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第15章 光伏发电(1)

中国西部光伏企业商业化发展

一、能源短缺,保护环境是发展太阳能光伏发电的强大动力随着全球工业化的进程,人类对能源消耗的需求不断增长,回顾100年间能源工业的发展历史,可以清楚地看到,整个能源工业的消耗主要以化石能源为主。人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限能源资源煤和石油作为能源的载体,极大地解放了生产力,推动了全世界工业化的进程,同时也向人类敲响了警钟,常规能源已面临枯竭。根据有关材料显示,已确知的石油储备将用42年,天然气67年,煤大约200年。我国的能源已探明的常规能源储备十分有限,我国已成为亚洲几个主要的石油进口国,能源存在很大的潜在危机,所以说全球性的能源危机已不是危言耸听了。

以化石能源为主体的能源结构,对人类环境的破坏显而易见,每年排放的二氧化碳达210万吨,并呈上升趋势,冰雪消融,冰川退缩,全球气候变暖。空气中大量二氧化碳,粉尘含量己严重影响人们的身体健康人类赖以生存的自然环境己遭到极大的破坏。能源短缺和环境保护是21世纪经济发展和能源领域最重的课题。

面对全球范围内的能源危机和环境压力,人们渴望用“取之不完,用之不竭”的可再生能源来代替资源有限、污染环境的常规能源。随着新技术、新材料的不断应用,太阳能、风能等可再生能源的利用已经成为逐步替代常规能源的重要组成部分。近20年来,世界范围内太阳能光伏技术和光伏产业发展很快,光伏发电已经从解决边远地区的用电和特殊用电已经逐步转向并网发电和建筑结合供电的方向发展,并且发展速度十分迅速。美国、德国、日本、加拿大、荷兰等国家纷纷制定了雄心勃勃的中长期发展规划推动光伏技术和光伏产业的发展,世界光伏产业以31.2%的平均年增长率高速发展。

1997年美国总统克林顿宣布了太阳能百万屋顶计划,到2010年在美国国内建造100万座太阳能屋顶,计划完成后每年减少排二氧化碳相当于85万辆汽车的排放量。其他一些国家也相继宣布了各国太阳能屋顶的计划。据资料预测显示,到2010年,全世界光伏产业将累计达到14~15GW,这表明世界光伏产业发展有着远大的发展空间。

二、西部光伏企业商业化发展

我国光伏应用和光伏产业和国际上发达国家比较,差距很大。从1973年第一块太阳能电池的地面就用到90年代中期太阳能光伏户用系统进入民用市场,只有短短几年时间。90年代中期我国西部地区出现了一批生产太阳能光伏户用系统的光电公司,尤其是青海省就有十几家光电公司,如著名的西宁太阳能一条街,拉萨太阳能一条街,都是这些光电公司开设的销售网点。这些光电公司大部分都是民营企业,在商业化发展中都有一些共同的特点。

1.企业规模小,资金投入少,发展初期都是一些小作坊。但是这些企业有灵活的经营机制,富有活力,有些公司现在已发展成为具有一定规模的生产企业。

2.各光电公司都有畅通的销售渠道。青海省的光电公司销售网点覆盖西藏、新疆、内蒙古、四川、云南、宁夏、甘肃、青海等地,这些销售网点一般都有较好的售后服务。

3.产品试销对路。各公司设计的便携式太阳能光伏户用系统,具有携带方便,结构紧凑,容易操作,维护方便等特点,这些10w、17w、20w的光伏户用系统,适应于中国农牧区用户的需求,系统虽然小,却解决了无电地区农牧户的基本生活用电,用户非常喜欢光伏户用系统,毕竟给他们带来了光明。同时,无电地区用户购买力也决定了他们只能购买这种价位的产品。据不完全统计,从1994年到1999年,青海销售的太阳能光伏户用系统有12万套以上。

我国的西部地区由于历史、地理位置等诸多原因,经济发展较为缓慢,存在着较多的无电地区和无电人口。全国范围内6000多万无电人口大部分分布在西部地区。据统计1998年西部地区无电户为1200万户,这些无电户大都生活在边远地区,城市电网目前无法覆盖这些地区。西部地区地处高原,大部分地区日照好,风力资源好,非常有利于建造独立的太阳能光伏电站,或者风光互补电站,也适合一家一户的小型独立光伏系统。这些无电地区和无电人口是发展利用太阳能光伏发电的巨大潜在市场。随着太阳能光伏发电在农牧区的广泛应用,中国的太阳能屋顶计划和光伏并网发电也为期不远。能源短缺也同样围绕着我国,我国以化石为主的能源结构将受到挑战。这给我国光伏产业提供了发展机遇,也给光伏企业发展提供了巨大舞台,每个光伏公司应该把握机遇进一步推动光伏企业商业化的进程。

三、光伏企业商业化发展遇到的问题

我国的光伏企业目前是一支弱小的队伍,由于市场的局限,发展较为缓慢。在太阳能领域里,光热发展速度较快,光热企业面对城市用户,有人说太阳能热水系统是供给富人用的;而太阳能光伏系统面对的是边远不发达地区的穷人,他们的购买力决定了光伏市场发展的速度和规模。目前存在的主要问题是:

1.光伏企业规模小,设备简陋,人才缺乏,技术落后,资金短缺,制约企业的发展。

2.光伏系统售价不断下调,但市场难以扩大。1994年光伏系统每峰瓦售价在120元左右,2000年光伏系统每峰瓦售价在75元左右,价格下调不可谓不大,但销售并没有出现较大幅度增长。

3.光电公司的产品技术水平和产品质量经过几年的努力都有不同程度的提高,尤其一些企业参与国家经贸委(GEF)/世界银行中国可再生能源商业化发展促进项目以来,项目办公室颁布的光伏系统部件检测技术条件,可以认为是我国颁布的第一个光伏系统的检测标准,参与企业的产品都经过了国内最高级别质量监督和检测机构的检测,有一批企业的产品获得了检测合格证书,但有相当一部分产品检测没有合格,没有合格的产品和没有检测的产品照样进入市场,技术监督部门对光伏系统没有约束力,光伏系统产品鱼目混杂,良莠不齐。

4.贸金粮缺,融资困难,这是中国西部光电公司最受困扰的问题。由于这些公司规模小,银行不愿意借贷。银行愿意把钱贷给规模大,效益好的企业,这些刚刚起步的小企业往往不被银行重视,就是信誉好,效益好的企业也难以从银行得到贷款。

5.市场竞争无序,缺乏行业管理,光伏市场表现尤为突出。首先是没有国家正式颁布的光伏系统标准,其次是没有权威的计业管理机制。我们看到的是各光电公司大多采取竞价销售的办法,一台10w的光伏系统只卖到600元~620元,而专家根据测算应达到的售价应该是750元(出厂价),两者差距这么大,企业如何产生利润。个别厂家在原材料上做文章,采用劣质价廉的材料以次充好,低价倾销,坑害用户。

综上所述,我国的光伏市场和光伏企业向临严峻的挑战,如果把我国的光伏产业的发展放到国际光伏发展的环境中考虑,世界光伏产业每年31%的速度发展,而我国的光伏产业每年只有15%的增长率;1999年世界光伏组件的产量是200MW,我国的光伏组件产量只有3MW,只占世界产量的1.5%。光伏企业的发展靠市场,光伏市场的发展靠政策。光伏发电成本高,无法与常规能源竞争,所以更需要政府制定强有力的法规和政策支持以驱动我国光伏产业的商业化发展,尤其要参考德国、日本在近年内在光伏产业和光伏市场方面,中国的光伏企业虽然弱小,但经过努力已经有了一定的基础,光伏企业的发展机会和挑战并存。需要从政策法规,投资融贸,减负税收,实行补贴,技术投入,规范市场等方面解决自身难以克服的困难,我国的光伏产业将会进入高速发展的快车道。

光伏扬水与照明应用系统

纵观全球,人口的快速增长和工业化程度的不断提高带来的能源短缺和环境污染问题已成为当今世界共同面临的严峻问题。积极开发新能源,保护人类生存环境也引起了世界银行,全球环保机构以及包括各国政治首脑在内的能源主管部门的极大关注。开发新能源,使用替代能源和开发利用空间资源已成为在社会、环境和可持续发展推动下的必然措施。在这种形式下,太阳能光伏技术也进入了快速发展的阶段。

光伏扬水系统的数量在近年来迅速增长,特别是在非洲,南美,澳洲及亚洲各国的增长幅度相当大。目前,世界银行和联合国共同推荐光伏扬水作为解决边远地区人畜引水和农业灌溉问题的首选技术。

光伏扬水与照明综合系统将传统分别独立的光伏扬水和光伏照明系统合而为一,不仅具有无噪音、无污染、全自动和高可靠性等优点,还使得太阳能光伏阵列输出的电能得以合理的应用,有效的节约了能源。

系统构成

光伏扬水与照明综合系统的结构构成如图所示,它一般是由光伏阵列、变频器、电机水泵和蓄电池组构成的。该系统的控制可以分为三部分,即MPPT(最大功率点跟踪)控制,DC/AC变频控制和充放电控制。它主要实现的功能有:在阳光充足的白天为电机水泵负载提供最大限度的功率输出;而在阳光欠充足的清晨或傍晚时以最大限度的功率提供给蓄电池组充电;在没有阳光的黑夜,具有充足电能的蓄电池组将为照明负载提供稳定持续的直流电源。

光伏扬水与照明应用系统结构框图

下图中显示出了光伏扬水与照明综合系统的电路原理图。该系统的各个功能之间的切换是由两个开关来实现的。

光伏扬水与照明应用系统电路原理图

光伏阵列

目前,光伏市场的太阳能电池多为单晶硅太阳电池,多晶硅的市场份额正在逐年增长,非晶硅虽然也占有一席之地,但其市场份额只有百分之十几。太阳电池的输出伏安特性具有强烈的非线性,而且和日照强度,环境温度,阴雨,雾等许多气象因素有关。当环境保持不变时,其输出工作区域包括具有高阻特性的电流源区域,也包括具有低阻特性的电压源区域。考虑到实际应用系统负载的“变频器-电机-水泵及蓄电池-照明”的特性,一般只将光伏电池用作电压源,而具有高阻特性的电流源成为不稳定工作区域。在选择了系统的电压等级及装机容量以后,光伏电池即可分为若干组并联连接,如上图所示。

MPPT(最大功率点跟踪)控制器

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