電的市場(chǎng)前景
吸引了一批國(guó)際知名企業(yè)或企業(yè)財(cái)團(tuán)介入光伏電池制造業(yè)。這些大公司的介入，
使產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大大加快。
預(yù)計(jì)今后
10
年，
光伏組件的生產(chǎn)將以每年增長(zhǎng)
20%-30%
甚至更高的遞增速度發(fā)展，
到
2010
年將可能達(dá)到
4600MW/
年的生產(chǎn)量，
總裝機(jī)
容量將可能達(dá)到
?
1SGW
。國(guó)際光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去
10
年中的平均年增長(zhǎng)率為
20%
，
1998
年世界太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)量為
155MW
，
2000
年增長(zhǎng)到
288MW
，
2002
年
達(dá)到
54OMW
。
截止到
2006
年底，
世界光伏發(fā)電累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到了
1300MW
。
目前全球太陽(yáng)能光伏電池產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售收入超過(guò)
20
億美元。預(yù)計(jì)到
2050
年左右，
太陽(yáng)能光伏發(fā)電將達(dá)到世界總發(fā)電量
10%-20%
，
成為人類(lèi)的基本能源之一。
同時(shí)，
世界光伏市場(chǎng)發(fā)生了很大變化，
開(kāi)始由主要為邊遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)和通信設(shè)備、
氣象臺(tái)
站、
航標(biāo)等特殊應(yīng)用領(lǐng)域解決供電問(wèn)題，
逐步向并網(wǎng)發(fā)電和與建筑相結(jié)合的常規(guī)
供電方向及商業(yè)化應(yīng)用方向發(fā)展。從上世紀(jì)
70
年代起，許多國(guó)家掀起了太陽(yáng)能
光伏發(fā)電熱潮，美國(guó)、日本、歐盟、印度等國(guó)家紛紛制定雄心勃勃的中長(zhǎng)期發(fā)展
規(guī)劃推動(dòng)光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，
推動(dòng)這一新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
目前，
世界
光伏產(chǎn)業(yè)正以
?
31.2%
的平均年增長(zhǎng)率高速發(fā)展，
是全球增長(zhǎng)率最高的產(chǎn)業(yè)，
己成
為當(dāng)今世界最受關(guān)注、
增長(zhǎng)幅度最快的能源產(chǎn)業(yè)之一。
自上個(gè)世紀(jì)
90
年代以來(lái)，
國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家掀起了發(fā)展
“屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)”
的研發(fā)高潮，
屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)
不單獨(dú)占地，
將太陽(yáng)電池安裝在現(xiàn)成的屋頂上，
非常適應(yīng)太陽(yáng)能能量密度較低的
特點(diǎn)，
而且其靈活性和經(jīng)濟(jì)性都大大優(yōu)于大型光伏并網(wǎng)發(fā)電，
有利于普及，
有利
于戰(zhàn)備和能源安全，所以受到了各國(guó)的重視。
1993
年，德國(guó)首先開(kāi)始實(shí)施由政
府補(bǔ)貼支持的
“
2000
個(gè)光伏屋項(xiàng)計(jì)劃”
，
同時(shí)制定了
“可再生能源電力供應(yīng)法”
，
極大地刺激了光伏發(fā)電市場(chǎng)。
日本在光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合的市場(chǎng)方面己經(jīng)做出
了十幾年的努力，預(yù)計(jì)到
2010
年光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)總?cè)萘窟_(dá)到
7600MW
。日本
光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)是
:
太陽(yáng)電池組件和房屋建筑材料形成一體，如“太陽(yáng)
電池瓦”和“太陽(yáng)電池玻璃幕墻”等，這樣太陽(yáng)電池就可以很容易地被安裝在建
筑物上，也很容易被建筑公司所接受。
1997
年
6
月，美國(guó)前總統(tǒng)克林頓宣布實(shí)
施
“百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”
，
計(jì)劃到
2010
年安裝
100
萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂。
許多其
他發(fā)達(dá)國(guó)家也都有類(lèi)似的光伏屋項(xiàng)發(fā)電項(xiàng)目或計(jì)劃，如荷蘭、瑞士、芬蘭、奧地
利、英國(guó)、加拿大等。屬于發(fā)展中國(guó)家的印度也在
1997
年
12
月宣布到
2020
年
將建成，
50
萬(wàn)套太陽(yáng)能屋頂發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，雖然現(xiàn)在還
沒(méi)有
IEC(
國(guó)際電工委員會(huì)
)
標(biāo)準(zhǔn)，
但各國(guó)都頒布了相應(yīng)的試行標(biāo)準(zhǔn)，
如美國(guó)
SANDIA
國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)等。
?
?
?
?
?
?
國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀
?
