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關(guān)鍵詞:光伏產(chǎn)業(yè),發(fā)展方向,存在的問題
一、光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性
1.化石能源、核能
集中式的大型發(fā)電站都存在一個(gè)問題,從發(fā)電廠將電能輸送給用戶的過程將會(huì)產(chǎn)生輸電損耗,一般會(huì)超過電廠輸出發(fā)電量的10%。我國目前的能源結(jié)構(gòu)采用火力發(fā)電和核能,這種大型發(fā)電廠都造成極大的浪費(fèi)。
(1)化石能源
對于資源缺乏的國家和地區(qū),需要從資源豐富的國家進(jìn)口煤炭、石油,在運(yùn)輸?shù)倪^程中將會(huì)增加成本,同時(shí)也將本國的命脈握在了別人手中?;剂显谑褂眠^程中還會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳、粉塵、硫化物等,特別是煤炭,雖然煤炭相比于石油、天然氣儲(chǔ)量最多,價(jià)格野相對便宜,但對環(huán)境造成的污染也是最大的。隨著大家對生態(tài)環(huán)境的重視以及煤、石油、天然氣的有限性,化石能源的使用會(huì)收到限制。雖然目前也采取“煤炭氣化”提高燃燒值,“碳捕捉和封存”來降低燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳,但無疑這樣的做法也會(huì)增加發(fā)電成本。
(2)核能
核電站建設(shè)周期長,資金投入高,核廢料的產(chǎn)生不但增加處理成本還會(huì)給環(huán)境帶來潛在的危險(xiǎn)。核電站廢棄以后還需要大筆的資金處理核電站,所需要的資金接近核電站的建設(shè)費(fèi)用。在提煉核能反應(yīng)堆原料的過程中,也需要大量的傳統(tǒng)能源,也就是說核能發(fā)電也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,并不是不產(chǎn)生任何二氧化碳。另外,核發(fā)電的主要原料鈾的儲(chǔ)量約為475萬噸,目前每年消耗約7萬噸[1],也就是說按照目前的消耗速度,核能還能維持不到70年的時(shí)間。
2.其他可再生能源
風(fēng)能與太陽能一樣,存在發(fā)電量不可控、不穩(wěn)定的缺點(diǎn),另外風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要以大型為主,除了太陽能-風(fēng)能路燈外,城市也不太可能建設(shè)大型的風(fēng)力電機(jī)。
生物質(zhì)能的利用主要通過生物質(zhì)發(fā)電,乙醇燃料以及生物柴油[2]。生物質(zhì)發(fā)電主要原料為農(nóng)作物秸稈及農(nóng)林廢棄物,收集困難,產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平不高。乙醇燃料主要原料為糧食,就目前我國現(xiàn)狀將糧食大量生產(chǎn)乙醇燃料不太現(xiàn)實(shí)。生物柴油原料為動(dòng)物或植物油脂,加工技術(shù)還有待進(jìn)步,另外含油作物種植也面臨占用土地的矛盾。
水力發(fā)電也是清潔的可再生能源,2014年我國水電發(fā)電量占全國總發(fā)電量的19.2%。目前,我國水電開發(fā)容量已達(dá)到技術(shù)可開發(fā)量的52%左右,發(fā)電量占到技術(shù)可能量的40%左右。水力發(fā)電修建大壩會(huì)對整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成破壞,而且水力發(fā)電儲(chǔ)量也不能完成滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。
因此,綜合對比各種能源,未來的能源主要是可再生能源,而太陽能儲(chǔ)量大、分布廣泛,是未來必不可少的一種能源形式。
二、未來光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方式
1.分布式光伏電站將成為主要形式
著名的電器工程學(xué)家愛迪生就預(yù)言:未來的發(fā)電是分散式的,雖然光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展之初,大多數(shù)的光伏科學(xué)家也將發(fā)展的重心放在大型光伏電站及聚光式光伏電站。上世紀(jì)德國提出的“千家光伏屋頂”以及后來的“十萬家光伏屋頂”,美國的“百萬屋頂”計(jì)劃,特別是日本的“陽光”計(jì)劃,在2008年日本個(gè)人住房光伏發(fā)電量占日本總裝機(jī)容量的80%以上,成為日本光伏發(fā)電的主體。光伏系統(tǒng)由于其獨(dú)特性可以建設(shè)任意大小的發(fā)電站,那么未來更多的就是建設(shè)中小型的分布式光伏電站,也就是將光伏電站與建筑有機(jī)的結(jié)合在一起。這樣的結(jié)合,不另外占用土地面積,維護(hù)方便,當(dāng)?shù)匕l(fā)電當(dāng)?shù)厥褂脹]有輸電損耗,可以將光伏組件部分替代建筑材料節(jié)省成本,同時(shí)光伏系統(tǒng)覆蓋在建筑表面還能起到保溫隔熱的作用降低建筑能耗。
2.行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步完善
建立完善且與產(chǎn)業(yè)發(fā)展適應(yīng)的光伏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系是光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的必要條件,包括光伏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)、光伏制造設(shè)備、光伏材料、光伏電池和組件、光伏電源并網(wǎng)電能質(zhì)量等多方面。我國目前也陸續(xù)出臺(tái)了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),但與國際相比還不完善,另外還需要根據(jù)我國的具體情況做一些相應(yīng)的調(diào)整,以適合我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
