太阳能光伏技术进展状况和解决途径.docx

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太阳能光伏技术进展状况和解决途径在高新技术日新月异的今天，太阳能光伏技术作为一种新能源领域的高新技术，已越来越被业界认可和应用。随着世界经济和人口的不断增长，能源（主要是煤炭、石油、天然气等一次能源）的需求也在与日俱增，开采规模和消耗量记录不断被刷新。无序开采和野蛮挖掘造成了极大的能源浪费和污染，进一步加剧了社会发展与生态环境的矛盾，特别是温室效应（二氧化硫和二氧化碳的人为排放）、酸雨等。化石能源被人类大规模使用200多年，已经被预警濒临匮乏。山西省是一个传统化石能源的供应大省，近百年来靠开采煤炭来发展经济，这在很大程度上造成了产业结构的不合理，能源供应的后劲不足又导致了与可持续发展的矛盾。太阳能光伏技术利用是将太阳能转化成人类能够直接应用的电能和热能的新型技术，是目前人类正在探索和应用的除化石能源以外的清洁再生能源之一。1山西太阳能的资源环境与开发前景分析1.1山西省太阳能资源山西省地处的黄土高原东端，位于东经110度14′～114度33′，北纬34度34′～40度43′；东西约290km，南北约550km，全省总面积15.6万km2，约占全国总面积的1.6％；东临太行山，与河北省为邻；西面和南面接黄河，与陕西省、河南省相望；北面则与内蒙古相接。太阳以电磁辐射的形式将能量传播到地球，太阳产生的能量大约为3.8x1023kW，其中1/20亿到达地球的大气层，到达地球的大气层的能量大约30％被大气反射，23％被大气吸收，剩余的抵达地球表面，功率约为800000亿kW，相当于燃烧标准煤500万t/s的能量［1］。图1为太阳能资源分布图，表1为太阳能资源分布表。由图1和表1可以看出,山西几乎全部地区都是太阳能蕴藏较丰富地区，每年日照时间超过3000h，相对于其他省份具有良好的地缘优势，非常适合发展太阳能光伏工业。然而，长久以来，我国的太阳能光伏发展却极不正常，还困于核心技术在外、关键设备在外和产品应用在外的"三头在外"现象，这从根本上导致国内的太阳能光伏产业不健康化发展。就国内而言，山西相对其他兄弟省份起步又比较晚，产业链条和产业规模上都不可同日而语。山西是个多煤、少油、贫气的省份，又作为全国重要的能源和原材料供应基地，长时间以来为全国经济社会的可持续发展做出了卓越贡献。然而长期的煤炭资源开采致使能源经济单一粗放、投入产出比重低、环境污染严重，与生态平衡的矛盾日益凸显。近年来，山西的煤炭储采比处于下降趋势，资源枯竭问题的客观现实渐渐摆在人们面前，并引起了国家的关注和重视。截止到2009年，一次能源产量52526.52万t标准煤，其中煤炭占99.58％，水电占0.13％，瓦斯占0.23％［2］（见图2）。由图2分析，山西的煤炭占能源生产总量的绝对值，水电、瓦斯及其他能源形势极度匮乏，这种能源结构已经不适应山西经济发展和可持续性要求。2010年12月13日经国务院同意，国家发改委正式批复设立"山西省国家资源型经济转型综合配套改革试验区"的报告，要求山西通过深化改革，加快产业结构的优化升级和经济结构调整。从另一个角度思考：山西有必要考虑发展新能源，尤其是着重推进替代化石能源的新能源，特别要重点考虑依靠山西具备太阳能资源来发展第二主导能源是可行之策。1.2经济效益评价和发展前景分析（1）太阳能光伏发电（PV）分为光热发电和光伏发电，我们通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。在吕梁市以国瑞天能为龙头的企业联合离石利虎玻璃、交城电缆公司共同打造离石光伏产业链，形成太阳能晶体硅、硅片、太阳能电池、太阳能电池组件、光伏发电系统、光伏建筑应用、太阳能光伏玻璃、光热发电等较为完整的产业链。