楊文生（國網(wǎng)長春供電公司，反竊電稽查大隊，吉林長春，130021）

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我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題及對策建議

楊文生
（國網(wǎng)長春供電公司，反竊電稽查大隊，吉林長春，130021）

當今我國正面臨社會經(jīng)濟飛速發(fā)展與資源短缺、環(huán)境約束的突出矛盾，光伏發(fā)電是利用太陽光發(fā)電的清潔能源，可補充我國能源不足。本文主要研究了我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理和特性展開研究；在此基礎(chǔ)上從五個方面分析了光伏發(fā)電存在的問題和困難，并針對此提出了相應的對策建議。

光伏發(fā)電；解決方法；對策建議

引言

太陽能轉(zhuǎn)換為電能，成為人類社會生活和生產(chǎn)中重要能源非常重要。作為一種清潔能源，利用太陽光發(fā)電，不僅能夠改變我國能源結(jié)構(gòu)，走可持續(xù)的發(fā)展道路；還能為眾多使用太陽能的單位獲得一定收益。這是利國利民的好事。

太陽能資源開發(fā)中光伏發(fā)電已經(jīng)展現(xiàn)巨大的能量，且應用領(lǐng)域已經(jīng)從航天延伸到家庭。隨著技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，從光伏發(fā)電、提高光電轉(zhuǎn)化效率、儲能電池到富裕電量并入國家電網(wǎng)，這其中很多技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)，整體系統(tǒng)運行模式也得到嘗試。但是還有很多問題需要研究，國家還需要制定長遠發(fā)展規(guī)劃。本文分析了太陽能光伏開發(fā)利用現(xiàn)狀和問題，探究了商業(yè)化發(fā)展策略，為我國光伏發(fā)展建言獻策。

1　光伏發(fā)電現(xiàn)狀比較研究

表1是世界太陽能資源較為豐富地區(qū)，在太陽能可開發(fā)量方面，中國位居第三［1-2］。

表1　太陽能資源較為豐富地區(qū)分布表 單位：萬億千瓦

可以看出，我國目前的太陽能可利用資源為110萬億千瓦時。近幾年，我國在太陽能實際開采量發(fā)展速度非常快，截至2015年，我國已經(jīng)成為全球光伏發(fā)電裝機容量最大的國家，且還有巨大的開發(fā)空間。

近年來，光伏發(fā)電已經(jīng)進入到大規(guī)模商業(yè)開發(fā)階段。截止2013年底，世界光伏發(fā)電總裝機容量達到約1.4億千瓦時，年新增裝機容量與水電基本相當，且首次超過風電。德國、中國、意大利、日本、美國等5個國家光伏發(fā)電裝機容量均超過1000萬千瓦，17個國家超過100萬千瓦。從項目類型來看，地面光伏電站裝機比重正在逐步提高，在世界新增裝機容量中所占比重已經(jīng)從2009年的23%提高到2013年的45%，建筑光伏（包括居民建筑應用和工商業(yè)建筑應用）比重從2009年的77%下降到2013年的55%［3］。

近年來，隨著技術(shù)的進步，光伏發(fā)電成本快速下降，太陽能已經(jīng)成為增長最快的清潔能源。2013年，世界太陽能發(fā)電總裝機容量為1.42億千瓦，占總裝機容量的2.5%；總發(fā)電量約為1600億千瓦時，約占總發(fā)電量的0.7%。2000-2013年，世界太陽能發(fā)電裝機容量和發(fā)電量均增長了約86倍，年均增長40.9%。

2013年全球光伏發(fā)電裝機容量居前十位的國家中，歐洲占有6個，亞洲有2個，北美洲有1個，大洋洲有1個。中國光伏發(fā)電裝機容量之和約占世界光伏發(fā)電總裝機容量的86%。近年來，中國太陽能發(fā)電發(fā)展迅速，已建成青海百萬千瓦級光伏發(fā)電基地。

在光伏利用方面，目前各國國家都有著比較豐富的經(jīng)驗，歐洲主要采用的是屋頂光伏發(fā)電技術(shù)以及即插即用式的分布式發(fā)電技術(shù)，這種光伏發(fā)電技術(shù)部存在大規(guī)模輸送以及大規(guī)模的消納問題，并且利用先進的電力電子技術(shù)可以實現(xiàn)較好的控制性能，除此之外，還可以利用蓄電池、超級電容等儲能裝置來實現(xiàn)不間斷供電的要求。與歐洲分布式的發(fā)電技術(shù)不同，美國制定了百萬屋頂光伏發(fā)電計劃，這種光伏發(fā)電模式采用的是集中式的光伏發(fā)電，并且具有良好的發(fā)電特性，實現(xiàn)了光伏能源的大規(guī)模利用。

