云南省太陽能產業發展方向淺析

王國海 隆 麗

（1、昆明供電局繼電保護所，云南 昆明 650011；2、云南省電力設計院，云南 昆明 650011）

1 引言

隨著能源需求的不斷加大和氣候、環境問題的日益嚴重，加快可再生能源發展已成為全球實施可持續能源戰略的重要舉措。而光伏發電具有資源普遍且豐富的特點，是各種可再生能源中很重要的能源。經過多年發展，光伏發電技術已漸成熟，并逐步由獨立的補充電源向大規模并網系統發展，但是，光伏電站也存在著影響環境、電網和能源利用效率低等問題，何種情況下適宜建設光伏電站的建設建設同時，相比之下太陽能光熱利用技術也許是更好的發展方向。

2 云南省太陽能資源

2.1 資源總述

云南省地處低緯高原，北回歸線貫穿于省內南部，各地海拔相對較高，加之所處地理位置的特殊性，使得全年可接受的太陽輻射能比較充裕，全年太陽高度角變化幅度不大，冬夏半年太陽可照時數差別較小，一年中太陽輻射能量差異不大，季節分配比較均勻，四季溫暖，年氣溫差較小。

云南全省國土均位于北緯30°以南的區域，許多地區海拔都在2000m左右，分屬熱帶山原或低緯高原。境內大部分地區地勢較高，山地、高原占全省總面積的94%，地表上空大氣層厚度較薄，空氣密度小而大氣透明度高，太陽輻射獲取量比平原地區多。云南的太陽能資源僅次于西藏、青海等省區，是中國最豐富的省份之一。云南北部的金沙江河谷地區干旱少雨，日照充足，是全省太陽總輻射量最多的地區。

太陽能資源總儲量是指不考慮地形影響、工程成本、技術效率等因素，只考慮水平面上所接收到太陽能總輻射量。

經研究計算，云南省太陽能資源總儲量為2.14251×1015MJ/a，相當于每年獲得標準煤731億t/a。

2.2 云南省太陽能區域分類

在綜合考慮太陽總輻射、日照時數、日照百分率三個要素的基礎上，將云南省太陽能資源開發區劃分為四類區域：最佳開發區、較佳開發區、可開發區、一般區。

2.2.1 最佳開發區

此區域內年太陽總輻射在6000 MJ/m2.a以上，年日照時數在2300hr以上，年日照百分率在61%～53%之間。

2.2.2 較佳開發區

此區域內年太陽總輻射在5500～6000MJ/m2.a之間，年日照時數在2100～2300hr之間，年日照百分率不低于50%。

2.2.3 可開發區

此區域內年太陽總輻射在5000～5500MJ/m2.a之間，年日照時數在2100hr左右，年日照百分率在45%～50%間。

2.2.4 一般區

在此區域內年太陽總輻射在5000 MJ/m2.a以下，年日照時數在2100hr以下，年日照百分率不到40%。占全省總面積的18.69%。

3 太陽能光伏電站分類

太陽能光伏發電系統的運行方式基本可分為兩類，即獨立運行和并網運行。

獨立運行的光伏發電系統是靠光電轉換來發電，需要有蓄電池做儲能裝置，它主要由太陽能電池陣列、蓄電池組、充電控制器和逆變控制器等組成。由于必須配置蓄電池儲能裝置，所以整個系統造價較高。

在有公共電網的地區，光伏發電一般與電網連接，即并網運行方式。光伏并網發電系統是將許多獨立的太陽能發電系統的電力通過并網逆變裝置并入常規電網，把常規電網作為光伏發電系統的載體，與常規電網實現高品質電能的雙向傳輸。在并網光伏發電系統中，逆變器起關鍵作用，它具有同電網連接功能。

4 云南建設并網光伏電站存在的問題

并網光伏電站由于其裝機、占地規模很大，因此帶來的影響不可忽視，建設并網光伏電站存在的主要問題有以下兩個方面：

4.1 環境方面

目前太陽能電池的行業是以能量來制造能量。現階段太陽能電池發電的方式主要有四種：多晶硅電池組件,單晶硅電池組件,硅帶以及薄膜太陽能電池。由于轉換效率的差異，如今的主流是多晶硅以及單晶硅電池組件。