由此可以看到，山西的光伏行业已经开始走规模化和产业化的路线，对山西的能源增加值来说是个利好动作。位于太原高新区的山西天能科技有限公司是山西地区从事半导体材料、单晶硅切割、太阳能光伏电池和组件、太阳能应用照明系统、太阳能光伏电站、建筑一体化、LED应用等相关领域的研发、设计、生产、销售及施工的企业，其产品范围和公司经营种类已经比较齐全，可以说是山西太阳能光伏行业的先头企业，具有良好的带头作用。由山西国际电力光伏发电有限公司建设的右玉县小五台10MW和平鲁阻虎5MW两个国家金太阳示范项目相继建成发电，年向电网提供2218万kW•h环保电能，年平均节约标准煤0.9万t，节水8.76万t；减少排放粉尘0.62万t、CO22.41万t、SO20.06万t（数据来源于山西国际电力光伏发电有限公司工程项目节能参数），经济效益比较可观，对缓解山西省生态矛盾是比较优越的发展模式和手段。除此以外，山西国际电力光伏发电有限公司还申报并正在组织实施的太原长安重型汽车（3957kW）用户侧光伏发电项目和吕梁高新技术产业园离石电缆有限公司（2880kW）用户侧光伏发电项目，由山西省煤矿物资供应公司申报正组织实施的山西能源工业国际分销物流港金太阳示范工程（5000kW）用户侧光伏发电项目。这批金太阳并网电站工程是山西太阳能光伏行业发展的助推器，为山西太阳能光伏的大规模应用起到了良好的示范作用。（2）光伏建筑一体化（BIPV）是利用光伏产品直接作为建筑材料集成在建筑物上，成为建筑体的一部分，不能分割，如光电玻璃幕墙、光电玻璃采光顶棚等。光伏建筑一体化的另一种形式是光伏电池组件方阵附加在建筑体上，这种类型是光伏产品不作为建筑的组成部分，以既有建筑为载体，它的安装需要搭建支架，如屋顶电站等。2010年9月5日，山西省第一个光伏建筑一体化玻璃幕墙工程正式落成，并在太原高新经济开发区启动。该项目是我省首个光伏技术应用的绿色建筑，是省新型节能建筑典范工程。表2为项目经济效益表（表2数据来源珠海兴业绿色建筑有限公司工程项目设计技术指标）。（3）光热建筑一体化（BIPT）是将太阳能集热器安装在建筑屋顶、阳台、边廊、墙壁的建筑围护位置，其非常适用于大型的公共建筑的集热系统，可广泛用于医疗机构的住院部、学校公寓、酒店、宾馆等。光热建筑一体化的优点是省去燃煤、燃油的持续投入，省去人工的服务费和维护费；它无污染，无毒性，无烟尘产生，是典型的绿色热能源。宁夏、山东都已经出台政策，规定新建、改建、扩建的12层及以下住宅建筑和集中供应热水的公共建筑必须应用太阳能光热系统，鼓励12层以上高层住宅建筑逐步采用太阳能光热系统［3］。财政部、住房和城乡建设部于2009年7月6日印发了《可再生能源建筑应用城市示范实施方案》的通知，明确了中央财政对再生能源建筑的补贴金额和补贴办法。目前，山西的大型公建典型示范项目非常稀少，没有起到行业带头示范作用，普遍推广更显困难，在这一点上还需要政府加强引导、扩大宣传，使山西的光热利用早日造福百姓。#p#分页标题#e#2山西光伏太阳能发展对策和建议尽管山西具备发展光伏太阳能得天独厚的自然资源，却是太阳能光伏发展和应用的落后省份。为了更好地发挥和利用大自然赐予我们的宝贵财富，笔者提出如下对策和建议。2.1加强政府层面产业应用引导（1）制定地方行业扶植政策。太阳能光伏技术属于国家高技术的范畴，是保障国民经济社会良好发展的尖端技术之一。发展该技术是利国利民的大好事，在国家相关的法律法规和行业政策框架条件下制定和实施山西省太阳能光伏行业扶植政策，有利于推广高新技术成果转化成生产力，有利于促进行业的较快发展，有利于优化能源产业结构，有利于改善能源消费结构。它不仅缓解了经济和社会发展对化石能源的绝对依靠，也缓解了污染物的排放，使经济社会与环境的和谐发展，真正实现了节能降耗的环境友好型的经济社会发展模式。因此，未来的能源解决方法取决于地方的、国家的和世界的政策［4］。