2　光伏發(fā)電系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)

影響太陽能大規(guī)模利用的根本性因素有兩點：一點是來自技術(shù)方面的因素；另外一點是來自效益方面的因素。太陽能發(fā)電是實現(xiàn)太陽能高效利用的最重要形式之一。按照發(fā)電原理，太陽能發(fā)電主要包括光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩種方式［4］。本文主要分析光伏發(fā)電。

2.1光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)一般是由光伏電池板、AC/DC整流逆變裝置、蓄電池、直流負載和交流負載組成。光伏電池板發(fā)電的基本原理就是光照射在光伏電池板生，利用光伏效應進行發(fā)電，由于發(fā)出的電是直流電，因此要并到交流電網(wǎng)中，就需要一套AC/DC的整流逆變裝置，在蓄電池、整流逆變的控制中，需要一組專門的控制系統(tǒng)。

2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類

在通常情況下，根據(jù)光伏電源與電網(wǎng)之間連接的關(guān)系，可以將光伏發(fā)電系統(tǒng)劃分了三個類型。第一個類型就是獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)；第二個類型就是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)；第三個類型就是混合的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

（1）獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)就是自成系統(tǒng)。這種發(fā)電系統(tǒng)的特點就是不與任何電力系統(tǒng)保持連接，自發(fā)自用獨立進行發(fā)電和用電。通常來講，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)一般處在遠離電網(wǎng)的位置，如沙漠、山林之中，整個光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池板、蓄電池、控制器以及負載所組成。

一般在白天光照比較充足的情況下，利用蓄電池將電能進行儲藏，在夜間沒有太陽能的時，將蓄電池的電能釋放來給負荷進行供電。當發(fā)電量大于負載時刻，蓄電池就會將多余的電能進行儲藏。除此之外，控制器還可以實現(xiàn)最大太陽能獲取。

（2）并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)

這種發(fā)電系統(tǒng)一般是利用光伏電源發(fā)出的電，經(jīng)過逆變裝置將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭须娋W(wǎng)絡需要的電壓等級和頻率的電，在并網(wǎng)條件滿足之后，將電網(wǎng)并入到市電網(wǎng)絡中。并網(wǎng)系統(tǒng)既可以給自身提供能量，也可以將多余的能量反饋給電網(wǎng)。當夜晚到來或是光伏系統(tǒng)自身能量不夠的情況下，電網(wǎng)又可以給光伏系統(tǒng)進行供電。

目前看來，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要包括兩種最為主要的形式：一種就是帶有儲能裝置（如蓄電池組，見圖1）的光伏發(fā)電系統(tǒng)，這種發(fā)電系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)功能，在電網(wǎng)電能富余時，將光伏發(fā)電的能量儲存起來，在電網(wǎng)用電低谷時期，將電能進行釋放。第二種就是不帶有儲能裝置的光伏發(fā)電系統(tǒng)，這種光伏發(fā)電系統(tǒng)不具備調(diào)節(jié)功能。

圖1　并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（3）混合供電系統(tǒng)

發(fā)電系統(tǒng)是一種混合性的發(fā)電系統(tǒng)，除了采用光伏能源進行發(fā)電之外，還會采用天然氣、油等能源形式進行發(fā)電。

分布式發(fā)電正逐步進入民用。為了有效的滿足家庭使用，由光伏發(fā)電、鋰電儲能、充放電管理、用戶側(cè)電力、市電介入及控制管理系統(tǒng)等組成。通過光伏電源、蓄電儲能系統(tǒng)和家用電網(wǎng)的友好介入，實現(xiàn)光伏發(fā)電和市電互補性支持負載，能有效起到節(jié)能效果。

這些混合的發(fā)電方式可以充分利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點，最大限度的保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

3　發(fā)展遇到瓶頸

3.1上網(wǎng)存在困難

光伏發(fā)電應用形態(tài)主要包括兩種：一種是獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)；另外一種是并網(wǎng)式的光伏發(fā)電系統(tǒng)。兩種發(fā)電系統(tǒng)有著各自的特點和應用領(lǐng)域，在農(nóng)村偏遠地區(qū)的光伏供電系統(tǒng)中，不同的用戶、不同電源系統(tǒng)有不同的特性，它們都能夠通過蓄電池進行獨立運行。

