太阳能发展趋势及其前景

社会的不断发展使得人们对能源的需求越来越高,,而现在的能源储备已经不足以满足我们的生活需要,我们必须发展新能源。太阳能就是一个可再生能源,它可以说是取之不尽用之不竭。而我国的太阳能发展还只是处于起步阶段,要走的路还很长。本文只是让大家了解我国太阳能的现状。
　　关键词:太阳能光伏发电:化石能源
　　
　　1　太阳能的发展前景
　　
　　随着现代桂会的快速发展,人们对能源的需求量也在不断的增长,全球范围内的能源危机也日益突出。传统的化石能源,如:煤炭,石油,天然气更是有限。随着21世纪的到来传统能源濒临枯竭,造成能源危机,还会造成全球的环境问题。如全球变暖燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量有化学毒性的重金属和放射性物质。而随着化石能源的减少,其价格不断升高,这将会严重制约着人们的生产和生活水平的提高。因此发展可再生能源的呼声越来越多,太能能这种情节廉价的资源就因运而生了。
　　太阳能发电有自己独有的优势,主要包括:燃料免费;没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件;保持系统运转仅需很少的维护;系统为组件,可在任何地方快速安装;无噪声,无有害排放和污染气体而且地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍。地表每平方米平均受到的辐射可圣朝1700kW.h电。国际能源署的相关数据显示,在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统,就足以满足全球能源需求。所以,太阳能光复享有广阔的发展空间,其潜力十分巨大。
　　
　　2　我国太阳能发展现状
　　
　　我国土地辽阔,幅员广大,在中国广阔富饶的士地上,有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2～8400MJ/m2,中值为5852MJ/m2口从中国太阳能总量的分布来看,西部地区由于地理位置较好,太阳辐射总量很大。除四川盆地以外,全国其他地区的太阳辐射也相当可观。
　　我国有这么丰富的太阳能资源,但是没有得到最合理的开发和利用,我国的太阳能事业还处在起步阶段,已经开发了一些小型的太阳能设备。比如:太阳能热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能热发电系统和太阳能光伏发电系统。这些小型的太阳能设备只能满足一小部分人的需要,如果要满足一座城市甚至一个省用电量的需要就必须建立一座大型的太阳能光伏发电站。而我国现在在这方面还在起步阶段,已经建立了几个试点项目。而国家对于太阳能的发展现在还没有出台一套很完备的政策、法律法规。而这种太阳能发电站的建设必须得到国家的有力支持才可以继续下去

太阳能利用主要有光伏发电和光热发电两种形式，其中光伏发电相对比较成熟，近几年光伏市场装机量保持着稳定的增长态势。光伏发电以太阳能电池技术为核心，目前太阳能电池从技术上主要分为3类：以晶硅电池为代表的第1代太阳能电池，以硅基薄膜、CdTe、CIGS电池等为代表的第2代薄膜电池和以GaAs叠层电池为代表的第3代太阳能电池。光伏市场主要是以第1代和第2代电池为主。

光伏产业中，虽然被晶硅巨大的体量挤在角落中，但薄膜光伏的实力却不容小窥。而作为薄膜光伏业内大佬榜首的First Solar，更是以碲化镉薄膜称雄全球薄膜光伏市场。受上网电价调整等多重因素影响，2017年光伏发电市场规模快速扩大，新增装机5306万千瓦，其中，光伏电站3362万千瓦，同比增加11%；分布式光伏1944万千瓦，同比增长3.7倍。截至2017年，全球薄膜太阳能电池的产量约为5.72GW，其中碲化镉薄膜电池的产量约为3.01GW，占比为52.6%。

近年来，太阳能光伏电池市场正在向薄膜太阳能光伏产品转移。薄膜太阳能电池的优势在于其产业链的耗能更低；制备材料选择更广泛；制备技术多样；比晶体硅太阳能电池有更高的每瓦发电量；产品的发电效率的提升有更大的潜力；产品重量更轻并且可以柔性化，使用范围更宽泛，更适合于光伏建筑一体化。碲化镉薄膜太阳能电池具有光电转换效率高、功率温度系数低、弱光效应好、易制备、生产成本低等优势，已经在光伏市场上占有一席之地。目前，研究人员和生产厂商研究的焦点仍是降低生产成本和提高光电转换效率，产业化的升级将进一步提高碲化镉薄膜太阳能电池的竞争力。

一、光伏发电规模快速扩大

装机规模持续扩大，已成为全球最大的应用市场。我国光伏发电新增装机连续5年全球第一，累计装机规模连续3年位居全球第一，“十二五”期间年均装机增长率超过50%，进入“十三五”时期，光伏发电建设速度进一步加快，年平均装机增长率75%，2016年新增并网装机容量3424万千瓦，2017年新增并网装机容量5306万千瓦。截至2017年底，全国光伏发电累计并网装机容量达到1.3亿千瓦。截至2018年4月底，装机已超过1.4亿千瓦。

