太阳能光伏发电技术的应用现状与发展趋势

太阳能光伏发电技术的应用现状与发展趋势

庄拥军

（浙江昱辉阳光能源江苏有限公司）

【摘 要】文章阐述了光伏发电的原理及优势，并在此基础上对光伏发电产业的发展与应用进行了详细分析，最后针对光伏发电的发展趋势前景做了总结，为以后光伏发电的技术应用提供了良好的技术参考。

【关键词】太阳能；光伏发电；发展前景

前言

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生绿色能源，不产生任何的环境污染。我国76%的国土光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术成熟，安全可靠（图1）。进入21世纪，中国光伏行业逐渐发展起来，中国具有如无锡尚德、江西LDK、常州天合、天威英丽、浙江昱辉等一批世界级光伏企业以及世界最大的太阳能光伏制造基地，但是由于成本较高，中国

95%的太阳能产品只能出口到发达国家。近年来，在国家大力倡导发展新型能源的大背景下，大阳能光电研发是近些年来发展最快、最具潜力的研究领域，随着成本问题将逐步解决，加之国家政策支持，中国太阳能市场将变得很大。

壁，充分利用空间资源；

d）可靠稳定寿命长，安装维护简便，适用范围广，就算一般家庭也可以利用太阳能发电。

2太阳能光伏产业应用现状 1）在各国政府对再生资源的重视和大力支持下太阳能光伏产业得到了快速的发展，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%。

间，未来薄膜电池会有更好的发展前景。

表1 市场份额分析

在2000年以前中国的电力供应不是很紧张，2001年以后，在中国经济高速发展下，电力需求以每年超过20%的速度在增长，2003年在全国出现电力供远远少于求的严重现象，电力供应的紧张情况在以后的一段时间内很难缓解。可再生能源得到了中国政府的重视，在中国政府大力支持下已形成了完整的太阳能光伏产业链。截至2010年底，我国光伏发电装机规模达到60万千瓦，光伏新增并网容量为21.16万千瓦，累计并网容量为24万千瓦，较上年的2.5万千瓦，增长了960%。从产业布局上来看，国内的长三角、环渤海、珠三角及中西部地区业已形成各具特色的区域产业集群，并涌现出了无锡尚德、江西赛维、浙江昱辉等一批知名企业。2011年中国多晶硅产量达到7.8万吨，占全球比重约33%；国内产能结构中，成本低于35美元/千克的企业不足十家，约9.5万吨，其他40余家中小企业总产能近5万吨。

3、太阳能发展趋势

3.1提高光电转换效率，降低电池材料成本

提高光电转换效率的材料。在电池制1）

作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，从理论研究看，在阳光集中辐照时，利用希泽光电效应可能达到的光电转换效率的极限值为63.2%，但只有使用理想的材料才能达到。若使晶体结构中形成的缺陷能准确无误地出现在所需要的地方，实际上也很难做到。德国科学家正在进行这方面的实验，他们在单晶硅中掺入稀土金属元素铒（Er）来制造太阳电池，以测试它对转换效率可能产生的影响，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一个13nm厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合。通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过23%，是大值可达23.3%。Kyocera公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为19.44%。

2）降低目前主流光伏电池材料的成本。降低硅材料用量是降低价格的主要途径。目前，太阳电池材料主要以硅材料为主，但是硅材料还面临着许多问题，多晶硅产业上游环节技术壁垒高、投入大、量产时间长、市场风险高，因此不仅要寻找更为方便易行的

（下转第257页）

图2 光伏产业的发展

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

在100MW和1GW之间的企业总产能的53%；

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%。

太阳能光伏电池材料主要有晶体硅材2）

料，主要分为单晶硅电池、多晶硅电池和薄膜电池三种。单晶硅电池技术成熟，光电转换效率高，单晶硅电池的光电总转换效率可以达到20%～24%，是目前普遍使用的光伏发电材料。但其生产成本较高，技术要求高；多晶硅电池成本相对较低，技术也成熟，但光电转换效率相对较低，多晶硅光电池的转换效率最高才达18.6%，与单晶硅相比多晶硅的转换效率少多了；而薄膜电池是一种可粘接的薄膜，有以下优势：①生产成本低，所以可以大批量生产；②发光效率更好地利用太阳能，但目前其在技术稳定性和规模生产上均存在一定的困难。随着技术的进步，目前CdTe、CIS

