光伏分布式应用的展望范文

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《电器工业》2014年第四期

一、光伏产业面临的机遇与挑战

用电量数据能够解释GDP很大部分，总理曾经在任职辽宁书记的时候，分析了当时辽宁省经济状况，并以此为基础，英国经济学人杂志，2010年正式推出克强指数，这个指数受到了包括花旗银行在内的众多国际机构的认可，我国用电量用GDP呈正相关关系，且数据高度一致。因此可以利用GDP走势来预测用电量的需求。假设2014年~2020年民意GDP增速保持不变，全社会用电量将会保持10%~15%的年增长率，预计到2020年中国能源需求将会翻一番，如果10%的电力由光伏供应的话，届时将需要1000GW的装机容量。

中电联统计数据显示，2013年我国煤电占电源总装机的67%，是世界上煤电比重最高的国家。煤炭利用不仅带来了大量的二氧化碳排放，同时也是雾霾天气的主要元凶。我国大面积雾霾最主要的原因是巨大的煤炭消费量和大量煤炭长期积累的必然结果，煤炭消费排放的二氧化硫，氮氧化物及烟尘，是形成PM2.5最重要的污染物，世界上一半的煤炭都在中国燃烧，在我国煤炭的消费中，大约有一半是用来发电的，虽然目前的燃煤发电减排技术已经相当成熟，但是由于煤炭消费的基数过于庞大，导致了每年的温室气体排放量依然高得惊人。目前，仅燃煤发电排放的二氧化硫和氮氧化物几乎占到总排量的一半以上。煤电比重同样较大的德国，依靠大力发展的光伏风电等清洁能源，成功摆脱了空气污染的困扰，通过清洁能源代替部分煤电，德国的煤电占比从1990年的57%下降到2012年的45%。作为欧洲空气污染曾经最严重的重灾区，德国鲁尔工业区已经重见蓝天，并成为著名的旅游城市。目前德国可再生能源发电比重占到22%，其中光伏发电占全部发电量的5%，德国政府还计划到2020年，关闭所有的核电站。目前核电占比大概是16%，届时将由可再生能源所替代。

通过新能源数据显示，煤电发电成本逐年攀升，全球煤电发电成本在过去四年里增长了67%，计算煤电成本时除了经济成本，还应该考虑燃煤对环境带来的污染而引起的治污成本，雾霾已经危急中国经济社会发展，持续的雾霾给中国造成了较大的经济损失，亚洲开发银行与清华大学了迈向发展可持续未来，中国环境报告称，中国空气污染在2012年给中国经济造成的损失是19734亿元，以煤电成本每年2%递增，光伏度电成本以每年7%递减为例，2016年可实现煤电非市场化替代，替代价格每度电0.78元人民币，如果只考虑到煤电经济成本，到2020年可实现光伏对煤电市场化替代，届时替代价格大约每度电0.5元人民币。尽管目前的光伏发电成本高于风电和生物质能中的垃圾发电，但是风电和垃圾发电成本目前也已经接近极限，光伏发电成本却在一直快速地呈现出下降的趋势，光伏发展前途取决于其发展成本能否持续降低，使其在可再生能源发电中具有领先的优势。

光伏转化效率的持续提升也是一个挑战。光伏组件转化效率是影响光伏发电系统成本的最重要的因素，经济数据表明，转化效率每提升1%，光伏发电系统成本大约下降7%~8%，专家普遍预测，常规晶硅电池效率提升也已经接近极限，CIGS、地化膜产业化技术发展非常迅速，地化膜转化效率每年都有0.5%~1%的提升，CIGS每年也保持了提升1个百分点，未来几年薄膜电池转化效率将继续保持较为快速的增长态势。在今年CIGS薄膜电池组件转化效率就将超过常规的多晶硅组件，组件成本将进一步降低，产品的性价比将在市场中更加具有竞争优势。

