我国太阳能光伏发电的可行性研究与展望

龙源期刊网我国太阳能光伏发电的可行性研究与展望作者：剧晶晶来源：《山东工业技术》2017年第14期摘要：介绍了我国太阳能光伏发电的可行性及未来的发展趋势。通过对国内外光伏发电现状的探讨，提出我国光伏发电发展的可行性。我国太阳能资源丰富、国民用电量大、《可再生能源中长期发展规划》和《太阳能发展“十三五”规划》等政策的支持，均为我国光伏发电创造了基础条件。太阳能光伏发电有利于节能减排，保护环境，改善大气污染，促进社会和国民经济的发展，具有良好的经济、节能、环保效益，未来必将成为我国能源领域的支柱型产业。关键词：能源；可行性；政策；发展；太阳能光伏发电DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.0561国内外太阳能光伏发电现状与发展趋势1.1国外现状与发展趋势随着石油、煤炭、天然气等不可再生资源的日渐耗竭及大气污染的日渐严重，太阳能光伏发电作为新型、清洁、利用可再生能源发电的方式，在全球能源领域凸显其重要地位，并逐步成为全球能源供应的主体。欧美日各国在光伏研发和应用中处于国际领先地位，且长期重视光伏的未来发展。欧洲光伏协会提出未来光伏的商业竞争规划——“setfor2020”；美国提出“太阳能先导计划”，目的是控制光伏发电成本，提高国际商业化竞争优势；日本提出2020年达到28GW光伏发电装机总量的目标。可见，在节能环保、低碳经济的大背景下，世界各国都加大了对光伏发电的投入力度。在未来的能源发展中，可再生能源在总能源结构中的占比将逐步提升，而利用可再生能源的光伏发电技术，则具有更重要的战略地位和发展前景。预计2030年，光伏发电在全球电力供应中的占比将超过10%；到2040年，该占比将超过20%；至21世纪后期，将超过60%。1.2国内现状与发展规划我国光伏发电技术起步较晚。1959年研发出第一块可实用的太阳能电池，1971年首次将其应用于人造卫星。此后光伏发电技术逐步应用于我国气象和通讯领域。美国非晶硅、单晶硅太阳能电池生产设备的引入，促进了我国光伏材料的大规模生产及工业化进程。经过30多年的不懈奋斗，光伏发电技术发展迅速。截至1997年，我国光伏发电总装机容量已达11MW。1998年，我国成功地建造了世界上最高太阳能光伏电站——西藏安多县光伏电站，海拔4500m[1]。同时在我国“光明工程”和“金太阳示范工程”的政策支持下，光伏发电产业逐步与世界光伏市场接轨，发展迅猛。龙源期刊网据统计，至2007年，我国光伏产业取得重大进展，光伏发电总装机容量10万kW，光伏组件年产量约1200MW。截至2015年，我国光伏发电总装机容量4318万kW，成为世界上光伏电站装机规模最大的国家。至此，我国光伏产业从技术研发、组件生产到电站建设环节构成了持续稳固的产业链。仅2015年我国年均新增上网容量就达到1513万kW，超过全球年均新增上网容量的1/4，是我国光伏组件年产量的1/3[2]。为我国光伏材料制造业提供了最坚强的市场支撑。如今我国迈入“十三五”阶段，光伏发电产业仍将以每年新增装机容量1500万kW～2000万kW的趋势前进。可见光伏发电将成为未来能源革命的主干力量，将带动全国全行业的发展。2我国太阳能光伏发电的可行性我国太阳能资源丰富，开发前景巨大；同时我国用电形势严峻；“金太阳示范工程”、《可再生能源中长期发展规划》和《太阳能发展“十三五”规划》等政策的大力支持，均证明我国发展光伏发电是切实可行的。2.1我国太阳能资源丰富，开发前景巨大众所周知，太阳能作为取之不竭、用之无尽的新型能源，具有清洁环保、无隐患、储量丰富、成本低廉的优点，一直以来备受人类青睐。光伏发电是利用半导体材料的光生伏特原理，将太阳光能转变成电能的技术。我国具备开发太阳能光伏发电的绝对优势：储量巨大的太阳能资源，辽阔的国土面积。我国三分之二土地面积年日照小时数高于2200h/a，年辐射总量3340-8360MJ/m2，见表1[3]。合理借助太阳能资源进行光伏发电，符合我国能源利用宗旨。