云南省太阳能产业发展方向浅析

摘 要：光伏电站存在着影响环境、电网和能源利用效率低等问题，对于太阳能资源丰富的云南省来说如何选择和利用太阳能的利用技术是非常重要的，本文针对云南省太阳能的发展方向进行了分析并给出建议。

关键词：云南省太阳能资源；光伏电站；多晶硅；太阳能热利用

中图分类号：TK51 文献标识码：A

1 引言

随着能源需求的不断加大和气候、环境问题的日益严重，加快可再生能源发展已成为全球实施可持续能源战略的重要举措。而光伏发电具有资源普遍且丰富的特点，是各种可再生能源中很重要的能源。经过多年发展，光伏发电技术已渐成熟，并逐步由独立的补充电源向大规模并网系统发展，但是，光伏电站也存在着影响环境、电网和能源利用效率低等问题，何种情况下适宜建设光伏电站的建设建设同时，相比之下太阳能光热利用技术也许是更好的发展方向。

2 云南省太阳能资源

2.1 资源总述

云南省地处低纬高原，北回归线贯穿于省内南部，各地海拔相对较高，加之所处地理位置的特殊性，使得全年可接受的太阳辐射能比较充裕，全年太阳高度角变化幅度不大，冬夏半年太阳可照时数差别较小，一年中太阳辐射能量差异不大，季节分配比较均匀，四季温暖，年气温差较小。

云南全省国土均位于北纬30°以南的区域，许多地区海拔都在2000m左右，分属热带山原或低纬高原。境内大部分地区地势较高，山地、高原占全省总面积的94%，地表上空大气层厚度较薄，空气密度小而大气透明度高，太阳辐射获取量比平原地区多。云南的太阳能资源仅次于、青海等省区，是中国最丰富的省份之一。云南北部的金沙江河谷地区干旱少雨，日照充足，是全省太阳总辐射量最多的地区。

太阳能资源总储量是指不考虑地形影响、工程成本、技术效率等因素，只考虑水平面上所接收到太阳能总辐射量。

经研究计算，云南省太阳能资源总储量为2.14251×1015MJ/a，相当于每年获得标准煤731亿t/a。

2.2 云南省太阳能区域分类

在综合考虑太阳总辐射、日照时数、日照百分率三个要素的基础上，将云南省太阳能资源开发区划分为四类区域：最佳开发区、较佳开发区、可开发区、一般区。

2.2.1 最佳开发区

此区域内年太阳总辐射在6000 MJ/m2.a以上，年日照时数在2300hr以上，年日照百分率在61%～53%之间。

2.2.2 较佳开发区

此区域内年太阳总辐射在5500～6000MJ/m2.a之间，年日照时数在2100～2300hr之间，年日照百分率不低于50%。

2.2.3 可开发区

此区域内年太阳总辐射在5000～5500MJ/m2.a之间，年日照时数在2100hr左右，年日照百分率在45%～50%间。

2.2.4 一般区

在此区域内年太阳总辐射在5000 MJ/m2.a以下，年日照时数在2100hr以下，年日照百分率不到40%。占全省总面积的18.69%。

3 太阳能光伏电站分类

太阳能光伏发电系统的运行方式基本可分为两类，即独立运行和并网运行。

独立运行的光伏发电系统是靠光电转换来发电，需要有蓄电池做储能装置，它主要由太阳能电池阵列、蓄电池组、充电控制器和逆变控制器等组成。由于必须配置蓄电池储能装置，所以整个系统造价较高。

在有公共电网的地区，光伏发电一般与电网连接，即并网运行方式。光伏并网发电系统是将许多独立的太阳能发电系统的电力通过并网逆变装置并入常规电网，把常规电网作为光伏发电系统的载体，与常规电网实现高品质电能的双向传输。在并网光伏发电系统中，逆变器起关键作用，它具有同电网连接功能。

