光伏产业现状和前景范文

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随着人类社会的不断发展，传统能源被不断的消耗，同时也带来了严重的环境问题。为了减少环境的污染，保证能源的可持续利用，就必须改变现有的能源结构，重视新能源的开发和利用。从长远发展的角度看，可再生资源是人类未来的主要能源来源，因此，世界上很多国家都开始重视太阳能等新能源的开发利用。在这些可再生资源中，光伏发电的发展速度最快，而太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。世界各国都非常重视太阳能光伏产业的发展，我国拥有丰富的太阳能资源，对太阳能的开采具有很大的优势，因此，太阳能光伏发电成为我国开发新能源的重要内容。本文介绍了光伏发电系统的组成，并对太阳能光伏发电系统的现状及前景进行分析。

1 光伏发电系统的组成

一般的太阳能光伏发电系统主要是由光伏电池组件，交直流逆变器、蓄电池和光伏系统电池控制器组成。首先，通过光伏电池组件将太阳能转换为电能，其次，再利用交直流逆变器将直流电转变成交流电，同时逆变器还可以自动稳定电压，改善光伏发电系统的供电质量。利用蓄电池将电能存储起来，在需要的时候在释放出来。充放电控制器则是可以防止太阳能光伏电源系统的储能蓄电池组过充电和过放电的设备，它是光伏发电系统的核心组成部分。

2 太阳能光伏发电系统的现状及发展前景

2.1 国外的太阳能光伏发电的现状和发展趋势

作为20世纪80年代世界上增长最快的高新技术产业之一，太阳能光伏发电产业快速发展。截止2004年，世界太阳能光伏发电系统的装机总容量达到了964.9 MW。到了2006年底，这个数据达到了4961.69MW。像单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、带状硅电池、聚光电池以及薄膜电池等太阳能光伏电池已经商品化和实用化。在国际市场上，太阳能光伏电池的价格一般在3.15美元左右，并网后的价格为每瓦6美元，发电成本为每千瓦时0.25美元。光伏电池的发电效率在不断的提高，晶体硅光电池的转换率为15%，而单晶硅电池转化率则达到了23.3%，砷化镓光电池更是达到25%的转化率。同时太阳能光伏电池组件的使用寿命也大大的延长，最多可达30年之久。目前，世界上太阳能光伏发电系统应用最多的国家为美国、日本和欧盟，它们的太阳能发电总量占世界光伏发电量的80%。专家预测，日后的世界太阳能光伏发电系统将会朝高效率、高寿命、低成本和美观实用的方向发展，太阳能光伏发电系统的发电总量也将占13-15%，预测到2100年光伏发电总量将占60%以上。

2.2 国内太阳能光伏发电系统现状和发展趋势。

我国太阳能光伏发电系统的启用较晚，20世纪90年代以来我国光伏发电快速发展。在这一阶段我国光伏组件的生产能力不断提升，产品生产成本降低，市场不断扩大并出口到国外，装机总容量也逐年增加。截止2006年底，我国光伏发电总量为35MW，占世界总量的3%。到2020年之前，我国太阳能光伏发电技术不断发展和完善，光伏市场也将发生巨大的变化。发电成本也逐渐降低，2010年我国光伏发电的价格约为每千瓦时1.2元人民币，预计到2020年，这个价格将会降低为每千瓦时0.6元人民币。

随着我国光伏企业的不断发展，近年来受到西方国家的反倾销等政策的打击，一些光伏组件的生产厂商面临着巨大的挑战。在这个背景下，太阳能光伏发电系统的开发应用应该转向国内，中国太阳能资源丰富，尤其是西北等内地地区，光照充足，必须加大财政支持，推进太阳能光伏发电系统在中国的应用，促进光伏产业的健康发展。

3 结语

随着太阳能的开发和利用，我国光伏发电系统的应用快速成熟起来。太阳能光伏发电系统不但具有环保的特点，而且科技含量高，发电成本低，是对传统发电模式的重大突破。但是，光伏发电系统的使用率还不高，主要原因是光伏发电系统的组成科技含量高，对材料的使用要求严格，因此必须加快研发太阳能光伏电池的新材料，提高光伏发电的效率，降低发电成本。加大对光伏产业的扶持力度，开发国内市场，将光伏发电系统广泛的应用到国内，提高光伏产业竞争了，不断推进光伏产品的更新和升级，为我国的电力供应开辟新的途径。