3.光伏電池將趨于多樣化
既然未來主要發(fā)展方向?yàn)榉植际降墓夥娬?,特別是與建筑結(jié)合在一起,為了滿足發(fā)電及建材的雙重要求,必然對光伏系統(tǒng)提出多樣化的需求,包括太陽電池原材料多樣化、形狀多樣化、顏色多樣化以滿足人們對于美觀、安裝維護(hù)方便等方面的要求。
三、我國光伏產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需要注意的幾點(diǎn)問題
1.人才的培養(yǎng)
我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展比較晚,在2002年之前除了一些特殊領(lǐng)域,光伏還沒有作為大規(guī)模應(yīng)用的電源,到2002年底全國裝機(jī)容量累積只有6兆瓦,因此更加沒有系統(tǒng)的人才培養(yǎng)方案。光伏產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展需要大量的專業(yè)人才,包括改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改進(jìn)太陽電池結(jié)構(gòu)提高發(fā)電效率、尋找替代原材料、系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝、系統(tǒng)維護(hù)都需要專業(yè)人才。同時(shí)由于各企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊,需要專業(yè)的質(zhì)量檢測人員對產(chǎn)品進(jìn)行檢測,讓消費(fèi)者能夠買到合格的產(chǎn)品。
2.加大對相關(guān)知識(shí)的普及、培訓(xùn)
要大規(guī)模的普及,必須要讓所有人對光伏產(chǎn)品有一定了解,就我國目前的情況來看,除了光伏發(fā)展比較好的幾個(gè)地區(qū)以外,人們對于光伏完全不了解,這就需要政府以及光伏從業(yè)者提高宣傳力度,讓人人了解光伏。
3.成本進(jìn)一步降低
光伏一直以來都被認(rèn)為是“昂貴”的代名詞,雖然嚴(yán)格意義來講,在2011年就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了個(gè)別地區(qū)光伏發(fā)電成本與化石能源發(fā)電成本一致,但要大規(guī)模使用光伏電池還需要做進(jìn)一步努力,可以通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高電池發(fā)電效率、提高使用壽命、降低輔助材料成本、光伏系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與安裝,從整個(gè)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)成本降低,從而降低光伏發(fā)電成本。
4.相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施完善
光伏材料、太陽電池、光伏組件質(zhì)量是否合格需要相應(yīng)的檢測設(shè)備,光伏發(fā)電要及時(shí)并網(wǎng)需要完善的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電能質(zhì)量檢測以及電能合理調(diào)節(jié),只有這些基礎(chǔ)設(shè)施也能夠得到完善,光伏產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證,光伏發(fā)電才能隨時(shí)發(fā)電隨時(shí)上網(wǎng),也才能吸引更多的人安裝光伏電池。
5.與其他可再生能源的協(xié)調(diào)
要滿足全球所有的電力需求,需要安裝300億千瓦的光伏系統(tǒng)才能滿足全球電力需求,而安裝數(shù)億光伏系統(tǒng)所需要的面積僅相當(dāng)于半個(gè)法國[1],因此,尋找足夠的安裝面積并不是問題,真正的挑戰(zhàn)是光伏系統(tǒng)發(fā)電的不穩(wěn)定性。一直以來限制光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要原因除了價(jià)格以外就是光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性,在冬季太陽輻射強(qiáng)度下降的情況下,發(fā)電量也會(huì)降低。有效的解決方案就是將太陽能發(fā)電與其他的可再生能源發(fā)電結(jié)合起來,包括風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、水力發(fā)電等構(gòu)成一個(gè)綜合性混合能量系統(tǒng),由于它們之間具有互補(bǔ)性,這樣的組合不僅會(huì)是最清潔的能源結(jié)構(gòu)還是成本最低的能源結(jié)構(gòu)。
四、總結(jié)
在日益嚴(yán)峻的能源形勢和生態(tài)環(huán)境形勢壓力下,太陽能光伏產(chǎn)業(yè)前景廣闊,未來光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更多的是呈現(xiàn)分布式以及多樣化的發(fā)展方式,我國雖然取得了顯著的成就但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的普及作為主要的能源利用形式,還有很長的路要走,需要光伏專業(yè)人士一起的努力。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】 光伏發(fā)電 現(xiàn)狀 問題 應(yīng)用前景
1 光伏發(fā)電的發(fā)展及現(xiàn)狀
