发展太阳能光伏发电的意义pdf#$ 西北轻工业学院学报 %&’#())( *+(* ,-./012-%0-/345673 .0896/783: -%28;43 80.73/: 9=#() 文章编号?$)))@A+$$B())(C)$@))+(@)D 发展太阳能光伏发电的意义及前景 $ ( 宁铎 高继春 E 西北轻工业学院自动控制工程系 陕西 咸阳 山东成武县政府 山东 成武 B$# E F$()+$G(# E (FH())C 摘 要 依据国家的能源战略方针 阐述了在我国发展太阳能光伏发电技术及产业的重要 ? E 性 并对其现状及前景进行了分析 E I 关键词 再生能源 太阳能 光伏发电 ? G G 中图分类号? A$K 文献标识码? 3J L 不论是从经济 社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视 还是 M E 从为世界上 亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发 发展太阳能光伏发电均具有重 () E 大的现实意义I $ 再生能源替代化石能源是社会发展的必然趋势 目前 世界能源结构中 人类主要利用的是化石能源 其中石油 天然气 煤炭的消费构成分别为 E E E M M 和 而根据目前所探明的储量和消费量计算 这些能源资料仅可供全世界大约消费 H$NM(DN (FN I E 年 具体来说 石油将在 年内耗尽 天然气将在 年内用光 煤炭也只够使用 年 我国一 $F) I E H) E O) E (() I 次能源状况也和世界相仿 据国家 年政府估计 目前我国石油剩余可采储量为 亿 E $KKK E D(#FDO 吨 可供开采 年 天然气剩余可采储量 亿立方米 可供开采 年 煤炭剩余可采储量为 E () G $$F)H E O) G 亿吨 可供开采不足百年 $$HA E I 由此可见 在人类开发利用能源的历史长河中 以石油 天然气和煤炭等化石能源为主的时期仅 E E M 是一个不太长的阶段 化石能源被新能源取代是历史的必然 因此 人类必须未雨绸缪 及早寻求替代 E I E E 能源 同时我们也知道 化石能源的大量开发和利用是造类生存环境恶化的主要原因之一 如燃 I E E 烧化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接导致了地球温室效应和酸雨的产生 世纪 人 I($ E 类面临着经济和社会可持续发展的双重挑战 在有限资源和环保要求的双重制约下发展经济已成为 E 全球的热点问题 这就要求我们所寻求的替代能源必须是可再生的清洁能源 E I 另外 世界上不发达国家还有 亿人口尚未用上电 其中我国约 万人 由于无电 这些 E () E O))) I E 多仍然过着贫困落后 日出而作 日落而息 远离现代文明的生活 而一些特殊领域 如海上航标 高山 M M M I E M 气象站 边防哨所等在无常规电源的特殊条件下也希望有一种可再生能源为其提供电源 M I ( 太阳能是一种理想的可再生能源 据测算 年内到达地球表面的太阳能总量是目前世界已探明储量能源的一万多倍 我国属于太 E$ I 阳能能源较为丰富的国家之一 全国国土面积 以上的地区每年日照时数大于 小时 仅陆地 E (PD ())) E 面积每年接受的太阳辐射能就约等于几万个三峡工程发电量的总和 开发利用太阳能的主要途径是 I 收稿日期 ! 万方数据 ?())(@)$@)O 作者简介 宁铎 陕西礼泉人 副教授 研究方向 光电技术 ? B$KAA@CE E E ? 第 期 宁铎等 发展太阳能光伏发电的意义及前景 $ ?71? 