太阳能发电技术现状及远景

太阳能发现技术现状及远景研究

一．太阳能发电技术

1.太阳能简介

太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

太阳能是一种干净的可再生的新能源，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳电池就是利用太阳能工作的。而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。

2.太阳能发电的应用背景

1)现有的能源

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出来的要求也越来越高，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有的店里能源的主要来源有3种，即火电、水电和核电。

○1火电的缺点

火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

○2水电的缺点

水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

○3核电的缺点

核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止；

今年3月11日发生的东日本大地震引发的福岛核电站的辐射危情也依然未能完全解除。

2)新能源

新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或

正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。

二．太阳能发电的现状

1.现阶段利用太阳能发电的现状

目前太阳能发电有两种方法：一种是将太阳能转换为热能，然后按常规方式发电，称为太阳能热发电；另一种是通过光电器件利用光生伏打原理将太阳能直接转换为电能，称为太阳能光伏发电。

1)国内的太阳能发电现状

○1国内太阳能热发电的现状

2005年1月，我国首座70kW太阳能热发电示范系统在扛苏江宁建成并成功发电，揭开了热发电技术研究崭新的一页。该示范电站系统由一个塔柱和32面“定日镜”组成，利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到高塔顶部的接收器，加热工作介质产生过热蒸汽或高温高压空气，驱动蒸汽轮机或燃气轮机发电机组发电，变太阳能为电能。

70kW示范站的成功是进一步大规模推广太阳能热发电的探路石，下一个目标是建设兆瓦以上的太阳能热电站。眼下丁F准备正式启动槽式太阳能热发电项目，为早日建成商业化的兆瓦级太阳能电站作好准备。如果太阳能热发电实现3万千瓦以上的发电能力。就标志着有望实用化、商业化，那时的发电成本可能会降至6角钱一度。大大接近现在煤炭发电的电价水平，届时，太阳能热发电就能得到大规模的应用。

目前国内热发电技术研究成果有: 中科院电工所的定日镜、碟式聚光器、槽式聚光器等; 中国科技大学的新型定日镜以及槽式聚光器、接收器等; 河海大学的系统整体控制; 南京航空航天大学的小型碟式系统和南京工业大学的热管技术以及南京春辉公司的各类聚光集热部件、系统整体技术以及相关工程建设等。

○2国内太阳能光伏发电的现状

我国太阳电池的研究始于1958年，1959年研制成功第一组有实用价值的太阳电池。

1979年开始生产单晶硅太阳电池_4J。但是光伏发电的真正应用起步于20世纪80年代，当时主要是为了解决实际的应用问题，比如在卫星和海港浮标灯上的应用，并没有作为重点能源开发。

20世纪80年代中后期，引进国外太阳电池生产线和关键没备，初步形成生产能力达到4.5 MW太阳能光伏产业，并逐步进人到工业、农业、商业和通讯公用设施等领域，有了数家完整的电池和组件生产企业。20世纪90年代末，光伏产业出现了较快发展，太阳电池组件的生产能力和实际产量有了较快增加，性能也不断提高。

近几年，随着科研能力的提升和政府对光伏发电的深入认识，在国际光伏市场巨大

潜力的推动下，我国光伏产业正以每年30％的速度增长，2005年底国内光伏电池生产能力已达200MW以上，实验室光伏电池的效率已达21％，可商业化光伏组件效率达14—15％。一般商业化电池效率10—13％。太阳能光伏电池生产成本随之逐年大幅下降，这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用。

到2005年，国内光伏发电的总装机达到了7万千瓦。

2)国外的太阳能发电现状

目前全世界有136个国家正在普及推广应用太阳能发电技术，其中95个国家正在大规模研究开发和生产各种太阳能发电设备和太阳电池应用产品。2005年全世界太阳电池总产量已经达到2000MW。其中日本发展较快，10年内太阳电池的每W成本下降90%。2001年时日本太阳能发电设备累计总装机容量为450MW，2003年为887MW，2004年为1900MW，2008年为2350MW，2010年为5000MW，而2010年全世界的太阳能发电设备累计总装机容量达到18000MW。

世界各主要国家都在努力提高太阳能发电设备的生产规模和应用规模，因为太阳电池从生产量10MW开始，没增加一倍，成本将降低20%。应用上建立MW级的大型太阳能发电站，不但可以降低成本，还可以缓解荒漠和海岛地区的供电和环境问题，为荒漠地区打井抽水和海岛淡化海水提供动力，改善生态环境。现在世界上MW级太阳能发电站已超过10座，其中最大的一个容量达到6.45MW。

○1日本

日本从1994年开始发展并网型户用太阳能发电设备，到2004年已安装58000套，到2008年要达到147600套。

日本为了发展并网型户用太阳能发电设备（3~5kW），把它作为一种新的家用电器来对待，突破关键技术，降低成本。这其中包括把太阳电池的转化效率提高到15%以上，发展新型的高频变压器绝缘方式或正激变亚器绝缘方式逆变器。据资料介绍，2005年日本太阳电池价格为140日元/W,并网型户用太阳能发电设备价格为370日元/W，发电成本为30日元/kW.h，2010年分别下降为120日元/W，300日元/W和25日元/kW.h。

到2020年将分别下降为60日元/W，200日元/W和15日元/kW.h。到那时完全可以和火力发电价格相竞争。

○2美国

在美国，一些地方政府借鉴德国的补贴政策，强制电力公司在未来20年内，保证用双倍价格收购“家庭电厂”的太阳能电力。2008年，美国总统还签署了价值数百亿美元的绿色能源投资补贴制度延长法案，其中，把住宅建成太阳能电厂，可获得30%的财政补贴，该政策继续延长生效8年。

在强有力的政策推动下，国外一些地方政府、企业陆续启动了庞大的太阳能发电投资计划。例如，洛杉矶市政府投资15亿美元，计划在未来5年内把全市居民屋顶、市政不动产屋顶等改造成太阳能电厂。太平洋天然气和电力公司正在兴建的一个太阳能电厂可满足15万个家庭的用电需求。加州亮源能源公司正在兴建的一个太阳能电厂则足供84万个家庭使用。

○3德国