光伏發電的起源及發展
早在1839年,法國科學家貝克雷爾(Becqurel)就發現,光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差。這種現象后來被稱為“光生伏打效應”,簡稱“光伏效應”。1 954年,美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電池,誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術。
20世紀70年代后,隨著現代工業的發展,全球能源危機和大氣污染問題日益突出,傳統的燃料能源正在一天天減少,對環境造成的危害日益突出,同時全球約有20億人得不到正常的能源供應。這個時候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能夠改變人類的能源結構,維持長遠的可持續發展,這之中太陽能以其獨有的優勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源,是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦,假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能,轉變率5%,每年發電量可達5.6×1012千瓦小時,相當于世界上能耗的40倍。正是由于太陽能的這些獨特優勢,20世紀80年代后,太陽能電池的種類不斷增多、應用范圍日益廣闊、市場規模也逐步擴大。
20世紀90年代后,光伏發電快速發展,到2006年,世界上已經建成了10多座兆瓦級光伏發電系統,6個兆瓦級的聯網光伏電站。美國是最早制定光伏發電的發展規劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計劃。日本1992年啟動了新陽光計劃,到2003年日本光伏組件生產占世界的50%,世界前10大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規定了光伏發電上網電價,大大推動了光伏市場和產業發展,使德國成為繼日本之后世界光伏發電發展最快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國,也紛紛制定光伏發展計劃,并投巨資進行技術開發和加速工業化進程。
世界光伏組件在1990年——2005年年平均增長率約15%。20世紀90年代后期,發展更加迅速,1999年光伏組件生產達到200兆瓦。商品化電池效率從10%~13%提高到13%~15%,生產規模從1~5兆瓦/年發展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦擴大。光伏組件的生產成本降到3美元/瓦以下。
2006年的光伏行業調查表明,到2010年,光伏產業的年發展速度將保持在30%以上。年銷售額將從2004年的70億美金增加到2010年的300億美金。許多老牌的光伏制造公司也從原來的虧本轉為盈利。[3]
中國光伏發電的發展
發展優勢
中國太陽能資源非常豐富,理論儲量達每年17000億噸標準煤,太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國地處北半球,南北距離和東西距離都在5000公里以上。在中國廣闊的土地上,有著豐富的太陽能資源。大多數地區年平均日輻射量在每平方米4千瓦時以上,西藏日輻射量最高達每平 米7千瓦時。年日照時數大于2000小時。與同緯度的其他國家相比,與美國相近,比歐洲、日本優越得多,因而有巨大的開發潛能。
發展歷程
中國太陽電池的研究始于1958年,1959年研制成功第1個有實用價值的太陽電池。中國光伏發電產業于20世紀70年代起步,1971年3月首次成功地應用于我國第2顆衛星上,1973年太陽電池開始在地面應用,1979年開始生產單晶硅太陽電池。20世紀90年代中期后光伏發電進入穩步發展時期,太陽電池及組件產量逐年穩步增加。經過30多年的努力,21世紀初迎來了快速發展的新階段。
中國的光伏產業的發展有2次跳躍,第一次是在20世紀80年代末,中國的改革開放正處于蓬勃發展時期,國內先后引進了多條太陽電池生產線,使中國的太陽電池生產能力由原來的3個小廠的幾百千瓦一下子上升到6個廠的4.5兆瓦,引進的太陽電池生產設備和生產線的投資主要來自中央政府、地方政府、國家工業部委和國家大型企業。第二次光伏產業的大發展在2000年以后,主要是受到國際大環境的影響、國際項目/政府項目的啟動和市場的拉動。2002年由國家法改委負責實施的“光明工程”先導項目和“送電到鄉”工程以及2006年實施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發電技術。在這些措施的有力拉動下,中國光伏發電產業迅猛發展的勢頭日漸明朗。
到2007年年底,中國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦(100MW),從事太陽能電池生產的企業達到50余家,太陽能電池生產能力達到290萬千瓦(2900MW),太陽能電池年產量達到1188MW,超過日本和歐洲,并已初步建立起從原材料生產到光伏系統建設等多個環節組成的完整產業鏈,特別是多晶硅材料生產取得了重大進展,突破了年產千噸大關,沖破了太陽能電池原材料生產的瓶頸制約,為中國光伏發電的規?;l展奠定了基礎。2007年是中國太陽能光伏產業快速發展的一年。受益于太陽能產業的長期利好,整個光伏產業出現了前所未有的投資熱潮,但也存在諸如投資盲目、惡性競爭、創新不足等問題[4]。
2009年6月,由中廣核能源開發有限責任公司、江蘇百世德太陽能高科技有限公司和比利時Enfinity公司組建的聯合體以1.0928元/度的價格,競標成功我國首個光伏發電示范項目——甘肅敦煌10兆瓦并網光伏發電場項目,1.09元/千瓦時電價的落定,標志著該上網電價不僅將成為國內后續并網光伏電站的重要基準參考價,同時亦是國內光伏發電補貼政策出臺、國家大規模推廣并網光伏發電的重要依據。
前景規劃
根據《可再生能源中長期發展規劃》,到2020年,中國力爭使太陽能發電裝機容量達到1.8GW(百萬千瓦),到2050年將達到600GW(百萬千瓦)。預計,到2050年,中國可再生能源的電力裝機將占全國電力裝機的25%,其中光伏發電裝機將占到5%。預計2030年之前,中國太陽能裝機容量的復合增長率將高達25%以上。