面向电力应用的太阳能技术前景研究

摘 要： 通过对国家产业规划及太阳能行业特点进行分析与对比研究，探讨太阳能电池发展可行性情况。以立足于并网光伏发电为出发点，对行业的发展进行整体可行性研究。

关键词： 太阳能电池；并网光伏；市场风险

0 引言

作为最理想的可再生能源，太阳能具有“取之不尽，用之不竭”的特点，而利用太阳能发电具有环保等优点，且不必考虑其安全性问题。这在发达国家得到了高度重视。在能源短缺，环境保护问题日益严重的我国，低成本高效率地利用太阳能将越发重要。

1 应用背景及技术依据

有统计数据表明，截止2010年，10年间全世界太阳能电池产业规模增加34倍，太阳能电池产量达到5456MW，组件产量已达6791MW以上。受国际市场影响，近5年内，我国太阳能相关产品的年增长率均超过100%早在2008年，太阳能电池在我国产量已超过2000MW，占据全世界太阳能电池市场份额第一的位置。

技术应用依据为：中国太阳能行业第十个五年计划；国家发展计划委员会和财政部《关于组织国家高技术产业发展项目计划实施意见》〔计高技（2000）2433号〕；《国家技术产业发展规划》。

2 太阳能产业前瞻

2.1 产业技术优势

根据联合弓公布数据，按现有人口增长趋势，2050年全世界人口达到89亿。人口增加随之带来的就是能源消耗的增长，届时能耗将是现在的三倍。可再生能源将提供未来能源的50%，达到现有能耗的2倍之多。中国能源界的权威人士预测，在2050年的中国总能耗中，煤占据30%～50%，其余50～70%将依靠石油、天然气、水电、核电、生物质能以及其它可再生能源。太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中，目前在国际能源行业和研究领域已形成这样的共识，太阳能光伏发电在在长期的能源战略中，具有更重要的地位。这是因为光伏发电有无可比拟的优点：1）充分的清洁性；2）绝对的安全性；3）相对的广泛性；4）长寿命和免维护性，5）实用性；6）资源的充足性及潜在的经济性等。

1954年当世界上第一块实用的硅太阳电池与第一座原子能电站于同时在美国诞生后。由于太阳能本身的分散性、随机性和间歇性等特点，也由于太阳能光伏电池的理论、材料和器件研究的难度，原子能逐渐成为新能源的主角，太阳能则被甩开距离，局限在实验室研究。美国建立了光伏发展基金，日本则出台“新阳光计”，欧盟了“可再生能源白皮书”，都将光伏发电优先项目。

早在2000年，世界经济研究所，就曾经提到光伏是21世纪世界高新技术聚集和发展的主要方向。

德国和欧盟七国早在1999年就声明不再新建核电站，在日本福岛核电站泄漏之后，核电的不安全性再次被重视起来，德国更是开始加快进度关闭现有的20座核电站。在技术层面上，欧洲一些高水平的核能研究机构也开始转向，进入可再生能源领域。

在美、日、德等发达国家，先后发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下，世界光伏工业近年来保持着平均30%以上的高速增长，目前世界光伏发电累积装机容量已超过2500MWp。

中国太阳能光照姿源丰富，有近6000万无电人口，具有广阔的光伏发电前景。中国光伏工业整体还比较落后，与世界先进行业水平比，还在起步阶段。面对国家实施西部大开发战略和节能环保政策，进入21世纪，中国光伏产业同其他绿色环保行业一起快速发展起来。对比国内外光伏工业的发展实践，中国亟需一个统一的国家光伏发展计划来指导我国未来光伏工业的发展。

