太阳能光伏发电概述

4月17日，First Solar关于重组的计 划一经公布，该公司股价立刻上涨逾 14%。改革将作为催化剂帮助该公司达 到转换效率目标，并从在可预见未来内 不可持续发展的市场做出战略转移。
近几个月以来，不断下滑的多晶硅 价格已经使得来自中国光伏制造商（如 尚德电力、英利绿色能源和天合光能） 的压力不断增大，因为这些企业的每瓦 成本已经大幅下降。光伏业产能严重过 剩、产品价格下滑、欧洲光伏市场萎缩 以及光伏企业激烈竞争以摆脱亏损状态 等多种因素严重削弱了业内最大薄膜组 件制造商First Solar的优势。
太阳能光伏发电概述
随着全球工业化进程的逐步展开， 世界各国对能源的需求急剧膨胀，而煤 炭、石油和天然气三大化石能源日渐枯 竭，全球将再一次面临能源危机，同时， 大量使用化石能源对生态环境造成严重 的破坏。能源、环境与发展已成为当今 世界亟待解决的问题。因此全球都在积 极开发利用可再生能源。
新能源一般是指在新技术基础上加 以开发利用的可再生能源，包括太阳能、 生物质能、水能、风能、地热能、波浪 能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与 深层之间的热循环等；此外，还有氢能、 沼气、酒精、甲醇等。
为了完成绿色奥运的口号，2008 年北京奥运会的多个奥运场馆都充分将 新能源发电技术运用到奥运建筑当中， 主要表现为采用了太阳能和风能等可再 生能源为奥运场馆的用电设施供电，大 幅度的减少污染物的排放量，使绿色奥 运的理念得到了充分的体现。
同年 12 月，昆明石林光伏并网实 验示范电站正式开工建设，作为我国最 大的光伏并网实验示范电站，该电站总 装机容量为166兆瓦。该项目包括科普区 和实验示范区两个部分：科技普及区的 装机规模66兆瓦，年均发电量七千多万 度；实验示范区的发电规模为100兆瓦， 年均发电量近一亿度。
光伏产业发展需要国家加大政策支持
我国光伏产业发展目前正处在上升 期，如果能够突破政策和技术方面的瓶 颈，必然前途无限。上海交通大学太阳 能研究所所长、博士生导师崔荣强认为， 当前国家应加强政策引导，促进行业缩 短与国际先进水平的差距。
首先，制定以"培养光伏应用市场和 促进光伏产业发展"为目标的中长期规 划，从法律上规定和细化可再生电力采 购比例和重点用途。 其次，鼓励民用上网。借鉴国外经 验，逐步启动和实施真正意义的"光伏 屋顶计划"，确立光伏发电在全国电力 能源结构中的地位。
德国西门子太阳能公司在慕尼黑贸 易展览中心，建成了1 MW 的太阳能光 伏屋顶系统，则成为大功率太阳能光伏 并网发电系统的代表。世界光伏工业 1997 年至2001 年，5 年的年平均增长率 达35.5%。
国内发展历程
中国地处北半球，南北距离和东西距离 都在5000公里以上。在中国广阔的土地 上，有着丰富的太阳能资源。大多数地 区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以 上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。 年日照时数大于2000小时。与同纬度的 其他国家相比，与美国相近，比欧洲、 日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。
光伏行业近期动态
国际动态
美国仅剩的两家上市太阳能企业 Sunpower和First Solar相继宣布关闭海 外工厂，缩减产量，以维持成本优势。 这也是愈演愈烈的行业整合给美国太阳 能业带来的又一大冲击。
另外，Sunpower还宣布其将采取措 施降低制造成本，改善供应链效率。 Sunpower选公布了其改革生产线的计划， 并将位于马来西亚的Fab 3与台湾友达光 电建立的合资企业共同运营。SunPower 认为，通过这些举措公司可以在2012年 底将降低生产成本降至0.86美元/瓦。
其中，以光伏集成建筑为核心的光伏并 网发电市场己超过离网应用，近几年的 增长速度都在40％以上，成为世界光伏 产业的最主要发动机。并网光伏发电已 经成为光伏发电领域研究和发展的最新 亮点。
