我國光伏產業發展面臨的問題及對策建議

楊文生（國網長春供電公司，反竊電稽查大隊，吉林長春，130021）

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我國光伏產業發展面臨的問題及對策建議

楊文生
（國網長春供電公司，反竊電稽查大隊，吉林長春，130021）

當今我國正面臨社會經濟飛速發展與資源短缺、環境約束的突出矛盾，光伏發電是利用太陽光發電的清潔能源，可補充我國能源不足。本文主要研究了我國光伏發電的現狀，對光伏發電系統的基本原理和特性展開研究；在此基礎上從五個方面分析了光伏發電存在的問題和困難，并針對此提出了相應的對策建議。

光伏發電；解決方法；對策建議

引言

太陽能轉換為電能，成為人類社會生活和生產中重要能源非常重要。作為一種清潔能源，利用太陽光發電，不僅能夠改變我國能源結構，走可持續的發展道路；還能為眾多使用太陽能的單位獲得一定收益。這是利國利民的好事。

太陽能資源開發中光伏發電已經展現巨大的能量，且應用領域已經從航天延伸到家庭。隨著技術創新發展，從光伏發電、提高光電轉化效率、儲能電池到富裕電量并入國家電網，這其中很多技術已經實現，整體系統運行模式也得到嘗試。但是還有很多問題需要研究，國家還需要制定長遠發展規劃。本文分析了太陽能光伏開發利用現狀和問題，探究了商業化發展策略，為我國光伏發展建言獻策。

1　光伏發電現狀比較研究

表1是世界太陽能資源較為豐富地區，在太陽能可開發量方面，中國位居第三［1-2］。

表1　太陽能資源較為豐富地區分布表 單位：萬億千瓦

可以看出，我國目前的太陽能可利用資源為110萬億千瓦時。近幾年，我國在太陽能實際開采量發展速度非常快，截至2015年，我國已經成為全球光伏發電裝機容量最大的國家，且還有巨大的開發空間。

近年來，光伏發電已經進入到大規模商業開發階段。截止2013年底，世界光伏發電總裝機容量達到約1.4億千瓦時，年新增裝機容量與水電基本相當，且首次超過風電。德國、中國、意大利、日本、美國等5個國家光伏發電裝機容量均超過1000萬千瓦，17個國家超過100萬千瓦。從項目類型來看，地面光伏電站裝機比重正在逐步提高，在世界新增裝機容量中所占比重已經從2009年的23%提高到2013年的45%，建筑光伏（包括居民建筑應用和工商業建筑應用）比重從2009年的77%下降到2013年的55%［3］。

近年來，隨著技術的進步，光伏發電成本快速下降，太陽能已經成為增長最快的清潔能源。2013年，世界太陽能發電總裝機容量為1.42億千瓦，占總裝機容量的2.5%；總發電量約為1600億千瓦時，約占總發電量的0.7%。2000-2013年，世界太陽能發電裝機容量和發電量均增長了約86倍，年均增長40.9%。

2013年全球光伏發電裝機容量居前十位的國家中，歐洲占有6個，亞洲有2個，北美洲有1個，大洋洲有1個。中國光伏發電裝機容量之和約占世界光伏發電總裝機容量的86%。近年來，中國太陽能發電發展迅速，已建成青海百萬千瓦級光伏發電基地。

在光伏利用方面，目前各國國家都有著比較豐富的經驗，歐洲主要采用的是屋頂光伏發電技術以及即插即用式的分布式發電技術，這種光伏發電技術部存在大規模輸送以及大規模的消納問題，并且利用先進的電力電子技術可以實現較好的控制性能，除此之外，還可以利用蓄電池、超級電容等儲能裝置來實現不間斷供電的要求。與歐洲分布式的發電技術不同，美國制定了百萬屋頂光伏發電計劃，這種光伏發電模式采用的是集中式的光伏發電，并且具有良好的發電特性，實現了光伏能源的大規模利用。

2　光伏發電系統和關鍵技術

影響太陽能大規模利用的根本性因素有兩點：一點是來自技術方面的因素；另外一點是來自效益方面的因素。太陽能發電是實現太陽能高效利用的最重要形式之一。按照發電原理，太陽能發電主要包括光伏發電和光熱發電兩種方式［4］。本文主要分析光伏發電。

2.1光伏發電系統的組成

光伏發電系統一般是由光伏電池板、AC/DC整流逆變裝置、蓄電池、直流負載和交流負載組成。光伏電池板發電的基本原理就是光照射在光伏電池板生，利用光伏效應進行發電，由于發出的電是直流電，因此要并到交流電網中，就需要一套AC/DC的整流逆變裝置，在蓄電池、整流逆變的控制中，需要一組專門的控制系統。

2.2光伏發電系統的分類

在通常情況下，根據光伏電源與電網之間連接的關系，可以將光伏發電系統劃分了三個類型。第一個類型就是獨立的光伏發電系統；第二個類型就是并網光伏發電系統；第三個類型就是混合的光伏發電系統。