早在十九世紀(jì)中期,法國科學(xué)家貝克雷爾就通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“光伏效應(yīng)”,證實(shí)了光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。在1954年,美國科學(xué)家首次制作完成了單晶硅太陽電池,從此進(jìn)入了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏發(fā)電新時(shí)代,而作為最基本光電池材料的晶體硅在光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中也一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。進(jìn)入到20世紀(jì)90年代后期,光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更加迅速,工作效率和生產(chǎn)規(guī)模都有了大幅度提高,與此同時(shí)光伏組件的生產(chǎn)成本直線下降到3美元以下。在發(fā)展中國家的范圍內(nèi),印度的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)一直處于領(lǐng)先地位,有50多家公司從事與光伏發(fā)電技術(shù)有關(guān)的制造業(yè)。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,許多發(fā)達(dá)國家先后出臺(tái)了包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源計(jì)劃,對光伏發(fā)電和太陽能電池的研究生產(chǎn)在歐、美以及亞洲都開始大規(guī)模地進(jìn)行。目前為止,主要的光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都集中在美國、日本和歐盟,其光伏發(fā)電市場份額占到了全世界光伏發(fā)電總量的五分之四左右。為了成為世界光伏發(fā)電市場的領(lǐng)頭羊,美國和日本先后出臺(tái)有關(guān)太陽能技術(shù)和光伏發(fā)電的研究開發(fā)計(jì)劃,如百萬屋頂計(jì)劃和日本的新陽光計(jì)劃。由此可見,在國際大環(huán)境和大市場下,光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭是十分迅猛的。
1959年我國成功研制出首個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的太陽能電池,并于1971年成功應(yīng)用于我國第2顆人造衛(wèi)星中。1979年我國開始實(shí)現(xiàn)單晶硅工廠化,在此之后引進(jìn)了國外光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)水平,初步形成了屬于我國的光伏產(chǎn)業(yè)。而在進(jìn)入2000年以后,由于受到國際環(huán)境的影響和國際市場的驅(qū)動(dòng),我國的光伏產(chǎn)業(yè)迎來大發(fā)展,光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)日益增多,光伏發(fā)電技術(shù)漸漸應(yīng)用于通信、交通、天氣、偏遠(yuǎn)地區(qū)等不同領(lǐng)域.太陽能電池的使用率也逐年提高。盡管我國的光伏發(fā)電水平從總體上來看同國外比較還有一定距離,但我國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初具規(guī)模。
2 我國光伏發(fā)電發(fā)展過程中存在的問題
2.1上游產(chǎn)業(yè)污染嚴(yán)重
雖然太陽能源和光伏產(chǎn)業(yè)屬于綠色無污染的能源產(chǎn)業(yè),但利用太陽能的上游產(chǎn)業(yè)和硅材料的相關(guān)生產(chǎn)和加工會(huì)對環(huán)境帶來很大的污染。例如太陽能薄膜電池制造時(shí)會(huì)伴隨四氯化硅和氯化氫等廢氣污染物。特別是四氯化硅,如若處理不當(dāng),極有可能會(huì)變成某些酸性物質(zhì),從而對土壤帶來污染和破壞。我國將大部分目光放到了光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)勢上,對太陽能制造引起的相關(guān)消極影響卻缺乏有效的重視和監(jiān)管。
2.2 缺乏統(tǒng)一的管理和協(xié)調(diào)機(jī)制
我國擁有眾多光伏發(fā)電企業(yè),且產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品中出口份額占了很大一部分比例。但中國太陽能光伏發(fā)電企業(yè)在大部分時(shí)間內(nèi)只重視自身企業(yè)的發(fā)展和利潤,忽略了同類企業(yè)之間的團(tuán)結(jié)和協(xié)作,往往無法團(tuán)結(jié)對外,這就導(dǎo)致了當(dāng)我國光伏產(chǎn)業(yè)面臨國際帶來的反傾銷危機(jī)壓力時(shí),無法采取有效的應(yīng)對方法。造成這種局面很大的原因在于中國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)缺乏統(tǒng)一的組織或者協(xié)調(diào)機(jī)制,去管理光伏企業(yè)之間的利益紛爭,僅僅只靠少量的光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)顯然無法滿足光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的要求。
2.3 對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度不夠