并網(wǎng)型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中又可以分類，第一種類型是帶有蓄電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；另外一種就是不帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，兩者之間有著不同的運行特性和運行標準。帶有蓄電池的光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠被調(diào)度，并且能夠在特殊時刻提供電力供應。

3.2難以精確核算上網(wǎng)電量

目前來看，光伏發(fā)展面臨的一個主要的問題就是無法對上網(wǎng)電價進行精確控制，因此無法準確的測算相關(guān)發(fā)電成本。自從2009年7月份以來，國內(nèi)的首個光伏并網(wǎng)示范工程運營以來，政府相關(guān)部門、電力運營商和光伏發(fā)電主體等都對并網(wǎng)光伏系統(tǒng)價格展開了分析和討論，目前關(guān)于光伏上網(wǎng)電價的討論都在進行。目前國內(nèi)光伏在短時間內(nèi)都面臨著這種定價和競價的問題，許多光伏企業(yè)只有通過消費者使用來降低相應的開支和成本。

3.3投入產(chǎn)出比較低

除此之外，還有另外一個非常重要的因素會影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電成本以及上網(wǎng)電價，目前太陽能光伏電池的種類也比較多，最為主要的種類就是單晶硅以及多晶硅等，每種不同類型光伏電池板具有不同的發(fā)電效率，隨著當前光伏發(fā)電機組的成熟，相應轉(zhuǎn)換效率會提高，但是光伏在發(fā)展過程當中仍然存在著穩(wěn)定性較差，以及規(guī)模無法持續(xù)擴大等困難。根據(jù)太陽能電池板領(lǐng)域的銷售情況，可以知道多晶硅太陽能電池板仍然占比較大。

3.4光伏發(fā)電可調(diào)可控性弱

太陽能光伏發(fā)電由于受到光照等天氣因素的影響，因此在實際發(fā)電過程當中調(diào)節(jié)能力較差，這主要是由于光伏發(fā)電屬于受天氣影響的發(fā)電機理，同時控制系統(tǒng)尚未形成，它具有不可控性，如高峰發(fā)電時蓄電難，低峰時不夠用；它不能夠像火電機組或者水力發(fā)電機組那樣能夠時時調(diào)整機組能力。而光伏發(fā)電機組是通過直流逆變器與電網(wǎng)進行相連的，光伏發(fā)電能力與光照強度以及光照時間有著密切的關(guān)系，如果當前的天氣為陰天，那么光伏發(fā)電效益將無法保證。

3.5電廠與電網(wǎng)規(guī)劃脫節(jié)，并網(wǎng)標準制定滯后

國內(nèi)一些真正光伏發(fā)電企業(yè)并不是以經(jīng)營效益為主要目標，而是當作示范工程來進行使用和培養(yǎng)。由于目前還不具備一些實際仿真的數(shù)據(jù)，因此關(guān)于光伏發(fā)電在何種規(guī)模下會對電網(wǎng)安全運行造成影響，目前還沒有定論。

4　發(fā)展對策建議

4.1加強國家層面“宏觀設(shè)計”，完備光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)是未來綠色能源發(fā)展的方向，整個全球經(jīng)濟發(fā)展中能源需求對光伏發(fā)電有所依賴。光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展應從國家能源大局角度出發(fā)，制定適合我國長遠發(fā)展戰(zhàn)略和目標，結(jié)合光伏發(fā)電特點，找到其中存在的問題，從根本上找到有關(guān)的控制策略和控制手段。

4.2完善產(chǎn)業(yè)鏈體系

我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以借鑒發(fā)達國家的經(jīng)驗和教訓，引導企業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展適合國情的光伏控制網(wǎng)絡系統(tǒng)。理性認識光伏產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展趨勢，充分發(fā)揮我國企業(yè)的比較優(yōu)勢，應用云計算、大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)進行有效分析，找到一條核心的價值鏈條，該價值鏈條能夠保證整個光伏產(chǎn)業(yè)良性循環(huán)，且可持續(xù)發(fā)展。