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中图分类号：TK511文献标识码： A

引言

太阳能是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作集热或发电。太阳能是可再生能源，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。自1995年以后，世界太阳能利用进入一个新的发展期，太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合；在加大太阳能研究开发力度的同时，注意将科技成果转化为生产力，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济效益逐渐提高。

当今世界，化石能源日趋紧张，环境污染日益严重，为了顺应节能环保、绿色低碳的能源利用趋势，本文从太阳能发电系统组成入手，分析了太阳能光伏发电的投资费用、运营成本、政策补贴、发展前景等问题，对太阳能发电的前景做出展望。

太阳能系统介绍

2.1太阳能光伏发电系统组成

太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。各部分的作用为：

（1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。

（3）蓄电池：一般为铅酸电池，一般有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

（4）逆变器：在很多场合，都需要提供AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。

太阳能相关政策

国家相关政策

2013年8月31日，国家发展改革委出台《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》（发改价格[2013]1638号），对光伏电站实行分区域的标杆上网电价政策。

通知明确，对光伏电站实行分区域的标杆上网电价政策。根据各地太阳能资源条件和建设成本，将全国分为三类资源区，分别执行每千瓦时0.9元、0.95元、1元的电价标准。对分布式光伏发电项目，实行按照发电量进行电价补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时0.42元。 通知指出，分区标杆上网电价政策适用于今年9月1日后备案（核准），以及9月1日前备案（核准）但于2014年1月1日及以后投运的光伏电站项目；电价补贴标准适用于除享受中央财政投资补贴之外的分布式光伏发电项目。标杆上网电价和电价补贴标准的执行期限原则上为20年。国家将根据光伏发电规模、成本等变化，逐步调减电价和补贴标准，以促进科技进步，提高光伏发电市场竞争力。

北京市太阳能光伏发电经济价值分析

北京市气候条件

根据调查北京市历年气候条件得知，北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均日照2780.2小时，属于比较优质的太阳能发电区域，平均每年为115.84天，平均每天约7小时40分钟。

经济测算补充说明

1. 分布式太阳能发电享受0.42元/度的光伏发电补贴政策；

2. 对于屋顶放置的分布式光伏发电项目来说，1MW的装机容量大概需要1.2万-1.5万平米的屋顶面积；

3. 目前太阳能发电的投资成本在8-10元/W左右,本测算中取9元/W；

4. 对于北京市来说，适用于光伏发电的全年满发小时数为1100-1300小时，鉴于北京市雾霾天气严重，而雾霾对于太阳能发电的影响较大，所以本测算中取1100小时；

5. 光伏发电项目的后期维护成本很低， 10MW的光伏发电项目，其每年的维护费用约为50万元（包含人工费用）。

太阳能光伏发电经济价值数据分析

以北京地区为例，根据北京市气候条件及能源公司到京仪集团和中材天华国际光伏工程技术有限公司调研的数据得知，目前北京市分布式太阳能发电相关数据如下表所示：

由上表计算得出，在比较理想的光照条件下，1MW光伏发电项目经济分析如下：

下面列举北京某太阳能项目经济分析的实际案例，进一步佐证本文中对太阳能发电经济价值分析的结果。

北京某影视产业园屋顶光伏电站项目

项目地址：北京东五环外，可利用屋顶面积约3800平米。项目所在地太阳资源辐射量在120-140千卡/cm2（5020-5840MJ/m2 )之间。鉴于光伏行业现状综合考虑，计算发电量时，太阳能年辐射量取4000-4650MJ/㎡，峰值日照时数取1250h。

初步估算可安装光伏发电容量350kW，本工程实际安装容量为348.4kW,得出本工程第一年理论发电量为43.55万千瓦时。电池组件在光照及常规大气环境中使用会有衰减，按系统每年输出衰减0.8%计算，25年累计发电量为783.46万kwh,平均每年发电31.34万kWh/年。

下表为该项目经济价值分析：

根据两个太阳能项目的对比结果可知：理论研究得出的数值与实际案例相符。不同项目条件下，太阳能屋顶光伏发电项目的投资回收期一般为6-9年左右，在现有补贴政策下，太阳能发电具有较好的经济收益和投资价值。

