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關(guān)鍵詞:分布式光伏發(fā)電;關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展前景
中圖分類號:TM615 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 04-0000-01
隨著能源短缺與能源需求的矛盾日益突出,能源價格會不斷升高,嚴重阻礙了社會發(fā)展的步伐,尋找可再生能源,走可持續(xù)發(fā)展道路迫在眉睫。太陽能作為一種最常見的可再生能源,不僅分布廣,無污染,而且可再生,被國際上認為是最好的化石能源替代品[1]。
太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為可再生能源產(chǎn)業(yè),引起了各國政府的重視和大力支持。很多國家正積極研究光伏發(fā)電技術(shù),并出臺分布式光伏發(fā)電的財政補貼等政策,以促進光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,來應對能源短缺現(xiàn)象[2]。
光伏發(fā)電技術(shù)是一項優(yōu)化未來能源構(gòu)成的高新發(fā)電技術(shù),分布式光伏電站的快速發(fā)展將加速遠程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和推進相關(guān)技術(shù)的市場需求。隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展,遠程監(jiān)控系統(tǒng)將成為一種重要的手段。
一、分布式光伏電站簡介
分布式光伏發(fā)電特指采用光伏組件,將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng),支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行,或者同時滿足這兩個方面的要求。
二、分布式光伏發(fā)電特點
分布式光伏發(fā)電是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式,它倡導就近發(fā)電,就近使用,就近轉(zhuǎn)換,就近并網(wǎng)的原則,以滿足特定用戶的需求,可以有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量,還可以降低電力在升壓及長途運輸中的損耗。具有以下特點:
一是輸出功率相對較小,一般而言,一個分布式光伏發(fā)電項目的容量控制在數(shù)千瓦以內(nèi)但小型光伏系統(tǒng)相比大型的投資收益率并不會降低;
二是污染相對很小,沒有噪聲,也不會對空氣和水產(chǎn)生污染,環(huán)保效益突出;
三是可以在一定程度上改善當?shù)氐挠秒姞顩r,但是分布式光伏發(fā)電的能量密度相對較低,并不能從根本上解決用電緊張問題,而且具有間歇性;
此外,還有安全可靠性高,抗災能力強,非常適合于遠離大電網(wǎng)的邊遠農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)供電,不需要遠距離輸送電力,成本低、效率高[3]。
三、分布式光伏電站監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設備包括光伏電池陣列、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設備,另外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下,分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池陣列組件將太陽能轉(zhuǎn)換輸出的電能,經(jīng)過直流匯流箱集中送入直流配電柜,由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載,多余或不足的電力通過聯(lián)接電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。
四、分布式光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)
分布式光伏發(fā)電倡導盡可能就地消納,通過配電網(wǎng)接入電力系統(tǒng),配電自動化系統(tǒng)需要對光伏發(fā)電進行監(jiān)控和管理,以保證電網(wǎng)的安全可靠運行。分布式光伏發(fā)電一般在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū),發(fā)展中的大、中、小城市或商業(yè)區(qū)附近建造,通常建在工業(yè)廠房、公共建筑以及居民屋頂上。這給分布式光伏電站的監(jiān)控和管理都帶來了挑戰(zhàn),我們可以通過遠程監(jiān)控來解決這一難題。
(一)通訊技術(shù)。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的通信方式有多種類型。主要取決于城市中心、市區(qū)、郊區(qū)、農(nóng)電等不同的地理位置。通信介質(zhì)也分多種,包括:光纖、電力線載波、無線等方式。光纖通信具有容量大、傳輸距離遠、抗電磁干擾、無輻射等特點,是市區(qū)配電網(wǎng)自動化首選的一種通信方式。隨著光纖通信技術(shù)的不斷普及和發(fā)展,其性價比也比較適中。無線方式通信實施比較方便,而且布置靈活,但容易受干擾。電力線載波通信方式比較適合農(nóng)電及遠距離線路,價格也相對便宜。
(二)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應至少包括環(huán)境監(jiān)測設備,電參數(shù)監(jiān)測設備等。
1.數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集是指從傳感器和其它待測設備等被測單元中采集需要的數(shù)據(jù),送到上位機中進行分析、處理的行為。電壓傳感器用于采集光伏陣列的輸出電壓、蓄電池電壓、逆變器輸入電壓、直流負載的輸入電壓。電流傳感器用于采集光伏陣列的輸出電流、蓄電池電流、逆變器輸入電流、直流負載的輸入電流。智能傳感器用于采集逆變器的輸出電壓、電流、功率、功率因數(shù)。溫度傳感器和調(diào)理板用于采集室外、光伏組件和蓄電池的溫度。輻照儀用于測量水平面的太陽總輻照度和光伏陣列表面的輻照度。
2.數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。電站數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)中監(jiān)測裝置與數(shù)據(jù)采集裝置之間、數(shù)據(jù)采集裝置與數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)分布式光伏電站、電力部門的不同情況選擇相應的通訊方式進行數(shù)據(jù)傳輸,并確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆奖愫桶踩?/p>
3.數(shù)據(jù)中心。通過實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義與命名規(guī)范,集中多個光伏電站數(shù)據(jù)的環(huán)境。軟件部分是整個監(jiān)測系統(tǒng)的核心,從傳感器采集得到的信息量將全部送至該部分進行數(shù)據(jù)處理和顯示。提供了強大的圖形界面,顯示畫面生動,一目了然。
中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展曾過度依賴國外市場,尤其是歐洲市場,受歐債危機、歐盟及美國“雙反”等事件的影響,國外市場持續(xù)低迷,中國光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展也因此呼吁國內(nèi)光伏市場的快速啟動。
目前分布式光伏發(fā)電已被廣泛應用在家庭供電、道路照明、景觀照明、交通監(jiān)控、大型廣告牌、發(fā)電站,市場規(guī)模逐步擴大,呈現(xiàn)出廣闊的市場前景。2012年12月19日,國務院召開常務會議提出要著力推進分布式光伏發(fā)電,鼓勵單位、社區(qū)和家庭安裝和使用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。在《關(guān)于申報分布式光伏發(fā)電規(guī)?;瘧檬痉秴^(qū)的通知》文件中,將在每個省建設500MW分布式光伏的規(guī)?;瘧檬痉秴^(qū)[4],這是國內(nèi)啟動的至今最大的光伏項目,這些政策極大鼓舞了國內(nèi)分布式光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,我國分布式光伏產(chǎn)業(yè)迎來了重大的挑戰(zhàn)和機遇。
參考文獻:
[1]陳晨,陳明明.太陽能光伏發(fā)電現(xiàn)狀分析及發(fā)展方向[J].動力與電氣工程,2013.
[2]王斯珍.我國已成為全球主要太陽能電池生產(chǎn)國[J].四川水利發(fā)電.2008(124):14-15.