盡管光伏發(fā)電和太陽能電池的成本已經(jīng)減少了數(shù)十倍,但同傳統(tǒng)發(fā)電手段相比價(jià)格依舊過高,這也成為制約光伏發(fā)電發(fā)展的重要因素,因此想要大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè),就必須依靠本國政府的大力扶持。但我國政府針對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度仍有所欠缺。在美國,采用太陽能光伏產(chǎn)品的家庭會(huì)獲得政府一定數(shù)額的補(bǔ)助。在法國和印度,使用可再生資源的企業(yè)項(xiàng)目都會(huì)享受減稅免稅的優(yōu)惠,而在我國,此類針對光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠政策和扶持手段仍需出臺(tái)和完善。
2.4 部分群眾的認(rèn)識(shí)不足
光伏發(fā)電雖然并非近幾年的事,但對我國大部分人,尤其是偏遠(yuǎn)地區(qū)人民來說是個(gè)新事物,因此不可避免地在推廣過程中存在各種問題和困難。很多人缺少對光伏發(fā)電的足夠認(rèn)識(shí),或多或少存在著不信任的態(tài)度,這也反映了政府和相關(guān)部門對光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)缺乏有效宣傳與指導(dǎo),導(dǎo)致消費(fèi)者認(rèn)識(shí)不足。
3 光伏發(fā)電未來的發(fā)展方向與應(yīng)用前景
光伏發(fā)電是人類目前研發(fā)的新型能源中最可靠、最有代表性的發(fā)電工藝,可以預(yù)計(jì),在不久的將來光伏發(fā)電必定會(huì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電方式,成為發(fā)電方向的主流。歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)的最新研究成果表明:到2020年,全球光伏組件產(chǎn)值每年能達(dá)到40GW,系統(tǒng)的總裝機(jī)容量接近195GW,屆時(shí)光伏發(fā)電的產(chǎn)量會(huì)占到全球發(fā)電量的1%左右[1]。而到2040年時(shí),光伏發(fā)電的比例會(huì)快速上漲到21%左右。世界能源組織研究結(jié)果表明:光伏發(fā)電為世界總發(fā)電帶來的貢獻(xiàn)呈飛躍式發(fā)展,從2000年的0.01%,到2020年的1%,到2040時(shí)比例會(huì)達(dá)到五分之一左右。
能源問題和環(huán)境問題都是我國迫切需要解決的問題,我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方式也急需透過傳統(tǒng)的手段,尋找新的解決辦法。發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè),積極開展可再生能源利用,是我國未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。在未來發(fā)展我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的道路上,我國應(yīng)采取上網(wǎng)電價(jià)均攤方式,通過降低光伏產(chǎn)業(yè)成本來促進(jìn)太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,在技術(shù)成熟后進(jìn)而過渡到取消法規(guī),使其真正成為切實(shí)具有競爭力的新型發(fā)電技術(shù),實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。在未來我國光伏發(fā)電發(fā)展過程中,要建立具有先進(jìn)水平的國家級(jí)太陽能光伏研發(fā)中心,并根據(jù)我國國情建立不同的產(chǎn)業(yè)基地,例如在我國西部成立硅材料生產(chǎn)基地,而在東部沿海地帶建立太陽能電池產(chǎn)業(yè)基地,在加大光伏發(fā)電研究的同時(shí)還要積極研發(fā)應(yīng)用光伏的系列產(chǎn)品,包括光伏建材、光伏家電、光伏燈具和文具等。在發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的同時(shí),要加強(qiáng)學(xué)習(xí)和吸收其他新型發(fā)電產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢,通過開展獨(dú)立光伏電站、城市并網(wǎng)光伏電站和風(fēng)光互補(bǔ)電站的建設(shè)和示范來大力培育我國光伏發(fā)電市場。
4 結(jié)語
相信在不久的將來,人類會(huì)更加主動(dòng)和高效地利用好光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢,為光伏發(fā)電創(chuàng)造更廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:我國;光伏發(fā)電;問題
1 前言
光伏發(fā)電具有較好的資源優(yōu)勢和發(fā)展前景,投資建設(shè)光伏發(fā)電可為企業(yè)開辟新的盈利空間。但企業(yè)不能盲目、無序地開發(fā)項(xiàng)目,無論采取哪種開發(fā)模式,都必須了解光伏發(fā)電的投資成本和投資風(fēng)險(xiǎn),并作出合理規(guī)劃,以提高投資決策的科學(xué)性,進(jìn)而獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。
2 目前光伏發(fā)電的大趨勢