结语

分布式光伏电站工程的建设，符合我国可持续发展能源战略规划，也是发展循环经济模式，建设和谐社会的具体体现。对于促进节能减排、打造低碳城市将产生积极的推动作用，同时对推进太阳能利用及光伏发电产业的发展进程具有非常大的意义。

自1995年起，太阳能光伏发电进入了一个新的发展阶段，由于技术水平的提高，太阳能项目初投资的关键——太阳能板的造价平均每五年降低一半，由此发展下去，太阳能发电必将迎来发展的黄金期。

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1.太阳能光伏发电

1.1 太阳能光伏发电系统

太阳能光伏发电系统由太阳能电池阵、蓄电池、逆变器、负荷以及控制器等组成，以太阳能电池阵列为核心。太阳能电池阵分为平板式和聚光式。太阳能电池用半导体材料制成，当太阳光能投射到半导体上之后，半导体会吸收太阳光能进而激发出其内部的电子和正电荷，此时电荷的定向移动形成电流，半导体内有电流流过，称为“光伏效应”。目前应用较广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅等，而近年来也出现了用硅以外的化合物材料如磷化铟、砷化镓等做成的太阳能电池。

1.2 太阳能光伏发电原理

太阳能光伏发电，是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式。可以说是当今太阳光发电的主流。太阳能光伏发电也即是太阳能电池发电。太阳能电池是利用半导体p—n结的光伏效应将太阳能直接转换成电能的器件。由于单个太阳能电池不能作为电源使用，而要用若干片电池组成的电池阵进行发电。

2.光伏发电方式现状

2.1 光伏发电耗能

太阳能作为一种永久性资源，带来的经济效益是无可估量的。我国有着十分丰富的太阳能资源。据估算，陆地表面每年接收的太阳辐射能约为5×1019 kJ，约相当于1 700 亿t 标准煤的热值。和火力发电、水力发电、核能发电等发电方式不同，光伏发电依托太阳能得天独厚的自然存在，基本来源几乎不耗费任何经济成本。光伏发电中，因为应用到太阳能光伏发电系统即太阳能电池阵、蓄电池、逆变器、负荷以及控制器等组成的系统，因此发电方只需要付出硬件的经济成本即可利用太阳能资源进行光伏发电，以满足各个行业对电能日益增长的需求。

2.2 光伏发电的能效利用现状

2.2.1 光伏发电的能效利用状况

光伏发电的能源利用效率是指光伏发电过程中，付出的太阳能光伏发电系统投入所带来的经济产出量即发电量。用太阳能的转换效率来衡量光伏发电的能效利用状况。太阳电池的转换效率就是电池电功率和入射光功率的比值。由于电池板的不同，不同材料的能效利用率也不同。现有情况来看，单晶硅电池板的能效利用效率在18%左右（实验室可达到22%以上），多晶硅电池板的能效利用效率在16%左右（实验室可达到20%以上）。从此数据来看，光伏发电在能效利用状况上情况不是很理想，尽管每年的光伏发电装机量逐年递增，仍应该从能源利用效率上找出最根本的解决办法。

2.2.2 光伏发电能效利用存在的问题

第一，由于电池板硅片未达到规模生产、生产设备及工艺落后、部分原材料需要进口、硅片生产能力不足，需要外购硅片等原因太阳能电池成本偏高，硅片生产能力不足。光伏发电市场开发的主要障碍是太阳能电池的生产成本偏高。太阳能电池售价的高低是影响光伏发电系统价格的关键。如果中国太阳能电池行业在近期仍无较大进步的话，形势是不乐观的。

第二，硅片本身的成本问题。目前，太阳能电池的成本为整个系统成本的主要部分。降低硅材料的生产费用，是降低太阳电池成本的关键。多晶硅电池的材料成本比单晶硅电池的材料成本低，应作为研究的重点。可研究多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量的新技术新工艺等。最大功率点跟踪控制技术的日益完善，也会为光伏发电提供更强的竞争实力。