關(guān)鍵詞:光伏產(chǎn)業(yè) 福建
一、福建太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
福建省非常重視太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2007年4月起,先后出臺了《福建省促進LED和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見(2007~2010年)》《太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃2007-2009》,《福建省新能源振興實施方案》。這些文件包括推進公共應用,獎勵自主創(chuàng)新,推廣ED和光伏產(chǎn)品,對產(chǎn)業(yè)實行優(yōu)惠的財稅和用電政策,鼓勵優(yōu)先采用省內(nèi)生產(chǎn)的LED和光伏產(chǎn)品,建立公共技術(shù)服務平臺等。在這些政策的推動下近年來,福建省太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,已經(jīng)形成礦山開采、粗晶冶煉、精制提純、晶體制作、硅片切割、擴散印刷、組件封裝等環(huán)節(jié)在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。2010年LED和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模約200億元,其中LED外延片和芯片產(chǎn)能占全國50%以上。主要分布在福州、廈門、漳州云霄、龍巖永定、泉州晉江和南安、莆田城廂等光電園區(qū)。
工業(yè)硅。福建硅礦資源豐富,產(chǎn)量約占全國的9.4%,世界的6.7%,是國內(nèi)乃至世界上品位,純度最高的礦區(qū)之一,這為當?shù)剌^低成本獲取多晶硅原材料提供了充足的資源儲備。福建省的硅石資源豐富、品位高;而且小水電站遍布全省各區(qū),由于豐水季節(jié)電價較低有利于與硅礦資源配套,降低了生產(chǎn)成本,為福建省的初級硅提純提供了重要的基礎(chǔ)。目前省內(nèi)硅材料生產(chǎn)企業(yè)多集中在硅石資源與水電資源相對豐富且配套的山區(qū)縣,尤以三明、龍巖地區(qū)為主。2010年福建有各類工業(yè)硅冶煉企業(yè)40多家,工業(yè)硅年產(chǎn)量約10.85萬噸,產(chǎn)能20余萬噸,已成為國內(nèi)重要的工業(yè)硅生產(chǎn)地。
多晶硅材料。目前,福建省還不能規(guī)?;a(chǎn)太陽能級硅材料,均由省外國外采購。2010年福建多晶硅產(chǎn)量614噸,僅占全國的0.14%,世界的0.04%。福建的企業(yè)、科研單位從上世紀90年代中后期開始就一直在探索采用物理冶金法從工業(yè)硅中提取高純度硅相關(guān)技術(shù)。長期以來福建多晶硅提純技術(shù)落后,2012年8月中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)所承擔的太陽能級多晶硅材料提純關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及檢測服務平臺標準化建設項目通過驗收,項目成果已在福建億田硅業(yè)有限公司獲得應用,大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化在即。
太陽能電池制造。福建晶硅電池目前不具備規(guī)模生產(chǎn)能力,但非晶硅薄膜電池有優(yōu)勢,南安市三晶電力陽光有限公司,福建鈞石能源有限公司,臺資企業(yè)創(chuàng)輝,金寶利公司等一批光伏電池企業(yè)先后建成投產(chǎn),2009年福建太陽能電池組件產(chǎn)能達500兆瓦。福建LED和光伏產(chǎn)業(yè)專業(yè)園區(qū)建設已進入,企業(yè)超150家,產(chǎn)值超100億元。全省12個專業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū),分布在福州,廈門,泉州及云霄,華安,長汀等地,區(qū)域性光電產(chǎn)業(yè)聚集效應顯現(xiàn)。福建光伏產(chǎn)業(yè)鏈正逐步完善,發(fā)展規(guī)模也躍居全國前列。
經(jīng)過多年的發(fā)展,福建光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈比較完整,上游有多晶硅生產(chǎn)企業(yè)、硅片生產(chǎn)商,中下游則有陽光大地等太陽能電池及組件生產(chǎn)企業(yè)。自2011年以來,受債務危機的影響,歐洲光伏市場需求下降,這對福建光伏產(chǎn)業(yè)造成重創(chuàng)。在困境面前,只有促進國內(nèi)市場發(fā)展,光伏產(chǎn)業(yè)才有可能得以突破重圍,健康發(fā)展。
二、太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景與趨勢
隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題的日益突出今天,人們不得不越來越依賴新能源,太陽能光伏發(fā)電是最具發(fā)展前景的新能源發(fā)電技術(shù),今后會不斷地發(fā)展壯大,并最終成為人類能源的主體。太陽能光伏發(fā)電具有十分明顯的優(yōu)勢,首先是資源豐富,且不會枯竭,是可再生清潔能源,特別是光伏發(fā)電過程不耗水,光伏電站建設不受水資源制約,可以在任何空閑土地上、特別是可以在沙漠土地上建設光伏電站。其次是光伏電池安裝建設簡單,裝機規(guī)模靈活,運行管理方便,既可以利用空曠場地進行建設,也可以與建筑物結(jié)合建設,幾乎不需要進行運行維護,開發(fā)利用的潛力很大。
福建省“十二五”能源發(fā)展專項規(guī)劃提到至2015年全省光伏發(fā)電裝機容量達10萬千瓦。新增太陽能熱水器40萬平方米,2015年累計保有量達100萬平方米。太陽光伏制造業(yè)方面到2015年福建省要實現(xiàn)LED與太陽能光伏產(chǎn)業(yè)銷售收入1200億元以上,其中太陽能光伏產(chǎn)值達600億元。但歐債危機及美國的光伏電池“雙反”案件勢對福建省這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來不利影響。只有加快啟動國內(nèi)市場,才能走出困境。
太陽能被視為取之不盡、用之不竭的清潔能源,國內(nèi)市場潛力巨大,用途廣泛。福建海岸線長、島嶼多,太陽能可供應島上居民用電和漁民出海打魚使用。城鄉(xiāng)公交亭使用太陽能的棚頂,既能遮風避雨,又能充電照明。太陽能還可用于農(nóng)村灌溉用電,解決景區(qū)、偏僻農(nóng)村用電難,也可用于城市夜景工程,既經(jīng)濟又省力。
2011年我國光伏安裝量達到2.2吉瓦,首次突破吉瓦級,成為全球第三大光伏安裝國。從資源優(yōu)勢、技術(shù)水平、生產(chǎn)能力、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)等各方面來看,我國都已具備了加快啟動光伏市場的條件基礎(chǔ)。而迫切需要生產(chǎn)生活用電并擁有豐富土地資源的農(nóng)村市場,則成為光伏內(nèi)需的新增長點。
光伏系統(tǒng)初始投資成本及發(fā)電成本大幅下降。2008年,國家批準的4個上網(wǎng)的光伏系統(tǒng)上網(wǎng)電價是4元/ k W h。受金融危機的影響,2008年底和2009年初光伏產(chǎn)品價格出現(xiàn)了大幅下降,使光伏電站建設的初始投資大大減少。2009年3月,國家能源局啟動的特許權(quán)招標結(jié)果,產(chǎn)生了1.0928元/kWh的上網(wǎng)電價,光伏發(fā)電成本已經(jīng)不像早些年那樣高不可攀。并網(wǎng)型地面光伏系統(tǒng)和附加在建筑物屋頂?shù)墓夥到y(tǒng)初始投資已經(jīng)下降為2萬~2.5萬元/ k W p,在資源條件好的地區(qū),上網(wǎng)電價已經(jīng)接近1元/kWh。離網(wǎng)系統(tǒng)的初始投資,也已經(jīng)下降到約4.5萬~5.5萬元/kWp。
太陽能電池及組件主要供應兩大應用領(lǐng)域,一是電站建設與商業(yè)供電,一是居民消費品及照明應用。目前電池組件價格的下跌總體有利于下游應用產(chǎn)業(yè)降低成本,增強其產(chǎn)品競爭力,延展應用領(lǐng)域等。太陽能電站發(fā)電成本目前已降至每千瓦時0.8元,預計未來仍將持續(xù)下降。雖然與煤電0.2至0.3元的發(fā)電成本相比仍有很大差距,但從環(huán)境成本及成本趨勢等綜合分析,太陽能發(fā)電已日趨現(xiàn)實。一旦通過提高太陽能轉(zhuǎn)換率降低電池生產(chǎn)成本,最終實現(xiàn)光伏發(fā)電平價上網(wǎng),中國光伏業(yè)將徹底完成從政府補貼型向市場驅(qū)動型的轉(zhuǎn)變,整個行業(yè)才能迎來變革式的大發(fā)展。
三、光伏產(chǎn)業(yè)存在的問題
近20年來,光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模,但同國外相比在總體生產(chǎn)水平上還有很大的差距,光伏產(chǎn)業(yè)“兩頭在外”,福建沒有高純多晶企業(yè),光伏應用市場弱小,即外銷工業(yè)硅――購進高純多晶及電池片――外銷電池組及太陽能產(chǎn)品(太陽能燈及工藝品),市場、原料均高度以來外部,市場風險大。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展不盡如人意,存在核心技術(shù)落后、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不平衡、產(chǎn)品附加值低等問題。而產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)前景關(guān)系密切。其主要表現(xiàn)以及制約因素有以下幾點:
1 、生產(chǎn)數(shù)量巨大,國內(nèi)消費較小。雖然現(xiàn)在我國太陽能電池制造廠的生產(chǎn)能力較大,但其成品主要出口,國內(nèi)的需求并不是很大,這就勢必造成生產(chǎn)與消費的不均衡,同時也就制約了光伏行業(yè)的發(fā)展。福建的光伏應用市場。我國生產(chǎn)的太陽電池連續(xù)5年96%以上出口,國內(nèi)安裝量不足2%~4%。2009年我國當年安裝量約占全球2.2%,累計安裝量只占到1%左右。目前省內(nèi)光伏應用產(chǎn)品基本是太陽能燈系列,以外銷為主。
2、 主要材料需進口。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心是太陽能電池板,而太陽能電池板的主要原材料為晶體硅,在目前就技術(shù)而言,我國的硅生產(chǎn)能力雖然達到一定的水平,但是大多數(shù)還是需要進口,然而成品加工完畢以后又大多數(shù)出口,這就造成了“兩頭在外,大進大出”的發(fā)展模式,造成了太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用市場發(fā)展出現(xiàn)極大的不平衡,極大嚴重阻礙我國光伏技術(shù)的跨越式發(fā)展。同時國外對光伏行業(yè)的一系列政策等都會給我國光伏產(chǎn)品的出口帶來直接影響;
3、 光伏技術(shù)研發(fā)投入有限,研發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱。相比國外而言,我國的光伏技術(shù)比較之后,另外,雖然國家近幾年的投入資金研發(fā)的力度比較大,但是總體比國外還相差甚遠。再者,在國內(nèi)對光伏行業(yè)的教育力度還遠遠不夠,國內(nèi)大學中開設與之相關(guān)專業(yè)的本科學校共計兩所。這就造成了相關(guān)的專業(yè)人員的短缺,從技術(shù)方面極大地制約了行業(yè)的發(fā)展;
四、光伏企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展之路
在資源日趨匱乏,可再生能源逐步為人所重視的今天,光伏產(chǎn)業(yè)前景依然被看好,目前的困境只是暫時的。那么,靠什么來復興光伏產(chǎn)業(yè)呢?國家出臺了一系列的政策鼓勵、扶植,這就相應的給光伏發(fā)電企業(yè)帶來了又一個春天。對于光伏企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展可以從以下幾點來著手:
1.加速啟動國內(nèi)市場
隨著2014年1月23美國第二次對中國光伏產(chǎn)品發(fā)起“雙反”調(diào)查,意味著今后相當長時間,我國光伏產(chǎn)業(yè)主要依賴國際光伏市場的狀況將難以持續(xù),政府必須著力擴大我國國內(nèi)光伏發(fā)電市場,為我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供基本的支撐。我國是能源消費大國,煤炭占能源消費結(jié)構(gòu)的70%左右,面臨的資源和環(huán)境壓力巨大,發(fā)展光伏發(fā)電勢在必行,國內(nèi)需求是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力。2011年我國新增太陽能發(fā)電裝機容量約220×104kW,僅為歐盟新增容量的1/10,與發(fā)達國家相比,我國太陽能發(fā)電上網(wǎng)發(fā)電的比例較低,除了技術(shù)水平因素外,太陽能發(fā)電并網(wǎng)消納不足更多是體制原因,是體制性過剩。在新能源領(lǐng)域,中國無疑具有優(yōu)勢,最大的優(yōu)勢在于廣闊的市場,我國正處于工業(yè)化、城市化進程中,能源需求增量大,而新能源在能源結(jié)構(gòu)中比例微小。太陽能資源的主要特點是分布廣泛,有太陽照耀的地方就有太陽能資源,因此太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢是分布式應用,應該采取與用戶用電相結(jié)合的方式安裝光伏系統(tǒng),低電壓接入配電網(wǎng),實現(xiàn)就近開發(fā)就近利用,不應該集中建設大型光伏發(fā)電,以遠距離高壓輸電方式利用,或者說至少在近期不應該以這種方式大規(guī)模建設光伏電站。
2.推進行業(yè)兼并整合
解決光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩必須經(jīng)歷行業(yè)整合,這是一個殘酷的過程,也是一個重生的過程,政府應該拯救光伏行業(yè),施以必要“援手”維持中國光伏產(chǎn)業(yè)的國際地位,不能由于一些國家和地區(qū)的貿(mào)易保護使其受挫。我國太陽能產(chǎn)業(yè)在國際上已經(jīng)占有一席之地,維持領(lǐng)先地位是使我國在新能源革命中立于不敗之地的重要保障,同時一些龍頭光伏企業(yè)已經(jīng)存在“大而不倒”的問題,光伏產(chǎn)業(yè)的興衰已經(jīng)影響到銀行貸款、當?shù)鼐蜆I(yè)、地方稅收等方方面面,如果出現(xiàn)大規(guī)模的倒閉潮,必將引發(fā)關(guān)聯(lián)企業(yè)破產(chǎn)、銀行受損、失業(yè)增加等一系列嚴重問題。不過,“救市”不是救企業(yè),而是救行業(yè),政府應該在光伏企業(yè)整合過程中,盡量把手從企業(yè)當中抽出來,將企業(yè)的優(yōu)勝劣汰交給市場決定,只要加強行業(yè)指導即可。
3.提高技術(shù)創(chuàng)新能力
危機本身也是機遇,面對當前我國光伏產(chǎn)業(yè)的困境,光伏行業(yè)應該加強技術(shù)創(chuàng)新、降低成本、提高轉(zhuǎn)換效率,通過技術(shù)取暖來度過寒冬。光伏發(fā)電技術(shù)包括光伏電池材料、光電轉(zhuǎn)化效率、光伏電池生產(chǎn)裝備、光伏系統(tǒng)集成和建設,以及以光伏發(fā)電系統(tǒng)為主的電力系統(tǒng)的運行管理等等,目前這些技術(shù)仍然處于發(fā)展初期,全球的差距并不很大,但我國光伏發(fā)電技術(shù)及其應用水平相對落后,缺乏自主創(chuàng)新和發(fā)展能力,要使我國光伏產(chǎn)業(yè)在未來的發(fā)展中立于不敗之地,必須把光伏發(fā)電技術(shù)的研發(fā)放在更加突出的位置,這就要加大光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新力度。福建省太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點:一是太陽能電池為代表的光伏產(chǎn)業(yè)。重點發(fā)展低成本太陽能級硅材料提純工藝技術(shù)及其關(guān)鍵設備、高光電轉(zhuǎn)換率的晶體硅電池和薄膜電池;發(fā)展太陽能發(fā)電、太陽能LED一體化、太陽能光電建筑一體化、離網(wǎng)型太陽能發(fā)電模塊化產(chǎn)品,支持開發(fā)大功率太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)集成設備,推進太陽能光伏專用玻璃、電池生產(chǎn)輔助材料、組件封裝用相關(guān)輔助材料、照明器件等配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展,發(fā)展硅錠和硅片制造、太陽能電池制造以及封裝等光伏制造設備,形成晶硅鑄錠、硅片切割、電池組件、光伏發(fā)電產(chǎn)品、輔助材料及裝備、工程設計施工與應用產(chǎn)業(yè)鏈,逐步實現(xiàn)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)制造設備省內(nèi)配套。二是太陽能發(fā)電設備。重點支持開發(fā)或引進大功率太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)集成設備。到2015年,產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破1100億元,其中LED500億元,太陽能光伏600億元。
4.轉(zhuǎn)變政府補貼方式
光伏發(fā)電與常規(guī)電力相比經(jīng)濟性較差,目前尚缺乏市場競爭力,要通過優(yōu)化資金使用,以有限的補貼帶動盡可能多的光伏發(fā)電,通過合理的制度安排和競爭機制,促進光伏發(fā)電成本不斷下降,最終達到可以與常規(guī)電力相競爭的水平。近年來推動的“金太陽工程”就是以投資補貼的方式支持用戶端分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用,但實施的效果并不理想,應盡快調(diào)整新能源產(chǎn)業(yè)政策,把政策重點由過去的扶持產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)到培育與擴大國內(nèi)新能源市場方面,促進新能源產(chǎn)業(yè)從生產(chǎn)到消費的均衡發(fā)展。要改變補貼方式放大帶動效應。將光伏發(fā)電補貼方式從補貼裝機改為補貼發(fā)電量,從補貼發(fā)電端改為補貼用戶端,補貼發(fā)電量可避免虛報裝機、以次充好,補貼用戶端相當于降低了部分銷售電價水平,可比補貼發(fā)電端效率提高數(shù)倍。
參考資料
1、魏政,于冰清:《我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策探討》[J].中外能源,2013(6)
2、鄧洲:《國內(nèi)光伏應用市場存在的問題、障礙和發(fā)展前景》[J].中國能源,2013(1)
[關(guān)鍵詞]光伏產(chǎn)業(yè);歐美“雙反”調(diào)查
[中圖分類號]F062.9 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3283(2012)10-0053-02
作者簡介:劉先雨(1968-),男,遼寧對外經(jīng)貿(mào)學院國際商品交易與模擬實驗室副教授。