等薄膜光伏电池已逐步进入市场，但现在只占市场的9.3%，随着薄膜光伏电池技术不断进步，薄膜光伏电池的市场份额将快速增长相对而言有更大的发展空

图1 能源消费组成展望图 1、光伏发电的基本原理以及优势

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。在阳光照射下，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”，而这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护就可形成大面积的太阳电池组件，再配合功率控制器和逆变器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电作为新型能源与常用的火力发电系统相比，具有以下优势：

a）无枯竭危险。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80×104kW，如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012kW·h，相当于目前世界上能耗的40倍；

b）安全环保，无噪声，无公害。由于光伏电路是利用光能和电能之间的转化，故其无污染物的排放；

采集太阳能的地点的地理位置要求不c）

高，不受资源分布地域的限制。太阳能电池板只要能接受光照就能产生电能，所以可以安装在屋顶或者是始终能接受到光照的墙

建筑工程发包方应明确自身的权利义务，在工程全过程造价管理中做到事前控制，主动控制，明确控制的目标。承包方应依据招标文件、承包合同的实质性条款，科学捕捉市场竞争的趋向态势，了解劳动力以及各类设施设备的市场价格波动，进而有效依据法律规范形成有效的投标价格，并做好过程中成本管理。。

4.2 重视前期及设计阶段目标管理，做好事前控制

建筑工程施工建设持续周期较长，且投资经费庞大，需要实施多次的计价管理，为此其造价管控目标的明确应伴随施工建设过程持续深入且分阶段实施。前期的有效决策以及设计则成为建筑工程控制造价的核心关键。项目投资制定决策后，则管控造价的重要环节就在于做好科学设计。建筑工程全寿命周期的经费涵盖一次完成的项目造价以及交付应用后的费用，还包括工程使用期到期后投入的拆除以及报废的经费。为此首先在设计环节中应明确设计目标造价，做到事前控制。控制过程中应注重做好设计规划方案的审核，倘若施工方案超过投资具体额度，应实施必要的全面整改。

4.3 完善招投标管理，实施有效的风险分离

就建筑工程发包方来讲，应科学编制合理严明的招标资料以及合同条件，进而可对承包方创建有效的约束指导标准。就工程项目承包应由技术、法规法律以及商务视角明确严格合理的定性以及定量标准，做好投资资格的有效审核，优选资质水平较高、信誉好的承包方一同投标。建筑工程投标书则应实施有效评定。建筑工程承包方应深入钻研、科学分析招标资料文件，制定投标策略，降低合同内容签订的后续风险。招投标管理应

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硅材料提纯技术以扩大生产，而且要采用新

技术，在获得同样电能的基础上减少硅材料用量。而与晶体硅电池相比，薄膜电池在效率与成本方面改善的空间更大，多晶硅价格的上涨会增加薄膜电池的成本优势。

确保公平合理性，有效保护投标与招标方的相应合法权益，明确项目工程法人履行责任的现实状况，实现对建筑工程项目的规范管控，营造公平有序的竞争环境，确保建筑项目工程的规范、顺畅施工建设。

风险分离为令各个风险单位实现有效的分隔，预防风险因素引起连锁反应，并令各方受到不良牵连。该类处理方式可将风险因素控制在一定范畴之中，进而降低不良损失。针对建筑工程进行造价风险分离的有效方式，例如为降低由于汇率价格波动引发的汇本风险，项目承包方可将采购区域扩大，在不同国家进行设备的购买，支付多种类货币。还可令庞大的建筑工程有效划分为若干标段，并分配发包至若干承包方，而非令整体工程全部发包至一个承包方。这样一来便可有效预防承包方无法严格遵循相关规范而引发的整体建筑工程建设不佳、疏漏错误、提升造价投入的风险。招投标时将造价风险因素在建筑工程参与方之中作出合理有效的分配，令各个当事人均能够担负相应的风险责任，方能激发各方积极性以及创新意识，进而令建筑工程整体造价风险实现有效的管控，最终合理实现效益目标。

4.4 加强施工阶段造价控制，并采取有效策略

施工阶段影响工程造价的因素主要有材料价格、工程量、地质条件以及气候。物价的变化不是以人的意志为转移的，是人力所不能控制的，气候的变化一般情况下也是有规律的，工程量的变化主要是通过工程变更来体现的。工程变更的多少直接决定了施工阶段的工程造价的变化数量。所以施工阶段的造价控制的重点应该是工程变更。因为设计阶段是工程造价的形成阶段，而施工阶段是工程造价的实现阶段。合理控制施工中的工程变更，造价就电与节能起到很好的作用。