環(huán)境問題在最近幾年變得越來越突出,多以綠色發(fā)展理念的倡導(dǎo)越來越刻不容緩,全世界已經(jīng)將低碳經(jīng)濟(jì)定位經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向和導(dǎo)航標(biāo),也越來越重視太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),例如節(jié)能環(huán)保、新能源等,在我國“十二五”規(guī)劃綱要里被提出,新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中點(diǎn)也轉(zhuǎn)向太陽能熱里利用以及光伏光熱發(fā)電、生物質(zhì)能等。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展收到各方面的的重視,目前我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)趨于完整。隨著我國的太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用以及快速發(fā)展,多晶硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)形成了較為成熟,從現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝水平看,我國已可實(shí)現(xiàn)整個(gè)多晶硅生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈和系統(tǒng)內(nèi)部的封閉運(yùn)行,排放水平已接近零。各國的光伏發(fā)電規(guī)模不斷的快速增長,但是我國光伏發(fā)電的增速必將將遠(yuǎn)高于其他各國的平均水平。在光伏發(fā)電大國調(diào)控措施下,其成本下降迅速,光伏產(chǎn)能普遍過剩,而其市場面臨的發(fā)展環(huán)境較為復(fù)雜。在這樣情況下,世界及我國光伏發(fā)電規(guī)模仍會(huì)快速增長,且我國光伏發(fā)電的增速將遠(yuǎn)高于世界平均水平。目前來看其持續(xù)增長不會(huì)改變。最近幾年各個(gè)光伏發(fā)電的國家紛紛調(diào)整電價(jià)補(bǔ)貼政策。這些國家實(shí)行這些目的就是為了避免由于其本下降太快而引發(fā)市場過熱和行業(yè)暴利。最近的一次事件:在日本的福島,其第一核電站核泄漏,這起事件引發(fā)了部分國家對核電前景的擔(dān)憂,但是同時(shí)推高了政府對其發(fā)展的預(yù)期。
3 發(fā)展存在的主要問題
目前,制約光伏發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的主要有以下兩點(diǎn)。
3.1我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不太完善
我國進(jìn)入光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域比較晚,目前并網(wǎng)電站現(xiàn)在都還處于試驗(yàn)性并網(wǎng)狀態(tài),并網(wǎng)易產(chǎn)生諧波、三相電流不平衡,輸出功率不確定性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變,因此需要滿足一定的并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在2005年的《光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求》為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn),《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》為指導(dǎo)性國家標(biāo)準(zhǔn),且已超使用期限。2009年,國家電網(wǎng)公司了《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》(試行),但該標(biāo)準(zhǔn)對光伏電站分類較為粗放,缺少有針對性的細(xì)化條款。千瓦級(jí)小型屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可能是未來我國分布式光伏發(fā)電應(yīng)用的重要發(fā)展方向,但該標(biāo)準(zhǔn)并沒有對接入220伏居民電壓的技術(shù)要求作出相應(yīng)規(guī)定。
3.2 我國的管理辦法不太統(tǒng)一
國際市場上,國外的設(shè)備價(jià)格比較高,而且遠(yuǎn)高于國內(nèi)。同時(shí)特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目業(yè)主為了壓縮成本,也傾向于采購低價(jià)設(shè)備,所以國內(nèi)市場上以次充好的問題屢見不鮮,沒有好的設(shè)備,工程的質(zhì)量就難以保障。隨著我國科技的不斷發(fā)展,現(xiàn)在我國已經(jīng)具備檢測光伏產(chǎn)品和入網(wǎng)的能力,不過在檢測認(rèn)證管理辦法上還是有所缺失。沒有統(tǒng)一的管理辦法,沒有出臺(tái)強(qiáng)制性的辦法。
4 促進(jìn)太陽能光伏行業(yè)的發(fā)展
2009 中國光伏發(fā)電高峰論壇,專家一致認(rèn)定,雖然全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了調(diào)整階段,但發(fā)展大勢不會(huì)改變,太陽能產(chǎn)業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)中最富前景的產(chǎn)業(yè)。所以, 對已投產(chǎn)并有良好基礎(chǔ)的多晶硅企業(yè), 可調(diào)整發(fā)展腳步, 苦練內(nèi)功, 穩(wěn)定系統(tǒng), 提高質(zhì)量, 降低消耗, 應(yīng)對市場變化。對人才資金實(shí)力雄厚的在建多晶硅企業(yè), 借市場蕭條、原材料價(jià)格低迷之際, 用低成本完成項(xiàng)目建設(shè), 等待經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇; 對無技術(shù)保障、無人才和資金優(yōu)勢的企業(yè), 宜借此機(jī)會(huì), 調(diào)整發(fā)展方向, 盡可能減少損失, 有能力的企業(yè)可以兼并重組。
