太陽能光伏技術進展狀況和解決途徑

前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的太陽能光伏技術進展狀況和解決途徑,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。

太陽能光伏技術進展狀況和解決途徑

 

在高新技術日新月異的今天,太陽能光伏技術作為一種新能源領域的高新技術,已越來越被業界認可和應用。隨著世界經濟和人口的不斷增長,能源(主要是煤炭、石油、天然氣等一次能源)的需求也在與日俱增,開采規模和消耗量記錄不斷被刷新。無序開采和野蠻挖掘造成了極大的能源浪費和污染,進一步加劇了社會發展與生態環境的矛盾,特別是溫室效應(二氧化硫和二氧化碳的人為排放)、酸雨等?;茉幢蝗祟惔笠幠J褂?00多年,已經被預警瀕臨匱乏。山西省是一個傳統化石能源的供應大省,近百年來靠開采煤炭來發展經濟,這在很大程度上造成了產業結構的不合理,能源供應的后勁不足又導致了與可持續發展的矛盾。太陽能光伏技術利用是將太陽能轉化成人類能夠直接應用的電能和熱能的新型技術,是目前人類正在探索和應用的除化石能源以外的清潔再生能源之一。   1山西太陽能的資源環境與開發前景分析   1.1山西省太陽能資源   山西省地處的黃土高原東端,位于東經110°14′~114°33′,北緯34°34′~40°43′;東西約290km,南北約550km,全省總面積15.6萬km2,約占全國總面積的1.6%;東臨太行山,與河北省為鄰;西面和南面接黃河,與陜西省、河南省相望;北面則與內蒙古相接。太陽以電磁輻射的形式將能量傳播到地球,太陽產生的能量大約為3.8×1023kW,其中1/20億到達地球的大氣層,到達地球的大氣層的能量大約30%被大氣反射,23%被大氣吸收,剩余的抵達地球表面,功率約為800000億kW,相當于燃燒標準煤500萬t/s的能量[1]。圖1為太陽能資源分布圖,表1為太陽能資源分布表。由圖1和表1可以看出,山西幾乎全部地區都是太陽能蘊藏較豐富地區,每年日照時間超過3000h,相對于其他省份具有良好的地緣優勢,非常適合發展太陽能光伏工業。然而,長久以來,我國的太陽能光伏發展卻極不正常,還困于核心技術在外、關鍵設備在外和產品應用在外的“三頭在外”現象,這從根本上導致國內的太陽能光伏產業不健康化發展。就國內而言,山西相對其他兄弟省份起步又比較晚,產業鏈條和產業規模上都不可同日而語。山西是個多煤、少油、貧氣的省份,又作為全國重要的能源和原材料供應基地,長時間以來為全國經濟社會的可持續發展做出了卓越貢獻。然而長期的煤炭資源開采致使能源經濟單一粗放、投入產出比重低、環境污染嚴重,與生態平衡的矛盾日益凸顯。近年來,山西的煤炭儲采比處于下降趨勢,資源枯竭問題的客觀現實漸漸擺在人們面前,并引起了國家的關注和重視。截止到2009年,一次能源產量52526.52萬t標準煤,其中煤炭占99.58%,水電占0.13%,瓦斯占0.23%[2](見圖2)。由圖2分析,山西的煤炭占能源生產總量的絕對值,水電、瓦斯及其他能源形勢極度匱乏,這種能源結構已經不適應山西經濟發展和可持續性要求。2010年12月13日經國務院同意,國家發改委正式批復設立“山西省國家資源型經濟轉型綜合配套改革試驗區”的報告,要求山西通過深化改革,加快產業結構的優化升級和經濟結構調整。從另一個角度思考:山西有必要考慮發展新能源,尤其是著重推進替代化石能源的新能源,特別要重點考慮依靠山西具備太陽能資源來發展第二主導能源是可行之策。   1.2經濟效益評價和發展前景分析   (1)太陽能光伏發電(PV)分為光熱發電和光伏發電,我們通常說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電。