太阳能发电基本知识与应用案例
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第二节 发展历史与现状

1839年,法国科学家贝克勒尔(Becqurel)发现了“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。

1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。

20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展,这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。

20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了十多座兆瓦级的光伏发电系统,6个兆瓦级的并网光伏电站。美国是最早制定光伏发电发展规划的国家,其于1997年又提出了“百万屋顶”计划。日本于1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前十大厂商有4家在日本。而德国的新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场及光伏产业的发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制订了光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。

世界光伏组件在1990—2005年的年平均增长率约为15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化的电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦/年甚至100兆瓦/年扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。

2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,与上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中、日、印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW、1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。2011年,全球光伏产业遭遇前所未有的危机,由于多晶硅、硅片、电池片以及组件产能不断扩大,供过于求的局面持续恶化,导致主要产品价格快速下跌,大部分企业陷入亏损境地。

2012年,尽管产能扩大趋势在一定程度上得到了抑制,但供需失衡的局面仍在持续,并没有得到根本性的改善,主要产品价格进一步下滑,不少知名企业相继破产,光伏产业发展势头受阻。2012年受欧债危机等影响,传统光伏装机大国如德国、意大利等普遍在下调补贴费率,欧洲新增光伏装机量约为 18.2GW,近十年来首次出现下滑。与此同时,全球光伏装机市场发展重心逐渐向新兴光伏国家倾斜,中、美、日光伏市场正在加快崛起。中国2012年的新增光伏装机容量达到4.5GW,成为仅次于德国的全球第二大光伏市场。产业发展方面,由于价格成本倒挂,大部分企业出现连续几个季度的亏损,部分企业破产重组。总体而言,2012年全球光伏产业面临一定程度的困境,市场增长缺乏动力,当年新增光伏装机容量29.7GW,与2011年的28.7GW相比仅增长约3.5%,这也是近十年来全球光伏装机市场的最低增速。光伏应用市场增长缓慢,进一步加剧了全球光伏产业的困难局面。

2013年是我国光伏产业否极泰来的一年,该行业在经历2011年和2012年的持续亏损之后,终于在2013年逆袭,主要光伏企业实现扭亏,经营状况得到了较大改善。这一年,也是中央政府对光伏产业高度重视的一年,国务院出台了《关于促进我国光伏产业健康发展的若干意见》(国发〔2013〕24号),相关配套文件也相继出台落实,涉案金额最大的中欧光伏贸易纠纷也实现和解,这些都为光伏产业走出困境奠定了坚实的基础。2014年,光伏产业面临复杂多变的国内外形势,既有光伏政策密集出台所带来的利好,又有国际市场不确定和供需恐进一步失衡等不利因素所带来的挑战。

中国太阳能光伏发电发展潜力巨大,配合积极稳定的政策扶持,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1 300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏产业,中国太阳能光伏发电又将迎来新一轮的快速增长,并将吸引更多的战略投资者加入这个行业中来。

无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的,中国的一次性能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。