二、光伏分布式应用发展趋势

分布式应用将成为光伏发展的应用方式。与传统发电相比，光伏发电的优势是分布式，而分布式发电的最大优势是不需要集中并网。因此，小型模块化，分散式布置在用户附近的高效可靠的分布式单元，将成为未来能源利用的主要方式。中国可供发展分布式发电的资源很多，根据预测，到2020年，全国屋顶建筑面积将超过9亿平方米，为光伏建筑一体化的应用提供了广阔的市场空间，如果将全国建筑物屋顶的10%，立面的15%都安装上光伏发电系统的话，到2020年光伏建筑一体化潜在的市场规模就有1000GW，可直接拉动10万亿元以上投资，间接带动投资消费30万亿元，目前技术和经济可行性都已经具备，但是相关标准制定还比较滞后，从而制约了我国光伏建筑一体化市场大规模应用。国家能源局领导在一次光伏企业座谈会上指出，分布式光伏发电是最有前途的，光伏建筑一体化是未来光伏应用的主要市场。太阳能电池组件应用，一是大规模集中发电，二是小规模的分布式发电，三是B2C，就是一些小产品的应用。大规模集中发电，主要是指建设的地面光伏电站，需要占用大量的土地，同时需要并网。土地资源稀缺和并网难，是最大的制约因素。而小规模分布式发电，指的是屋顶的电站和建筑立面电站，也就是通常所说的BIPV和BAPV等光伏建筑一体化。我国东南沿海省份光照资源比较充分，用电负荷比较高，由于经济相对比较发达，导致土地资源比较紧缺，土地成本也相对较高，从而制约了地面电站的开发与建设，我国西北省份光照资源也非常得好，闲置土地资源目前来看相对充裕一些，但短期来看并网还存在一定困难。同时由于远途传输导致送出成本相对较高，西部土地的建设成本也将越来越高。因此中国光伏产业发展的根本出路，笔者认为是在光伏建筑一体化上，企业、居民可以自发自用，多余上网，国家在关于促进光伏产业健康发展的若干条件中明确指出，未来将重点推广分布式发电系统。

薄膜化与柔性化是光伏分布式应用的发展趋势，从前面分析当中可以得出这样的结论，未来主要的光伏发电市场是在光伏建筑上进行应用，就是EAPV和EIPV，所以产品必须适应并满足市场的需求，根据市场的需求分析，薄膜化和柔性化将成为光伏分布式应用的发展趋势。就BIPV建筑立面建设电站而言，薄膜电池更是占有得天独厚的技术优势，尤其是在东南西三个太阳广可照射的立面上。实践证明薄膜电池与其他产品相比，具有六个方面的应用优势，第一个是无污染，即良好的温度特性。薄膜组件工作温度在60~70℃情况下，它的发电量比晶体硅要多出10%~12%。二是良好的弱光响应。三是环境适应性比较强，包括风沙条件下，薄膜电池也会比晶硅电池发电量多出2%。四是薄膜电池相对晶硅而言，它的能源回收期比较短。五是具有美观和透光性，包括家里面、办公室有窗户的地方都可以安装。六是应用范围比较广，薄膜电池能够加工成柔性组件，它的重量也比较轻，在光伏建筑应用和应用领域具有独特的优势。尤其是在屋顶建设光伏发电系统，目前全国有数量巨大的工业厂房可以用于建设屋顶的光伏电站，但是大部分工业厂房的屋顶都为轻钢屋顶，由于受到屋顶荷载的制约，而不能大规模开发利用，以我国华南地区为例，工业厂房屋顶荷载一般要求每平方米小于15公斤，而常规组件光伏系统荷重都达到每平方米30公斤，只有薄膜组件光伏系统荷重小于平每平方米5公斤，因此柔性化的薄膜化电池将给光伏产业带来革命性发展，并将从根本上改变人类的生活方式，它的历史意义不亚于互联网的出现。柔性化薄膜电池重量轻，具有可塑性，可以根据建筑物形状进行铺装，在使用上无需支架，安装的时候也不会破坏屋顶原有结构，解决了屋顶负荷不足和分荷载的问题，同时柔性薄膜电池的应用，在雨伞、行李箱、随身手带、公文包、手机、交通工具、汽车、飞机上都有很多应用。

三、结束语

以太阳能为代表的新能源，它的核心竞争方式与传统的能源正好是相反的，它已经不是资源的竞争，而是核心技术的竞争，谁掌握了核心技术，谁就掌握了能源。近些年来，汉能集团始终致力于发展新能源产业，先后从德国、美国并购了全球领先的薄膜太阳能企业，其战略就是通过自主创新和技术并购，在全球范围内进一步整合薄膜太阳能工艺技术路线，继续保持技术和成本领先，为中国的光伏产业发展贡献力量。2014年2月，汉能凭借全球领先的薄膜光伏技术和独特的创新理念，被美国麻省理工学院评为全球最具创新力企业之一，这不仅是对汉能高科技、能源创新发展模式，以及汉能薄膜光伏技术的认可，也是对薄膜光伏是今后光伏产业的发展方向的认可。今天新能源已不再是传统能源的补充，而是一种替代，到2035年全球将会有50%的传统能源被新能源所替代。届时，世界上将不会再为争夺能源而发生战争，人类也将进入生态文明与大自然和谐相处的时代。

作者：冯电波单位：汉能控股集团