[科普中國(guó)]-光伏能源

系統(tǒng)組成

光伏能源系統(tǒng)一般包括太陽(yáng)能電池或組件、充放電控制系統(tǒng)(或包括逆變器)和負(fù)載控制幾個(gè)部分。太陽(yáng)能電池是以光伏效應(yīng)為原理，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能的器件。受天氣、負(fù)載等因素的影響，太陽(yáng)電池不易獲得穩(wěn)定的直流輸出，故目前大部分太陽(yáng)能系統(tǒng)都需要先通過蓄電池進(jìn)行蓄能再對(duì)外供電。充放電控制器的主要作用是控制系統(tǒng)中的蓄電池的充放電過程，防止蓄電池因?yàn)檫^充或過放而受到損壞。逆變器的作用是將蓄電池輸出的低壓直流電變換成電器需要的交流電。1

并網(wǎng)發(fā)電方式是將太陽(yáng)能電池陣列所發(fā)出的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)變成交流電能輸送到電網(wǎng)中，無需蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，相比較而言，并網(wǎng)發(fā)電較便宜，而且完全無污染。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用的并網(wǎng)逆變器擁有自動(dòng)相位和電壓跟蹤裝置，能夠非常好的配合電網(wǎng)的微小相位和電壓波動(dòng)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成影響。2

光伏發(fā)電規(guī)模國(guó)家能源局印發(fā)的《太陽(yáng)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（國(guó)能新能[2016]354號(hào)）資料顯示，截至2015年底，全球太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)累計(jì)達(dá)到2.3億千瓦，當(dāng)年新增裝機(jī)超過5300萬(wàn)千瓦，占全球新增發(fā)電裝機(jī)的20%。2006至2015年光伏發(fā)電平均年增長(zhǎng)率超過40%，成為全球增長(zhǎng)速度最快的能源品種；太陽(yáng)能熱發(fā)電5年內(nèi)新增裝機(jī)400萬(wàn)千瓦，進(jìn)入初步產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)從2010年的86萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)到2015年的4318萬(wàn)千瓦，2015年新增裝機(jī)1513萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)和年度新增裝機(jī)均居全球首位。光伏發(fā)電應(yīng)用逐漸形成東中西部共同發(fā)展、集中式和分布式并舉格局。光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、生態(tài)治理等各種產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展模式不斷創(chuàng)新，已進(jìn)入多元化、規(guī)?；l(fā)展的新階段。

新技術(shù)發(fā)展國(guó)內(nèi)外開展了大量光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研究，得到了一些新的發(fā)展，主要技術(shù)發(fā)展情況總結(jié)如下：3

光伏電池技術(shù)目前，光伏電池有晶硅電池、薄膜電池和其他電池。其中，晶硅電池是主流，市場(chǎng)份額超過90%，包括單晶硅電池和多晶硅電池。薄膜電池主要有碲化鎘（CdTe）電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池、非晶硅（ASi）薄膜電池、砷化鎵電池和納米二氧化鈦染料敏化電池等，其中，CdTe電池技術(shù)發(fā)展最快，市場(chǎng)占有率最高。近年來，新型光伏電池技術(shù)處于探索開發(fā)與創(chuàng)新階段，新出現(xiàn)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池等新型電池。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率已超過20%，有望達(dá)到30%。

最大功率跟蹤點(diǎn)技術(shù)最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)（MPPT）即在環(huán)境條件不斷變化的情況下，通過自尋優(yōu)化的過程，使光伏陣列輸出最大功率，從而提高發(fā)電效率?，F(xiàn)有的MPPT算法可分為自尋優(yōu)法和非自尋優(yōu)法兩大類，自尋優(yōu)法包括擾動(dòng)觀測(cè)法、電導(dǎo)增量法、恒定電壓法、短路電流法等，而非自尋優(yōu)法主要是曲線擬合法。