一、引言
隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,資源日益緊缺,世界上許多國家確定了發(fā)展以太陽能為主的新能源產(chǎn)業(yè),以應對能源、環(huán)境及氣候問題。利用太陽能的最佳方式是光伏轉(zhuǎn)換,利用光伏效應使太陽光射到硅材料上產(chǎn)生電流直接發(fā)電,以硅材料的應用開發(fā)形成的產(chǎn)業(yè)鏈條稱之為“光伏產(chǎn)業(yè)”。
近年來,我國光伏產(chǎn)業(yè)抓住這一歷史機遇,在政府的大力扶持下,在制造水平、產(chǎn)業(yè)體系、技術(shù)研發(fā)等方面取得積極進展,國內(nèi)外市場前景總體看好。但自2008年國際金融危機爆發(fā)以來,光伏產(chǎn)業(yè)遭遇了需求持續(xù)萎縮、供給不斷增長的嚴重挑戰(zhàn),2011年受美國 “雙反”調(diào)查的影響,我國光伏產(chǎn)品出口形勢更加嚴峻。2012年4月和5月,同比下降幅度均在50%左右,2012年6月美國進口中國太陽能產(chǎn)品總值為9960萬美元,同比下降近60%。
二、我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的危機和困境
(一)美歐“雙反”的現(xiàn)狀及原因分析
2011年10月,7家美國光伏企業(yè)向美國商務部和美國國際貿(mào)易委員會提出申訴,稱中國光伏企業(yè)向美國市場非法傾銷多晶硅光伏電池,中國政府向國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)提供包括供應鏈補貼、設置貿(mào)易壁壘等非法補貼,要求聯(lián)邦政府對來自中國的光伏產(chǎn)品征收超過10億美元的關(guān)稅。同年11月,美國商務部正式公告,宣布將對中國輸美太陽能電池(板)展開反傾銷和反補貼“雙反“調(diào)查,該調(diào)查涉及到多達75家的中國光伏企業(yè)。同時,國際光伏巨頭Solarworld正式向歐盟提交對中國光伏產(chǎn)品反傾銷立案調(diào)查的申請。對多數(shù)中國光伏企業(yè)而言,相較于已經(jīng)失去的美國市場,失去歐洲市場的后果將更加嚴重。數(shù)據(jù)顯示,2011年中國出口的光伏產(chǎn)品約為358億美元,近六成以上輸往歐盟,歐盟是全球最大的太陽能板消費地區(qū),一旦這個市場的大門關(guān)閉,中國光伏出口企業(yè)將面臨毀滅性打擊。
美歐“雙反”的根源是貿(mào)易保護主義。新能源是全球第三次產(chǎn)業(yè)革命的核心,而以光伏和風電為代表的中國新能源產(chǎn)業(yè)近年來快速發(fā)展,并在國際市場覓得先機。歐美國家相繼對中國新能源展開“雙反”,從表面上看是一場國際貿(mào)易糾紛,但從深層次分析則是在全球第三次工業(yè)革命中爭奪市場的一場殘酷戰(zhàn)爭。
(二)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與困境
近年來,中國光伏產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,2005年無錫尚德電力集團在美國上市,僅浙江省就有200多家從事光伏產(chǎn)品制造的企業(yè)。但2008年國際金融危機爆發(fā)以來,光伏產(chǎn)業(yè)遭遇了需求持續(xù)萎縮、供給不斷增長的嚴重挑戰(zhàn)。2011年形勢更加急轉(zhuǎn)直下,多晶硅已從2008年的500美元/公斤跌至21美元/公斤~28美元/公斤。目前,該行業(yè)庫存高企、經(jīng)營性現(xiàn)金流銳減,面臨資金鏈條緊繃甚至斷裂的風險。2012年一季度,包括江西賽維、尚德電力、英利在內(nèi)的10家境外上市光伏企業(yè)全部虧損,總計虧損高達6.12億美元。
造成這一局面是因為光伏產(chǎn)業(yè)雖投入大,但能創(chuàng)造高額GDP且環(huán)保節(jié)能,符合“經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)型”的政策要求,從而造成光伏產(chǎn)業(yè)的過度發(fā)展和各地方政府的過度激勵。中國光伏產(chǎn)業(yè)迅速崛起,不是因為中國光伏企業(yè)的技術(shù)如何領(lǐng)先,而是因為中國的污染成本極為低廉,擁有歐美企業(yè)難以奢望的成本優(yōu)勢。國內(nèi)光伏企業(yè)普遍采用電弧法用炭還原制取低純度的工業(yè)硅,然后作為工業(yè)原料常常以1美元/公斤的極其低廉的價格出口國外,工業(yè)技術(shù)極為簡單卻需要消耗大量的電力資源,從生產(chǎn)工業(yè)硅到太陽能電池全過程綜合電耗約220萬千瓦時,同時帶來極為嚴重的環(huán)境污染。
(三)面臨進入新興市場的門檻
當前,日本已經(jīng)正式通過可再生能源激勵政策,批準了太陽能補貼政策,將鼓勵本國新增至少96億安裝量即320萬瓦的光伏以及太陽能,輸出量相當于三個核反應堆的發(fā)電量。這個政策意味著日本政府將為光伏發(fā)電提供每千瓦時42日元的補貼,這個補貼量是德國補貼金額的兩倍,是中國補貼金額的三倍之多。面對日本高額的補貼政策,中國光伏企業(yè)躍躍欲試,但結(jié)果卻不盡人意,并非日本無需求,而是中國光伏企業(yè)很難進入該市場。尷尬的市場門檻、復雜的操作流程讓中國光伏企業(yè)無所適從。此外,印度、中東、非洲、南美、澳洲等被行業(yè)分析機構(gòu)看好新興市場,同樣讓許多中國企業(yè)感到極度困惑。這些新興市場國家的市場需求、未來潛力、盈利模式、行業(yè)標準、產(chǎn)品操作模式等一直困擾著中國一大批光伏企業(yè)。
三、我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議
(一)國家層面
面對國外“雙反”調(diào)查,要正面交鋒,據(jù)理力爭,充分利用世貿(mào)規(guī)則以維護自身權(quán)益;要創(chuàng)新機制,對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)運行機制進行大力改革,強化光伏企業(yè)的市場化地位,爭取國際貿(mào)易的平等地位;政府應尋找在國際產(chǎn)業(yè)鏈分工中占據(jù)主動地位的產(chǎn)業(yè),對歐美國家實行相應制裁,以此緩解光伏產(chǎn)業(yè)遭遇“雙反”調(diào)查的危局;國家應在財政上資助戰(zhàn)略性科技研發(fā),以國家的力量研發(fā)多元化光伏材料,攻克具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光伏裝備技術(shù),提高轉(zhuǎn)換率,大幅降低成本;改革能源管理體制,發(fā)展分布式能源系統(tǒng),積極推進綠能回購;優(yōu)化國家產(chǎn)業(yè)的區(qū)域分布,倡導高耗能產(chǎn)業(yè)追隨光伏電站的腳步向西部轉(zhuǎn)移。
(二)企業(yè)層面
積極布局海外,由于“雙反”制裁的僅僅是光伏產(chǎn)業(yè)的某個環(huán)節(jié),所以在牢牢掌握產(chǎn)業(yè)核心的基礎(chǔ)上,可以將其制裁的環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移到第三方國家,或者直接投向美歐國家,進行產(chǎn)業(yè)滲透;積極開發(fā)日本、澳大利亞、東南亞、中東、非洲、南美等國際新興太陽能市場,認真研究新興市場國家的市場規(guī)則和操作流程,爭取快速進入;積極投資科技,創(chuàng)新產(chǎn)品,保證質(zhì)量,保持產(chǎn)品在全球的良好信譽。
[參考文獻]
除了光伏電池板和電器元件以及變壓器的使用時間較長之外,光伏并網(wǎng)逆變器整機的有效使用時間只有25年,內(nèi)部電容元件等使用壽命一般為15年,更換的光伏元件一般可進行返廠處理進行再利用,較少產(chǎn)生固體廢棄污染。但光伏產(chǎn)業(yè)中的主變壓器所產(chǎn)生的廢油若在事故中處理不當則很有可能產(chǎn)生泄漏造成污染。
多晶硅電池組件的玻璃表面結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生化學光污染,因此光伏企業(yè)一般都會采用透光率高的防眩光涂層材料,這種材料透光率高達98%,主要散射陽光,防靜電、高耐磨,如合理利用放置地點則可以有效避免產(chǎn)生光污染。
二、光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染的對策
1.加大監(jiān)管力度
加大光伏產(chǎn)業(yè)監(jiān)管力度,對光伏產(chǎn)業(yè)項目進行嚴格把關(guān),完善光伏產(chǎn)業(yè)投資監(jiān)管制度,做到光伏產(chǎn)業(yè)既高產(chǎn)又安全環(huán)保。企業(yè)根據(jù)國家相關(guān)法規(guī)進行項目審批,環(huán)保部門要嚴格按照“98.7%HCI(氯化氫)、99.3%SiCl4(四氯化硅)、99.5%Cl2(氯氣)的回收利用標準”的規(guī)定對光伏產(chǎn)業(yè)的尾氣回收執(zhí)行嚴格執(zhí)法監(jiān)管。
大力支持太陽能多晶硅環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研發(fā),引導光伏企業(yè)中的多晶硅電廠與化工聯(lián)營的生產(chǎn)模式,對不合格企業(yè)進行堅決取締與嚴懲,確保企業(yè)在進行多晶硅提純時所生產(chǎn)出的有害物質(zhì)能夠被有效回收和處理,使我國盡快成為低能耗、低污染的高純硅材料生產(chǎn)大國。
2.鼓勵企業(yè)升級
國家和政府鼓勵光伏企業(yè)產(chǎn)業(yè)進行升級改造,進一步優(yōu)化我國的工業(yè)布局,同時加快我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,有效節(jié)約土地資源,加強環(huán)境保護,實現(xiàn)節(jié)能減排。