第三，系统配套能力差。光伏发电的平衡系统包括：蓄电池、逆变器、控制器等)。由于尚未形成规模生产；缺乏统一的质量标准；没有权威的质量监测中心；成本高，质量差；产品开发跟不上市场需求等原因，中国在专用控制器、逆变器及专用直流灯具等方面的配套能力一直很差，中国在光伏发电系统部件水平以及光伏平衡系统的效率和成本方面与国外有着较大差距，应予以充分重视并及时改进。

第四，生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5～1兆瓦/年，比国外生产规模低一个多数量级。加之市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、措施。使光伏发电的规模停留在小数量上。

3.光伏发电方式的未来发展趋势

3.1 国家政策下光伏发电前景展望

在未来，太阳能光伏发电、太阳能电池用硅锭/硅片以及高效低成本太阳能电池组件及系统控制部件的产业化成为可再生能源和新能源高技术产业化专项支持的重点领域之一。太阳能是洁净无污染的巨大能源，最大限度地开发利用太阳能将是人类新能源利用方面的科技发展方向。随着世界能源的日趋紧张和光伏发电技术的不断发展，廉价的非晶硅太阳电池的生产技术也日渐成熟。太阳能光伏发电技术非常契合国家新能源优化发电的举措，加之太阳能光伏发电的清洁、廉价等性能，未来光伏发电将呈现良好的发展态势。

3.2 光伏发电方式整体未来发展趋势

从技术的层面来说，将光能转化为电能的光伏发电技术是一项非常重要的技术手段。它能够实现人类向可持续的能源系统转变。相对而言，目前这项技术的发展还处在初期阶段，到2030年之后将会有很稳定和很高的增长率，会成为更加可行的电力供应者。随着科技发展，行业内预计2030年以后发电成本会继续降低。一些技术如晶体硅、薄膜以及一些新光伏发电系统材料将会在市场上大量涌现。如果这些新举措得以成功实施，模块的转换效率将进一步提高。最终，光伏模块的转换效率将达到30%～50%，从而使太阳辐射能量可以高效的利用。安装在阳光充足地区的1m2最高效的光伏模块每年将发电1000kWh。

从应用领域来看，由于之前的光伏发电市场主要是在通信领域和边远地区。在国家和行业大力提倡光伏发电措施下，应用的范围可以随着光伏发电系统成本的降低，将向光伏水泵，海岛，工业领域以及屋顶发电系统发展。而随着常规电力日趋紧张，光伏发电必然向公共电力规模发展，屋顶光伏发电系统，大型独立光伏电站(100kW以上)，中心并网电站(100kW到1MW级电站)以及大型风光互补电站必然会在公共电力中占到更大的份额。电动汽车的发展也会给光伏发电带来新的机会，如汽车空调、太阳能快速充电系统以及光伏制氢系统等。在更远的将来，光伏发电有可能得到像沙漠电站甚至宇宙发电等更大规模的应用。

3.3 光伏发电方式在建筑构件上的重要应用

我国的太阳能资源相当丰富，且分布范围较广，太阳能光伏发电的发展潜力巨大。我国的建筑物能耗约占全国能源消费总量的28%，将太阳能光伏发电系统与建筑相结合，提供建筑物自身用电需求，实现建筑物零能耗，可以大大改变我国建筑物高耗能的现状。目前，我国政府已把太阳能光伏发电列入《中国21世纪议程》，这将推动我国光伏发电技术的应用和发展，扩大光伏发电在建筑中的应用规模。光伏发电与建筑相结合的工程非常具有开拓性。在相关部门加强推广应用太阳能、制定相关政策和积极扶植，建筑部门加快太阳能利用的措施下，光伏发电与建筑物构件相结合，有效地利用太阳能光伏发电能量，满足建筑物对电能等能源的需求，减少国家支柱发电手段的负担，使能源利用效率最大化。

4.结束语

进入21世纪以来，在能源短缺与需求增加的双重制约下，能源问题不仅表现在常规能源的匮乏不足，同样化石能源的开发利用带来了一系列环境问题。而国家要能源问题，实现可持续发展，要依靠科技进步开发利用可再生洁净能源。太阳能其独具的优势是国家大力发展的必要前提。充分利用太阳能光伏发电，必将有效节约能源，而太阳能资源也将成为世界范围内的主导能源。

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