多晶硅生產過程能耗大，產生的有毒有害物質多，環境污染嚴重。

生產多晶硅是一個提純過程，非金屬硅轉化成三氯氫硅，再用氫氣進行一次性還原，這個過程中約有25%的三氯氫硅轉化為多晶硅，其余大量進入尾氣，同時形成副產品——四氯化硅，每生產一噸多晶硅，就產生4噸以上的四氯化硅廢液。在這個過程中，如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質極有可能外溢，存在重大的安全和污染隱患。但據調查，大部分的廠家的技術是達不到閉環式要求的。

另外一方面，由于規模龐大的太陽能電池陣列遮蓋了其下所有的土地，這些土地將由于終年不見陽光而導致寸草不生，一座裝機僅10MW的并網光伏電站占地達450畝，而云南省并網用的光伏電站裝機都在50MW以上，即每座光伏電站將至少占地2250畝，這些失去陽光的土地帶來的環境損失是無法衡量的。

4.2 電網方面

光伏電站的出力具有很強的隨機性、間隙性，隨機變化可能導致電網潮流大小和方向的改變，給電網調度帶來很大的困難，特別是在云南省電網比較薄弱的地區，其電能質量和供電可靠性大大受制于光伏電站的運行情況。

同時，光伏發電系統大量運用電力電子器件，有可能增加系統的諧波污染，對電網電能質量有一定影響；另外，光伏發電的接人使傳統輻射狀電網變為多電源式網絡結構，傳統的繼電保護原理也必然隨之發生巨大變化，研究適應于多電源網絡的保護原理是一項亟待解決的問題。

4.3 太陽能熱利用優點

相比太陽能光伏電站，看似簡單的太陽能熱利用，卻具有無可比擬的優勢。舉個簡單的例子，目前最先進的太陽能電池的轉換效率也就在20%左右，而太陽能熱水器可以輕松達到90%。太陽能熱利用不僅僅提供建筑所需的熱水，太陽能熱發電是除光伏發電技術以外的另一有很大發展潛力的太陽能發電技術。它是將太陽能聚集起來產生高溫熱能，加熱工作介質來驅動發電機發電。除了高溫熱能的產生來自太陽之外，其他組成部分與常規發電設備類似。其發電成本是目前唯一可以與傳統化石能源發電競爭的太陽能技術，而其所特有的儲能技術可以在無陽光的夜間或陰雨天仍能發電，使其具有非常廣闊的前景。

5 建議及結論

5.1 云南省擁有豐富的太陽能資源，太陽能資源總儲量為2.14251×1015MJ/a，相當于每年獲得標準煤731億t/a，應該選擇以最少的代價獲得最高的利用效率的利用方式。

5.2 由于太陽能光伏電站存在著造價高、在太陽能光伏電池板的生產過程中所付環境代價較大、太陽能光伏板陣列占地面積巨大、光利用效率偏低等缺點，因此，建議在發展太陽能光伏電源的思路上，可更偏重于發展建筑物屋頂太陽能，而非集中式大規模并網光伏電站。

5.3 云南太陽能光伏電站適用于無電網的邊遠地區及人口分散地區。在地處偏僻、以生活用電為主的村寨中建設裝機規模較小的光伏電站，直接接入當地農網，不但滿足了當地生活、生產中的用電，同時也節省了從主網中延伸電網的長距離線路建設費用。

5.4 本著提高太陽能效率、降低環境污染的宗旨，在云南省利用太陽能方向上，建議積極發展和運用太陽能熱利用技術，以替代太陽能光伏利用。

[1]云南省能源局.云南省能源發展“十二五”規劃[Z]，2010.

[2]貢光禹摘譯.規劃新能源的未來發展[J].能源政策研究,（3）：63-68（4）：67-72.