光伏发电 它具有如下优点 无噪声 无污染 能量随处可得 不受地域限制 无需消耗燃料 可以无人 ! ! ! ! ! ! 值守 建设周期短 规模设计自由度大 可就地使用 容易储存 还可以方便地与建筑物相结合等 这些 ! ! ! ! ! ! 优点都是常规发电和发电方式所不能比拟的 而且使用太阳能光伏发电可以既不为核电站可能 ! 发生的核泄露事故而烦恼 也不必为水电站的堤坝可能在战争或地震中崩溃而担忧 ! # 目前 开发利用太阳能已成为世界上许多国家可持续发展的重要战略决策 年以来 联合国 ! #$%%& ! 组织召开了一系列会议 讨论和制定了世界太阳能利用的战略规划 国际太阳能公约以及推行可再生 ! ’ 能源发电的配额政策 等 年美国政府颁布了新的发展目标 年美国政府宣布了 百万 ( , #$%%- !$%%. / )*+ 屋顶光伏计划 日本是一个资源贫乏的国家 对光伏发电极为重视 自 年以来先后推出了 月光 0# ! ! $%%1 / 计划 环境计划 阳光计划 等 对居民住宅用屋顶光伏发电及公共设施用光伏发电采取了补助造 0’/ 0’/ 0 ! 价 $213$2-的优惠政策# 我国太阳能光伏电池的年产量约为 生产能力约为 累计用量约为 同国 1 ! 637 ! $6 ! 45 45 45 外相比有很大差距 光伏发电产业生产规模小 技术水平低 生产成本高 市场培育迟缓 其总体水平 ! ! ! ! ! 落后国外约 年 我国 十五 规划提出了解决 万人 即无电人口的 的用电问题等目标 这 $& # / 0 8&& ( $&9, ! 给光伏发电产业提供了前所未有的市场和发展机会# 1 太阳能光伏发电前景广阔 太阳能光伏发电系统的应用可分为以下 种类型 - 独立光伏发电系统 ($, 这是目前我国已形成的光伏发电应用市场 且每年以 的速度增长 预计 年装机容量将 ! -&9 ! -&&- 达到 主要市场为 :;6 ! 45 农村 具体应用系统有独立光伏电站 家用电伏电源 光伏水泵等 ’ ’ # 工业领域 具体应用系统有光缆通讯 微波通讯 卫星电视接收站 森林防火电源 边防哨所电 = ’ ’ ’ ’ 源 公路信号电源 航标及灯塔电源等 ’ ’ # 民用商品及 具体应用系统有 太阳能庭院灯 太阳能路灯 太阳能汽车 太阳能半导体冷 ’ ’ ’ 藏箱 太阳帽 太阳能充电器 太阳能计算器等 ’ ’ ’ # 联网光伏发电系统 (-, 该系统在国外已步入大规模发电阶段 是当今国际上光伏发电的发展潮流 但在我国目前仍处于 ! ! 酝酿试验阶段 依其特点又可分为 种类型 # - 联网光伏发电系统 ($, 由于该系统所发电力直接进入电网 省掉了储能的蓄电池组 因而可使其成本下降 左右 ! ! $79 # 屋顶发电 (-, 光伏发电系统与建筑相结合 构成了光伏发电系统 可并入电网或配备少量蓄电池 同时通过巧 ! ! ! 妙设计达到了降低建筑造价及光伏发电系统造价的目的 其前景诱人 ! # 目前 制约太阳能光伏发电发展的主要因素是产品价格还比较昂贵 所以 提高光电转换效率 降 ! ! ! ! 低光伏发电成本是推广应用的关键 为此 世界各国特别是发达国家不惜投入巨大的人力和物力对其 # ! 进行了研究 这些研究归纳起来主要分为以下 个方面 ! - 通过研制高效新型太阳能光伏电池或改进工艺 降低光电池成本的方式 达到提高电池性能 ($, ! ! 价格比的目的 如目前单晶硅太阳能光伏电池工业化生产的产品平均光电转换效率已达 多晶 # $69 ! 硅的光电转换效率也已达到 同时 随着纳米技术的发展及新材料的出现 成本低 工艺简单的 $:9 # ! ! ’ 薄膜电池 二氧化钛有机纳米电池等新产品将会逐步走出实验室 为太阳能光伏发电事业做出贡献 ’ ! # 通过自动跟踪技术及聚光方式来延长光伏电池光电转换时间和提高其能量密度 从而达到 (-, ! 