能源是人類社會發展的重要基礎。經過工業革命以來100多年的變遷,全球已形成了以煤炭、石油等化石能源為主的能源結構。目前,化石能源消費占到全部能源消費的88%。這種以化石能源為主的能源消費方式,給人類社會的可持續發展帶來了很大的隱患,突出表現為資源的有限性與消費的無限性之間的矛盾,以及化石能源生產和消費對環境的影響。開發利用可再生能源已成為應對日益嚴峻的能源環境問題的必由之路。
光伏發電是太陽能利用的重要形式
太陽就像一顆燃燒的火球,其能量來源于其內部的熱核反應,每秒鐘釋放的能量相當于燃燒1.32億億噸標煤所發出的能量,它以輻射的形式傳向距其1.5億公里的地球。據測算,經過沿途的損失以及大氣的吸收和反射,每年到達地球表面的能量相當于目前全球能源消費量的3.5萬倍,其中只有約0.02%的能量被各類植物所吸收,太陽能利用潛力很大,是人類最重要的可再生能源資源。
光伏發電是利用半導體的光電效應將太陽能直接轉化為電能的固態發電技術。與常規發電技術相比,光伏發電沒有中間轉換過程,發電形式極為簡潔,發電過程不消耗資源,不排放溫室氣體、廢氣和廢水,環境友好;沒有機械旋轉部件,不存在機械磨損,無噪聲,發電不用冷卻水;發電設備既能在無水的荒漠地帶安裝,也可安裝在城市的屋頂和墻面,不單獨占地,模塊化結構,規模大小隨意,運行維護和管理簡單,可實現無人值守,維護成本極低。特別是太陽能取之不盡,用之不竭,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高達26%,沒有資源短缺和耗盡問題。光伏發電是最具發展前景的發電技術,也是太陽能利用的重要形式。近年來,全球光伏產業發展很快,以年均30%以上的速度快速增長,到2009年年底,全球光伏發電容量已超過2000萬千瓦,光伏發電的競爭力不斷提高,已成為全球最受重視的新能源發電技術。
我國太陽能光伏產業飛速發展
在2002年“送電到鄉”工程的支持下,我國光伏產業迅速起步。在歐洲光伏發電市場的拉動下,我國光伏產業在2004年后飛速發展。太陽能電池產量已連續5年翻番增長,2007年到2009年電池產量連續3年居世界第一。目前,國內已有12家海外上市光伏企業,13家國內上市企業,2009年太陽能電池產量已超過400萬千瓦,占世界光伏電池產量的40%。目前,我國太陽能光伏產業已形成多晶硅生產、鑄錠、硅片切割、電池制造、組件封裝,電站集成的完整產業鏈,主要生產設備國產化率不斷提升,電池生產技術水平和電池轉換效率不斷提高,為提高光伏發電的市場競爭力作出了重要貢獻。
受多晶硅材料供不應求和價格高漲的影響,近年來,我國許多企業積極投資多晶硅材料生產。通過自主研發、系統集成創新等方式,在短短的3~5年內基本掌握了高純多晶硅材料的生產技術,使我國多晶硅產業規模迅速擴大。據初步統計,我國已投產的多晶硅企業有24家,在建的有28家,已建成項目的設計產能為4萬多噸,2009年實際產量約2萬噸,在建項目的設計產能為6萬多噸,全部建成后可滿足年生產1000萬千瓦以上電池的生產需要,打破了國外長期以來對我國高純度多晶硅生產技術的封鎖。
這是十分了不起的成績,將為我國光伏發電產業健康發展提供重要的條件。
我國光伏發電面臨的主要問題
光伏發電是目前技術最為成熟的太陽能利用技術,已經在分散、小規模用電方面,如通信、道路照明、偏遠地區用電等,發揮了重要的作用,目前正在向大型并網發電方向發展。光伏發電技術成熟,光伏電站建設和運行管理簡單,目前,制約光伏發電規模化發展的原因主要是成本。
近年來,隨著多晶硅材料價格的大幅下降,以及電池生產技術的進步和效率提高,光伏發電成本已大幅下降,如敦煌1萬千瓦光伏電站的招標電價已降到了每千瓦時1.09元,但發電成本仍大大高于常規電力。光伏發電要實現規模化發展,必須大幅降低光伏發電成本,做到基本平價入網。
此外,從我國能源分布和電力市場特點看,光伏發電的市場應優先在資源缺乏且用電量大的大中城市,特別是應發展與建筑結合的分布式太陽能光伏發電系統。但這種分布太陽能光伏發電系統的建設和運行還缺乏必要的并網技術標準和管理要求,尚未建立起分布式電源接入電網運行的政策體系和運行機制。分布式光伏發電并網運行難也是制約光伏發電發展的重要因素,這也與光伏發電成本高密切相關。
推動我國光伏發電發展的主要思路
光伏發電是最具發展前景的新能源發電技術,據國內外不同的機構預測,到本世紀末,太陽能將成為人類社會的主要能源,可占到全部能源消費的約80%,但目前還難以起到主要作用。當前光伏發電發展的主要任務,應是結合解決特殊地區和特殊行業用電問題,培育必要的光伏發電市場,開展必要的試驗和示范項目建設,推動光伏發電技術進步和產業發展,提高光伏發電的市場競爭力,建立適應光伏發電技術特點的電力運行管理體制。
目前,我國太陽能光伏發電利用主要有三種形式:一是大型并網光伏電站,二是與建筑結合的并網光伏發電系統,三是獨立光伏發電系統。根據三種形式的不同運行特點,在太陽能資源豐富、具有荒漠和閑置土地資源的地區建設適度規模的大型并網光伏電站;在廣大城鎮,推廣與建筑結合的分布式并網光伏發電系統;在偏遠地區,結合解決無電地區人口的用電問題,推廣戶用光伏發電系統或建設獨立小型光伏電站。2010年將在總結2009年敦煌1萬千瓦光伏電站特許權項目工作的基礎上,在西部太陽能資源豐富地區,繼續按特許權招標方式建設更大規模的太陽能光伏電站,總建設規模將超過20萬千瓦。同時,將繼續開展“金太陽工程”建設,抓緊研究制定分布式光伏發電技術標準,制定分布式光伏發電系統的建設和運行管理體制。此外,將結合解決西部無電人口用電問題,建設一批戶用光伏系統和獨立光伏發電站,加快解決無電人口用電問題。并鼓勵在通信、交通、照明等領域采用光伏電源,分散能源分散利用。
總體來看,推動光伏發電發展的任務十分艱巨,面臨的挑戰和制約也很大,既有技術方面的問題,也有管理體制的制約,核心是建設成本比較高。今后,必須在推動光伏發電技術進步上下更大的力氣,把提高光伏發電的市場競爭力作為著力點,按照積極、有序的方式,促進光伏發電產業的持續健康發展,為建設資源節約型和環境友好型社會作出積極的貢獻。