从我国年辐射总量与年日照时数方面来看，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类地区均适宜发展太阳能光伏电站。虽Ⅳ、Ⅴ类地区年辐射总量较小，但随着光伏材料与新技术的发展，仍有潜在利用价值。如图1，国家气象局——太阳能资源评估中心发布的全国日照资源情况。综上所述，我国太阳能资源丰富，地面年辐射量等价于1.7万亿t的标准煤[4]。大部分区域年日照时数较长，适宜光伏发电的区域也很多，这是我国大力发展光伏产业的前提条件。因此从太阳能资源评价方面分析，我国建设光伏发电工程是十分可行的。2.2我国电力需求量大，太阳能光伏发电可保障用电需求电力行业是支撑我国国民经济与社会发展的基础产业与公共事业。电力能源供需与经济发展紧密关联，可用电力弹性系数表示（电力弹性系数：反映电力损耗增长率与经济发展增长率关系的指标）。未来几十年是我国全面发展的关键阶段，要提升工业化进程，加大科技创新和信息化建设力度，基本实现现代化的目标，就必须保证电力可靠、迅速、稳步的发展。预计至2020年末，我国用电量为76000亿～84000亿kW·h，最高负荷达12.7亿～14.1亿kW；预计至2030龙源期刊网末年，我国用电量提升至100000亿～118000亿kW·h，最高负荷可达17.1亿～20.0亿kW[5]。在严峻的用电形势下，为维持能源长期稳定供应和国民经济发展，我国必须在调整优化能源结构的同时，大力发展太阳能、风能、核聚变能、生物质能等新型能源，增加其在总能源结构中的比重，从而有效应对未来持续的用电需求。而新能源发电中，太阳能光伏发电具有清洁、安全、无噪声、限制条件少等优点。充分利用太阳能资源进行光伏发电，是保障我国能源发展必不可少的战略方针。因此，从我国发电形式和电力供需方面分析，建设太阳能光伏发电工程是非常必要的。2.3我国对太阳能光伏发电的政策支持早在2009年我国就提出了“金太阳示范工程”，目的是促进国内光伏发电产业的兴起，是一项从战略角度发展新能源产业的政策，有效地引导了我国光伏的发展。为提高我国可再生能源的发展速度，《可再生能源中长期发展规划》指出：提高可再生能源的利用率，建设一定范围的光伏市场；加大我国光伏发电的技术研发力度，为其长远发展积累经验；大规模兴建示范性光伏电站项目。至2020年，我国光伏发电将实现180万kW的规模。至2050年，将达到60000万kW（600GW）。预计至2050年，可再生能源发电容量将增长至全国的1/4，其中光伏发电将增长到1/20[6]。可反映出未来我国光伏发电产业的迅猛势头。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出：推进能源清洁化、多元化发展，大力发展太阳能、风能、核聚变能、生物质能等新型能源。我国建设光伏发电工程符合《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》的相关要求。为持续推进光伏发电的发展，确定其产业指导方针和目标。我国根据《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《可再生能源发展“十三五”规划》、《电力发展“十三五”规划》等政策文件，发布了《太阳能发展“十三五”规划》。该规划成为我国“十三五”阶段光伏发电的指导文件，规划指出：“十三五”是我国光伏发电产业的决定性阶段，首要和基本的任务是推动产业升级、降低建设成本、扩展技术应用领域，最终达到无需依赖补贴的市场化发展和商业化竞争水平。实现2020年新型能源消费占总能源结构的15%，2030年占20%的目标[7]。预计“十三五”期间全国光伏装机容量年均增长2000万kW[8]。3太阳能光伏发电的长远意义3.1节约能源，促进我国能源结构调整当今传统化石能源日趋耗竭，全球能源危机开始成为人类面临首要挑战。而我国能源近76%由煤炭、石油等不可再生能源供给，是世界最大的煤炭开采国和消耗国，煤炭的长期开采、消耗，使我国能源结构和环境遭到重大破坏。