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光伏項目建設(shè)背景?

admin 159 0

“3060”碳達峰碳中和大背景下,未來國家將逐步加大企業(yè)碳控制強度和碳減排力度,其要求和標(biāo)準(zhǔn)會越來越高,也許會形成“以碳定產(chǎn)”強力政策機制。而分布式光伏發(fā)電是我國重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),大力推進光伏發(fā)電應(yīng)用對優(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,是促進穩(wěn)增長調(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)、促進民生發(fā)展,我們鼓勵并支持分布式光伏發(fā)電項目采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式,支持通過先進的用電優(yōu)化控制手段實現(xiàn)“全部自發(fā)自用”。

?

?

光伏發(fā)電的時代背景

?

在人類發(fā)展的前

5000

年,對能源的要求遠遠沒有最近的三百年來得迫切。

十八世紀(jì),

英國率先開始的工業(yè)革命,

大大推動了人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展,

以機

器生產(chǎn)為標(biāo)志的生產(chǎn)力遠遠高于傳統(tǒng)手工業(yè)生產(chǎn),

人類進入了現(xiàn)代文明時代,

此,人類急切的需求更多的能源以促進生產(chǎn)力的發(fā)展。

?

然而,

自然界的一次能源儲量有限,

能源危機迫在眉睫,

根據(jù)對石油儲量的

綜合估算可支配的傳統(tǒng)能源從全球來看,

已探明的石油儲量只能用到

?

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)展起來的核能發(fā)電的原料鈾的儲量也是有限的,

而且還

存在安全和污染的難題,

同樣不能解決世電力的長期穩(wěn)定供應(yīng)問題。

因此,

如不

盡早設(shè)法解決常規(guī)能源的替代能源,人類遲早將面臨燃料枯竭的危險局面。

?

同時,

化石能源在開采、

運輸和使用過程中都會對空氣和人類生存環(huán)境造成

嚴(yán)重的污染。

根據(jù)相關(guān)資料顯示,

目前,

人類使用化學(xué)燃料己經(jīng)為人類生存環(huán)境

帶來了嚴(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,

同時使得地球表面氣溫逐年升高,

近二千

年來,全球二氧化碳排放量迅速增長,如果不加以控制,溫室效應(yīng)將使南、北兩

極的冰山融化,

這可能會使海平面上升幾米,

四分之一的人類生活空間將由此受

到極大威脅。此外,由于環(huán)境惡化造成的“黑洞”己經(jīng)使人類即將面臨太陽紫外

線的直接照射。

?

光伏發(fā)電的優(yōu)點

?

太陽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,

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,

太陽能及其

相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為世界發(fā)展最快的行業(yè)之一。因為它具有以下的特點:

?

?

儲量巨大:太陽能是取之不盡的可再生能源,可利用量巨大。太陽放射

的總輻射能量約是

?

3.75x

10

23

kW

,是極其巨大的。其中到達地球的能量高達

1.73x

10

14

kw

穿過大氣層到達地球表面的太陽輻射能大約為

?

8.1x

10

13

kW

。

在到

達地球表面的太陽輻射能中,到達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)生的總能量的三萬五千多倍。

太陽

的壽命至少尚有

?

40?

億年,

相對于人類歷史來說,

太陽可源源不斷供給地球能源

的時間可以說是無限的。

?

?

取之不盡,不需要開采和運輸。

?

?

清潔無污染,無任何物質(zhì)的排放,既不會留下污染物,也不會向大氣中

排放廢氣。

?

④清潔、

安全、

無噪聲。

太陽能發(fā)電本身不向外界排放廢物,

沒有機械噪聲,

是一種理想的能源

;?

⑤可靠性高,

壽命長,

并且應(yīng)用范圍廣。

晶體硅太陽能電池的壽命可以長達

20-35

年,在光伏系統(tǒng)中,只要設(shè)計合理、選型適當(dāng),蓄電池的壽命可以達到

10

多年。

太陽能幾乎無處不在,

太陽能電池在中國大部分范圍內(nèi)都能作為獨立的電

源。

?

由此可見,

在能源危機即將爆發(fā),

環(huán)境逐漸惡化的今天,

太陽能發(fā)電技術(shù)的

研究具有很大的必要性。

同時,

太陽能發(fā)電技術(shù)也具有重要的研究價值和廣闊的

應(yīng)用前景。

?