光追蹤增效技術(shù)利用太陽(yáng)光追蹤裝置可使光伏系統(tǒng)光能利用率大大提高，因此光追蹤增效技術(shù)是光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的重要方向，其中包括光追蹤技術(shù)和基于光追蹤技術(shù)的光定向反射技術(shù)（定日鏡）。目前，光線追蹤技術(shù)種類很多，主要有被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和主動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。

經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)作用2015年全球光伏市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到5000多億元，創(chuàng)造就業(yè)崗位約300萬(wàn)個(gè)，在促進(jìn)全球新經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面表現(xiàn)突出。很多國(guó)家都把光伏產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，紛紛提出相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，在光伏技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面不斷加大支持力度，全球光伏產(chǎn)業(yè)保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。

“十二五”時(shí)期，我國(guó)光伏制造規(guī)模復(fù)合增長(zhǎng)率超過33%，年產(chǎn)值達(dá)到3000億元，創(chuàng)造就業(yè)崗位近170萬(wàn)個(gè)，光伏產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)出強(qiáng)大的發(fā)展新動(dòng)能。2015年多晶硅產(chǎn)量16.5萬(wàn)噸，占全球市場(chǎng)份額的48%；光伏組件產(chǎn)量4600萬(wàn)千瓦，占全球市場(chǎng)份額的70%。我國(guó)光伏產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)不斷拓展，在傳統(tǒng)歐美市場(chǎng)與新興市場(chǎng)均占主導(dǎo)地位。我國(guó)光伏制造的大部分關(guān)鍵設(shè)備已實(shí)現(xiàn)本土化并逐步推行智能制造，在世界上處于領(lǐng)先水平。

“十三五”目標(biāo)開發(fā)利用目標(biāo)到2020年底，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1.1億千瓦以上，其中，光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1.05億千瓦以上，在“十二五”基礎(chǔ)上每年保持穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)模；太陽(yáng)能熱發(fā)電裝機(jī)達(dá)到500萬(wàn)千瓦。太陽(yáng)能熱利用集熱面積達(dá)到8億平方米。到2020年，太陽(yáng)能年利用量達(dá)到1.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。

成本目標(biāo)光伏發(fā)電成本持續(xù)降低。到2020年，光伏發(fā)電電價(jià)水平在2015年基礎(chǔ)上下降50%以上，在用電側(cè)實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)目標(biāo)；太陽(yáng)能熱發(fā)電成本低于0.8元/千瓦時(shí)；太陽(yáng)能供暖、工業(yè)供熱具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)進(jìn)步目標(biāo)先進(jìn)晶體硅光伏電池產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23%以上，薄膜光伏電池產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率顯著提高，若干新型光伏電池初步產(chǎn)業(yè)化。光伏發(fā)電系統(tǒng)效率顯著提升，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。太陽(yáng)能熱發(fā)電效率實(shí)現(xiàn)較大提高，形成全產(chǎn)業(yè)鏈集成能力。

光伏扶貧試點(diǎn)國(guó)家能源局新能源司轉(zhuǎn)發(fā)了《光伏扶貧試點(diǎn)實(shí)施方案編制大綱的函》（以下稱《大綱》），此舉為持續(xù)推進(jìn)、完善光伏扶貧工作進(jìn)展，為各地編制光伏扶貧實(shí)施方案提供了參考依據(jù)。其中，配套資金及財(cái)稅政策可參考為：由地方政府對(duì)戶用和基于農(nóng)業(yè)設(shè)施的光伏扶貧項(xiàng)目給予 35%初始投資補(bǔ)貼、對(duì)大型地面電站給予 20%初始投資補(bǔ)貼，國(guó)家按等比例進(jìn)行初始投資補(bǔ)貼配置；戶用和基于農(nóng)業(yè)設(shè)施的光伏扶貧項(xiàng)目還貸期 5 年，享受銀行全額貼息，大型地面電站還貸期 10 年，享受銀行全額貼息。4