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【科普】光伏发电的昨天、今天和明天

发表于:2017-01-30 01:14:00    

2015年,全球光伏市场强劲增长,累计光伏容量超过230GW。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。

我有着170多年的历史,但进入中国的时间不算很长:

1958,中国研制出了首块硅单晶;

1968年至1969年底,半导体所承担了为“实践1号卫星”研制和生产硅太阳能电池板的任务。在研究中,研究人员发现,P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射,造成电池衰减,使电池无法长时间在空间运行;

1969年,半导体所停止了硅太阳电池研发,随后,天津18所为东方红二号、三号、四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵;

日地生产的老组件

1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂,电池制造工艺模仿早期生产空间电池的工艺,太阳能电池的应用开始从空间降落到地面;

1998年,中国政府开始关注太阳能发电,拟建第一套3MW多晶硅电池及应用系统示范项目,这个消息让现在的天威英利新能源有限公司的董事长苗连生看到了一线曙光。可是,当时太阳能产业发展前景尚不明朗,加之受政策因素制约,令不少人对这一新能源项目望而却步。在合作伙伴退出的情况下,苗连生毅然逆势而上,争取到了这个项目的批复,成为中国太阳能产业第一个“吃螃蟹”的人;

2001年,无锡尚德建立10MWp(兆瓦)太阳电池生产线获得成功,2002年9月,尚德第一条10MW太阳电池生产线正式投产,产能相当于此前四年全国太阳电池产量的总和,一举将我国与国际光伏产业的差距缩短了15年;

2003到2005年,在欧洲特别是德国市场拉动下,尚德和保定英利持续扩产,其他多家企业纷纷建立太阳电池生产线,使我国太阳电池的生产迅速增长;

2004年,洛阳单晶硅厂与中国有色设计总院共同组建的中硅高科自主研发出了12对棒节能型多晶硅还原炉,以此为基础,2005年,国内第一个300吨多晶硅生产项目建成投产,从而拉开了中国多晶硅大发展的序幕;

2007,中国成为生产太阳电池最多的国家,产量从2006年的400MW一跃达到1088MW,成为世界第一大光伏电池生产国。

截至2015年底,我国光伏发电累计装机容量4318万千瓦,成为全球光伏发电装机容量最大的国家。 2016年底,我国光伏超过70GW,继续领跑世界第一。

雾霾遍布能源亟待转型 “十二五”光伏飞速发展

在中国“我”之所以发展的这么快,与中国正在推进能源结构转型、政府的大力支持以及我自身的特点有着密不可分的关系。

前面曾经介绍过,“我”的发电原理是直接将太阳光能转换为电能,它和常见的发电机发电、蓄电池发电有本质的不同。它没有机械运动,所以没有噪音、没有振动;它没有化学反应过程,所以没有化学污染;它只要有阳光就能发电,十分便利。

在雾霾几乎遍布全国的情况下,中国政府意识到了能源结构转型的紧迫性,不仅加大了对“我”的推广力度,在去年12月份公布的“十三五”规划中,还给“我”出台了专门的指导政策。

“十三五”规划中,对于光伏产业在“十二”五时期的发展进行了全面总结:“十二五”时期,全国光伏发电累计装机从2010年的86万千瓦增长到2015年的4318万千瓦,2015年新增装机1513万千瓦,累计装机和年度新增装机均居全球首位。光伏发电应用逐渐形成东中西部共同发展、集中式和分布式并举格局。光伏发电与农业、养殖业、生态治理等各种产业融合发展模式不断创新,已进入多元化、规模化发展的新阶段。

“十二五”时期,中国光伏制造规模复合增长率超过33%,年产值达到3000亿元,创造就业岗位近170万个,光伏产业表现出强大的发展新动能。2015年多晶硅产量16.5万吨,占全球市场份额的48%;光伏组件产量4600万千瓦,占全球市场份额的70%。

在技术创新上,中国企业已掌握万吨级改良西门子法多晶硅生产工艺,流化床法多晶硅开始产业化生产。先进企业多晶硅生产平均综合电耗已降至80kWh/kg,生产成本降至10美元/kg以下,全面实现四氯化硅闭环工艺和无污染排放。单晶硅和多晶硅电池转换效率平均分别达到19.5%和18.3%,均处于全球领先水平,并以年均0.4个百分点的速度持续提高,多晶硅材料、光伏电池及组件成本均有显著下降,光伏电站系统成本降至7元/瓦左右,光伏发电成本“十二五”期间总体降幅超过60%。

“十二五”时期,中国太阳能热发电技术和装备实现较大突破。八达岭1兆瓦太阳能热发电技术及系统示范工程于2012年建成,首座商业化运营的1万千瓦塔式太阳能热发电机组于2013年投运。

“十二五”时期,太阳能热利用行业形成了材料、产品、工艺、装备和制造全产业链,截至2015年底,全国太阳能集热面积保有量达到4.4亿平方米,年生产能力和应用规模均占全球70%以上,多年保持全球太阳能热利用产品制造和应用规模最大国家的地位。太阳能供热、制冷及工农业等领域应用技术取得突破,应用范围由生活热水向多元化生产领域扩展。

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责任编辑:solar_robot
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