新能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。

太陽

能是一種清潔、

高效和永不衰竭的新能源。

在新世紀(jì)中,

各國政府都將太陽能資

源利用作為國家可持續(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)將累計達到

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,

從能源利用的國際發(fā)展趨勢來看,

光伏發(fā)電最終將以替代能源的角色進入

電力市場。預(yù)計到

2030

年,光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到

5%-20%

。

?

國外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀

?

技術(shù)方面,

經(jīng)過幾十年的發(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

23.7%

,多品硅電池效率突破

19.8%

。同時,研究人員正在探索用切

薄硅片、擴大平面面積或者使用聚光的方法,力爭把硅片的成本降低到

0.8

美元

/WP

。據(jù)預(yù)測,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)的價格可以降低到接近

3

光伏項目建設(shè)背景?-第1張圖片-贊晨新材料

美元

/WP

。薄膜電池是在廉

價襯底上采用低溫設(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)備同時完

成,工藝技術(shù)簡單,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

能電池實現(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)前國際上研究開發(fā)的主要方向。

除了光伏電池以外,

當(dāng)前國際上最新的研發(fā)

熱點主要集中在低成本、

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,

專用逆變設(shè)備和相關(guān)系統(tǒng)的最佳配置涉及到多項技術(shù)。

美國、

德國、

荷蘭、

日本、

澳大利亞等國家在光伏屋頂計劃的激勵下,

許多企業(yè)和研究機構(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,

進入了一個新的發(fā)展階段。

光伏發(fā)電的市場前景

吸引了一批國際知名企業(yè)或企業(yè)財團介入光伏電池制造業(yè)。這些大公司的介入,

使產(chǎn)業(yè)化進程大大加快。

預(yù)計今后

10

年,

光伏組件的生產(chǎn)將以每年增長

20%-30%

甚至更高的遞增速度發(fā)展,

2010

年將可能達到

4600MW/

年的生產(chǎn)量,

總裝機

容量將可能達到

?

1SGW

。國際光伏產(chǎn)業(yè)在過去

10

年中的平均年增長率為

20%

,

1998

年世界太陽能電池組件生產(chǎn)量為

155MW

,

2000

年增長到

288MW

,

2002

達到

54OMW

。

截止到

2006

年底,

世界光伏發(fā)電累計總裝機容量達到了

1300MW

。

目前全球太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)的銷售收入超過

20

億美元。預(yù)計到

2050

年左右,

太陽能光伏發(fā)電將達到世界總發(fā)電量

10%-20%

,

成為人類的基本能源之一。

同時,

世界光伏市場發(fā)生了很大變化,

開始由主要為邊遠農(nóng)村地區(qū)和通信設(shè)備、

氣象臺

站、

航標(biāo)等特殊應(yīng)用領(lǐng)域解決供電問題,

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,許多國家掀起了太陽能

光伏發(fā)電熱潮,美國、日本、歐盟、印度等國家紛紛制定雄心勃勃的中長期發(fā)展

規(guī)劃推動光伏技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,

推動這一新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前,

世界

光伏產(chǎn)業(yè)正以

?

31.2%

的平均年增長率高速發(fā)展,

是全球增長率最高的產(chǎn)業(yè),

己成

為當(dāng)今世界最受關(guān)注、

增長幅度最快的能源產(chǎn)業(yè)之一。

自上個世紀(jì)

90

年代以來,

國外發(fā)達國家掀起了發(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)

不單獨占地,

將太陽電池安裝在現(xiàn)成的屋頂上,

非常適應(yīng)太陽能能量密度較低的

特點,

而且其靈活性和經(jīng)濟性都大大優(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,所以受到了各國的重視。

1993

年,德國首先開始實施由政

府補貼支持的

2000

個光伏屋項計劃”

,

同時制定了

“可再生能源電力供應(yīng)法”

極大地刺激了光伏發(fā)電市場。

日本在光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合的市場方面己經(jīng)做出

了十幾年的努力,預(yù)計到

2010

年光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)總?cè)萘窟_到

7600MW

。日本

光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)的特點是

:

太陽電池組件和房屋建筑材料形成一體,如“太陽

電池瓦”和“太陽電池玻璃幕墻”等,這樣太陽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

6

月,美國前總統(tǒng)克林頓宣布實

“百萬個太陽能屋頂計劃”

,

計劃到

2010

年安裝

100

萬套太陽能屋頂。

許多其

他發(fā)達國家也都有類似的光伏屋項發(fā)電項目或計劃,如荷蘭、瑞士、芬蘭、奧地

利、英國、加拿大等。屬于發(fā)展中國家的印度也在

1997

12

月宣布到

2020

將建成,

50

萬套太陽能屋頂發(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

沒有

IEC(

國際電工委員會

)

標(biāo)準(zhǔn),

但各國都頒布了相應(yīng)的試行標(biāo)準(zhǔn),

如美國

SANDIA

國家實驗室的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)等。

?

?

?

?

?

?

國內(nèi)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀

?

技術(shù)方面,

經(jīng)過十多年的努力,

我國光伏發(fā)電技術(shù)有了很大的發(fā)展,

光伏電

池技術(shù)不斷進步,

與發(fā)達國家相比有差距,

但差距在不斷縮小。

光伏電池轉(zhuǎn)換效

率不斷提高,目前單晶硅電池實驗室效率達

20%

,

批量生產(chǎn)效率為

14%

,多晶硅

實驗室效率為

12%

。在

2000

年之后,多晶硅產(chǎn)品逐步走出實驗室,開始形成規(guī)

模生產(chǎn),其效率與發(fā)達國家相比,差距在不斷縮小。

?

產(chǎn)業(yè)化方面,

2000

年以后,我國光伏產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展期,但整體發(fā)展水

平仍然落后于國際先進水平,參與國際競爭有一定的難度。

2003

年國內(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

,

遠大于光伏電池的生

產(chǎn)能力。雖然到

2002

年底,我國己有近

20MW

的光伏電池生產(chǎn)能力,但實際生

產(chǎn)量僅為

4MW

左右,

占世界光伏電池實際生產(chǎn)量的

1%

左右。

2002-2003

年國

家實施的總裝機容量

20MW

的“光明工程”項目中,國內(nèi)生產(chǎn)的光伏電池的應(yīng)

用量不足

10%

錯過了這一市場時機。

近期內(nèi)我國光伏發(fā)電市場仍將是為無電地

區(qū)供電為主,有一定的市場潛力,但也有局限性。

2001

年及以前,我國光伏產(chǎn)

品的年銷售量均保持在

3-4MW

其中單品硅產(chǎn)品占

80%

,

非單品硅產(chǎn)品占

20%

2005

年,光明工程項目使市場年銷售量猛增到

20MW

,光伏系統(tǒng)保有量達到

40MW

左右。從市場份額上石,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%

50%

,農(nóng)村電氣化行業(yè)

(

主要包括戶用光伏系統(tǒng)和鄉(xiāng)村級光伏發(fā)電

)

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)域的市場份額占

85%

以上。目前,國內(nèi)光電池硅片的生產(chǎn)能力己達

4.5M

瓦,在西藏

7

個無水

無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,我國的

光伏市場和光伏企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),

如果把我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展放到國際光伏

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,

而我國的光伏產(chǎn)業(yè)

每年只有

15%

的增長率,

光伏企業(yè)的發(fā)展靠市場,

光伏市場的發(fā)展靠政策。光伏

發(fā)電成本高,

無法與常規(guī)能源競爭,

所以更需要政府制定強有力的法規(guī)和政策支

持以驅(qū)動我國光伏產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展。

然而,

我國的光伏企業(yè)雖然弱小,

但經(jīng)過

努力已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ),

當(dāng)前,

對光伏企業(yè)的發(fā)展來說機遇和挑戰(zhàn)并存。

另外,

我國的太陽能資源非常豐富,據(jù)統(tǒng)計,太陽能年輻照總量大于

502

萬千焦

/

平方

米,年日照時數(shù)在

2200

小時以上的地區(qū)約占國土面積的

2/3

以上。

?

隨著電力電子元器件的發(fā)展、

數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用以及先進的控制方法

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

;

封裝的改進將減少寄生參數(shù)、有效散熱、保持高機械強度。其次,數(shù)字信

號處理技術(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)

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