4.3注重人才培養(yǎng)，建立人才保障體系

人才發(fā)展和人才培養(yǎng)是所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中的重點問題，在實際產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程當中，可以對各個方面的具有實踐經(jīng)驗的人才進行系統(tǒng)性培訓；另外，還可以通過學習國外的一些優(yōu)秀發(fā)展理念，鼓勵有自主創(chuàng)新能力的企業(yè)成為新型產(chǎn)業(yè)下的后備力量。通過第三代CPV的研發(fā)來保證整個光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)以及新型薄膜技術(shù)來實現(xiàn)各種產(chǎn)業(yè)格局高效轉(zhuǎn)變。目前產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸朝向高效CPV系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變也可以結(jié)合多種化合物來進行開展。各種轉(zhuǎn)換物質(zhì)之間還需要利用較大的面積蓄電池以及光伏發(fā)電板，不論如何，各個環(huán)節(jié)都依賴于人才隊伍的培養(yǎng)和建設(shè)。

光伏產(chǎn)業(yè)一樣需要規(guī)模經(jīng)濟，大規(guī)模的應用和建設(shè)可以從根本上降低整個交易環(huán)節(jié)的成本，并且從根本上提高產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出比。

4.4開發(fā)國內(nèi)市場，提高大眾接受度

光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是我國能源產(chǎn)業(yè)當中一個非常關(guān)鍵和非常重要的產(chǎn)業(yè)，光伏產(chǎn)業(yè)的應用在城市辦公樓、家庭蓄電與應用，國內(nèi)市場還有相當大的挖掘潛力。安裝光伏系統(tǒng)一次性投入大，回收成本慢，政府需要積極引導，一是引導人們綠色環(huán)境保護觀念；二是在光伏系統(tǒng)安裝時給予周期長、金額一定的補貼；三是與大系統(tǒng)安裝的用戶簽訂長期回收多余電力的合同?？傊?，通過全民專業(yè)知識普及、政策保障等體系建設(shè)，確保形成有效的新能源消費模式，服務國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

4.5加強產(chǎn)業(yè)與技術(shù)合作，開拓創(chuàng)新

光伏發(fā)電屬于一項新興產(chǎn)業(yè)，我國需要掌握一些核心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)。目前來看，上述核心技術(shù)部分掌握在發(fā)達國家企業(yè)的手中，通過對上述技術(shù)使用和引用來加強我國企業(yè)與其之間的合作，并且結(jié)合當前產(chǎn)品的各種特性來創(chuàng)建一套全新自主研發(fā)路徑，這種路徑能夠進一步帶動系統(tǒng)發(fā)展，以促進整個光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

5　結(jié)束語

我國太陽能資源非常豐富，通過將小水電、風力發(fā)電機以及柴油機等各種類型發(fā)電機進行對比可以發(fā)現(xiàn)：光伏發(fā)電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、綠色環(huán)保、獨立性強等特點。因此，從長遠的發(fā)展角度看，我國政府相關(guān)部門應該從大局出發(fā)，以戰(zhàn)略高度，從光伏技術(shù)、系統(tǒng)建設(shè)、應用普及、并網(wǎng)發(fā)電、經(jīng)濟核算及有效措施等體系建設(shè)上做好規(guī)劃，從根本上保證整個光伏能源能夠快速有效進行發(fā)電，并且產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

［1］魯璐.基于物元可拓模型的土地整理綜合效益評價［M］.華中師范大學.2012.

［2］李晅煜.水利建設(shè)項目綜合效益評價指標體系構(gòu)建與應用方法研究［M］.天津大學.2005.

［3］魯敏.林業(yè)投資項目綜合效益評價模型研究［M］.北京林業(yè)大學.2007.

［4］梁彥慶，黃志英，馮忠江，李燦.基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的土地整理項目綜合效益評價研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（8）:4799-4801.

Suggestions on Problems of Photovoltaic Industry in Our Country

Wensheng Yang
（Changchun Electric Power Supply Company， Check Team of Anti- Stealing Electricity， Changchun， Jilin， 130021， China）

Today our country is facing the social economic rapid development and shortage of resources，environmental constraints， the prominent contradiction， photovoltaic power generation is to use the sun power generation of clean energy， can supplement energy shortage in our country. This paper mainly studied the present situation of photovoltaic power generation in China， the basic principle and characteristics of photovoltaic power generation system study； On the basis of photovoltaic power generation are analyzed from five aspects of problems and difficulties， and puts forward the corresponding countermeasures and Suggestions for them.

Photovoltaic Power Generation； Solution； Countermeasures and Suggestions

楊文生（1964-），男，滿族，吉林省長春市人，電氣工程師。

TM615

A

2095-8412 （2016） 03-572-05