4.1 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)
對于眾多能源企業(yè)來說,迅速適應(yīng)新的形勢、加快結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高經(jīng)營水平、避免投資過熱等是迫在眉睫的大事。例如國家著手限制耗電較高的多晶硅項(xiàng)目,但對耗電量較低的多晶硅項(xiàng)目還是比較鼓勵(lì)的。新建多晶硅項(xiàng)目規(guī)模必須大于3000 噸/年。
4.2 淘汰高污染企業(yè)
多晶硅并不是一個(gè)高污染行業(yè), 只有做不好才會(huì)造成污染。污染有兩種原因: 一是資金不投入, 二是技術(shù)達(dá)不到水平。為此, 國家應(yīng)該加強(qiáng)規(guī)范, 把高能耗和高污染的企業(yè)淘汰出局。未來政府應(yīng)該提高企業(yè)進(jìn)入的環(huán)保門檻。環(huán)保不達(dá)標(biāo)的企業(yè)規(guī)模再大都不能進(jìn)入這一行業(yè)。國家制定針對多晶硅產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的引導(dǎo)政策,更多應(yīng)該從提高環(huán)保門檻的角度入手。這也將會(huì)成為未來的政策發(fā)展方向。
4.3 促進(jìn)能耗下降
在改良西門子法中,將副產(chǎn)物四氯化硅氫化為三氯氫硅是有效利用資源、降低多晶硅生產(chǎn)成本的一個(gè)關(guān)鍵步驟。傳統(tǒng)的熱氫化方法是在高溫(1 250 ℃) 和高壓(0.5MPa) 下進(jìn)行的,其缺點(diǎn)是高能耗和高成本;而冷氫化工藝在500 ℃的溫度下即可完成反應(yīng),這種技術(shù)不僅能降低生產(chǎn)過程中的能耗,而且還可以減少80%的占地面積,經(jīng)測算,每生產(chǎn)1kg 多晶硅,利用冷氫化技術(shù)將比熱氫化技術(shù)減少10 美元成本。從全球范圍來看,改良西門子法采用熱化學(xué)氣相反應(yīng)路線,這是其能耗高、生產(chǎn)成本高的根本原因,我們應(yīng)該著重發(fā)展低成本多晶硅新技術(shù)產(chǎn)業(yè),用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相反應(yīng)與流化床結(jié)合的技術(shù)逐步取代改良西門子法。
4.4 促進(jìn)行業(yè)聯(lián)合
政府和企業(yè)必須進(jìn)一步聯(lián)合推動(dòng), 制定相關(guān)政策,建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟, 提高多晶硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入門檻, 產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合促進(jìn)我國多晶硅行業(yè)邁上一個(gè)新臺(tái)階。國內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)科研聯(lián)合攻關(guān)是提高我國光伏產(chǎn)業(yè)競爭力行之有效的措施。建議國家應(yīng)該牽頭搞一個(gè)千噸級(jí)的企業(yè), 國家支持一部分資金, 由參與的企業(yè)進(jìn)行投資, 把工程技術(shù)人員及專家集中起來, 共同開發(fā),技術(shù)對參與企業(yè)開放, 這樣可以避免各個(gè)企業(yè)的低水平重復(fù)開發(fā), 減少資源浪費(fèi), 推動(dòng)行業(yè)整體技術(shù)水平的提高。
4.5 應(yīng)作為戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)考慮
雖然新能源前景廣闊,但現(xiàn)在只是剛剛見到一絲曙光。我們在大力發(fā)展新能源的同時(shí),也要保持清醒的頭腦――新能源還遠(yuǎn)沒有到“唱主角”的時(shí)候。新能源是未來的希望,但不是今天的支柱。
5 結(jié)束語
總之,發(fā)展光伏發(fā)電,目前對中國來說是一個(gè)比較奢侈的東西。目前還不到大規(guī)模放開發(fā)的時(shí)候?;仡櫴澜缒茉窗l(fā)展的歷史,每一次能源轉(zhuǎn)型,都要經(jīng)歷艱巨、長期的發(fā)展過程。盡管石油和煤炭等化石能源是導(dǎo)致全球氣候變暖的原因之一,但世界對化石能源的依賴將長期存在,未來數(shù)十年新能源都難以占據(jù)主流地位。我們需要幾十年的努力,才能把新能源產(chǎn)業(yè)真正打造出來。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:MPPT;定電壓跟蹤法;擾動(dòng)觀測法;電導(dǎo)增量法
中圖分類號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)29-0257-03
當(dāng)今世界正迅速地從工業(yè)化社會(huì)向低碳社會(huì)轉(zhuǎn)化,能源利用正向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變,因此發(fā)展綠色能源成為趨勢。太陽能光伏發(fā)電由于其可再生性、清潔性等特點(diǎn),正在發(fā)展為全世界綠色能源組成中的重要部分。