技术方面，经过几十年的发展，澳大利 亚新南威尔士大学研制的单品硅光伏电 池效率己达23.7%，多品硅电池效率突 破19.8%。同时，研究人员正在探索用 切薄硅片一、扩大平面品体或者使用聚 光等方法，力争把硅片的成本降低到0.8 美元/WP。
第五，扶持上游高纯度硅原材料产 业，降低光伏电池成本，进而加快光伏 并网电站成本的降低和应用推广。 总之，国内的企业目前仍依靠欧洲 市场维持生存，但都把重兵投放到了中 国，欧洲市场曾给国内光伏企业带来了 辉煌的过去，但要赢得未来，或许还要 看中国的。
进入20世纪90 年代，不少发达国家 开始实施基于并网的太阳能光伏发电屋 顶计划，这是一种全新的将太阳能技术 与建筑设计相结合的光伏并网发电系统。
1997 年12 月日本京都会议以后，美 国总统宣布了百万光伏屋顶计划，预期 在10 年内安装总容量约为3GW。随后， 德国提出了10 万户光伏屋顶计划，日本 提出了朝日7 年光伏屋顶计划和新能源 推广的基本原则，要求到2010 年光伏发 电容量超过5GW。
2009年3月26日，财政部颁布了 《关于加快推进太阳能光电建筑应用的 实施意见》，并同时下发了《太阳能光 电建筑应用则政补助资金竹理暂行办 法》，这标志着我国的光伏发电将进入 一个发展时期，太阳电池的需求量将快 速增加，国内的光伏市场即将大规模启 动。
2010 年3 月，拉萨市羊八井镇光伏 项目开始建设，总装机容量为10兆瓦， 预计投资两个多亿，施工周期为十个月， 该项目在建成之后将是西藏最大的光伏 电站。与该项目仅一墙之隔的是羊八井 地热电站，可将羊八井光伏电站的电能 直接经高压线路输送至羊八井地热电站 变电站，不再需要重新铺设线路就可实 现远距离输送，减少了输电线路的费用， 同时也减少了输电过程中电能的损失。
②太阳能的光化学利用：主要有太阳能光 合作用、太阳能化学存储、太阳能光电 化学转换、太阳能催化光解水制氢等方 面的新技术。其中，太阳能制氢技术将 可能是未来利用太阳能的关键技术之一。
③太阳能的光伏利用： “光生伏特效应”，简称“光伏效 应”。光子(太阳光)照射到金属上时， 它的能量可以被金属中某个电子全部吸 收，电子吸收的能量足够大，能克服金 属内部引力做功，离开金属表面逃逸出 来，成为光电子。 进而形成电能量的过 程；光伏发电主要是将光伏效应产生的 电能进行转换达到用电设备的要求。 光伏发电的利用方式主要有独立供 电和并网发电两种。
国家从“七五”计划开始每个五年 计划都将光伏产业的发展列入其中，使 我国在光伏发电应用技术的各方面取得 了一些成果。科技部在首都建造了 20KWp、50KWp的大型光伏建筑一体 化得到并网发电系统，并成功地实现了 并网。
2004 年就成功地建设了1MWp 容 量的大型光伏并网电站，它是由中科院 电工研究所研发的并在深圳世博园实施， 该电站是国内设计的首座兆瓦级得并网 光伏电站。同年，深圳友成功建设了总 容量1MW，年发电量约为100MWh的光 伏发电站，其规模是当时亚洲最大的。
国外发展
光伏发电技术代表了当今世界光伏 发电的趋势，是光伏步入大规模发电阶 段成为电力工业一个组成部分的重大步 骤。美国于1973 年首先制定了光伏发电 发展计划，明确了近、中、远期的发展 战略目标。
日本于1974 年开始执行“阳光计划”， 投资5 亿美元，迅速发展成为世界太阳 电池的生产大国。 80 年以来，其他发达国家，如德国、英 国、法国、意大利、西班牙、瑞士、芬 兰等，也纷纷制定光伏发展计划，并投 入了大量资金进行技术开发和加速工业 化进程。
为了给光伏发电行业的发展提供政 策性的保障，国家在2005年和2006 年先 后颁布的可再生能源法和可再生能源发 电价格和费用的规定，这两项政策的颁 布实施确定了我国光伏发电的中长期发 展规划、发展重点、发展目标，同时得 到了国务院能源领导小组会议的批准， 可再生能源的利用再次得到了极大的支 持。
太阳能独立发电系统框图
太阳能电池板
DC/DC
蓄电池
直流负载
控制器
逆变器
交流负载
太阳能并网发电系统框图
