我國按各地區(qū)接受
太陽能總
輻射量劃分,可分為五類地區(qū),其中,一、二、三類地區(qū)全年日照時數(shù)大于2000小時,這三類地區(qū)總面積約占全國總面積的70%,具有利用太陽能的良好條件,所以:我國絕大多數(shù)地區(qū)的太陽能資源相當豐富,采用
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)非常有利。
1 太陽能光伏系統(tǒng)工程組成
太陽能光伏系統(tǒng)工程一般分為并網(wǎng)運行系統(tǒng)和獨立運行系統(tǒng)兩大類。其中并網(wǎng)運行系統(tǒng)一般分為兩大部分:
光伏電池系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。獨立運行系統(tǒng)常運用于
光電建筑一體化,一般分為四大部分:
光伏電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、蓄電池組和支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。光伏電池系統(tǒng)通常采用
晶體硅或
薄膜材料加工而成,是
光伏系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù),使用壽命為20～30年。市場上生產(chǎn)和使用的光伏電池以晶體硅材料為主,晶體硅約占光伏電池總量的90%,主要有
單晶硅電池和
多晶硅電池,單晶硅光電轉(zhuǎn)換平均效率約為15～18%,多晶硅的平均效率約為12～15%,目前市場價格約在每瓦14～16元。
薄膜電池材料主要有三種:
非晶硅(a-Si)、銅銦硒(CIS,CIGS)和碲化鎘(CdTe),光電轉(zhuǎn)換平均效率約為5～8%,目前市場價格一般在每瓦12～14元之間。由于弱光效應和
溫度系數(shù)效應兩個因素影響,在立面
光伏幕墻方面,相同功率非晶硅光伏
幕墻比晶體硅光伏幕墻多發(fā)15～20%的電量。
控制系統(tǒng)是利用
太陽能電池的光伏效應將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能并貯存,或通過逆變器等將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電直接供交流負載使用,主要包括控制器、逆變器等。
蓄電池組用來貯存光伏電池發(fā)出的電能,并向負載供電。如光伏電池所發(fā)電能直接向負載供電,則無需蓄電池組。
支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要是光伏系統(tǒng)工程的依附結(jié)構(gòu),包括簡易支撐系統(tǒng)、屋面系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)等。將太陽能光伏系統(tǒng)與屋面或幕墻綜合考慮,形成光伏屋面系統(tǒng)和光伏幕墻系統(tǒng),這兩種系統(tǒng)是太陽能
光伏建筑一體化技術(shù)中最常見的兩種形式。
2 太陽能光伏系統(tǒng)成本分析
要進行太陽能光伏系統(tǒng)成本分析,首先需確定光伏系統(tǒng)工程每平米年發(fā)電量,從而計算出系統(tǒng)的投資回收期,下面通過方大大廈太陽能光伏系統(tǒng)應用實例進行論述。
2.1 光伏系統(tǒng)工程應用實例
從相關(guān)資料可知,每平方米晶體硅電池的年發(fā)電量為110～120KWh,
薄膜電池的年發(fā)電量為40～50 KWh,下面通過方大大廈具體工程實例進行驗證。
方大大廈位于深圳高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)(如圖1),2002年底,在大廈成功安裝了匡內(nèi)第一個太陽能光伏系統(tǒng),于當年完成調(diào)試并開始正常工作。光伏幕墻系統(tǒng)用于該大廈正立面紅色三角形的電梯筒頂部(見圖2),光伏電池采用多晶硅,設(shè)計峰值發(fā)電功率艿10.8Kwp,平均光電轉(zhuǎn)換率14%,輸出頻率為50±0.5HZ,電壓220± 10%。該幕墻所發(fā)電量主要提供南北兩側(cè)樓梯間及地下車庫照明,目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
從2003年I月正式運作開始,一直對該光伏幕墻系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)記錄并定期歸檔,保證了記錄數(shù)據(jù)的真實性和連續(xù)性c已運行近7年時間,截止到2008年12月,共6年整時間,累計發(fā)電量為鉭42034kWh,累計可發(fā)電天數(shù)為13%天。
深圳屬于Ⅲ類