最大功率點(diǎn)跟蹤(MaximumPowerPointTracking,MPPT)技術(shù)是光伏發(fā)電高效利用的關(guān)鍵技術(shù)之一,同時(shí)MPPT技術(shù)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)通用綜合性技術(shù),涉及光伏陣列建模、優(yōu)化技術(shù)、電力電子變換技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)等。因此,在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,普遍采用MPPT技術(shù),以求高效利用太陽能。
1變換器主電路
為了便于比較各種MPPT算法的優(yōu)缺點(diǎn),本文建立統(tǒng)一的光伏發(fā)電系統(tǒng)模型,如圖1所示,采用Boost變換器、電阻性負(fù)載。為了便于分析幾種MPPT算法最大功率跟蹤的效率,Boost變換器中器件均采用理想器件。
2光伏系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)
2.1定電壓跟蹤法
定電壓跟蹤(Constant Voltage Tracking,CVT)法是最早出現(xiàn)的光伏功率輸出控制算法。在輻照度大于一定值并且溫度變化不大時(shí),光伏電池的輸出最大功率時(shí)其輸出電壓在某一值附近,只要控制光伏電池輸出電壓在該電壓處,即可控制太陽能電池板輸出最大功率。
進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),光伏電池最大功率點(diǎn)電壓u。與光伏電池的開路電壓Uoc之間存在近似的線性關(guān)系,即
Umpp≈k1oc (1)
其中,式1系數(shù)k1的值取決于光伏電池的特性,一般取值大約在0.8左右。
CVT算法采用PI控制器,給定值Umpp、太陽能光伏電池的輸出電壓Upv與PI調(diào)節(jié)器之間的關(guān)系如圖2所示。
2.2擾動(dòng)觀測法
擾動(dòng)觀測法(Perturbation and Observation method,P&O)是目前最常用、也是研究最多的一種MPPT方法。其工作原理是:先讓光伏池工作于一給定電壓點(diǎn)上,隨后周期性地、微小定量地增加或減少光伏電池的輸出電壓U或I(擾動(dòng)),根據(jù)擾動(dòng)量的變化的方向及光伏電池輸出功率變化方向,再?zèng)Q定下一步擾動(dòng)量的變化的方向。以此不斷尋找、逼近光伏電池的最大功率點(diǎn)。
本文光伏發(fā)電系統(tǒng)的變換器采用Boost變換器,將太陽能電池的擾動(dòng)量由電壓U或I改換為變換器開關(guān)管的導(dǎo)通占空比擾動(dòng)量AD,依據(jù)Boost的工作原理,擾動(dòng)觀測法的算法原理流程如圖3所示。
2.3電導(dǎo)增量法
電導(dǎo)增量法(Incremental Conductance,INC)從光伏電池輸出功率隨輸出電壓變化率而變化的規(guī)律出發(fā),提出的MPPT算法。
光伏電池的功率電壓(P-U)曲線可以看成一個(gè)單峰值的曲線,在最大功率點(diǎn)出dP/dU=0。光伏電池的瞬時(shí)輸出功率為
P=-IU (2)
將式(2)兩邊對光伏電池的輸出電壓u求導(dǎo),則
(3)
當(dāng)dP/dU=0時(shí),光伏電池的輸出功率達(dá)到最大,則可以推導(dǎo)出工作點(diǎn)位于最大功率點(diǎn)時(shí)需要滿足以下關(guān)系
(3)
實(shí)際中以I/U近似代替dI/dU,則使用電導(dǎo)增量法進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)判據(jù)為
(4)依據(jù)Boost的工作原理,INC的算法原理流程如圖4所示。
3仿真分析
為了驗(yàn)證CVT、P&O和INC等MPPT算法有效性及跟蹤效率,仿真時(shí)設(shè)置了太陽輻射強(qiáng)度變化及環(huán)境溫度變化時(shí)太陽能電池最大功率輸出跟蹤效果。其他仿真參數(shù)為:仿真時(shí)間步長10-6s,采樣時(shí)間步長10-4s,開關(guān)管的開關(guān)頻率50kHz,開關(guān)管導(dǎo)通占空比擾動(dòng)步長為0.001。
CVT、P&O及INC等MPPT算法借助Visual C++編程生成的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件及PSIM的DLL模塊實(shí)現(xiàn),PSIM的DLL模塊如圖5所示。
圖6、圖7、圖8分別為CVT、P&O和INC算法在25℃時(shí)功率跟蹤波形圖。
圖9、圖10、圖11分別為CVT、P&O和INC算法在35℃時(shí)功率跟蹤波形圖。
關(guān)鍵詞:分布式發(fā)電;虛擬發(fā)電廠;調(diào)度管理;綠色能源
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.192
1 分布式電源調(diào)度管理模式研究
21世紀(jì)智能電網(wǎng)的發(fā)展方向是分布式能源的建設(shè),分布式電源調(diào)度管理模式有利于提高電力能源的利用率,在促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,減少電力工業(yè)生產(chǎn)造成的污染排放。分布式電源一般容量比較小,主要分布在距離用戶近的區(qū)域,分布式電力能源的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)就地向用戶提供電力能源,減輕了電力能源傳輸?shù)膲毫Γ植际诫娫吹膽?yīng)用十分普遍,通過協(xié)調(diào)控制可以提高綜合電力能源的利用率。分布式電源調(diào)度管理可以在電網(wǎng)出現(xiàn)停電故障的時(shí)候,保證重要負(fù)荷的有效供電,保證電網(wǎng)主網(wǎng)供電的穩(wěn)定。分布式電源調(diào)度管理可以有效的解決偏遠(yuǎn)地區(qū)供電需求的問題。我國的分布式電力能源的建設(shè)還是處于起步階段,我國的十二五的工作計(jì)劃已經(jīng)將分布式電力能源的建設(shè)作為電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要的發(fā)展方向。分布式發(fā)電系統(tǒng)的研究和應(yīng)用,在我國大電網(wǎng)的環(huán)境下,促進(jìn)了分布式電源管理功能和集中式發(fā)電之間的協(xié)調(diào)運(yùn)作,是今后我國電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然的趨勢。
