国内外光伏发电现状及趋势

国内外光伏发电现状及趋势

沈汝华

（广西科技大学，柳州市城中区电气112 201100307070）

摘要：简述了国内外太阳能光伏发电的现状，并对今后光伏发电的主要应用领域进行了预测以及一些主要技术介绍

关键词：能源；光伏发电；太阳能

0 引言

太阳能光伏技术是利用半导体材料的光电效应将太阳能直接转化为电能的一种技术形式，是太阳能利用的一种重要形式。光伏发电技术近年来发展很快，成本持续下降。据专业人员的预测，到2015年左右，光伏发电就可以做到每度电15美分，达到“平价上网”，即与常规发电成本相一致。届时，光伏发电的市场将会迅速增长。

1 光伏发电是未来世界的能源支柱

2007年全球人口65亿，能源需求折合成装机为15TW；到2050年全世界人口大概将达100亿，能源需求装机达40-60TW，届时人类对能源的需求只能依靠可再生能源来解决。但是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2TW；生物质能3TW。核能的争议很大，如果按照目前核裂变技术，受资源限制最多可以开发3TW。人类掌握可控核聚变技术预计还要100年。因此，只有太阳能是惟一能够保证人类能源需求的能量来源，其潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。

太阳光伏发电优势明显，具体表现为以下几点：体积小、重量轻，单位重量比功率为50-1000W/kg；寿命长：20-50年（工作25年，效率下降20%）；零排放：无燃料消耗，无噪声，无污染；发电不用水（高倍聚光电池也如此），可在荒漠地区建设；运行可靠，无机械转动部件，使用安全，免维护，无人值守；太阳能资源永不枯竭（至少50亿年），各地区差异不大，可实现分布式电站；生产资料丰富，硅材料储量丰富，为地壳上除氧之外的丰度排列第二，达到26%之多；不单独占地：可以安装到建筑上；规模大小皆宜，可为10W-100GW，可以“搭积木”式建设和安装；安装容易，建设周期短，安装成本低；能量回收期短，只有0.8-3.0年，能量增值效应明显，达8-30倍；规律性强，可预测，调峰效果明显，调度比风力发电容易；降价潜力大。

因此，太阳光伏发电具有最广阔的发展前景，是各国最着力发展的可再生能源技术之一。欧洲联合研究中心（JRC）对光伏发电的未来发展作出如下预测：2020年世界太阳能发电的发电量占世界总能源需求的1%，2050年占到20%，2100年则将超过50%。

最近国外的研究报告指出，几年内我国将成为温室气体量排放最多的国家。世界银行估计，2020年我国由于空气污染造成的环境和健康损失将达到GDP总量的13%。为此，我国政府积极努力，承诺到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。根据我国可再生能源中长期发展规划给出的数据，看出我国未来的能源和电力来源将是太阳能。

2 国内外光伏发电的市场发展

世界光伏产业和市场在严峻的能源形势和人类生态环境（地球变暖）形势压力下，自1990年代后半期起进入了快速发展时期，世界太阳电池产量逐年增长，过去10年的平均年增长率达到40%，超过了IT产业，已经成为世界上发展最快的产业之一。2008年世界太阳电池的产量更是高达7.9GW，比2007年增长将近100%。我国太阳电池的发货量已经连续两年位居世界第一。

世界前30家太阳电池生产企业中我国大陆有10家，台湾有5家。我国大陆2008年太阳

电池总产量约为2600MW，占世界总产量的32.9%，台湾总产量约为900MW，占世界总产量的11.4%，大陆台湾合计3500MW，占2008年世界太阳电池产量的44.3%，是世界太阳电池第一大生产国。

2000年以来，德国率先实施“上网电价”法，要求电网公司以40-50欧分/kWh的电价全额收购光伏电量。有了这样的法律，安装光伏发电的用户可以通过销售绿色电力获得收益；银行的贷款可以如数回收；光伏生产厂家通过销售太阳电池赚钱；政府达到了推行清洁能源的目的；电力公司通过销售绿电购买绿电，经济上不亏损（取之于民用之于民），还完成了减排义务；政府通过媒体的广泛宣传，使那些自愿购买绿色电力的自愿为保护环境和能源的可持续发展做出贡献。

该项政策的实施大大拉动了德国国内光伏市场，连续多年光伏发电的安装量居世界第一。继德国之后，欧洲其他国家也都前后开始实施“上网电价”法，使得整个欧洲的光伏市场迅速上升，2007和2008年，欧洲的光伏市场都占到世界光伏市场的80%。值得注意的是西班牙取代德国成为2008年世界最大的光伏市场，全年安装2500MW，占世界市场的46%。

Solat Plaza和Solar Outlook都对未来几年的世界光伏发电市场作出了近乎相同的预测：2009年世界光伏发电市场将会有一个明显的下滑，2010和2011将保持在一个稳定的水平，光伏市场的复苏将是在2012年以后。从2009年中国光伏产业的情况看，市场需求并没有下滑，几个主要企业的产量都超过2008年，从其全球光伏产量看，比2008年还略有增长。

3我国光伏发电的技术现状和发展趋势

光伏发电目前发展的最大制约因素是成本太高，太阳电池占光伏发电系统价格的60%以上，因此开发廉价、高效、高可靠、高稳定、长寿命的太阳电池就成为世界各国攻关的焦点。目前太阳电池的研究开发主要围绕已经商业化的晶体硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、铜铟镓硒太阳电池以及聚光太阳电池进行，对于目前尚未商业化的太阳电池，或称其为下一代的太阳电池，各国也都投入了很大的资金和研究力量，包括晶体硅薄膜太阳电池、染料敏化电池、有机薄膜电池、纳米电池、分光吸收电池等。

我国太阳电池的研究开发始于1958年，1971年就成功地将自主研发的太阳电池首次应用于我国发射的东方红二号卫星上，于1973年开始将太阳电池用于地面。自1981年开始，太阳电池及其应用开始列入国家的科技攻关计划，通过“六五”（1981-1985年）到“十一五”（2006-2010年）六个五年计划，在太阳电池器件和应用技术方面取得了可喜的成绩；2000年以后国家科技部又启动了国家“863”计划和“973”计划，分别对光伏发电的产业化技术和基础性研究给予支持。重点科技创新成果介绍如下：

（一）多晶硅材料

高纯多晶硅材料的供给一直是我国光伏产业发展的瓶颈，2005年以前，无论是半导体级硅材料还是太阳能级硅材料全部依赖进口，而这项技术国外也对我国进行封锁。高纯多晶硅材料的制备技术列入了“十五”科技攻关计划，对西门子法、流化床法以及冶金法等各条技术路线进行了探索和攻关，同时还对解决多晶硅材料生产中的废料、废气排放和环保问题也给予了科技攻关经费的支持，使我国在高纯多晶硅材料的制备技术和清洁生产技术发面取得了突破性进展。目前，我国几家主要高纯多晶硅生产企业的生产技术已达到国际平均水平，产量也在逐年增长，相信通过进一步的科技投入和攻关，我国多晶硅制备的单位能耗、产品质量和纯度以及清洁生产等方面一定都会达到世界先进水平，其产量也将能够满足国内太阳电池生产的需求。

（二）晶体硅太阳电池

从“六五”开始，晶体硅太阳电池就一直是科技攻关的重点，对单晶硅太阳电池技术、多晶硅铸锭技术、高效电池技术、晶体硅太阳电池产业化技术以及特殊太阳电池组件（BIPV）的开发注入了大量资金和人力，取得了可喜的进展。单晶硅太阳电池的实验室效率最高达到