太阳能光伏发电简介编者按：中国是能源消耗大国，而且在未来二十年，能源的需求也将保持强劲增长，能源问题已成为关系到整个国民经济和的重大社会问题。资源的紧缺和能源成本的持续增长使得众多发达国家将注意的目光转向了新能源，其中太阳能的应用备受重视。本刊 “新能源初探”栏目将继续刊载对新能源种类、研究及应用状况的介绍，希望对大家的工作生活有所启发168体育。

　　太阳能是人类取之不尽、用之不竭的绿色、可再生能源。太阳能利用具有显著优点：利用的清洁性；存在的普遍性；储量的“无限性”。太阳能像风能、潮汐能等清洁能源一样，其开发利用时不产生任何污染，加之其储量的无限性，是人类理想的替代能源[1]。

　　（1）太阳能光化学利用。包括：太阳能光合作用、太阳能化学储存、太阳能催化光解水制氢、太阳能光电化学转换等方面的新技术，其中太阳能制氢技术将可能是促进人类大规模利用太阳能的关键技术之一。

　　（2）太阳能热利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用，目前太阳能热利用的主要形式有太阳能热水器、太阳能海水淡化、太阳灶、太阳能热发电、高温太阳炉等。其中太阳能热水器应用是最普通、商业化程度最高的技术产品。

　　（3）太阳能的光伏利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，属于太阳能光发电技术。光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换，因此又称太阳能光伏技术。太阳能的光伏利用是太阳能利用的主要形式。

　　目前太阳能发电有两种方法，一种是将太阳能转换为热能，然后通过热蒸汽按常规方式发电，称为太阳能热发电。另一种则是太阳能光伏发电。由于光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护简单，所以从70年始光伏发电技术得到迅速发展。

　　典型光伏发电系统分为独立型和并网型，主要包括太阳能电池阵列、变换器、等部分，独立型系统中通常还包含蓄电池。图1所示是并网型光伏发电系统组成，其中变换器可将光伏电池发出的电能逆变成正弦电流并入电网或供给负载，主要控制太阳能光伏电池最大功率点的跟踪以及逆变器输出功率和电流波形。太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心，其作用是直接把太阳能转换为直流形式的电能[2]。

　　太阳能电池用半导体材料制成，在半导体上照射光后，由于半导体吸收光能会激发出电子和孔穴(正电荷)，从而半导体中有电流流过，称为“光伏效应”。现在应用较广的太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅3种。近年来，也出现了用硅以外的化合物材料如磷化铟、砷化镓、铟硒铜等做成的太阳能电池。光伏电池的光电转化效率也不断提高，晶体硅光电池转化率达到15%，单晶硅光电池是23.3%，砷化镓光电池是25%，在实验室中特制的砷化镓光电池已达35%～36%。太阳能光伏电池/组件使用寿命也大大增长，寿命可达30多年[3]。

　　2009年世界太阳能电池装机容量增长45%，累计达22.9GW，预计2010年世界太阳能光伏电池市场新增10.1GW装机容量。专家们预测到2050年，世界太阳能光伏发电在发电总量中将占13%～15%。

　　目前，光伏发电主要集中在日本、欧盟和美国，其光伏发电量约占世界光伏发电量的80%。截止2009年底，仅美国累计装机容量为1100MW，我国累计装机容量达300MW。8月12日，国务院参事、中国可再生能源协会理事长石定寰在上海召开的“第二届中欧国际太阳能光伏产业发展论坛”上预计，2010年中国太阳能光伏发电装机容量达1GW，2015年预计达5GW，2020年达20GW。

　　20世纪90年代以来，我国光伏组件生产能力逐年增强，成本不断降低，市场不断扩大。2009年我国太阳能电池产量超过4000MW，占全球总产量的40%，位居世界第一。中国太阳能电池90%出口海外，是世界第一大出口基地。