图表：2015-2017年我国光伏发电累计装机容量

数据来源：国家能源局

我国太阳能资源丰富，十分适合发展光伏发电。2002年“送电到乡工程”揭开了我国分布式光伏发电的序幕。2009年我国开始实施太阳能光电建筑应用示范项目和金太阳示范工程，明确为光伏发电系统提供补助，我国光伏发电市场进入规模化发展阶段。

2011年，国家光伏发电上网标杆电价政策的出台推动了国内光伏市场的快速发展，当年我国新增光伏装机容量达到196万千瓦，同比增长932%。2013年，受欧美双反影响，中国光伏产品出口受阻，一大批光伏制造业企业受牵连。与此同时，国内开始密集出台支持光伏产业发展的政策以拉动内需。对于地面电站并网难、补贴年限不确定以及补贴拖延等问题出台针对性政策，从而使得光伏电站未来收益的不确定性大大减弱，刺激更多资金积极进入光伏电站领域。在此背景下，2013年中国光伏应用市场迎来爆发，2013年全国新增光伏装机容量达1,243万千瓦，同比增长高达1,062%，一跃成为全球最大的光伏终端市场。2015年，我国太阳能发电新增装机容量1,528万千瓦，创历史新高，连续第三年新增装机超过1,000万千瓦。其中，集中式光伏新增1,320万千瓦，分布式光伏新增208万千瓦。新疆、河北、宁夏、甘肃、江苏、青海年新增光伏装机容量超过100万千瓦。截至2017年底，我国光伏发电新增装机容量53.06吉瓦，累计装机容量130.25吉瓦，新增和累计装机容量均为全球第一。

图表：2015-2017年我国光伏发电新增装机容量

数据来源：国家能源局

2015年，我国太阳能光伏累计发电量385亿千瓦时，同比增长63.8%。“十二五”期间，太阳能光伏发电量年均增长229%。2016年，我国太阳能光伏累计发电量为662亿千瓦时，同比增长71.9%。据国家能源局披露的数据，2017年，我国光伏发电行业继续保持快速增长态势，全年发电量1182亿千瓦时，同比增长78.6%。

图表：2015-2017年我国太阳能发电量分析

数据来源：中研普华

二、光伏制造产业化水平不断提高

光伏技术不断创新突破，已形成具有国际竞争力的完整的光伏产业链。近年来，我国光伏产业已经由“两头在外”的典型世界加工基地，逐步转变成为全产业链全球光伏发展创新制造基地。光伏技术水平和产量质量不断提高，2017年国内组件产量达7500万千瓦，占全球的71%，不断突破高效电池转换效率的世界纪录，2017年全球前10强光伏组件企业中我国占据了8个，国际竞争力明显提升。

2017年，太阳能光伏行业仍然是所有可再生能源技术的最大雇主，约占340万个就业岗位。2017年实现创纪录的99吉瓦部署容量，增加9％。中国约占2／3的光伏就业岗位，相当于220万人，比2016年增长了13％。

而根据太阳能发展“十三五”规划，在“十二五”时期，我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%。

我国光伏产品的国际市场不断拓展，在传统欧美市场与新兴市场均占主导地位。我国光伏制造的大部分关键设备已实现本土化并逐步推行智能制造，在世界上处于领先水平。

我国太阳能发展的前景

国际能源组织对太阳能产业的发展前景进行预测，认为2010-2020年间太阳能光伏发电发展速度复合增长率达到35%，预计2020年太阳能光伏发电量将达到280TWh以上，占当年总发电量的1%，2040年占总发电量的20%，未来太阳能产业的发展前景光明. 2009年我国推出了太阳能屋顶计划和金太阳示范工程，对国内光伏电站投资提供补贴。太阳能屋顶计划是对太阳能建筑进行补贴，标准为20元/Wp。据测算，该补贴标准大约可以覆盖相关企业生产成本的30％-50％，大大降低了太阳能光伏发电成本。金太阳示范工程提出对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。

太阳能发展现状及其发展前景

摘要：能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。本文旨在介绍我国太阳能发展的现状及其发展方向。

关键词：太阳能；清洁能源；化石能源；光伏发电；光热转换

0 引言

化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。而且，化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸如温室效应，粉尘，酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比例达到87%，在我国，化石能源的比例竟然达到了92%！[1]所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

1. 太阳能的优点

在诸如风能，水利能，潮汐能，太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家学者都对太阳能青眼有加。

首先太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。其次太阳能有无害害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。   

其次太阳能总量十分巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年，全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤，所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。