提高地面光伏发电。在世界各地的沙2）

漠、戈壁、荒漠都可以大面积的利用，比如在我国有约264万平方公里的荒漠资源，其中干旱区荒漠化土地面积为250多万平方公里；主要分布在光照资源丰富的西北地区，其年总辐射在1600～2300千瓦时/平方米。在内蒙古的鄂尔多斯、甘肃的河西走廊绿洲边缘、新疆的塔克拉玛干沙漠边缘、晋西北及陕北等靠近电力线路和负荷中心，还有很好的旅游资源，可以作为大型并网光伏项目的起步区域。随着电力输送技术和储能技术的发展，大规模沙漠、戈壁、荒漠光伏电站将必然成为未来的电力基地。

光热发电。太阳能光热发电是指利用3）

大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发

不会超出施工图预算的范围。

施工环节进行成本造价管控，主要是加强投资跟踪管理，合理控制施工中的工程变更和索赔事项的发生。材料费占工程总造价的60%~70％，材料费是工程项目成本控制的关键内容，应做好事前控制，选择质优价廉的材料供应商签订合同，否则极易造成总体投资失控现象发生；工程建设的质量、工期及价格都是通过合同约定来实现的，有效的合同管理是施工阶段造价控制的主要方法，科学合理的确定合同工期、价格是确保工程建设顺利实施的关键，有效的合同管理就是要严格执行合同约定和提高索赔管理水平；竣工结算是施工阶段造价的决定性文件，也是该阶段造价控制的最后一环，加强竣工结算的审核的是施工阶段造价控制的关键，也是科学合理评价施工阶段造价控制的主要依据。

5、结语

总之，准确识别建筑工程造价控制中的风险因素，制定有效的预防控制策略极为重要，我们只有通过价值化资料的汇总收集、跟踪分析、全面捕捉识别风险因素，作出风险分布的科学分析，方能强化预防管理，有效应对造价风险，降低不良影响，分散风险的集中影响，规范建筑工程建设，令其在合理公平的招投标管理中、信息化体系管理下科学推进，完成工期目标，提升施工建设质量，节约成本投入，并创设显著的经济效益与社会效益。

参考文献： [1]胡海英，刘丽.土木建筑工程中的风险管理分析[J].城市建设,2010(21).

[2]张柯,王小林,曹萍,冯超.地铁工程设计阶段的造价风险管理[J].技术与创新管理,2009,30(6).

电。光热发电产业布局应当注重资源优势、优势的合理利用，有条件的可综合利用多种可再生能源，互补发电，甚至也可考虑与热电站联合运行。

4、结语 目前，人类主要使用的是不可再生能源，如石油、天然气、煤炭和裂变核燃料等，约占能源总消费量的90%，再生能源如水能、太阳能等只占10%左右。据预测，目前全世界石油储量只够开采30～40年，天然气约60年，核燃料也仅70年左右。人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，寻求新型绿色能源成为全球热点问题。而在绿色能源开发使用方面，太阳能独具优势。在全球大力开发太阳能的背景下，光伏产业必将有长足的发展，并一定会在不久的将来发挥重大的作用，成为新能源领域的主流。

参考文献：

[1]崔容强.太阳能光伏发电——中国低碳经济的希望[J].自然杂志，2010（3）：28- 29.

[2]张东海.推动我国太阳能光伏发电产业化的对策建议[J].宏观经济管理，2007（12）：8- 11.

图3 光伏发电的应用

3.2 提高光伏发电的面积 提高建筑光伏发电面积，大量的建筑屋1）

顶都是没有充分的利用，应建立建筑相结合的并网光伏系统，主要形式是城市并网发电的屋顶并网光伏系统。在我国东部沿海经济发达地区，用电量大，对光伏发电能力需求强；同时目前我国光伏产业主要集中在东部省份，光伏产业对当地经济的发展起着重要作用，在城市建设屋顶并网发电系统（BAPV）及光伏建筑一体化集成光伏系统（BIPV），对于城市的供

太阳能光伏发电技术的应用现状与发展趋势

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庄拥军

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Real Estate Information of China2013(1)

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