电网 太阳能电池
同独立光伏发电系统进行比较，首 先并网系统不需要蓄电池组，不仅仅节 约了蓄电池的购买成本和维修费用的经 济成本，而且杜绝了蓄电池可能会带来 的环境污染问题。然后，太阳能电池阵 列所有的电能都通过系统输送到电网之 中，使得太阳能的发电效率得到最大的 提高。
依赖欧洲政府补贴政策的商业模式 已经开始瓦解，即使像First Solar这样 全球最大的薄膜组建制造商也备受伤害。 欧洲政府削减光伏补贴无疑在First Solar关闭德国工厂的决定上起着重要作 用。但是，关闭该工厂能够帮助First Solar降低每瓦生产成本，这才是整个事 件的核心所在。
First Solar宣布将关闭位于法兰克福 （奥德）的制造工厂，并将自2012年5月 1日起闲置位于马来西亚现有24条生产线 中的4条。此外，该公司还宣布将在全球 范围内裁员30%，削减2000名就业岗位。 通过这些措施，First Solar预计今年将 节约3000万-6000万美元成本，并在未来 每年节约1亿-1.2亿美元。
①结构简单，体积小且质量轻。 ②安装较简便，施工周期短。 ③清洁环保、无噪声。 ④可靠性高，寿命长。
国内外光伏行业发展历程
太阳能资源分布广泛、蕴藏丰富，光伏 发电系统具有清洁、安全、寿命长以及 维护量小等诸多优点，光伏发电被认为 将是21世纪最重要、最具活力的新能源。 在世界各国尤其是美、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，光 伏产业近几年保持着年均30％以上的高 速增长。
第三，建立专项扶持资金，在金融 财税等环节实施费用减免政策。如目前 国内电费中抽出专用资金补贴到光伏产 业中；贫困地区发展光伏用电，政府补 贴一部分，企业支持一部分，以成本价 支持等。 第四，借鉴发达国家普通建筑必须 要有光伏产品的经验，在发达地区实施 公共设施、政府建筑必须采用太阳能的 刚性政策。
太阳能是一种比较理想的可生能源，开 发利用的主要途径是光伏发电，它具有 以下特点：无噪声、无污染，能量随处 可得，不受地域的限制，建设周期短， 规模设计方便等。 上述三种太阳能的利用方式中，太阳能 的光伏利用即光伏发电技术，在全世界 范围内得到了较快的发展。光伏的利用 是太阳能发电的最重要的形式，它具有 明显的优点：
随着传统能源的有限性以及环境问 题的日益突出，以环保和可再生为特质 的新能源越来越得到各国的重视。 太阳能利用是新能源中应用最为广 泛的一种。利用太阳能的方式主要有太 阳能的热利用、太阳能的光化学利用、 太阳能的光伏利用，共三种形式。
①太阳能的热利用：其利用方式主要包括 太阳能热水器、太阳能热发电、太阳能 建筑等。其中，太阳能热水器的应用最 为广泛。太阳能热发电由于光热利用技 术的不断进步，使其在经济上的优势越 来越明显，使得它的利用的可行性将可 能变得越来越高，是一种较为有潜力的 利用形式。
国内光伏工程
光伏发展趋势
20年来,晶体硅光伏组件成本下降了两个 数量级。 目前，世界上一些主要厂商的 光伏组件成本已经下降到2.4美元/Wp。 预测到2020年并网光伏发电系统的价格 将从目前的7.0美元/kW· h下降到1.52美 元/kW· h,发电成本将从目前的0.245美元 /kW· h下降到0.053美元/kW· h。
7月26日，英利、尚德、天合以及 阿特斯四大中国光伏企业，代表光伏发 电促进联盟和中国光伏行业正式在北京 发表联合声明，强烈呼吁欧盟慎重考虑 对华光伏发起“反倾销”调查，呼吁中 国政府积极维护国内企业合法权益。
从去年下半年开始，全球光伏产业 陷入低谷，欧盟本土的光伏组件商经营 惨淡，倒闭成潮，当地企业却把责任推 托为“中国廉价商品的冲击”。
根据《可再生能源中长期发展规 划》，到2020年，我国力争使太阳能发 电装机容量达到1.8GW（百万千瓦）， 到2050年将达到600GW（百万千瓦）。 预计，到2050年，中国可再生能源的电 力装机将占全国电力装机的25%，其中 光伏发电装机将占到5%。未来十几年， 我国太阳能装机容量的复合增长率将高 达25%以上。