（2）将实施合同能源化管理作为绩效考核制度。对积极响应节能减排和低碳行动的企事业单位，可用合同能源化管理节省的效益作为企事业单位的绩效奖励和政绩考核指标。在国家"十二五"规划中这样要求：加快推行合同能源管理和电力需求侧管理，完善能效标志、节能产品认证和节能产品政府强制采购制度［5］。合同能源管理（EnergyPerformanceContracting，EPC）是一种新型的市场化节能机制，其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。这种节能投资方式允许客户用未来的节能收益为工厂和设备升级，以降低目前的运行成本；或者节能服务公司以承诺节能项目的节能效益或承包整体能源费用的方式为客户提供节能服务。（3）贯彻实施光伏应用的财政补贴政策，推行太阳能屋顶计划。2009年3月23日财政部和建设部联合下发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》财建〔2009〕129号，第六条规定：2009年补助标准原则上定为20元/W，具体标准根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素确定［6］。这项办法的出台意味从国家层面上开始推动太阳能行业，同时也结束了行业一直靠企业自身发展的历史，对于立志于民族光伏新能源的企业来说是个美好的福音。财政部和科技部国家能源局又于2009年7月16日下发了《关于实施金太阳示范工程的通知》财建〔2009〕397号。文件中约定了补贴政策：并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50％给予补助，偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70％给予补助［7］。基于国家的宏观政策倾斜支持，省市地方政府可以根据本地区的资源特点出台财政贴息扶植政策，以促进本地区的太阳能利用。（4）营造良好的市场环境。有良好的市场需求，才能有企业的竞争、技术升级、产品更新换代。政府的相关职能部门应积极为太阳能的普及创建市场环境，引导企业走市场化之路。企业为赢得市场，不得不努力把握企业的产品不断更新换代，不断地确保产品质量和赢得用户的口碑，最大限度地塑造和维护企业在市场中的形象和信誉。2.2健全光伏产业相关的配套机制（1）建立和完善科学研究机构。建立太阳能光伏科研推广机构，狠抓研究和应用的重点项目，由节能部门牵头组织和实施课题攻关，对经济社会和环境利好的课题，政府应给予大力鼓励和支持。在太阳能电池组件方面加强技术研发，努力提高太阳能电池组件的光电转化率，提高发电效率，走科技创新之路。（2）引进和培育高科技和专业人才。经济社会要发展，人才是关键。对于一个产业也是一样，拥有专业技术人才，企业才能有活力、有生气、有效益。目前我国的太阳能光伏产业主要依靠市场驱动而非技术驱动，缺乏强大的内在竞争力［8］。因此，我们需要花力气去聘请高技术人才、跨学科复合人才和专业骨干力量到山西来发展创业，并给予相应的便利。发展技术人才不仅要走输入性的人才方式，更要立足自我发现、自我培养、自我受用的原则。中国首个太阳能光伏学院于2008年10月6日在南昌大学太阳能光伏学院挂牌成立。因此，对于山西来讲，对有条件的高校和院校可以申请政府资助开设太阳能光伏专业，以促进专业人才的培养。（3）完善光伏利用项目金融渠道建设。以太阳能光伏技术带来的光伏发电和光热集成供热是太阳能利用的最基本的两种形式，是可以最为替代传统化石能源的发展方向之一。太阳能是无污染、无排放、无辐射、不枯竭的新能源。作为新技术大规模推广，在初始投资上比较大，商业投资上很难进行投资产生实效，因此在完善项目配套上给予地方财税减免或者一定年份的免征课税；同时为了解决发展光伏技术应用的单位引入社会金融资金，这主要是各种形式的风险投资企业的资金、各类创投基金和金融集团的参股、入股、控股投资。