30MW太陽能并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目項(xiàng)目提出的背景

30MW太陽能并網(wǎng)光伏電站項(xiàng)目項(xiàng)目提出的背景我國是世界上最大的能源消費(fèi)國之一，同時也是世界能源生產(chǎn)的大國。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，2006年能源消費(fèi)總量增至24.6億tce（噸標(biāo)準(zhǔn)煤），比2005年增長了9.3%。2006年各種一次能源比例為：煤炭占69.7%、石油占20.3%、天然氣占3.0%、水電占6.0%、核電占0.8%。2006年，中國的原油進(jìn)口達(dá)到1.5億t，大約是中國原油總需求的50%。圖2－1-1是中國的一次能源消費(fèi)構(gòu)成。圖2-1-12006年中國一次能源消費(fèi)構(gòu)成預(yù)計到2020年，中國一次能源需求量為33億tce，煤炭供應(yīng)量為29億t，石油為6.1億t；然而，到2020年我國煤炭生產(chǎn)的最大可能約為22億t左右，石油的最高產(chǎn)量也只有2.0億t，供需缺口分別為7億t和4.1億t。顯然，要滿足未來社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對于能源的需求，完全依靠煤炭、石油等常規(guī)能源是不現(xiàn)實(shí)的。我國能源供應(yīng)狀況為煤炭比重過大，環(huán)境壓力沉重；人均能耗遠(yuǎn)低于世界平均水平，能源技術(shù)落后，系統(tǒng)效率低，產(chǎn)品能耗高，資源浪費(fèi)大。我國能源供應(yīng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：一是能源決策國際環(huán)境復(fù)雜化，對國外石油資源依存度快速加大，二是化石能源可持續(xù)供應(yīng)能力遭遇嚴(yán)重挑戰(zhàn)。長遠(yuǎn)來看，能源資源及其供應(yīng)能力將對我國能源系統(tǒng)的可持續(xù)性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。顯然，從能源資源、環(huán)境保護(hù)的角度，如此高的能源需量，如果繼續(xù)維持目前的能源構(gòu)架是絕對不可行的。因此，在大力提高能效的同時，積極開發(fā)和利用可再生能源，特別是資源量最大，分布最普遍的太陽能將是我國的必由之路。1.2我國電力供需現(xiàn)狀及預(yù)測2005年，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到5.0841億千瓦，同比增長14.9%。其中，水電達(dá)到1.1652億千瓦，約占總?cè)萘?2.9%；火電達(dá)到3.8413億千瓦，約占總?cè)萘?5.6%；全國發(fā)電量達(dá)到24747億千瓦時，同比增加2804億千瓦時，增速12.8%。2006年，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到6.22億千瓦，同比增長20.3%。其中，水電達(dá)到1.4億千瓦，約占總?cè)萘?2.5%；火電達(dá)到4.7252億千瓦，約占總?cè)萘?5.97%；2006年全國發(fā)電量達(dá)到28344億千瓦時，同比增長14.5%。根據(jù)專家預(yù)計2007年至2010年全社會用電量的年均增速在12%左右，2010～2020年增速在8%左右。根據(jù)以上預(yù)測結(jié)果，到2020年，中國電力裝機(jī)容量將突破12億千瓦，發(fā)電量將超過6萬億千瓦時，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻一番多。我國的一次能源儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，大約只有世界總儲量的10%，必須慎重地控制煤電、核電和天然氣發(fā)電的發(fā)展；煤電的發(fā)展不僅僅受煤炭資源的制約，還受運(yùn)輸能力和水資源條件的制約；核電的發(fā)展同樣受核原料和安全性的制約，核廢料處理的問題更為嚴(yán)重，其成本是十分高昂的；我國的環(huán)境問題日益顯現(xiàn)，發(fā)展煤電和大水電必須要考慮環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，必須計入外部成本。因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電是我國解決能源危機(jī)和保證可持續(xù)發(fā)展的重要舉措，而太陽能發(fā)電將在未來中國能源供應(yīng)中占據(jù)主要地位。圖1-6-1是我國各種一次能源儲采比與世界比較表。圖2-2-1我國各種一次能源儲采比與世界比較表技術(shù)進(jìn)步是降低成本、促進(jìn)發(fā)展的根本原因。幾十年來圍繞著降低成本的各項(xiàng)研究開發(fā)工作取得了輝煌的成就，表現(xiàn)在電池效率的不斷提高，硅片厚度的持續(xù)降低和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進(jìn)等方面，對降低光伏發(fā)電成本起到了決定性的作用。（1）電池效率的不斷提高單晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率已經(jīng)從50年代的6%提高到目前的24.7%，多晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率也達(dá)到了20.3%。薄膜電池的研究工作也獲得了很大成功，非晶硅薄膜電池、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CIS)的實(shí)驗(yàn)室效率也分別達(dá)到了13%、16.4%和19.5%。其它新型電池，如多晶硅薄膜電池、燃料敏化電池、有機(jī)電池等不斷取得進(jìn)展，更高效率的新概念電池受到廣泛重視被列入研究開發(fā)計劃。隨著試驗(yàn)室效率的不斷提高，商品化電池的效率也得到不斷提升。