首页 理论教育 太阳能光伏技术前景展望

太阳能光伏技术前景展望

时间:2023-11-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:日本有计划在2030年实现光伏发电占总电耗的10%以上,现在由于福岛核电站核泄漏事件,日本极有可能提前实现光伏发电发展目标。2009年,我国政府出台了《关于金太阳示范工程意见》[31],给予光伏发电极大的支持,拉开了我国光伏发电开始规模化发展的序幕。表20.3我国光伏发电占比与光伏组件安装量发展预测按照表格可见,要占到耗电量的1%,仅按照2012年的耗电量,就要安装近50 GWp。

太阳能光伏技术前景展望

我国地域辽阔,大部分地区的阳光资源都很好,非常适合发展光伏发电技术。这些年我国的光伏产业发展很快,从产量来看,已经是世界第一生产大国。同时我国也是一个耗能大国,石油要大量进口煤炭从世界人均来看也很低,再加上环境污染日益严重,从实际情况来看,我国最应该大力推广太阳能利用。

德国在2012年光伏发电已经占总电耗6%,欧洲27国要在2020年光伏发电平均占总电耗的12%。日本有计划在2030年实现光伏发电占总电耗的10%以上,现在由于福岛核电站核泄漏事件,日本极有可能提前实现光伏发电发展目标。美国议会已经通过太阳能利用的“千万屋顶计划”,另外,韩国和印度等都有宏伟的光伏发展计划和目标。

我国人口众多,经济发展速度快,化石能源储备严重不足,而且环境压力大。应该更加大力发展光伏、风电等可再生能源技术。2005年,我国颁布了《中华人民共和国可再生能源法》[30],为我国发展可再生能源提供了指导和法律依据,是中国可再生能源发展史上重要的一笔。2009年,我国政府出台了《关于金太阳示范工程意见》[31],给予光伏发电极大的支持,拉开了我国光伏发电开始规模化发展的序幕。我国光伏发电的潜力是巨大的,可以参照德国的发展模式,并结合我国实际情况,如率先在经济发达、阳光资源较好的地区集中推广,形成实用的模式,选择一些省份或地区优先发展光伏,形成化石能源、可再生能源的有机结合发展态势,稳步提高光伏发电的发展比例,如制定光伏发电从1%~10%占有率的发展路线图与具体实施细则。大型地面光伏电站与成片集中的分布式光伏屋顶电站,可以在我国东部与西部并行发展,但又应该有重点的在经济发达地区如长三角珠三角包括周边海岛大力发展。如按照2012年我国耗电情况,选择部分地区重点发展,部分地区适当发展,以不同速度推进,从全国发展总量上有计划推进,最终按照1%,3%,5%,10%的地区目标和全国目标进发(见表20.3)。

表20.3 我国光伏发电占比与光伏组件安装量发展预测

按照表格可见,要占到耗电量的1%,仅按照2012年的耗电量,就要安装近50 GWp。占耗电量的10%,就要安装光伏组件近500GWp。占耗电量的20%,就要安装光伏组件近1 000GWp。但我国全年的用电量是不断增加的,如2012年相比2011年增加5.5%。所以,要达到相应比例的电量占有率,光伏组件安装量也必须要相应比例增加。

为了保障我国光伏健康发展,有必要在全国建立统一、专业的领导机构,负责光伏相关政策与制度制定,并要建立强力、有效的技术标准、验收、评估体系。建立我国光伏发电的数据、评估体系,根据我国光伏技术发展的实际情况,与光伏技术的特点,制定光伏技术相关标准,引领世界发展潮流。光伏发电技术的特殊性是其实际效果与具体的使用的地理位置条件紧密相关,如结合我国各种地貌、气候等地域特点,设立相关技术标准与评价体系,如针对高海拔、高寒地区特点,确定光伏组件的西宁效率;针对高温、高湿、长夏无冬的海南岛地区,建立光伏组件的三亚效率;针对长江中下游地区的气候特点,确定光伏组件的无锡效率;针对珠三角长夏无冬地区的气候特点,确定光伏组件的广州效率。通过这样布局,建立我国的光伏发电的技术、经济、环境的综合评价体系、数据库,这对确立我国光伏技术与产业的国际先进水平具有决定性的作用。