2 虛擬發(fā)電廠運(yùn)行特點(diǎn)分析
虛擬發(fā)電廠是我國未來電力工業(yè)的新型管理模式,對分布式能源進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能和分布式發(fā)電,實(shí)現(xiàn)對分布式力能源的統(tǒng)一管理,使分布式能源參與系統(tǒng)的調(diào)度和運(yùn)行。虛擬發(fā)電廠把分散的電源、分散的儲(chǔ)能設(shè)備和可控復(fù)合結(jié)合在一起,虛擬成一個(gè)獨(dú)立的虛擬電力系統(tǒng),在功能和控制性方面與大型的發(fā)電廠比較類似。虛擬發(fā)電廠可以對接入的分布式電源進(jìn)線統(tǒng)一管理,虛擬發(fā)電廠可以儲(chǔ)存大量的電能,與外網(wǎng)的的連接具有永久性的特點(diǎn),是一個(gè)開放性的系統(tǒng)。虛擬發(fā)電廠對內(nèi)部電網(wǎng)的管理可以使資源得到優(yōu)化的配置,虛擬發(fā)電廠的通信控制系統(tǒng)保證內(nèi)部電網(wǎng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)互動(dòng),解決了分布式電源的內(nèi)部消耗問題。虛擬發(fā)電廠對外網(wǎng)進(jìn)行供電,進(jìn)行雙向的能量交換,同時(shí)保證對內(nèi)部負(fù)荷進(jìn)行供電。虛擬發(fā)電廠對分布式電源的調(diào)度管理與傳統(tǒng)電源調(diào)度管理比,具有更大的調(diào)度管理空間,虛擬發(fā)電廠的分布式電源調(diào)度管理在市場中占有一定的優(yōu)勢。
3 虛擬發(fā)電廠分布式電源調(diào)度管理模式研究
對虛擬發(fā)電廠分布式電源發(fā)電模式的研究我們通過風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電進(jìn)行研究。風(fēng)力發(fā)電與常規(guī)的能源比,是可持續(xù)利用的能源,對環(huán)境沒有污染,自然界的風(fēng)能資源是巨大的,全球的可以次序利用的風(fēng)能資源可以達(dá)到214MW。從風(fēng)能的調(diào)度性分析,風(fēng)力發(fā)電隨機(jī)性大,而且變化迅速,風(fēng)力發(fā)電的能源的調(diào)度性比較困難,風(fēng)力發(fā)電需要大量的常規(guī)發(fā)電設(shè)備和機(jī)組提供支持,地區(qū)性的差異也決定了風(fēng)力發(fā)電的差異性,所以我們對風(fēng)力發(fā)電的管理可以充分利用地區(qū)互補(bǔ)性。光伏發(fā)電是太陽能發(fā)電中的一種,光伏發(fā)電技術(shù)比較成熟,光伏發(fā)電利用半導(dǎo)體的的光能效應(yīng),把太陽能輻射的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽诠夥l(fā)電系統(tǒng)中要安裝儲(chǔ)存能源的裝置。光伏發(fā)電受光照和溫度的影響很大,光能發(fā)電的隨機(jī)性強(qiáng),在短期內(nèi)光能發(fā)電變化快。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是通過大功率輸出的燃?xì)廨啓C(jī),把天然氣和汽油作為動(dòng)力原料,通過驅(qū)動(dòng)高速發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電穩(wěn)定性和可靠性高,污染小,并且能源的利用率高,微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是技術(shù)比較成熟的分布式電源,微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電通過冷熱電聯(lián)產(chǎn)運(yùn)作模式可以把能量的綜合利用率提高到85%以上。分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)也叫做冷熱電三聯(lián)供電系統(tǒng),是把制熱、制冷和發(fā)電結(jié)合到一起的分布式供能系統(tǒng),微型燃?xì)廨啓C(jī)冷熱電三聯(lián)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,微型燃?xì)廨啓C(jī)冷熱電三聯(lián)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由微燃?xì)廨啓C(jī)和溴冷機(jī)組組成,具體運(yùn)作模式是通過對天然氣的燃燒,帶動(dòng)微燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行發(fā)電工作,燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱爐,可以為用戶提供供暖的需要,高煙氣體也可以通過溴化鋰的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生制冷的作用。分布式式冷熱電聯(lián)產(chǎn)可以提高能源的利用率,降低污染物的排放。
4 總結(jié)
智能化和綠色能源是電力工業(yè)的發(fā)展方向,虛擬電廠分布式電源調(diào)度管理的提出,對電力工業(yè)電能開發(fā)和環(huán)境保護(hù)具有一定的研究意義,可以有效的解決分布式電源調(diào)度管理中出現(xiàn)的問題,提高了電力工業(yè)能源的利用率,保證了電力能源的可持續(xù)發(fā)展。
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