目前單晶硅電池的效率可達(dá)到16%～20%，多晶硅電池可達(dá)到14%～16%；與此同時，光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)和光伏系統(tǒng)集成技術(shù)與時俱進(jìn)，共同促使光伏發(fā)電成本不斷降低和光伏市場及產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴(kuò)大發(fā)展。（2）商業(yè)化電池厚度持續(xù)降低降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅太陽電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要方面。30多年來，太陽電池硅片厚度從20世紀(jì)70年代的450～500μm降低到目前的180～280μm,降低了一半以上，硅材料用量大大減少，對太陽電池成本降低起到了重要作用，是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)降低成本的重要范例之一。預(yù)計2010年硅片厚度將降至150～200μm，2020年將降低到80～100μm，屆時成本將相應(yīng)大幅降低。（3）生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和自動化程度持續(xù)提高是太陽電池生產(chǎn)成本降低的另一個重要方面，太陽電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從20世紀(jì)80年代的1～5MWp/a發(fā)展到90年代的5～30MWp/a和目前的50～500MWp/a。生產(chǎn)規(guī)模與成本降低的關(guān)系體現(xiàn)在學(xué)習(xí)曲線率LR（LearningCurveRate）上，即生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大1倍，生產(chǎn)成本降低的百分比，對于太陽電池來說，LR=20%（含技術(shù)進(jìn)步在內(nèi)），即生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大1倍，生產(chǎn)成本降低20%。預(yù)計，在未來的兩年之內(nèi)，單廠年生產(chǎn)能力達(dá)到1GWp的企業(yè)將會出現(xiàn)。（4）太陽電池組件成本大幅度降低光伏組件成本30年來降低2個數(shù)量級。2003年世界重要廠商的成本為2-2.3美元/Wp，售價2.5～3美元/Wp，最近因材料緊缺有所回升。當(dāng)供求關(guān)系越過平衡點(diǎn)后，成本會比前一個供求關(guān)系對應(yīng)點(diǎn)更低，這也是30年來經(jīng)驗(yàn)曲線中曾經(jīng)出現(xiàn)過的現(xiàn)象。(5)晶體硅電池技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，薄膜電池技術(shù)快速發(fā)展圖1-6-2是2006年各種電池技術(shù)的市場份額，其中多晶體硅46.5%，單晶體硅43.4%，帶硅電池2.6%，薄膜電池約7.6%。多晶體硅電池自1998年開始超過單晶體硅后一直持續(xù)增長，各種薄膜電池市場份額近年來也在穩(wěn)定增長，反映出技術(shù)進(jìn)步的推動力量。圖1-6-22006年各種光伏電池市場份額1.4聚光組件介紹聚光光伏組件的原理是利用聚光光學(xué)系統(tǒng)把輻照到光學(xué)元件表面的太陽光進(jìn)行匯聚，而光伏電池位于太陽光匯聚焦點(diǎn)上，光伏電池把匯聚后的太陽光轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行輸出。三安光電聚光光伏組件中所用的光伏電池是三結(jié)太陽電池（GaInP/GaAs/Ge），以三種帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成級聯(lián)三結(jié)太陽電池，用各級子電池去吸收利用與其帶隙寬度最相匹配的那部分太陽光譜，從而單結(jié)電池在光電轉(zhuǎn)換過程中的“電流損失”和“電壓損失”，大大的提高光電轉(zhuǎn)換效率，三安光電聚光光伏組件在500倍聚光條件下的光電轉(zhuǎn)換效率大于36%。防逆流的措施是在封裝電池接收器時，在基板上焊接并聯(lián)一個可通過大電流的二極管。我國從上世紀(jì)80年代起開始對太陽能發(fā)電設(shè)備用逆變器進(jìn)行研究開發(fā)，現(xiàn)在已有專門的單位研究開發(fā)和生產(chǎn)。目前我國并網(wǎng)逆變器的生產(chǎn)技術(shù)與國外有一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品的可靠性和功能上。目前國內(nèi)比較成熟的并網(wǎng)型逆變器規(guī)格分別為：10kW、20kW、30kW、50kW、100kW、500kW，更大容量的并網(wǎng)逆變器還不成熟，主要原因在于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小，對大容量并網(wǎng)逆變器需求度不足，生產(chǎn)商研發(fā)積極性不高所造成。目前太陽能發(fā)電用逆變器分為以下幾種形式:（1）工頻變壓器絕緣方式：用于獨(dú)立型太陽能發(fā)電設(shè)備，可靠性高，維護(hù)量少，開關(guān)頻率低，電磁干擾小。（2）高頻變壓器絕緣方式：用于并網(wǎng)型太陽能發(fā)電設(shè)備，體積小，重量輕，成本低。要經(jīng)兩級變換，效率問題比較突出，采取措施后，仍可達(dá)到90%以上，高頻電磁干擾嚴(yán)重，要采用濾波和屏蔽措施。

（3）無變壓器非絕緣方式：為提高效率和降低成本，將逆變器的兩級變換變?yōu)閱渭壸儞Q。實(shí)際使用中出現(xiàn)一系列問題。無變壓器非絕緣方式逆變器不能使輸入的太陽電池與輸出電網(wǎng)絕緣隔離，輸入的太陽電池矩陣正、負(fù)極都不能直接接地。太陽電池矩陣面積大，對地有很大的等效電容存在，將在工作中產(chǎn)生等效電容充放電電流。其中低頻部分，有可能使供電