大力推进太阳能、风能、核聚变能、生物质能等可再生能源发电，才能保障未来我国能源长效稳步发展。且当前我国处于能源结构调整的重要阶段，有效开发太阳能等新型清洁能源，是我国当前能源领域的重点和首要任务。太阳能光伏发电项目的建设可替代传统燃煤电厂，达到充分利用可再生能源，节约不可再生化石能源的目的。对节能减排方针有较大影响，对生态环境无不利影响。据全国统计资料显示：每节电龙源期刊网·h，相当于节煤0.4kg，减排0.997kg的CO2、0.03kg的SO2、0.015kg氮氧化物、0.272kg碳粉尘[9]。因此，建设太阳能光伏发电项目可大量减少传统化石能源的消耗，减轻我国能源消费紧张的局面。解决能源利用技术落后、利用率低的难题。我国建设光伏电站项目节能效益明显。3.2环境效益显著作为发展中大国，近年来国民经济与社会的飞速发展，社会工业化体系逐渐完善，科学技术逐渐进步，我国对电力的需求也逐渐增大。造成了大量的化石能源消耗，导致了恶劣的环境污染问题。同时我国也加强了环境保护的力度，颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》。陆续修订了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国环境影响评价法》，加大了对环境污染的惩治力度。面对环境污染的现实状况，我国开始坚决执行能源结构转型的任务。发展太阳能等新型清洁能源，提高其在总能源结构中的比重，从而有效缓解恶劣的环境困扰。因此大力发展太阳能光伏发电是能源结构转型、保护环境、减少大气污染、保持生态平衡可靠有效的选择。具有良好的环境效益。3.3巨大的经济效益和良好的社会影响效果太阳能光伏发电项目的建设充分开发利用了各地区太阳能资源，将太阳能资源优势变为经济优势。不仅有利于地方财政收入和经济效益的增长，还对稳定社会，繁荣市场，提高人民生活水平有十分重要的意义。（1）满足社会需求。太阳能光伏发电项目建成可满足各地区工业生产与居民生活用电的需求，缓解各地区电网供电紧张的局面。（2）促进相关产业的发展及生产力的提高。太阳能光伏发电项目的建成可对周边地区工农业经济发展和其他相关产业的发展提供坚强的电力保障，从而提高国民经济的发展和GDP总值的增长。（3）加快我国小康社会的建设进程。太阳能光伏发电项目可解决社会就业问题，带动人民脱贫致富，提高人民生活水平。太阳能光伏发电项目建设有明显的经济效益，积极的社会影响。4展望龙源期刊网《太阳能发展“十三五”规划》指出：“十三五”将是我国发展光伏发电产业的决定性阶段，实现2020年新型能源消费占总能源的15%，2030年占20%的目标。预计“十三五”期间全国光伏装机容量年均增长2000万kW。目前，我国光伏发电行业尚未完全独立化、市场化。光伏电站的大规模建设对国家政策依赖度极高，仍需依靠政策引导。政府实施了度电补贴、指标分配、太阳能发展规划等一系列政策推动整个行业发展。2017年光伏发电行业展现许多新特点：（1）小型分布式光伏电站成主流，国家加大对分布式光伏的补贴力度和指标分配；（2）投资收益水平逐步降低成常态，随着光伏行业的日趋成熟，光伏材料成本日渐降低，光伏行业趋于竞争化、稳定化的局面；（3）光伏电站投资水平明显专业化；（4）新市场领域机会增多[10]。且我国光伏发电技术应用领域广：分为全部上网型光伏发电系统；荒漠和海岛地区供电系统；边远地区离网供电系统；控制、照明等小型设备供电系统。随着光伏新技术的研发与新材料的出现，它的性能、成本、发电效率都将显著提高，其行业规模也将显著扩大。太阳能光伏发电行业影响面广、后续产业链长，经济、节能、环保效益明显，符合国家可持续发展原则和能源利用方针，意义十分重大。未来将是我国太阳能光伏发电蓬勃发展的阶段，光伏产业将占据能源领域的重要地位。参考文献：[1]马胜红，陆虎俞.太阳能光伏发电技术（1）——光伏发电与光伏发电系统[J].大众用电，2006（01）：38-40.[2]国家能源局.2015年光伏发电相关统计数