技術(shù)方面，
經(jīng)過(guò)十多年的努力，
我國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展，
光伏電
池技術(shù)不斷進(jìn)步，
與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有差距，
但差距在不斷縮小。
光伏電池轉(zhuǎn)換效
率不斷提高，目前單晶硅電池實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)
20%
，
批量生產(chǎn)效率為
14%
，多晶硅
實(shí)驗(yàn)室效率為
12%
。在
2000
年之后，多晶硅產(chǎn)品逐步走出實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始形成規(guī)
模生產(chǎn)，其效率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距在不斷縮小。
?
產(chǎn)業(yè)化方面，
2000
年以后，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，但整體發(fā)展水
平仍然落后于國(guó)際先進(jìn)水平，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)有一定的難度。
2003
年國(guó)內(nèi)光伏電
池的生產(chǎn)能力約
20MW
，
但光伏組件的封裝能力約
50MW
，
遠(yuǎn)大于光伏電池的生
產(chǎn)能力。雖然到
2002
年底，我國(guó)己有近
20MW
的光伏電池生產(chǎn)能力，但實(shí)際生
產(chǎn)量?jī)H為
4MW
左右，
占世界光伏電池實(shí)際生產(chǎn)量的
1%
左右。
在
2002-2003
年國(guó)
家實(shí)施的總裝機(jī)容量
20MW
的“光明工程”項(xiàng)目中，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的光伏電池的應(yīng)
用量不足
10%
，
錯(cuò)過(guò)了這一市場(chǎng)時(shí)機(jī)。
近期內(nèi)我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)仍將是為無(wú)電地
區(qū)供電為主，有一定的市場(chǎng)潛力，但也有局限性。
2001
年及以前，我國(guó)光伏產(chǎn)
品的年銷(xiāo)售量均保持在
3-4MW
，
其中單品硅產(chǎn)品占
80%
，
非單品硅產(chǎn)品占
20%
。
2005
年，光明工程項(xiàng)目使市場(chǎng)年銷(xiāo)售量猛增到
20MW
，光伏系統(tǒng)保有量達(dá)到
40MW
左右。從市場(chǎng)份額上石，光伏發(fā)電在
2000
年前的主要應(yīng)用領(lǐng)域是
:
通訊行
業(yè)占
40%
一
50%
，農(nóng)村電氣化行業(yè)
(
主要包括戶用光伏系統(tǒng)和鄉(xiāng)村級(jí)光伏發(fā)電
)
占
40%
左右，其它領(lǐng)域占
10%
左右。但
2007
年當(dāng)年農(nóng)村電氣化領(lǐng)域的市場(chǎng)份額占
到
85%
以上。目前，國(guó)內(nèi)光電池硅片的生產(chǎn)能力己達(dá)
4.5M
瓦，在西藏
7
個(gè)無(wú)水
無(wú)電縣中已全部建成了光伏發(fā)電，其中功率最大的
100KW
。綜上所述，我國(guó)的
光伏市場(chǎng)和光伏企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，
如果把我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展放到國(guó)際光伏
發(fā)展的大環(huán)境中考慮，
世界光伏產(chǎn)業(yè)每年以
31%
的速度發(fā)展，
而我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)
每年只有
15%
的增長(zhǎng)率，
光伏企業(yè)的發(fā)展靠市場(chǎng)，
光伏市場(chǎng)的發(fā)展靠政策。光伏
發(fā)電成本高，
無(wú)法與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)，
所以更需要政府制定強(qiáng)有力的法規(guī)和政策支
持以驅(qū)動(dòng)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展。
然而，
我國(guó)的光伏企業(yè)雖然弱小，
但經(jīng)過(guò)
努力已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)，
當(dāng)前，
對(duì)光伏企業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。
另外，
我國(guó)的太陽(yáng)能資源非常豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能年輻照總量大于
502
萬(wàn)千焦
/
平方
米，年日照時(shí)數(shù)在
2200
小時(shí)以上的地區(qū)約占國(guó)土面積的
2/3
以上。
?
隨著電力電子元器件的發(fā)展、
數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用以及先進(jìn)的控制方法
的提出，
電力電子能量變換發(fā)生了巨大的變化。
首先，
元器件正向著低導(dǎo)通損耗、
快速化、
智能化、
封裝合理化等幾個(gè)方向發(fā)展。
低導(dǎo)通損耗將有助于并網(wǎng)型逆變
器系統(tǒng)提高效率
;
減少發(fā)熱
;
快速化將減小開(kāi)關(guān)應(yīng)力
;
智能化將有助于提高系統(tǒng)可
靠性
;
封裝的改進(jìn)將減少寄生參數(shù)、有效散熱、保持高機(jī)械強(qiáng)度。其次，數(shù)字信
號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用有助于減少并網(wǎng)逆變器輸出的直流成分
;
提高開(kāi)關(guān)頻率
;
減小濾
波器體積
;
改善輸出波形
;
改善
THD;
快速響應(yīng)電網(wǎng)瞬態(tài)變化。最后，先進(jìn)的控制方
法將有助于改善輸出波形質(zhì)量，從而減小濾波環(huán)節(jié)的體積
;
提高系統(tǒng)
光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)選擇奔一光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)選擇放心
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