目前,我国光伏技术推广已经进入了一个新的阶段,即在无电地区继续发展的同时,发展的重点正在向经济发达、阳光资源好的地区转移。东部经济发达地区的大型工厂、商业仓库、物流中心、大型公共设施屋顶,都是发展光伏的最佳场所,可就地发电就地消纳。高速公路、高架铁路两旁也是重要的光伏发电场所,在有条件的中、高档住宅区,同样可以推广光伏技术。我国北方的农业大棚、海边养殖业、众多的海岛,都是利用光伏技术的最佳场所。近几年,我国在西部地区利用不能耕种的土地安装的大型光伏电站,对于改变西部生态,促进西部经济发展无疑是重要的,但要考虑电力就地消化,长途输运是不合理的。在有条件的情况,我国应该可以设计光伏电站为主的太阳城规划与发展.

2013年7月4日颁发的《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》[32]中,我国政府明确指出,发展光伏产业对调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。并且充分肯定了我国太阳电池制造达到世界先进水平,我国已经形成了包括硅材料及硅片、光伏电池及组件、逆变器及控制设备的完整制造产业体系。光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向,是具有巨大发展潜力的朝阳产业,也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。该意见提出我国2013—2015年,年均新增光伏发电装机容量10GWp左右,到2015年总装机容量达到35GWp以上。鼓励各类电力用户按照“自发自用,余量上网,电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统。在全国建设100个分布式光伏发电规模化应用示范区、1 000个光伏发电应用示范小镇及示范村。支持偏远地区及海岛利用光伏发电解决无电和缺电问题。鼓励在城市路灯照明、城市景观以及通信基站交通信号灯领域推广分布式光伏电源

最近有一个事件非常值得我们深思,就具有丰富石油储备的中东也在大力推广光伏技术。据有关报道,为了摆脱对石油经济的依赖,海湾酋长们纷纷投巨资发展光伏发电。迪拜斥资33亿美元建造最大的太阳能公园。首都阿布扎比将建造零排放生态城马斯达尔,城市的动力来源主要就是太阳能。整个海湾地区在建的太阳能项目投资总额高达1 550亿美元。毫无疑问,光伏发电是世界发展大趋势。最近国家能源局下发《关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知》[33],所公布的18个示范区项目共计1.823GWp,其中2013年开建749MWp,剩余项目在2015年完成。我国光伏发展的春天已经到来,相信通过产业的不断努力与技术进步,我国的光伏技术与产业将在国际上占有重要地位,不仅在光伏产品制造,而且也在光伏技术应用方面走在国际前列,我国将引领以可再生能源为先导的世界经济新一轮发展,为世界经济可持续发展做出巨大贡献。

本章撰写得到陈达博士、陈奕峰博士、研究生周吉祥、刘斌辉、孙韵琳、李力等大力协助,在此表示感谢。

参考文献

[1] YAMAGUCHI M,NISHIMURA K I,et al.Novel materials for high-efficiency III-V multi-junction solar cells[J].Solar Energy,2008,82(2):173-180.

[2] YAMAGUCHI M,TAKAMOTO T,ARAKI K,et al.Multi-junction III-V solar cells:current status and future potential[J].Solar Energy,2005,79(1):78-85.

[3] SHOCKLEY W,QUEISSER H.J.Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells[J].J.Appl.Phys,1961,32:510.

[4] ARC Photovoltaics Centre of Excellence Annual Report 2008[R].UNSW.

[5] KNIG D,CASALENUOVO K,TAKEDA Y,et al.Hot carrier solar cells:Principles,materials and design[J].Physica E:Low-dimensional Systems and Nanostructures,2010,42(10):2862-2866.

[6] GLUNZ S W.High-Efficiency Crystalline Silicon Solar Cells[C].Advances in Optoelectronics.Volume 2007(2007),Article ID 97370:15.

[7] 李达.太阳电池光吸收增强及电池电极研究[D].广州:中山大学,2012.6.21.

[8] CHEN D M,LIANG Z C,ZHUANG L,et al.A novel method to achieve selective emitter for silicon solar cell using low cost patternable a-Si thin films as the semi-transparent phosphorus diffusion barrier[J].Applied Energy,2012,92:315-321.