美國是擁有最先進的多晶硅生產(chǎn)技術(shù)國家,而我國目前的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)項目技術(shù)仍然處在短缺階段,若我國能夠獲得美國的強大資金支持,成功引進美國先進的多晶硅提純生產(chǎn)技術(shù),這將勢必成為我國光伏產(chǎn)業(yè)進行自我調(diào)整和升級的重大契機。因此,我國應盡快制定相應的政策鼓勵企業(yè)和地方政府積極參與產(chǎn)業(yè)升級。
3.建立CDM機制
CEM清潔能源發(fā)展機制可有效提高能源節(jié)約,根據(jù)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)來看,我國CDM項目主要是可再生能源的研究,這類項目成本低、收益高,往往能夠給企業(yè)帶來較好的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:光伏產(chǎn)業(yè);現(xiàn)狀;問題;戰(zhàn)略
1前言
近些年來,我國的光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了飛速的發(fā)展,特別是在2007年,光伏產(chǎn)業(yè)主要是呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長,在很多的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)裝備上的研究都取得了非常令人鼓舞的進展。但是,我國的光伏產(chǎn)業(yè)也出現(xiàn)了一系列的問題,引起了高度的關(guān)注和激烈的爭議,主要包括:不是特別協(xié)調(diào)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程中導致的國內(nèi)的高能耗、全球技術(shù)的競爭、光伏發(fā)電的商業(yè)化前景等。這些問題都備受人們的爭議,同時也是推動我國光伏產(chǎn)業(yè)利用的重大課題。
2中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
2.1在光伏產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)當中,中國的中下游的優(yōu)勢要強于上游
從整體上來看,國內(nèi)的很多企業(yè)進入的是后端的太陽能電池和組件的生產(chǎn)環(huán)節(jié),但是像晶體硅這類型的主要材料則掌握在發(fā)達國家的手中。中國在多晶硅的環(huán)節(jié)上并沒有什么優(yōu)勢,在建設的多晶硅廠中主要是采用西門子改良的工藝,成本比較高,污染較為嚴重。而下游的電池封裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最為成熟,具有明顯的優(yōu)勢。
2.2競爭較為激烈
因為競爭的激烈,產(chǎn)品的價格下降的趨勢會比較快,自從2009年供給超越需求,規(guī)模比較小的企業(yè)將被并購或者倒閉,存在的企業(yè)也將面臨著很大的壓力。
2.3光伏產(chǎn)業(yè)面臨著局部調(diào)整
光伏產(chǎn)業(yè)鏈主要包括硅料、硅片、電池片、電池組件和應用系統(tǒng)五個環(huán)節(jié)。一般來講,上游是硅料、硅片的環(huán)節(jié);中游是電池片和電池組件環(huán)節(jié);下游是應用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。隨著上游的利潤長期處于低水平,企業(yè)將會越來越多的將中心投向下游。上游廠商及其風險投資將會加大太陽能電池片及其應用系統(tǒng)的資金投入,從而導致產(chǎn)業(yè)化趨勢加強。
2.4技術(shù)逐漸的趨于多元化
當前薄膜太陽電池技術(shù)已經(jīng)逐漸的成為光伏領(lǐng)域的熱點,在未來的兩年里,薄膜技術(shù)的進步和轉(zhuǎn)換率的提高,將逐漸的凸顯薄膜太陽能的優(yōu)勢。受到硅材料的限制,各個較大的廠商已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向投產(chǎn)薄膜技術(shù),這都促進了薄膜技術(shù)的成熟。
3中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題
3.1全球產(chǎn)業(yè)鏈上的“依附性發(fā)展格局”
在我國全球化的背景下,產(chǎn)業(yè)活動主要是基于全球化產(chǎn)業(yè)鏈的垂直分離使價值創(chuàng)造活動成為跨越地理空間、不同區(qū)域內(nèi)的多個企業(yè)共同完成。同時,中國的光伏產(chǎn)業(yè)也逐漸的嵌入到了全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈當中。但是從國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部發(fā)展的情況來看,中國的企業(yè)大多是處于光伏產(chǎn)業(yè)鏈的最末端的環(huán)節(jié),在多晶硅的生產(chǎn)上處于一個落后的狀況,特別是在循環(huán)工藝的控制上,仍存在著很大的差異,而太陽能光伏技術(shù)的整體水平并不是很高,核心技術(shù)基本上都是依賴于國外。
3.2產(chǎn)業(yè)與市場倒掛
近些年來,我國的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)飛速的發(fā)展,成為全球第一大太陽能電池生產(chǎn)大國,與中國巨大的太陽能電池生產(chǎn)能力相比,中國的太陽能需求確是比較緩慢的,與生產(chǎn)大國的地位相差較遠。目前我國的大多數(shù)的依靠消耗能源制造的太陽能電池主要是應用于出口,與國外需求相比,國內(nèi)的應用較少,內(nèi)需嚴重的不足??梢?,中國的光伏產(chǎn)業(yè)主要是一個典型的出口導向型的產(chǎn)業(yè),原料和市場主要是在國外,產(chǎn)業(yè)和市場的倒掛現(xiàn)象較為嚴重。
3.3環(huán)境污染較為嚴重
在我國,主要是以金屬硅生產(chǎn)出口為主。金屬硅的生產(chǎn)處于冶金產(chǎn)業(yè),在生產(chǎn)的過程中排放出的二氧化碳等氣體及其廢渣等對于環(huán)境具有很大的影響。而我國因為政策和意識等方面的原因,并沒有對此采取相應的措施。同時,采用改良西門子法的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的四氯化硅以及其他的物質(zhì)都排放掉,也是造成太陽能光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)境污染的重要原因。這些與低污染低排放、甚至是污染零排放的循環(huán)經(jīng)濟的模式相差的較遠。
3.4原料及其廢棄物不能夠重復利用
我國的硅企業(yè)是單一的進行生產(chǎn),只是為生產(chǎn)太陽能用硅而進行生產(chǎn),國外生產(chǎn)多晶硅的企業(yè)一般是從事符合的化工生產(chǎn)。假如能夠?qū)⒀h(huán)經(jīng)濟中的工業(yè)生態(tài)園區(qū)模式應用到我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)當中,形成相互利益轉(zhuǎn)化,這是一個非常關(guān)鍵的問題。
3.5政策不夠完善,技術(shù)不夠成熟
光伏發(fā)電的配套技術(shù)現(xiàn)如今還不是很成熟,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可靠性低,基本上是依賴于進口;獨立系統(tǒng)中的蓄電池技術(shù)還沒有過關(guān),并且壽命比較低。雖然鼓勵光伏發(fā)展的政策已經(jīng)出臺,但是并沒有相關(guān)的可操作性措施能夠與之配套。所以,怎么樣才能夠?qū)⒀h(huán)經(jīng)濟的理論應用到太陽能光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈當中,使太陽能利用不僅在使用的過程中,同時在生產(chǎn)的過程中更好的實現(xiàn)效率的最大化,實現(xiàn)環(huán)保的要求。
4我國光伏產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的對策
4.1以整體為對象,以長遠的發(fā)展進行宏觀調(diào)控
在推行產(chǎn)業(yè)循環(huán)改造的過程當中,需要特別注重企業(yè)間的信任機制的管理。企業(yè)之間的信任機制能夠強化光伏產(chǎn)業(yè)及其企業(yè)之間的一體化物質(zhì)和能量的共生關(guān)系,從而更好的實現(xiàn)光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡成員之間的信息共享。以上是提高生態(tài)效率和實現(xiàn)工業(yè)生態(tài)化的非常重要的步驟。信任機制的建立同時需要依靠于企業(yè)之間的合作,這里包括企業(yè)與企業(yè)之間在心理上的契合、開發(fā)者的管理等,這些都對于企業(yè)的合理制度的安排起到重大的作用,這也是環(huán)境管理創(chuàng)新的必然性選擇。
4.2堅持技術(shù)創(chuàng)新,提升核心競爭力
當前來講,光伏產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展還不是很平衡,科研實力和產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)與國外相比還是比較落后的。加強光伏產(chǎn)業(yè)的全球競爭力,就需要在技術(shù)上取得突破。未來的市場主要體現(xiàn)的是產(chǎn)品的成本和品質(zhì),技術(shù)創(chuàng)新能力是企業(yè)發(fā)展的原動力。中國應該建立高水準的技術(shù)研究中心,使之成為促進光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的平臺。