　　2010年5月26～27日，“中美可再生能源产业论坛”在北京召开，有关专家分析并预测了当前太阳能光伏发电的成本，如表1。

　　目前，太阳能发电仍然比火力发电的行业平均价0.3元/千瓦时高出5倍～10倍，成本高是目前制约光伏并网发电乃至整个光伏行业的瓶颈，也是国内消费市场不能完全打开的重要因素。要发展光伏产业，必须首先突破这个瓶颈。目前很多国家都在加大投入，积极研究开发以非晶体硅为原料的薄膜电池，期望获得重大突破，使成本降低，从而促进太阳能发电的推广普及

　　1996年9月，联合国提出了在全球无电地区推行“光明工程”的倡仪。我国政府立即积极响应，由国家发展计划委员会（现为发改委）牵头制定了“中国光明工程”行动计划，计划用10年左右的时间，利用风力发电和光伏发电技术解决2300万边远地区人口的用电问题，使他们达到人均拥有发电容量100瓦的水平。2000年3月，先导项目启动建设。

　　2005年初，由英国BP集团与中方合作伙伴共同建设的深圳园博园光伏并网发电系统投入运行，该项目总投资750万美元，电站采用与市电并网形式，年发电能力约为100万千瓦时，是国内第一座MW级太阳能发电站。

　　2008年4月，北京奥运会鸟巢体育场太阳能光伏系统实现并网发电，装机容量为100千瓦。该太阳能光伏系统使用单晶硅组件，采用了不可逆流、无储能的太阳能光伏发电技术，可以就地安装、维护费用低。通过光伏并网逆变器与公共电网并接，实现了与公共电网的互联、互通和互补。该系统发电除满足鸟巢检票系统的自身用电外，多余电力将并入国家体育场的电力供应系统。按平均每天5小时光照时间计算，这套光伏发电系统每天可为鸟巢提供520度绿色电力，该系统将稳定运行25年，累计可生产约475万度绿色电力，可减排2500多吨废气，替代1500吨标准煤。

　　2009年9月，中节能尚德石嘴山50MW太阳能光伏电站一期10MW项目并网投产，预计到2011年整个50MW将全部建成。该项目位于宁夏自治区石嘴山市，京藏高速公路东侧，规划占地面积2平方公里，规划装机总容量为50MW。一期10MW项目占地350亩左右，共安装多晶硅电池板37000多块，支架基础15260座。

　　“金太阳示范工程”是国家2009年开始实施的促进光伏发电产业技术进步和规模化发展、培育战略性新兴产业的一项政策，计划在2～3年时间内实施完成。纳入金太阳示范工程的项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助，偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助，电站所发电由电网企业按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。

　　光伏并网发电特许权项目，即国家给予光伏发电项目一个特定的上网电价，以保证项目投资方通过出售电力来获得稳定的收益。敦煌项目是全国首个光伏并网发电特许权示范项目，该项目由中广核太阳能开发有限公司等企业组成的联合体以1.09元/kWh的上网电价中标投资建设，项目计划投资2.033亿元，设计装机容量10兆瓦，年发电量1637万千瓦时。项目于2009年8月动工，预计今年10月建成投入运行。

　　国家280MW大型光伏电站特许权项目，是国内规模最大的光伏发电项目，计划在陕西、青海、甘肃、内蒙古、宁夏和新疆进行13个项目共计280MW的光伏并网发电特许权项目建设。该项目于今年8月10日开始进行招标，日前还没最终确定。

　　国家为了推动国内光伏发电市场的发展，进行了两方面的努力，一是补贴并网电价，比如光伏并网发电特许权项目；另一是一次性补贴光伏系统建设，比如金太阳及建筑一体化。国家能源局新能源司副司长史立山表示，可以基本确定的是，未来光伏电站的上网电价，仍将主要通过招标来确定。随着技术的进步和太阳能生产成本的下降以及国家政策的支持下，太阳能光伏发电的发展前景会非常广阔。相信在不久的将来，太阳能发电装置也会向太阳能热水器一样，在千家万户中得到应用。

　　[1]车俊铁，张吉月．太阳能发电技术综述．世界科技研究与发展[J]．2008，Vo1．30(1)．

　　[3]张伯泉，杨宜民．风力和太阳能光伏发电及发展趋势[J]．中国电力．2006，Vo1．39(6)．