2.2 太阳能电池产业现状分析

随着能源短缺、温室效应、环境污染等问题的日益凸显，太阳能电池清洁环保、可再生的特点获得了西方发达国家相关产业和政府的重视。在他们制定的鼓励政策和发展规划的推动下，多晶硅材料和太阳能电池产能迅速释放。 如上文应用背景中所述，整个相关产业规模出现35倍的增长。在国外产业和资金的示范效应下，我国的上游多晶硅和下游太阳能电磁产业都迅猛增长。早在2007年，中国太阳能电池制造商的全球市场占有率，由2006年的20%增长到2007年的35%我国已经成为全球最重要的太阳能光伏产业基地之一。

据统计，太阳能电池企业平均产能65MW，产量32MW。2008年全球前十位的光伏电池制造商中，中国占了四位。这充分说明我国光伏产业具有广阔的发展空间。我国政府高度重视发展太阳能产业。中国“973”和“863”计划、国家科技攻关项目中有关光伏研究的项目就有三项太阳能电池的生产具有广阔的市场发展前景，项目具有很好的经济效益。

3 市场需求预测

2008年第四季度以来，在金融危机的影响下，太阳能电池的需求开始下滑，多晶硅价格大幅下降，硅片价格也迅速下降。但太阳能作为一种可再生的新能源，是能源发展的一个趋势，太阳能光伏发电自身具有的清洁、无生产资料成本等优势，在不久将来必将取代部分常规能源甚至成为未来能源的主体。

目前国家出台有“光明工程”先导项目，并推动“送电到乡”工程等的发展。同时国际市场对中国太阳能相关产业推动发展迅速。到2008年初，我国各应用层面的光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦（100MW），超过50家独立企业生产太阳能电池，太阳能电池年产量超过1188MW，太阳能电池产能超过2900MW，位居日本、欧洲之前。

金融危机发生之后，在2009年3月23日，国家财政部、住房和城乡建设部联合出台《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，规定在为符合条件的光伏建筑提供最高20元/瓦的补贴。预计在未来的20年-30年里还不可能有其他材料和技术能取代晶硅电池位居第一的地位。未来几年，中国太阳能电池产量仍然呈现快速增长势头。

4 基于电力应用的太阳能发展方向

4.1 户用光伏系统

户用光伏系统和独立光伏电站是解决我国边远无电地区居民和社会用电问题的重要方式。在2002年，全国累计推广l0～l00Wp的户用光伏发电系统近30万台，光伏电池组件总功率6MWp左右，其中10～20Wp的小系统应用较多。随着边远地区经济发展和农牧民收入水平的提高，户用光伏系统存在一定的市场潜力。

4.2 独立/村级光伏电站

几个千瓦至兆瓦级的独立光伏电站具有质量稳定、维护方便、安全可靠、故障率低等优点，适用于人口相对集中的无电县、乡、村。

4.3 并网光伏发电系统

对于并网的光伏发电系统，由于在电网覆盖的地区，光电应用成本太高，目前没有竞争力，因此我国只在1997年有少许示范性的并网光伏发电系统。但作为光伏发电未来应用的重要领域之一，预计并网光伏发电系统在未来l0～20年内将迅速发展。据测算，在距电网距离大于20km，供电负荷小于l0kW的地区，光伏发电具有竞争力。

4.4 通信领域

我国当前最大的光电市场仍然是通信领域，包括微波中继站、卫星通信地面站、卫星电视接受差转系统、程控电话交换机、部队通信台站等，目前的市场占有率在50%左右。

5 市场风险及解决的措施

市场需求变动风险在上面已经分析过。产业政策风险主要集中在新能源光伏产业上。虽然技术进步对光伏发电成本的下降起到了巨大的作用，但是目前光伏发电成本仍然是常规发电（煤电或水电）的数倍，因此该产业发展目前还是较多依赖各国政府政策的支持。

6 结语

太阳能作为能源的属性，具有无可比拟的先进性，具有持续推动发展必须性，应当持续开展需求研究与数据收集，做好技术准备工作，对太阳能的电力应用属性的持续研究，对于推动我国可再生能源的发展还是电网建设都将起到巨大的作用。

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