在呂梁市以國瑞天能為龍頭的企業聯合離石利虎玻璃、交城電纜公司共同打造離石光伏產業鏈,形成太陽能晶體硅、硅片、太陽能電池、太陽能電池組件、光伏發電系統、光伏建筑應用、太陽能光伏玻璃、光熱發電等較為完整的產業鏈。由此可以看到,山西的光伏行業已經開始走規?;彤a業化的路線,對山西的能源增加值來說是個利好動作。位于太原高新區的山西天能科技有限公司是山西地區從事半導體材料、單晶硅切割、太陽能光伏電池和組件、太陽能應用照明系統、太陽能光伏電站、建筑一體化、LED應用等相關領域的研發、設計、生產、銷售及施工的企業,其產品范圍和公司經營種類已經比較齊全,可以說是山西太陽能光伏行業的先頭企業,具有良好的帶頭作用。由山西國際電力光伏發電有限公司建設的右玉縣小五臺10MW和平魯阻虎5MW兩個國家金太陽示范項目相繼建成發電,年向電網提供2218萬kW•h環保電能,年平均節約標準煤0.9萬t,節水8.76萬t;減少排放粉塵0.62萬t、CO22.41萬t、SO20.06萬t(數據來源于山西國際電力光伏發電有限公司工程項目節能參數),經濟效益比較可觀,對緩解山西省生態矛盾是比較優越的發展模式和手段。除此以外,山西國際電力光伏發電有限公司還申報并正在組織實施的太原長安重型汽車(3957kW)用戶側光伏發電項目和呂梁高新技術產業園離石電纜有限公司(2880kW)用戶側光伏發電項目,由山西省煤礦物資供應公司申報正組織實施的山西能源工業國際分銷物流港金太陽示范工程(5000kW)用戶側光伏發電項目。這批金太陽并網電站工程是山西太陽能光伏行業發展的助推器,為山西太陽能光伏的大規模應用起到了良好的示范作用。   (2)光伏建筑一體化(BIPV)是利用光伏產品直接作為建筑材料集成在建筑物上,成為建筑體的一部分,不能分割,如光電玻璃幕墻、光電玻璃采光頂棚等。光伏建筑一體化的另一種形式是光伏電池組件方陣附加在建筑體上,這種類型是光伏產品不作為建筑的組成部分,以既有建筑為載體,它的安裝需要搭建支架,如屋頂電站等。2010年9月5日,山西省第一個光伏建筑一體化玻璃幕墻工程正式落成,并在太原高新經濟開發區啟動。該項目是我省首個光伏技術應用的綠色建筑,是省新型節能建筑典范工程。表2為項目經濟效益表(表2數據來源珠海興業綠色建筑有限公司工程項目設計技術指標)。   (3)光熱建筑一體化(BIPT)是將太陽能集熱器安裝在建筑屋頂、陽臺、邊廊、墻壁的建筑圍護位置,其非常適用于大型的公共建筑的集熱系統,可廣泛用于醫療機構的住院部、學校公寓、酒店、賓館等。光熱建筑一體化的優點是省去燃煤、燃油的持續投入,省去人工的服務費和維護費;它無污染,無毒性,無煙塵產生,是典型的綠色熱能源。寧夏、山東都已經出臺政策,規定新建、改建、擴建的12層及以下住宅建筑和集中供應熱水的公共建筑必須應用太陽能光熱系統,鼓勵12層以上高層住宅建筑逐步采用太陽能光熱系統[3]。財政部、住房和城鄉建設部于2009年7月6日印發了《可再生能源建筑應用城市示范實施方案》的通知,明確了中央財政對再生能源建筑的補貼金額和補貼辦法。目前,山西的大型公建典型示范項目非常稀少,沒有起到行業帶頭示范作用,普遍推廣更顯困難,在這一點上還需要政府加強引導、擴大宣傳,使山西的光熱利用早日造福百姓。#p#分頁標題#e#   2山西光伏太陽能發展對策和建議   盡管山西具備發展光伏太陽能得天獨厚的自然資源,卻是太陽能光伏發展和應用的落后省份。為了更好地發揮和利用大自然賜予我們的寶貴財富,筆者提出如下對策和建議。   2.1加強政府層面產業應用引導   (1)制定地方行業扶植政策。太陽能光伏技術屬于國家高技術的范疇,是保障國民經濟社會良好發展的尖端技術之一。發展該技術是利國利民的大好事,在國家相關的法律法規和行業政策框架條件下制定和實施山西省太陽能光伏行業扶植政策,有利于推廣高新技術成果轉化成生產力,有利于促進行業的較快發展,有利于優化能源產業結構,有利于改善能源消費結構。