2 我国太阳能资源的现状

我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。我国各省的太阳能资源分布如下表一所示。[2]

3 我国太阳能的发展现状

目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。

太阳能光热转换

太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上，使光能直接转化为热能。目前主要用于太阳能热水器和太阳热能发电。

在光热转换方面，截至2007年底，中国太阳能热水器产量达2300万平方米，总保有量达亿平方米，占世界的55％，成为全球太阳能热水器生产和使用第一大国，且拥有完全自主知识产权，技术居国际领先水平。这种迹象表明，我国正在向太阳能时代迈进！为了促进太阳能热水系统的推广应用，国家制定的可再生能源发展规划明确提出了太阳能热水系统发展目标，2010年太阳能热水系统运行保有量要达到1．5亿平方米，2020年要达到3亿平方米。[3]

表1 中国太阳能辐射量分布

分    类

辐射量

分布

一类地区

6 680 - 8 400MJ / m2

宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等

二类地区

5 850 - 6 680MJ / m2

河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等

三类地区

5 000 - 5 850MJ / m2

山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等

四类地区

4 200 - 5 000MJ / m2

湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等

五类地区

3 350 - 4 200MJ / m2

四川、贵州两省

但是，太阳能热水器的发展也存在诸多问题。大部分的使用为用户自发行为，其系统的安装基本上没有经过设计，完全由产品供应商负责处理，结果是各自为阵，杂乱无章，在影响建筑外观的同时存在各种不安全隐患。由于上述原因，大面积推广受到严重阻碍，有些城市甚至由政府出面禁止在建筑物上安装。我国太阳能利用长期处于较低水平，制约了发展，不规范安装破坏了建筑结构和功能，对防水和承重等问题留下隐患，屋顶所有权存在争议，后期物业管理，维护也很不方便，自行安装的不规范，造成防风与避雷等安全隐患很多。

太阳能光电转换

太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体的光伏效应原理进行光电转换，通常叫做“光生伏打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成的。在光电转换方面，我们人类大多采用

1.改善环境

通过使用新能源来替代化石能源，可以减少因燃烧化石能源而造成的二氧化碳和烟尘排放量，给环境造成的损失。光复发电不产生传统发电技术带来的污染物排放和安全问题，没有废弃或噪音污染。

2.节省空间

光复发电是一种简单的低风险技术，集合可以安装在任何有光的地方。这意味着在公共、私人和工业建筑的屋顶和墙面上都有广泛的安装潜力。在运行中，这个系统还可以降低建筑的受热，增加通风。光复还可以作为隔声板装在公路两侧。光复在提供大量电力供应的同时，避免占用更多的土地。

3.增加就业

光伏发电能够提供重要的就业机会。安装阶段创造大量的就业产生在（安装工人、零售商和服务工程师），租金地方经济发展。根据欧洲光伏发电行业信息显示，生产每兆瓦光伏产品大约产生10 个就业机会，安装每兆瓦光伏系统创造大约33 个就业机会。批发和间接供应可提供3-4 个就业岗位，研究领域提供1-2 个就业机会。所以在整个产业链中可提供50 个就业机会。在未来几十年，随着规模的扩大，自动设备的使用，这些数据会有所降低。但是，光伏发电产业不仅仅是一个资金密集型产业，同时也是一个劳动密集型产业。目前我过光伏技术及产业的就业总人数近万。到2020 年将达到10 万人左右。按照中或电力专家的研究，2050 年，光伏发电行业将达到装机容量10 亿KWp,年生产和安装1 亿KWp,就业人口将超过500 万人。[4]

4提供农村电力

光伏发电系统结实耐用，易于安装和具有灵活性等特征，使其可满足世界任何地方的农村电力需求。

我国太阳能光电转换方面的成就

光伏产业出现了较快发展，太阳能电池组件的生产 能力和实际产量有了较快增加，性能也不断提高。近几年，随着科研能力的提升和政府对光伏发电的深 入认识，在国际光伏市场巨大潜力的推动下，我国光伏产业正以每年30%的速度增长，2005年底国内光伏电池生 产能力已达200MW以上，实验室光伏电池的效率已达21%，可商业化光伏组件效率达14—15%，电池效率10—13％。太阳能光伏电池生产成本随之逐年大 幅下降，这对国内太阳能市场走向壮大与成熟起到了决定作用。到2005年，国内光伏发电的总装机达到了7万千瓦。 建成商业化的兆瓦级太阳能电站作好准备。2007年5月，国家先进能源技术领域“十一五”863重点项目“太阳能热发电技术及系统示范”课题在河海大学宣告启动。该项目由中科院电工所、河海大学等单位联合承担，分“太阳能塔式热发电系统总体设计技术及系统集成”等五个研究课题。中科院电工所、河海大学等单位将在5年内突破一系列关键技术，建成拥有自主知识产权的l兆瓦太阳能热发电示范工程。[5]