4.3加大政策扶持,營造良好發(fā)展環(huán)境
在2009年,財政部推出的補貼政策主要標志著中國光伏產(chǎn)業(yè)將逐漸的補位。中國的光伏產(chǎn)業(yè)的大門已經(jīng)開啟,并且有望在政策的推動下像發(fā)達國家一樣進入到快速的發(fā)展階段,中國有望形成生產(chǎn)強國和消費大國。在今后,中國應該在包括科技攻關(guān)、融資服務、人才開發(fā)和物流等政策的扶持下,為光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展營造一個良好的發(fā)展環(huán)境。
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【關(guān)鍵詞】太陽能;光伏發(fā)電;發(fā)展前景
前言
太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生綠色能源,不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。我國76%的國土光照充沛,光能資源分布較為均勻;與水電、風電、核電等相比,太陽能發(fā)電沒有任何排放和噪聲,應用技術(shù)成熟,安全可靠(圖1)。進入21世紀,中國光伏行業(yè)逐漸發(fā)展起來,中國具有如無錫尚德、江西LDK、常州天合、天威英麗、浙江昱輝等一批世界級光伏企業(yè)以及世界最大的太陽能光伏制造基地,但是由于成本較高,中國95%的太陽能產(chǎn)品只能出口到發(fā)達國家。近年來,在國家大力倡導發(fā)展新型能源的大背景下,大陽能光電研發(fā)是近些年來發(fā)展最快、最具潛力的研究領(lǐng)域,隨著成本問題將逐步解決,加之國家政策支持,中國太陽能市場將變得很大。
圖1 能源消費組成展望圖
1、光伏發(fā)電的基本原理以及優(yōu)勢
光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。在陽光照射下,電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累,即產(chǎn)生“光生電壓”,這就是“光生伏特效應”,而這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護就可形成大面積的太陽電池組件,再配合功率控制器和逆變器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。
光伏發(fā)電作為新型能源與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比,具有以下優(yōu)勢:
a)無枯竭危險。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80×104kW,如果把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量可達5.6×1012kW·h,相當于目前世界上能耗的40倍;
b)安全環(huán)保,無噪聲,無公害。由于光伏電路是利用光能和電能之間的轉(zhuǎn)化,故其無污染物的排放;
c)采集太陽能的地點的地理位置要求不高,不受資源分布地域的限制。太陽能電池板只要能接受光照就能產(chǎn)生電能,所以可以安裝在屋頂或者是始終能接受到光照的墻壁,充分利用空間資源;
d)可靠穩(wěn)定壽命長,安裝維護簡便,適用范圍廣,就算一般家庭也可以利用太陽能發(fā)電。
2太陽能光伏產(chǎn)業(yè)應用現(xiàn)狀
1)在各國政府對再生資源的重視和大力支持下太陽能光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,2011年,全球光伏新增裝機容量約為27.5GW,較上年的18.1GW相比,漲幅高達52%,全球累計安裝量超過67GW。全球近28GW的總裝機量中,有將近20GW的系統(tǒng)安裝于歐洲,但增速相對放緩,其中意大利和德國市場占全球裝機增長量的55%,分別為7.6GW和7.5GW。2011年以中日印為代表的亞太地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)市場需求同比增長129%,其裝機量分別為2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趨成熟的北美市場,去年新增安裝量約2.1GW,增幅高達84%。
圖2 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
其中中國是全球光伏發(fā)電安裝量增長最快的國家,2011年的光伏發(fā)電安裝量比2010年增長了約5倍,2011年電池產(chǎn)量達到20GW,約占全球的65%。截至2011年底,中國共有電池企業(yè)約115家,總產(chǎn)能為36.5GW左右。其中產(chǎn)能1GW以上的企業(yè)共14家,占總產(chǎn)能的53%;在100MW和1GW之間的企業(yè)共63家,占總產(chǎn)能的43%;剩余的38家產(chǎn)能皆在100MW以內(nèi),僅占全國總產(chǎn)能的4%。規(guī)模、技術(shù)、成本的差異化競爭格局逐漸明晰。國內(nèi)前十家組件生產(chǎn)商的出貨量占到電池總產(chǎn)量的60%。
2)太陽能光伏電池材料主要有晶體硅材料,主要分為單晶硅電池、多晶硅電池和薄膜電池三種。單晶硅電池技術(shù)成熟,光電轉(zhuǎn)換效率高,單晶硅電池的光電總轉(zhuǎn)換效率可以達到20%~24%,是目前普遍使用的光伏發(fā)電材料。但其生產(chǎn)成本較高,技術(shù)要求高;多晶硅電池成本相對較低,技術(shù)也成熟,但光電轉(zhuǎn)換效率相對較低,多晶硅光電池的轉(zhuǎn)換效率最高才達18.6%,與單晶硅相比多晶硅的轉(zhuǎn)換效率少多了;而薄膜電池是一種可粘接的薄膜,有以下優(yōu)勢:①生產(chǎn)成本低,所以可以大批量生產(chǎn);②發(fā)光效率更好地利用太陽能,但目前其在技術(shù)穩(wěn)定性和規(guī)模生產(chǎn)上均存在一定的困難。隨著技術(shù)的進步,目前CdTe、CIS等薄膜光伏電池已逐步進入市場,但現(xiàn)在只占市場的9.3%,隨著薄膜光伏電池技術(shù)不斷進步,薄膜光伏電池的市場份額將快速增長相對而言有更大的發(fā)展空間,未來薄膜電池會有更好的發(fā)展前景。
表1 市場份額分析
在2000年以前中國的電力供應不是很緊張,2001年以后,在中國經(jīng)濟高速發(fā)展下,電力需求以每年超過20%的速度在增長,2003年在全國出現(xiàn)電力供遠遠少于求的嚴重現(xiàn)象,電力供應的緊張情況在以后的一段時間內(nèi)很難緩解??稍偕茉吹玫搅酥袊闹匾暎谥袊罅χС窒乱研纬闪送暾奶柲芄夥a(chǎn)業(yè)鏈。截至2010年底,我國光伏發(fā)電裝機規(guī)模達到60萬千瓦,光伏新增并網(wǎng)容量為21.16萬千瓦,累計并網(wǎng)容量為24萬千瓦,較上年的2.5萬千瓦,增長了960%。從產(chǎn)業(yè)布局上來看,國內(nèi)的長三角、環(huán)渤海、珠三角及中西部地區(qū)業(yè)已形成各具特色的區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群,并涌現(xiàn)出了無錫尚德、江西賽維、浙江昱輝等一批知名企業(yè)。2011年中國多晶硅產(chǎn)量達到7.8萬噸,占全球比重約33%;國內(nèi)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)中,成本低于35美元/千克的企業(yè)不足十家,約9.5萬噸,其他40余家中小企業(yè)總產(chǎn)能近5萬噸。
3、太陽能發(fā)展趨勢
關(guān)鍵詞:高職院校;光伏專業(yè);建設目標;人才培養(yǎng)模式;課程體系
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)08-0161-02
作為工業(yè)大省的湖北,面對“缺煤少油乏氣”,風電、核電等清潔能源應用難度較大的現(xiàn)實,用可再生的新能源來補充、取代傳統(tǒng)能源是大勢所趨。作為21世紀最有潛力的能源,光伏產(chǎn)業(yè)是新興的朝陽行業(yè),我國的光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長。與江蘇、江西等省光伏企業(yè)扎堆相比,湖北省的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對滯后,企業(yè)的數(shù)量和規(guī)模都有很大的差距,省內(nèi)比較強的光伏企業(yè)僅三家。近幾年,我省日益重視光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展,出臺扶持政策,鼓勵和支持光伏產(chǎn)業(yè)做大做強。
光伏產(chǎn)業(yè)人才發(fā)展現(xiàn)狀
“十二五”規(guī)劃之際,湖北省已經(jīng)將光伏太陽能作為戰(zhàn)略性新興支柱產(chǎn)業(yè),正謀劃打造一個千億產(chǎn)值的光伏產(chǎn)業(yè)鏈,即在未來數(shù)年內(nèi),通過對光伏電站百億元的投入,拉動從太陽能電池核心元素硅的生產(chǎn)到發(fā)電設備安裝等全產(chǎn)業(yè)鏈,形成千億元產(chǎn)值。屆時,高技能光伏行業(yè)人才缺口將逐年加大。據(jù)悉,在全國1 200多所高職院校中,真正開設光伏發(fā)電技術(shù)應用專業(yè)的不超過30家。由于光伏行業(yè)的專業(yè)性和特殊性,其需要的是復合型技能人才,短期培訓難以達到崗位要求,巨大的缺口亟待高職畢業(yè)生填補。
我院位于武漢腹地,準備依托光電子專業(yè)開設光伏技術(shù)專業(yè)。在前期工作中,我們對“武漢·中國光谷”核心圈和武漢都市圈內(nèi)的光伏企業(yè),如珈偉太陽能(武漢)有限公司、武漢日新科技有限公司、武漢興隆源太陽能科技有限公司等進行了詳細的調(diào)研,對光伏專業(yè)的建設進行了探討。