4 云南建设并网光伏电站存在的问题

并网光伏电站由于其装机、占地规模很大，因此带来的影响不可忽视，建设并网光伏电站存在的主要问题有以下两个方面：

4.1 环境方面

目前太阳能电池的行业是以能量来制造能量。现阶段太阳能电池发电的方式主要有四种：多晶硅电池组件,单晶硅电池组件, 硅带以及薄膜太阳能电池。由于转换效率的差异，如今的主流是多晶硅以及单晶硅电池组件。

多晶硅生产过程能耗大，产生的有毒有害物质多，环境污染严重。

生产多晶硅是一个提纯过程，非金属硅转化成三氯氢硅，再用氢气进行一次性还原，这个过程中约有25%的三氯氢硅转化为多晶硅，其余大量进入尾气，同时形成副产品――四氯化硅，每生产一吨多晶硅，就产生4吨以上的四氯化硅废液。在这个过程中，如果回收工艺不成熟，三氯氢硅、四氯化硅、氯化氢、氯气等有害物质极有可能外溢，存在重大的安全和污染隐患。但据调查，大部分的厂家的技术是达不到闭环式要求的。

另外一方面，由于规模庞大的太阳能电池阵列遮盖了其下所有的土地，这些土地将由于终年不见阳光而导致寸草不生，一座装机仅10MW的并网光伏电站占地达450亩，而云南省并网用的光伏电站装机都在50MW以上，即每座光伏电站将至少占地2250亩，这些失去阳光的土地带来的环境损失是无法衡量的。

4.2 电网方面

光伏电站的出力具有很强的随机性、间隙性，随机变化可能导致电网潮流大小和方向的改变，给电网调度带来很大的困难，特别是在云南省电网比较薄弱的地区，其电能质量和供电可靠性大大受制于光伏电站的运行情况。

同时，光伏发电系统大量运用电力电子器件，有可能增加系统的谐波污染，对电网电能质量有一定影响；另外，光伏发电的接人使传统辐射状电网变为多电源式网络结构，传统的继电保护原理也必然随之发生巨大变化，研究适应于多电源网络的保护原理是一项亟待解决的问题。

4.3 太阳能热利用优点

相比太阳能光伏电站，看似简单的太阳能热利用，却具有无可比拟的优势。举个简单的例子，目前最先进的太阳能电池的转换效率也就在20%左右，而太阳能热水器可以轻松达到90%。太阳能热利用不仅仅提供建筑所需的热水，太阳能热发电是除光伏发电技术以外的另一有很大发展潜力的太阳能发电技术。它是将太阳能聚集起来产生高温热能，加热工作介质来驱动发电机发电。除了高温热能的产生来自太阳之外，其他组成部分与常规发电设备类似。其发电成本是目前唯一可以与传统化石能源发电竞争的太阳能技术，而其所特有的储能技术可以在无阳光的夜间或阴雨天仍能发电，使其具有非常广阔的前景。

5 建议及结论

5.1 云南省拥有丰富的太阳能资源，太阳能资源总储量为2.14251×1015MJ/a，相当于每年获得标准煤731亿t/a，应该选择以最少的代价获得最高的利用效率的利用方式。

5.2 由于太阳能光伏电站存在着造价高、在太阳能光伏电池板的生产过程中所付环境代价较大、太阳能光伏板阵列占地面积巨大、光利用效率偏低等缺点，因此，建议在发展太阳能光伏电源的思路上，可更偏重于发展建筑物屋顶太阳能，而非集中式大规模并网光伏电站。

5.3 云南太阳能光伏电站适用于无电网的边远地区及人口分散地区。在地处偏僻、以生活用电为主的村寨中建设装机规模较小的光伏电站，直接接入当地农网，不但满足了当地生活、生产中的用电，同时也节省了从主网中延伸电网的长距离线路建设费用。

5.4 本着提高太阳能效率、降低环境污染的宗旨，在云南省利用太阳能方向上，建议积极发展和运用太阳能热利用技术，以替代太阳能光伏利用。

参考文献

[1]云南省能源局.云南省能源发展“十二五”规划[Z]，2010.

[2]贡光禹摘译.规划新能源的未来发展[J].能源政策研究,（3）：63-68（4）：67-72.