1．多晶硅瓶颈

在太阳能发电设备生产量高速增长的拉动下，太阳能发电设备的主要原料多晶硅需求也快速增长。由于太阳能产业目前每年超过30％的增长效应对多晶硅的强劲需求，加上技术门槛较高，限制多晶硅产量，多晶砖供需缺口较大。我国电子行业和光伏行业每年需要的多晶硅在3000～5000吨之间，然而我国自己生产的多晶硅只能满足其中的l0％左右，另外的90％要依靠进口来解决。由于各厂家在国际市场上抢购多晶硅，使得多晶硅的价格几倍于正常价格，造成国际市场多晶硅价格飞涨，其价格已完全背离了它的实际价值，这是一个极不正常的现象，极大地制约了我国太阳能光伏产业和电子产业的相应发展。供应紧张带来的是多品种价格高企，这种情况在2010年前都难以改变。[6]

2．政策扶持瓶颈

尽管我国的《可再生能源法》早已在2006年1月1日正式生效。法令明确提出，“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统”，也已原则性地规定了“国家财政设立可再生能源发展专项资金”、“金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款”等鼓励政策，但相应的具有可操作性的措施，如《上网电价法》迟迟不能出台，以至于各地提出的太阳能光伏发电计划大多为示范项目，离市场化的大规模推广还很遥远。目前电网公司只接受风电和生物质发电。《上网电价法》可以法规形式把可再生能源的“潜在市场”变成“现实市场”，使可再生能源发、电因成本过高而不具市场竞争力的技术，变成一种具有市场竞争能力的产业，引进市场机制，起到促进快速发展、快速降低成本，形成良性循环，最终实现能源的可持续发展。

3．成本仍然太高

限制国内应用的主要问题还是太阳能发电的成本太高．目前太阳能发电每度成本约3．5元，与生物质发电(沼气发电)、风电、水电以及传统煤电相比确实昂贵，制约了中国太阳能发电市场增长。目前天威英利的产品90％以上出口到国外，只有不到l0％在国内，主要应用于通信基站、西北地区的户用系统及高速公路交通警示灯等。太阳能光伏电池以及原材料多晶硅的生产，都属于高污染、高能耗行业。污染、能耗在国内，清洁、低能耗在国外，这难免让不少人感觉中国光伏产业有些尴尬。可在国内真正要使用清洁能源，又觉得太贵，太阳能发电至今不能并入电网。如果国内市场能做起来，无论对硅材料、新型高效太阳能电池的研发企业还是生产企业都是一个好消息。毕竟单单依靠国外市场的风险很大。

4 促进我国太阳能产业更好发展的措施

虽然，上文提到我国太阳能产业发展迅猛，取得了可喜的成绩，但是我们仍然要高度重视阻碍我国太阳能事业发展的障碍，并努力去解决它。具体的，针对上述提到的问题，我提出以下方案：

太阳能目前仅仅只能应用于通信、信号电源和偏远地区的电力供应，如果技术瓶颈进一步突破，则很可能使光伏能源被更大规模推广，这样对太阳能电量需求将很难用常规增长去估量。作为太阳能光伏电池的主要原料，我国95％的高纯多晶硅材料依赖进口，而且其技术基本上被国外垄断，这一问题已经成为我国发展太阳能光伏产业的最大瓶颈。这是因为我们没有重视多晶硅技术的自主研发，科技投入的机制不合理，造成了现在的被动局面。

太阳能发展与这种技术瓶颈很不相称的是，我国却是石英砂矿的出产大国，在海南岛等地拥有大量的矿产资源，在世界冶金级硅的产量中我国就占了三分之一，而这些原始的硅材料却大部分出口到了国外。目前，我国多晶硅材料的年产量仅60吨左右，硅材料的短缺就造成了太阳电池生产成本居高不下，成了制约我国光伏产业发展的“拦路虎”。

目前国内太阳能市场之所以难以得到政策和民众的支持，其根本原因还在于太阳能发电的高昂成本，而这则与我国多晶硅技术的落后有着直接的因果关系。根据这种认识，技术瓶颈已经成为制约中国整个太阳能行业的根本因素。

太阳能发展在我国长期以来对科技自主创新的支持力度不够，科研投入太少，政府往往认为这个产业已经出现了产品，走向了市场，就不需要国家再继续投入科研经费了。其实，由于硅材料严重短缺的制约，缺乏国家的相关政策支持，光伏发电产业并没有真正与市场接轨，而企业看不到利润空间也不会积极支持这个产业。因此，国家要加大对光伏发电的科研投入，出台相关的政策来支持其发展。