對高職光伏技術(shù)專業(yè)建設的思考
(一)建設目標
基于湖北光伏產(chǎn)業(yè)當前發(fā)展布局呈現(xiàn)的特點,未來5年我省將形成以武漢為主體,以宜昌、黃石為兩翼的“一體兩翼”格局,推進“沿江光伏產(chǎn)業(yè)帶”的形成和發(fā)展。我們應依托光谷核心圈、武漢城市圈光伏產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先地位和集團優(yōu)勢,培養(yǎng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級急需的、熟悉光伏組件工藝流程、掌握光伏組件焊接與檢測的初級技能型人才,培養(yǎng)太陽能電池應用、光伏電站安裝等方面的高級技能型人才。我院要將本專業(yè)方向建設成為湖北省同類院校中在課程體系和校企深度合作等方面具有顯著特色、起骨干示范作用的專業(yè)方向。
(二)建設重點
實踐“項目引領(lǐng)”的情景式工學結(jié)合人才培養(yǎng)模式 實施校內(nèi)實踐基地與校外實訓基地教學場所相補充、校內(nèi)專業(yè)教師與企業(yè)兼職教師相結(jié)合、學習過程與工作過程相一致、融“教學做”為一體的理實一體化教學模式。根據(jù)企業(yè)崗位的知識、能力和素質(zhì)要求,與相關(guān)光伏企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案。將太陽能光伏技術(shù)和光伏系統(tǒng)相關(guān)技能作為教學的重點,實行“項目引領(lǐng)”的情景式教學。主要項目應包括:太陽能電池片壓帶、串帶焊接,太陽能電池片焊接、檢測,太陽能電池的選擇和使用,蓄電池的選擇和使用,控制器和逆變器的使用和維護,簡單太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用和維護,風光互補發(fā)電系統(tǒng)的使用和維護、簡單太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設計和安裝,太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運行維護、故障排除。
構(gòu)建“任務驅(qū)動,能力遞進”的專業(yè)課程體系 根據(jù)光伏材料加工與應用崗位(群)進行工作任務分析,從掌握原理、制造工藝等基礎(chǔ)能力到相關(guān)電池生產(chǎn)等專項能力,再到設備安裝與調(diào)試等綜合能力,構(gòu)建基于工作任務的能力遞進專業(yè)課程體系。2008年9月,江西新余高等??茖W校的光伏材料加工與應用技術(shù)專業(yè)開班,是我國高校首個光伏專業(yè)。高職院校光伏專業(yè)才剛剛起步,適合高職教學的教材很少,因此,有必要與企業(yè)合作、與行業(yè)專家合作,開發(fā)出適合學生實際的光伏教材。當前,我系正與企業(yè)合作,開發(fā)《光伏組件加工》和《光伏發(fā)電系統(tǒng)設計與控制》實訓教材和學材。
建設校企合作實驗實訓基地 除了電工電子線路等必需的實驗實訓設備外,加快建設具備光伏發(fā)電系統(tǒng)所特有的實驗實訓設備。下頁表1是我系即將建設的校內(nèi)光伏技術(shù)實訓室部分設置。校內(nèi)實訓室可以完成太陽能電池和蓄電池的相關(guān)實驗,包括串焊、層壓、組裝等訓練以及電池電特性的檢測訓練;完成太陽能光伏系統(tǒng)的相關(guān)實驗實訓,包括系統(tǒng)的組裝以及各部分的使用、維護訓練;完成風電、光伏發(fā)電模擬系統(tǒng)實驗。此外,由校企雙方人員共同實施“校中廠”、“廠中校”和校外實訓基地建設與教學質(zhì)量監(jiān)控。爭取校企共建小型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及組件加工實訓室,前者可以提供校內(nèi)部分照明用電,讓學生參與一些管理、維護和檢修的工作;后者可以滿足生產(chǎn)性實訓要求,實現(xiàn)“學校、學生、企業(yè)”三贏的局面。
建設專兼結(jié)合、“雙師”結(jié)構(gòu)合理的教學團隊 我系已建立專業(yè)帶頭人、骨干教師和“雙師”素質(zhì)教師到企業(yè)鍛煉的機制,每個教師到相關(guān)企業(yè)進行不少于半年的頂崗實踐。對于光伏專業(yè)教師,同樣可以通過到企業(yè)頂崗實踐,參與企業(yè)項目、技能培訓,提高師資隊水平,培養(yǎng)在光伏行業(yè)具有影響力的骨干教師。在條件允許的情況下,創(chuàng)造條件讓教師參與企業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品研發(fā),形成教師水平提高與深層次校企合作的良性循環(huán)。
光伏產(chǎn)業(yè)是湖北省經(jīng)濟“十二五”規(guī)劃的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。湖北各高職院校應抓住有利機遇,在相關(guān)專業(yè)中增設光伏專業(yè)方向,培養(yǎng)多層次的光伏專業(yè)技能型人才,為湖北省經(jīng)濟發(fā)展添磚加瓦。
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作者:陳育明 定價:48.00元 出版日期:2011年7月
本書系統(tǒng)介紹了太陽能LED照明技術(shù)的基本原理、系統(tǒng)構(gòu)成和設計應用。全書共8章,第1章簡要敘述了太陽能LED照明技術(shù)的背景、意義和基本原理;第2~5章主要介紹了構(gòu)成太陽能LED照明系統(tǒng)的各部件的基本原理和使用特性,包括了太陽電池、LED光源、蓄電池和控制系統(tǒng);第6章介紹了太陽能LED照明系統(tǒng)的設計;第7章介紹了太陽能LED照明系統(tǒng)的應用情況;第8章介紹了太陽能LED照明系統(tǒng)的安裝和維護。
本書可供從事太陽能光伏系統(tǒng)設計、應用、研究和管理的相關(guān)科技人員、技術(shù)人員以及相關(guān)高等院校、專業(yè)技術(shù)學院的師生參考。
《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其應用 》
作者:楊貴恒、強生澤、張穎超、鄭勇 編著
定價:39.00元 出版日期:2011年5月
本書緊緊圍繞我國節(jié)能減排工程計劃和新能源開發(fā)利用的方針與宗旨,以從事太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計、開發(fā)與應用工程技術(shù)人員為讀者對象,著重討論了太陽能光伏系統(tǒng)及其應用技術(shù),將光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)知識、光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理、光伏電池與陣列、儲能裝置、光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電能變換技術(shù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理、光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計與應用以及光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行管理與維護有機結(jié)合,以供讀者在實際設計工作中參考。
本書通俗易懂,把科學性、針對性和實用性有機結(jié)合起來。
《中國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2010)》
作者:國家發(fā)展和改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司、中國生物工程學會編寫
定價:98.00元 出版日期:2011年5月
本書由國家發(fā)展和改革委員會高技術(shù)產(chǎn)業(yè)司與中國生物工程學會組織編寫,全書包括6篇,共39章,對生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與政策、生物技術(shù)發(fā)展前沿與熱點、生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢、生物技術(shù)專利分析、生物產(chǎn)業(yè)投資情況、國家生物產(chǎn)業(yè)基地情況等進行了闡述和說明,從多角度對中國生物產(chǎn)業(yè)狀況進行了清楚的透視和實在的分析,對中國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略進行了認真深入的思考與討論。
《現(xiàn)酵微生物實驗技術(shù)(第二版)》
作者:諸葛斌、諸葛健 主編
定價:45.00元 出版日期:2011年3月
本書延續(xù)了《現(xiàn)酵微生物實驗技術(shù)》(第一版)編寫中“圖文并茂,有論述,有操作,有結(jié)果”的特色。在內(nèi)容上保留了顯微技術(shù)、微生物細胞特殊結(jié)構(gòu)的觀察、噬菌體、標記菌種獲得與應用、原生質(zhì)體系列育種技術(shù)和固定化細胞生物轉(zhuǎn)化等實用技術(shù),并結(jié)合本研究室近幾年的研究經(jīng)驗,對基因工程育種技術(shù)部分實驗進行了修訂,增加了基因敲除、定點突變、表達蛋白提純等實驗技術(shù),使該章節(jié)體系更完善。
新增了第八章“菌種保藏與機構(gòu)”和第二章中“酵母菌子囊孢子的形成及觀察”等相關(guān)實驗技術(shù)。
《基于生物質(zhì)的環(huán)境友好材料》
作者:張俐娜、陳國強、蔡杰、
周金平 等編著 定價:48.00元
[關(guān)鍵詞]大規(guī)模 光伏發(fā)電 電力系統(tǒng) 影響