它不僅緩解了經濟和社會發展對化石能源的絕對依靠,也緩解了污染物的排放,使經濟社會與環境的和諧發展,真正實現了節能降耗的環境友好型的經濟社會發展模式。因此,未來的能源解決方法取決于地方的、國家的和世界的政策[4]。   (2)將實施合同能源化管理作為績效考核制度。對積極響應節能減排和低碳行動的企事業單位,可用合同能源化管理節省的效益作為企事業單位的績效獎勵和政績考核指標。在國家“十二五”規劃中這樣要求:加快推行合同能源管理和電力需求側管理,完善能效標志、節能產品認證和節能產品政府強制采購制度[5]。合同能源管理(EnergyPerformanceContracting,EPC)是一種新型的市場化節能機制,其實質就是以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能業務方式。這種節能投資方式允許客戶用未來的節能收益為工廠和設備升級,以降低目前的運行成本;或者節能服務公司以承諾節能項目的節能效益或承包整體能源費用的方式為客戶提供節能服務。   (3)貫徹實施光伏應用的財政補貼政策,推行太陽能屋頂計劃。2009年3月23日財政部和建設部聯合下發了《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》財建〔2009〕129號,第六條規定:2009年補助標準原則上定為20元/W,具體標準根據與建筑結合程度、光電產品技術先進程度等因素確定[6]。這項辦法的出臺意味從國家層面上開始推動太陽能行業,同時也結束了行業一直靠企業自身發展的歷史,對于立志于民族光伏新能源的企業來說是個美好的福音。財政部和科技部國家能源局又于2009年7月16日下發了《關于實施金太陽示范工程的通知》財建〔2009〕397號。文件中約定了補貼政策:并網光伏發電項目原則上按光伏發電系統及其配套輸配電工程總投資的50%給予補助,偏遠無電地區的獨立光伏發電系統按總投資的70%給予補助[7]。基于國家的宏觀政策傾斜支持,省市地方政府可以根據本地區的資源特點出臺財政貼息扶植政策,以促進本地區的太陽能利用。   (4)營造良好的市場環境。有良好的市場需求,才能有企業的競爭、技術升級、產品更新換代。政府的相關職能部門應積極為太陽能的普及創建市場環境,引導企業走市場化之路。企業為贏得市場,不得不努力把握企業的產品不斷更新換代,不斷地確保產品質量和贏得用戶的口碑,最大限度地塑造和維護企業在市場中的形象和信譽。   2.2健全光伏產業相關的配套機制   (1)建立和完善科學研究機構。建立太陽能光伏科研推廣機構,狠抓研究和應用的重點項目,由節能部門牽頭組織和實施課題攻關,對經濟社會和環境利好的課題,政府應給予大力鼓勵和支持。在太陽能電池組件方面加強技術研發,努力提高太陽能電池組件的光電轉化率,提高發電效率,走科技創新之路。   (2)引進和培育高科技和專業人才。經濟社會要發展,人才是關鍵。對于一個產業也是一樣,擁有專業技術人才,企業才能有活力、有生氣、有效益。目前我國的太陽能光伏產業主要依靠市場驅動而非技術驅動,缺乏強大的內在競爭力[8]。因此,我們需要花力氣去聘請高技術人才、跨學科復合人才和專業骨干力量到山西來發展創業,并給予相應的便利。發展技術人才不僅要走輸入性的人才方式,更要立足自我發現、自我培養、自我受用的原則。中國首個太陽能光伏學院于2008年10月6日在南昌大學太陽能光伏學院掛牌成立。因此,對于山西來講,對有條件的高校和院??梢陨暾堈Y助開設太陽能光伏專業,以促進專業人才的培養。   (3)完善光伏利用項目金融渠道建設。以太陽能光伏技術帶來的光伏發電和光熱集成供熱是太陽能利用的最基本的兩種形式,是可以最為替代傳統化石能源的發展方向之一。太陽能是無污染、無排放、無輻射、不枯竭的新能源。作為新技術大規模推廣,在初始投資上比較大,商業投資上很難進行投資產生實效,因此在完善項目配套上給予地方財稅減免或者一定年份的免征課稅;同時為了解決發展光伏技術應用的單位引入社會金融資金,這主要是各種形式的風險投資企業的資金、各類創投基金和金融集團的參股、入股、控股投資。   (4)創建學術交流論壇和經驗交流會。組織行業協會和太陽能學術專業團體,積極開展學術論壇、信息溝通等交流活動,同時可以借鑒太陽能發展的先進的國外、國內地區的先進經驗,組織學界、理論界、業內人士進行學術、技術考察和學習,將先進的技術經驗引進來為我所用。   (5)轉變觀念,樹立低碳發展意識。光伏產品和應用對于廣大民眾來說還是個比較陌生的事物,認識程度還比較低。因此,媒體部門、環保部門、甚至公益事業的代言人、參與者都要積極地宣傳節能意識,樹立低碳生活、低碳消費的理念,號召大家開展“低碳”行動,從我做起,一個人的作用非常微小,團結的洪流卻是無限大的力量。響應“節能減排”的口號,不僅能緩解當下的能源和環境的危機,還能為子孫后代儲蓄能源,真正實現全人類的可持續發展戰略[9]。   2.3關于太陽能光伏應用的若干建議   (1)著力產業鏈條中低耗能的光伏產品生產開發。太陽能光伏產業鏈條相對較長,包括硅料、硅片、電池片、電池組件、應用系統5個環節。硅料提純和硅片的加工關鍵技術掌握在歐美國家,規?;a主要在我省以外的江蘇、浙江、河北、四川等地,電池片和電池組件中游產品也基本上在江蘇、江西、浙江等地。從產業鏈條的完整上講,山西并不具備發展完整產業鏈的優勢,況且起步比較晚,產業鏈條的上游產品,如硅冶金、硅提純等都屬于高耗能、高污染的工業,這與大力提倡的節能減排相悖。近年在山西平順發現純度超過99%的二氧化硅,其儲量達26億t,儲量在國內位居前5位,可以看出我省具有比較豐富的礦藏條件。2009年,潞安集團和德國森特塞姆公司合作在屯留縣康莊工業園投資12億元,設計生產能力達10000t/a,目前正準備建設中,光伏級的多晶硅可以達到99.9999%(6個9的純度),電子級多晶硅可以達到11個9的純度,在此基礎上可以大力開發光伏系統中的逆變器、充放電控制器、電子監控設備、蓄電池儲能設備、功率調節設備等低能耗的產業鏈下游產品,目前產業鏈中的逆變器屬于薄弱環節;將豐富的硅礦輸出省外,以降低本省的能耗比,據測算,冶金硅級的成本約70%是電能消耗。#p#分頁標題#e#   (2)大力開展太陽能光伏應用的示范工作。鼓勵推廣光伏建筑一體化和光熱建筑一體化供熱工程,實施光伏應用示范工程,并將工程的節能經濟效益公布于社會,引導更多的公共和民用項目采用光伏產品。將光伏產品作為建筑材料來使用,這樣不僅節省了建筑建設成本,而且獲得了保溫、隔熱的效用,充分實現了建筑的綠色功能;大范圍的光伏發電可應用于城市亮化、路燈景觀照明、高速公路信號燈指示、路牌指示等,盡可能地減少和不用市電,從而降低我省火電的市場比重;加大農業產區和經濟作物區,推廣農業育種、花卉、反季節蔬菜、瓜果太陽能溫室大棚及家禽類的動物養殖;利用太陽能熱能來干燥農副產品及加工成半成品。廣泛的社會應用凸顯出新技術帶來的經濟性和收益性,使農民津津樂道,很快走上發家致富的道路。   (3)發展離網和并網技術應用。2007年3月15日,山西省人民政府辦公廳下發了《山西省貧困地區農村扶貧開發“十一五”規劃》,規劃中明確了省內還有35個國家級扶貧重點縣和17個省級扶貧重點縣[10],這些貧困縣中還有很多偏遠鄉村缺水缺電。上述地區可以考慮實施離網小電站光伏發電系統,從根本上解決貧困地區的缺水缺電問題,經濟性上可省去了貧困地區架線拉電汲水等投資費用,基礎條件得到改善后,可以根據當地的優勢發展致富項目,使貧困人民盡快富起來。因此,對于能源較為缺乏的農村來說,合理利用太陽能有非常重要的意義[11]。   3結語   太陽能是最重要的可再生能源,加快我省太陽能光伏開發與利用,對于增加清潔能源的供應和增加可再生能源在能源消費結構中的比例具有重要的意義;同時對能源產業結構調整帶來極大的改善,對實現資源經濟轉型具有重大的促進意義。

亚洲精品一二三区-久久