新能源发电技术报告

--- J I A N G S UJ I A N G S UU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y 新能源发电技术课程学习报告 学院名称： 电气信息工程学院 专业班级：电气 1004 学号：3100501091 姓名：贾斌彬 2013/10/2 9 -.-word 资料- --- 摘要：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。于是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，本文着重介绍太阳能中光伏发电的四大方面。 关键词：光伏、太阳能、能源、发电 引言：丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉 价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达 80 万千瓦， 假如把地球表面 0.1%的太阳能转为电能， 转变率 5%， 每年发电量可达 5.6×1012 千瓦小时，相当于世界上能耗的40 倍。太阳能属于再生绿色能源，可以说是“取 之不尽，用之不竭”。太阳能光伏发电技术利用半导体材料的光伏效应，将太阳 光辐射能直接转换为电能，被认为是当今世界上最具发展前景的新能源技术。 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 10 多座兆瓦级光伏发电系统，6 个兆瓦级的联网光伏电站。美国是 最早制定光伏发电的发展规划的国家。 1997 年又提出“百万屋顶”计划。 日本 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 10 大厂商有 4 家在日本。 而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价， 大大推 动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国 -.-word 资料- --- 家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，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 年——2005 年年平 均增长率约 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 兆瓦甚至 100 兆瓦扩大。光伏组件 的生产成本降到 3 美元/瓦以下。2006 年的光伏行业调查表明，到 2010 年，光 伏产业的年发展速度保持在 30%以上。 年销售额将从 2004 年的 70 亿美金增加到 2010 年的 300 亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。 早在 1839 年，法国科学家贝克雷尔就发现，光照能使半导体材料的不同部 位之间产生电位差。 这种现象后来被称为“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。调查数据显示， 2011 年， 全球光伏新增装机容量约为 27.5GW， 较上年的 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，去年新增安装量约 2.1GW，增幅高达 84%。由于前几年发达国家 光伏补助相当多，国外光伏发电迅猛，为了调节（降低）光伏发电装机，德国、 英国、 美国等发达国家已经开始降低光伏发电的补助，因此这些国家的光伏装机 明显下降。光伏发电补助下降，使市场自动调节，当光伏组件价格降低到一定阶 段时，达到商业发电的经济指标，光伏发电规模会增加。 -.-word 资料- --- 其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2011 年的光伏发电安装 量比 2010 年增长了约 5 倍，2011 年电池产量达到 20GW，约占全球的 65%。截 至 2011 年底，中国共有电池企业约 115 家，总产能为 36.5GW 左右。其中产能 1GW 以上的企业共 14 家，占总产能的 53%；在 100MW 和 1GW 之间的企业共 63 家，占总产能的 43%；剩余的 38 家产能皆在 100MW 以内，仅占全国总产能 的 4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商 的出货量占到电池总产量的 60%。近 20 年来，我国光伏产业的发展已初具规模， 但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距。我国目前尚有约 30000 个村庄， 700 万户，3000 万农村人员还没有用上电，60%的有电县严重缺电，光伏市场潜 力巨大。专家预测 2006 年我国太阳能电池生产能力将超过 300MW。在今后的十 几年中，太阳电池的市场走向将发生很大的改变，到 2010 年以前中国太阳电池 多数是用于独立光伏发电系统，从 2011 年到 2020 年，中国光伏发电的市场主 流将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。 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 1300 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 亿补贴光伏业， 中国太阳能光伏发电又迎来 了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。 虽然我国光伏产业发展迅速， 产业规模和技术水平都有相应提高。但同发达 国家相比，仍存在很大差距，如：专用原材料国产化程度不高，品种不全，已经 实现国产化的材料和部件，其性能比国外偏低，如银、铝浆、EVA等。组件封装 低铁绒面玻璃、TPT 尚未投放市场光伏产业链上游小、下游大的不平衡状态，其 中最严重的是太阳级多晶硅生产是空白，完全依赖进口。其它环节的差额部分需 -.-word 资料- --- 要进口，如电池片、硅锭∕硅片，配套材料等。产业设备设计水平和制造能力落 后。多晶硅铸造炉、线锯、破锭机完全需要进口； PECVD 氮化硅沉积设备、丝 网印刷机、电池片分选机、串联焊接机等性能均不能满足现代化生产需要。这些 设备都需要全套引进，等等。 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。 以下论述光伏发电的四大方面： 一：光伏发电原