光氣候區(qū),從圖3可以看出,每年的5月至10月,深圳的太陽輻照度較強,發(fā)電效率較高,每年的1月至4月相對較低。另外,從光伏幕墻發(fā)電量與每月具各發(fā)電條件天數(shù)(圖4)的基本
波形比較來看,兩圖基本匹配,也從另一個方面反映出檢測數(shù)據(jù)比較符合實際情況。
由于本工程的光伏幕墻完全是按照建筑要求進行布置,并沒有按照光伏電池最佳的傾斜角和方位角進行設(shè)計,為說明光伏幕墻的實際發(fā)電量,需將幕墻按最佳設(shè)置角度進行換算,計算出在最佳條件下每平方米光伏電池的年發(fā)電量。換算后每平米年平均發(fā)電量如表1。
從以上匯總表可以看出,每平方米光伏幕墻年平均發(fā)電量為111.0千瓦時,與晶體硅年發(fā)電量為110～120KWh相吻合。按每度電￥1.OO計算,每平米光伏幕墻的產(chǎn)出值為￥111.00元。
3 太陽能光伏系統(tǒng)應用面臨的因難
雖然
光伏發(fā)電系統(tǒng)存在一些問題,但作為一種
綠色能源,它具有火力、水力發(fā)電無可比擬的優(yōu)勢,同時,
光伏發(fā)電技術(shù)已成熟,是最具可持續(xù)發(fā)展理想特征的
可再生能源技術(shù),也是世界最優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)之一,應該大力推廣。
當前,光伏系統(tǒng)的推廣和運用的困難主要有以下兩點:一是光伏系統(tǒng)的造價較高,晶體硅電池的光伏系統(tǒng)工程每平米造價約為4OO0～6000元,薄膜電池的光伏系統(tǒng)工程每平米造價約為2000～3000元,在光伏電池的有效使用年限內(nèi)一般無法回收成本;二是發(fā)電成本遠遠高于市電成本,建設(shè)方一般難以接受。目前,
太陽能光伏發(fā)電成本約為2～3千瓦時,而火力發(fā)電成本約為0.3元/千瓦時,水力發(fā)電的運營成本約為0.05元/千瓦時。基于以上兩點,使光伏系統(tǒng)工程產(chǎn)業(yè)不能形成規(guī)模化地推廣和運用,反過來又直接影響光伏系統(tǒng)造價居高不下,產(chǎn)生惡性循環(huán),從而嚴重阻礙了光伏系統(tǒng)的推廣和運用。
那如何走出這個惡性循環(huán)的怪圈?政府的相關(guān)扶持政策非常重要。政府相關(guān)政策的制定對推動光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和運用有著舉足輕重的作用,歐美和日本等國家的相關(guān)政策值得我們借簽。
4 太陽能光伏系統(tǒng)的相關(guān)扶持政策
前些年,我國也出臺了一些相應的光伏系統(tǒng)挾持政策,但力度不大,效果也不好。09年3月,財政部下發(fā)《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》,對單項工程應用太陽能光電產(chǎn)品裝機容量大于50kWp以上工程進行補助,補助標準為20元/Wp。
09年7月,財政部、科技部和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《金太陽示范工程財政補助資金管理暫行辦法》,對單個項目裝機容量大于3O0kWp以上工程進行補助,并網(wǎng)光伏發(fā)電項目原則上按光伏發(fā)電系統(tǒng)及其配套輸配電工程總投資的50%給予補助,偏遠無電地區(qū)的獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)按`總投資的20%給予補助。這兩項暫行辦法都非常明確地提出了相應的挾持辦法,必將對我國
光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展起到積極地推動作用。
所以,現(xiàn)階段,我們需要解決兩個方面的問題,一是成本的問題。我們應該加大光伏電池自主創(chuàng)新的力度,研發(fā)不受制于國外技個的低成本的滸伏發(fā)電技術(shù),大大降低光伏系統(tǒng)工程的成本,使其具有更優(yōu)的性價比,國內(nèi)現(xiàn)在不少企業(yè)正在加緊向這方面努力;二政策的問題。政府應多出臺一些相應的扶持政策,如對中小型光伏系統(tǒng)工程,乃至家庭式的光伏發(fā)電系統(tǒng),積極鼓勵使用光伏系統(tǒng),引導光伏發(fā)電技術(shù)走上良性發(fā)展的道路。解決了這兩個方面的問題,我國太陽能光伏系統(tǒng)的發(fā)展一定能走到世界的前列。
參考文獻
[1] 李安定.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程,北京:北京工業(yè)大學出版社2002年
[2] 李俊峰王斯成等2007中國光伏發(fā)展報告 北京:中國環(huán)境科學出版社,2008年
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