（4）创建学术交流论坛和经验交流会。组织行业协会和太阳能学术专业团体，积极开展学术论坛、信息沟通等交流活动，同时可以借鉴太阳能发展的先进的国外、国内地区的先进经验，组织学界、理论界、业内人士进行学术、技术考察和学习，将先进的技术经验引进来为我所用。（5）转变观念，树立低碳发展意识。光伏产品和应用对于广大民众来说还是个比较陌生的事物，认识程度还比较低。因此，媒体部门、环保部门、甚至公益事业的代言人、参与者都要积极地宣传节能意识，树立低碳生活、低碳消费的理念，号召大家开展"低碳"行动，从我做起，一个人的作用非常微小，团结的洪流却是无限大的力量。响应"节能减排"的口号，不仅能缓解当下的能源和环境的危机，还能为子孙后代储蓄能源，真正实现全人类的可持续发展战略［9］。2.3关于太阳能光伏应用的若干建议（1）着力产业链条中低耗能的光伏产品生产开发。太阳能光伏产业链条相对较长，包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。硅料提纯和硅片的加工关键技术掌握在欧美国家，规模化生产主要在我省以外的江苏、浙江、河北、四川等地，电池片和电池组件中游产品也基本上在江苏、江西、浙江等地。从产业链条的完整上讲，山西并不具备发展完整产业链的优势，况且起步比较晚，产业链条的上游产品，如硅冶金、硅提纯等都属于高耗能、高污染的工业，这与大力提倡的节能减排相悖。近年在山西平顺发现纯度超过99％的二氧化硅，其储量达26亿t，储量在国内位居前5位，可以看出我省具有比较丰富的矿藏条件。2009年，潞安集团和德国森特塞姆公司合作在屯留县康庄工业园投资12亿元，设计生产能力达10000t/a，目前正准备建设中，光伏级的多晶硅可以达到99.9999％（6个9的纯度），电子级多晶硅可以达到11个9的纯度，在此基础上可以大力开发光伏系统中的逆变器、充放电控制器、电子监控设备、蓄电池储能设备、功率调节设备等低能耗的产业链下游产品，目前产业链中的逆变器属于薄弱环节；将丰富的硅矿输出省外，以降低本省的能耗比，据测算，冶金硅级的成本约70％是电能消耗。#p#分页标题#e#（2）大力开展太阳能光伏应用的示范工作。鼓励推广光伏建筑一体化和光热建筑一体化供热工程，实施光伏应用示范工程，并将工程的节能经济效益公布于社会，引导更多的公共和民用项目采用光伏产品。将光伏产品作为建筑材料来使用，这样不仅节省了建筑建设成本，而且获得了保温、隔热的效用，充分实现了建筑的绿色功能；大范围的光伏发电可应用于城市亮化、路灯景观照明、高速公路信号灯指示、路牌指示等，尽可能地减少和不用市电，从而降低我省火电的市场比重；加大农业产区和经济作物区，推广农业育种、花卉、反季节蔬菜、瓜果太阳能温室大棚及家禽类的动物养殖；利用太阳能热能来干燥农副产品及加工成半成品。广泛的社会应用凸显出新技术带来的经济性和收益性，使农民津津乐道，很快走上发家致富的道路。（3）发展离网和并网技术应用。2007年3月15日，山西省人民政府办公厅下发了《山西省贫困地区农村扶贫开发"十一五"规划》，规划中明确了省内还有35个国家级扶贫重点县和17个省级扶贫重点县［10］，这些贫困县中还有很多偏远乡村缺水缺电。上述地区可以考虑实施离网小电站光伏发电系统，从根本上解决贫困地区的缺水缺电问题，经济性上可省去了贫困地区架线拉电汲水等投资费用，基础条件得到改善后，可以根据当地的优势发展致富项目，使贫困人民尽快富起来。因此，对于能源较为缺乏的农村来说，合理利用太阳能有非常重要的意义［11］。3结语太阳能是最重要的可再生能源，加快我省太阳能光伏开发与利用，对于增加清洁能源的供应和增加可再生能源在能源消费结构中的比例具有重要的意义；同时对能源产业结构调整带来极大的改善，对实现资源经济转型具有重大的促进意义。