[9] 陈达明,梁宗存,沈辉,等.SiNx:H/Al复合膜层在背点接触太阳电池中的应用[J].太阳能学报,2011,32(4):472-475.

[10] International Technology Roadmap for Photovoltaic[R].(ITRPV)Report 2012.Mar.2013.

[11] SCARDERA G,MEISEL A,et al.High Efficiency Phosphorus Emitters for Industrial Solar Cells:Comparing Advanced Homogeneous Emitter Cells and Selective Emitters Using Silicon Ink Technology,27th EUPVSEC[C].2012,923.(www.xing528.com)

[12] LOHMLLER E,THAIDIGSMANN B,et al.Evaluation of Via Pastes for p-and n-Type Metal Wrap Through[C].(MWT)Solar Cells,27th EUPVSEC,2012:590.

[13] 陈达明.晶体硅太阳电池新型前表面发射极及背面金属化工艺研究[D].广州:中山大学,2012.6.21.

[14] 陈达明,梁宗存,沈辉.背面钝化的晶体硅太阳电池关键理论和工艺[C].第11届全国光伏会议,2011,11月18-20号,南京.

[15] LIANG Z C,CHEN D M,FENG C K,et al.Crystalline silicon surface passivation by the negative charge dielectric film[J].Physics Procedia,2011(18):51-55.

[16] METZ A.3rd SiliconPV[C]:March 25-27,2013,Hamelin,Germany.

[17] GUILLEVIN N,et al.279Watt Metal-Wrap-Through Module Using Industrial Processes [C].27th EUPVSEC,2012:2025.

[18] KRANZL A,KOPECEK R,PETER K,et al.Bifacial Solar Cells on Multi-Crystalline Silicon with Boron BSF and Open Rear Contact[C].Photovoltaic Energy Conversion,Conference Record of the 2006IEEE 4th World Conference.2006,May,1:968-971.

[19] ZHOU C Z,VERLINDEN P J,CRANE R A,et al.21.9%efficient silicon bifacial solar cells,Photovoltaic Specialists Conference[C].Conference Record of the Twenty-Sixth IEEE,1997:287,290.

[20] 李明华.太阳电池减反膜的制备及前表面色彩调控的研究[D].广州:中山大学,2013.5.30.

[21] LI M H,ZENG L B,CHEN Y F,et al.Realization of Colored Multicrystalline Silicon Solar Cells with SiO2/SiNx:H Double Layer Antireflection Coatings[J].International Journal of Photoenergy,2013,Article ID 352473,8.

[22] 陈奕峰.晶体硅太阳电池的数值模拟与损失分析[D].广州:中山大学,2013.6.20.

[23] GRISCHKE R,EFINGER R,RUBIN L.Day4TM Technology Allows Enhanced Fine-Line Front Metallization for Low Cost Mass Production,25th EUPVSEC[C].2010:2399,Valencia,Spain.

[24] SACHS E M,SERDY J,et al.Light-Capturing Interconnect Wire for 2%Module Power Gain,24th EUPVSEC[C].2009:3222,Hamburg,Germany.

[25] BRAUN S,HAHN G,NISSLERET R,et al.Multi-busbar solar cells and modules:high efficiencies and low silver consumption,3rd SiliconPV[C].2013,March:25-27.Hamelin,Germany.

[26] JAMES T,GOODRICH A,et al.Building-Integrated Photovoltaic(BIPV)in the Residential Sector-An Analysis of Installed Rooftop System Prices[M].NREL,November 2011.

[27] MARKVART TOM,CASTAER LUIS.太阳电池:材料、制备工艺及检测[M].梁骏吾,等,译.北京:机械工业出版社

[28] GREEN M A.Solar cells:operating principles,technology,and system applications[M].Prentice-Hall,1982.

[29] LI H Y.Open the Black Box:Understanding the Encapsulation Process of Photovoltaic Modules[M].2013.

[30] 中华人民共和国可再生能源法[S].2005.

[31] 关于金太阳示范工程意见[S].2009.

[32] 国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见[S].2013年7月4日.

[33] 关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知[S].(国能新能[2013]296号).

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