降低系统成本的目的# 万方数据 随着自动控制技术的发展和完善 在技术上花费很小投资就可以实现光伏电池自动跟踪太阳 从 ! ! 西北轻工业学院学报 第 卷 #+)# (8 而充分发挥太阳能电池的发电能力 而采用新材料及聚光 抛物面型反射式或菲涅尔透镜透射式 技 ! # 术 则可使太阳光伏电池的发电能力提高为原来的几倍甚至几十倍 在这方面还有许多工作要做 如 ! ! ! 提光伏电池高自动跟踪系统的可靠性以及探讨具有自洁功能 长寿命 易加工的聚光器材料等 $ $ % 目前太阳能电池研究居世界领先水平的产品及单位如下表所示& 电池种类 转换效率’ 研制单位 单晶硅电池 () 澳大利亚新南威尔大学 多晶硅电池 *+,- 美国./0 3 双结电池 78,(+ 日本能源公司 /1.12 .456 非晶硅电池 *),( 美国9::;公司 多晶硅厚膜电池 *-,- 5:0=2=? 公司 硅带电池 *),- 5:@美国公司 二氧化钛有机纳米电池 *8,8- 瑞士联邦科学院 目前客观上很难断言哪一种太阳能电池是最佳选择 且其用途不一 如单晶硅主要用在高功率方 ! ! 面 多晶硅主要用于光伏屋顶 而非晶硅则更多应用在商用电子方面 但可以肯定的一点是 太阳能光 ! ! ! ! 伏发电成本将逐年下降 预计 年将由现在的 元 降到 元 年将降到 元 % (88A 7A 3 (C 3 !(8*8 *+ 3 B B 左右 到那时太阳能光伏发展就具有了和市电竞争的价格优势 从而使光伏发电进入大规模发展 B ! ! 时期% 光伏发电技术是新能源技术的重要组成部分 是正在发展着的高新技术 在国家能源政策的引导 ! % 下 随着人们对可再生能源认识的提高以及太阳能光伏发电系统性能价格比的提高 太阳能资源的开 ! ! 发及应用前景将是十分广阔的% 参 考 文 献 D*E T , !*YYY!7A7#&C7CZ C)8, 5 FGH IG6JKLMKNOOLILN1IP6GF4QINFFR46NSG1SPN 6N16LJLUNSIGFFGLS4F0L= OLFV6 W4JXQN ( D(E王长贵 中国光伏发电产业与市场 太阳能学报 年特刊 , , !*YYY , [\]^_[_‘]abc defbe^egabg]h^[\]c]i]jhkl]b[ h^[\]dhja‘ ]b]‘fmeb k\h[hih[hfega‘]a * ( W/W. nXG! p .=W. oLIKXN1 *, ! ! C*(8+*! t(, 5XJGV4JLI;G1JQGFnNB4QJVN1J WGQJKHN6J91LqNQ6LJPGOrLMKJ/1SX6JQP sL41P41M ;KL14 .GqNQVN1JGO ! ! (C)(88! # ;KN1MHX;GX1JPGO:K41SG1M2QGqL1IN:K41SG1M ;KN1MHX ;KL14 & ! auvwxyzw5IIGQSL1MJGJKN14JLG14F6JQ4JNMLIBQL1ILBFNG1N1NQMPQN6GXQIN6JKL6N664PNF4RGQ4JN6JKN6LMp 1LOLI41INGOSNqNFGBL1MJKN6GF4QN1NQMPL1;KL1441S4F6G414FP6N6LJ6BQN6N1J6LJX4JLG141SOXJXQNGOJNIKp , 1GFGMP41SL1SX6JQP & t t {}~!xvQNMN1NQ4JNSN1NQMPQN6GXQIN66GF4QN1NQMPBKGJGqGFJ4LINFNIJQLILJPMN1NQ4JLG1 万方数据

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