中圖分類號:TM615;TM721.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0135-01
隨著人類的發(fā)展,自然資源的不斷開發(fā)與利用,資源短缺的現(xiàn)象越來越嚴重。因此,如何合理利用可再生資源成為人類共同面臨的主要問題。太陽能發(fā)電的使用為電力系統(tǒng)注入了新的活力。大規(guī)模光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中的地位越來越重要。
一、 大規(guī)模光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展前景
(一)大規(guī)模光伏發(fā)電的現(xiàn)狀
光伏發(fā)電是一種將光能轉(zhuǎn)化為電能的一種技術(shù),它的產(chǎn)生原理是利用半導體界面的光生伏特效應原理。光伏發(fā)電由太陽能電池組件、控制器和逆變器組成。 太陽能是一種分布廣泛的可再生資源。在我國太陽能資源的分布很廣,尤其是我國的西北地區(qū)。伴隨著光伏組件的成本越來越低和技術(shù)的不斷創(chuàng)新,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能成為電力系統(tǒng)中越來越重要的一部分。大規(guī)模的光伏發(fā)電是今后不可限量的可再生資源。
當前我國太陽能光伏發(fā)電主要應用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中,比如農(nóng)村電氣化和通信、工業(yè)供電、建筑集成系統(tǒng)和荒漠光伏電站中都有應用。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電電源是利用光伏組件方陣,成立小型電網(wǎng)為居住在一個區(qū)域的居民進行供電的系統(tǒng)。其供電半徑不超過一千米,以確保處于最后位置的用戶的供電電壓正常運行。此系統(tǒng)通常應用在偏遠山區(qū)和沿海的村落中,幫助他們解決供電困難。除了獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)還有并網(wǎng)光伏系統(tǒng),它是將太陽能電池組合通過電力變換器與電網(wǎng)并聯(lián)發(fā)電。
太陽能光伏發(fā)電不僅僅在獨立光伏系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏系統(tǒng)以及大規(guī)模光伏電站領(lǐng)域中有運用,太陽能光伏發(fā)電的應用還在不斷地延伸和發(fā)展,比如石油、交通、野外監(jiān)測、城市應用、軍事領(lǐng)域、通訊事業(yè)等方面。
但是,在太陽能光伏發(fā)電的應用上,我國光伏發(fā)電還存在很多不足。首先,對于光伏發(fā)電的原材料需要國外進口,而制作太陽能電池卻用于出口。因此,光伏發(fā)電的成本很高。其次,由于國外市場限制進口太陽能電池,影響到我國的伏電產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟利益,不利于伏電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,再加上國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的不斷增加更影響其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。第三,對偏遠地區(qū)的獨立光伏電站的維護沒有得到及時地處理,成為光伏發(fā)電的效能得不到發(fā)揮。最后,雖然有《可再生能源法》的保障,但是其實施的效果卻不明顯,有待提高。
綜上所述,太陽能光伏發(fā)電雖然存在一定的問題,但是,其發(fā)展前景確是光明的,大規(guī)模的光伏發(fā)電在許多領(lǐng)域都會得到有效的利用。同時,可以解決可再生資源的開發(fā)與運用。
二、 大規(guī)模光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響
(一)大規(guī)模光伏發(fā)電對有功頻率特性的影響
光伏發(fā)電的特性決定了大規(guī)模光伏進入系統(tǒng)時,會使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變,因而影響系統(tǒng)的正常運行。光伏波動對系統(tǒng)的有功頻率具有很大的影響,進而使頻率的質(zhì)量超越限制的風險增大。光伏的進入也會影響系統(tǒng)備用優(yōu)化策略,同時多種類型電源的有功頻率和調(diào)頻參數(shù)也要及時適應。而且,光伏電源是不旋轉(zhuǎn)的靜止元件,因為要替換常用的電源,系統(tǒng)相同效果旋轉(zhuǎn)動慣量下降,使系統(tǒng)應對功率缺額和功率波動的能力降低了,特殊的功率狀況功率會發(fā)生極大的變化,造成許多運行方面的問題。
(二)大規(guī)模光伏發(fā)電對無功電壓的影響
大規(guī)模光伏發(fā)電主要在沙漠地區(qū),這樣的地區(qū)負荷水平偏低,電網(wǎng)的短路容量小,大規(guī)模光伏發(fā)電要通過高壓輸電網(wǎng)進行長距離送到,其波動的有功頻率穿過附近區(qū)域電網(wǎng)和輸電通道,對電網(wǎng)無功電壓有影響,對途徑的主線電壓會產(chǎn)生影響。而且,光伏電源無功電壓的控制能力不高,產(chǎn)生電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性的危險。大規(guī)模光伏進去既定的電網(wǎng),改變了電網(wǎng)的原本構(gòu)架,單一電源演變成兩個甚至兩個以上的電源模式,使整個電網(wǎng)的控制增加了難度。
(三)大規(guī)模光伏發(fā)電對功角穩(wěn)定性的影響
光伏電源由于是靜態(tài)元件,其自身不參加功角振蕩,因此,它的穩(wěn)定性不會有波動。但因為它擁有隨機波動等特點,大規(guī)模光伏進入電網(wǎng),影響了電網(wǎng)既定的傳輸速度和潮流的分布,縮減了系統(tǒng)的等效慣量。由于光伏具有動態(tài)的控制功能,大規(guī)模光伏進入,電網(wǎng)功角穩(wěn)定性受到很大的影響,光伏進入對功角穩(wěn)定性具有雙面的影響,既能改進功角穩(wěn)定性也能對功角穩(wěn)定性造成危害。光伏并網(wǎng)還能造成脫網(wǎng)的風險,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。青海光伏基地是我國第一個大規(guī)模的光伏基地,它的大規(guī)模進入影響了整體布局,影響了功角的穩(wěn)定性。因為光伏發(fā)電系統(tǒng)具有獨立控制的特征,因此可以利用光伏發(fā)電系統(tǒng)來控制電網(wǎng)功角振蕩的方法。
(四)大規(guī)模光伏發(fā)電對小擾動穩(wěn)定性的影響
光伏電池雖然沒有動力學穩(wěn)定問題,卻有電氣運行不穩(wěn)定問題,因此大規(guī)模光伏進入對電網(wǎng)的穩(wěn)定性有影響。小擾動分析法可以分析出電網(wǎng)運行的不穩(wěn)定性部分,其不穩(wěn)定部分多出現(xiàn)在與最大功率接近的地方。不穩(wěn)定功率的發(fā)生使直流側(cè)電壓升高,影響電源的穩(wěn)定運行。
(五)大規(guī)模光伏發(fā)電對電能質(zhì)量的影響
伴隨著大規(guī)模光伏的進入,電子的應用系統(tǒng)加入了大量非線性負載,造成電力系統(tǒng)污染,使電能質(zhì)量受到影響。在太陽光劇烈變化和輸出功率低下的狀況下,會產(chǎn)生很大的諧波,也會產(chǎn)生電流諧波疊加等問題。國內(nèi)外許多大型光伏電站的運行經(jīng)驗說明了多臺并網(wǎng)逆變器的電流諧波很有可能超出標準。面對這個問題,可以對多臺逆變器電流諧波問題進行建模,分析出電網(wǎng)阻抗耦合效應在大型光伏電站逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的存在,是影響并網(wǎng)電流諧波含量超標的關(guān)鍵,濾波電容是光伏電站長距離輸入電網(wǎng),造成諧波不穩(wěn)的可能因素。光伏波動會影響電壓變動的諸多問題。對光伏進入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量問題,提出了控制諧波的有效途徑:比如增加諧波補償器、無源固定頻次濾波器、有源濾波器和混合濾波器等。
(六)大規(guī)模光伏發(fā)電對配電系統(tǒng)保護的影響
光伏電源接入配電網(wǎng)后會對配電網(wǎng)故障有影響,繼電保護和自動裝置會受到不同程度的影響。首先,多電源的復雜結(jié)構(gòu)會影響故障的電流的各個方面。第二,以變壓器連接方式為依據(jù),逆變器形成接地回路影響著電流和電壓,會對繼電保護的動作特性產(chǎn)生影響。第三,對敏感的并網(wǎng)光伏變換器添加了一定的保護,低電壓超越、輸出直流分量超出標準和輸出諧波超出標準等。第四,非同期合閘是 PV系統(tǒng)反孤島保護功能時間無法配合自動重合閘等裝置引起的。為預防非同期合閘的發(fā)生,對有逆變器接入的線路,逆變器反孤島保護最大動作時間要大于三相一次重合閘起動時間。
高密度光伏發(fā)電系統(tǒng)是數(shù)條或者一條低壓配電線路接入相同主線而發(fā)電。光照變化受到光伏發(fā)電功率的影響,導致配電網(wǎng)部分電壓發(fā)生波動。當一些與高密度光伏發(fā)電系統(tǒng)相同主線的饋電線路發(fā)生短路時,可能會導致上下級熔斷器無法配合,嚴重地會使流過某些負荷支路上的短路功率超過斷路器的遮斷容量。
結(jié)語
隨著人類資源的不斷開發(fā),資源出現(xiàn)匱乏的狀態(tài),因此,可再生資源的開發(fā)成為全人類共同面臨的難題。以太陽能為主要形式的大規(guī)模光伏發(fā)電的應用,對電力系統(tǒng)有許多方面的影響,大規(guī)模光伏發(fā)電的發(fā)展前景也是可觀的。
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