（1）獨立的光伏發電系統

獨立光伏發電系統就是自成系統。這種發電系統的特點就是不與任何電力系統保持連接，自發自用獨立進行發電和用電。通常來講，這種光伏發電系統一般處在遠離電網的位置，如沙漠、山林之中，整個光伏發電系統是由太陽能電池板、蓄電池、控制器以及負載所組成。

一般在白天光照比較充足的情況下，利用蓄電池將電能進行儲藏，在夜間沒有太陽能的時，將蓄電池的電能釋放來給負荷進行供電。當發電量大于負載時刻，蓄電池就會將多余的電能進行儲藏。除此之外，控制器還可以實現最大太陽能獲取。

（2）并網的光伏發電系統

這種發電系統一般是利用光伏電源發出的電，經過逆變裝置將其轉變為市電網絡需要的電壓等級和頻率的電，在并網條件滿足之后，將電網并入到市電網絡中。并網系統既可以給自身提供能量，也可以將多余的能量反饋給電網。當夜晚到來或是光伏系統自身能量不夠的情況下，電網又可以給光伏系統進行供電。

目前看來，光伏并網發電系統主要包括兩種最為主要的形式：一種就是帶有儲能裝置（如蓄電池組，見圖1）的光伏發電系統，這種發電系統具有調節功能，在電網電能富余時，將光伏發電的能量儲存起來，在電網用電低谷時期，將電能進行釋放。第二種就是不帶有儲能裝置的光伏發電系統，這種光伏發電系統不具備調節功能。

圖1　并網運行的光伏發電系統結構圖

（3）混合供電系統

發電系統是一種混合性的發電系統，除了采用光伏能源進行發電之外，還會采用天然氣、油等能源形式進行發電。

分布式發電正逐步進入民用。為了有效的滿足家庭使用，由光伏發電、鋰電儲能、充放電管理、用戶側電力、市電介入及控制管理系統等組成。通過光伏電源、蓄電儲能系統和家用電網的友好介入，實現光伏發電和市電互補性支持負載，能有效起到節能效果。

這些混合的發電方式可以充分利用各種發電技術的優點，最大限度的保證光伏發電系統的穩定性和經濟性。

3　發展遇到瓶頸

3.1上網存在困難

光伏發電應用形態主要包括兩種：一種是獨立的光伏發電系統；另外一種是并網式的光伏發電系統。兩種發電系統有著各自的特點和應用領域，在農村偏遠地區的光伏供電系統中，不同的用戶、不同電源系統有不同的特性，它們都能夠通過蓄電池進行獨立運行。

并網型的光伏發電系統中又可以分類，第一種類型是帶有蓄電池并網發電系統；另外一種就是不帶有蓄電池的并網發電系統，兩者之間有著不同的運行特性和運行標準。帶有蓄電池的光伏發電系統能夠被調度，并且能夠在特殊時刻提供電力供應。

3.2難以精確核算上網電量

目前來看，光伏發展面臨的一個主要的問題就是無法對上網電價進行精確控制，因此無法準確的測算相關發電成本。自從2009年7月份以來，國內的首個光伏并網示范工程運營以來，政府相關部門、電力運營商和光伏發電主體等都對并網光伏系統價格展開了分析和討論，目前關于光伏上網電價的討論都在進行。目前國內光伏在短時間內都面臨著這種定價和競價的問題，許多光伏企業只有通過消費者使用來降低相應的開支和成本。

3.3投入產出比較低

除此之外，還有另外一個非常重要的因素會影響光伏發電系統的發電成本以及上網電價，目前太陽能光伏電池的種類也比較多，最為主要的種類就是單晶硅以及多晶硅等，每種不同類型光伏電池板具有不同的發電效率，隨著當前光伏發電機組的成熟，相應轉換效率會提高，但是光伏在發展過程當中仍然存在著穩定性較差，以及規模無法持續擴大等困難。根據太陽能電池板領域的銷售情況，可以知道多晶硅太陽能電池板仍然占比較大。

3.4光伏發電可調可控性弱

太陽能光伏發電由于受到光照等天氣因素的影響，因此在實際發電過程當中調節能力較差，這主要是由于光伏發電屬于受天氣影響的發電機理，同時控制系統尚未形成，它具有不可控性，如高峰發電時蓄電難，低峰時不夠用；它不能夠像火電機組或者水力發電機組那樣能夠時時調整機組能力。而光伏發電機組是通過直流逆變器與電網進行相連的，光伏發電能力與光照強度以及光照時間有著密切的關系，如果當前的天氣為陰天，那么光伏發電效益將無法保證。

3.5電廠與電網規劃脫節，并網標準制定滯后

國內一些真正光伏發電企業并不是以經營效益為主要目標，而是當作示范工程來進行使用和培養。由于目前還不具備一些實際仿真的數據，因此關于光伏發電在何種規模下會對電網安全運行造成影響，目前還沒有定論。

4　發展對策建議

4.1加強國家層面“宏觀設計”，完備光伏產業發展規劃

太陽能光伏產業是未來綠色能源發展的方向，整個全球經濟發展中能源需求對光伏發電有所依賴。光伏產業發展應從國家能源大局角度出發，制定適合我國長遠發展戰略和目標，結合光伏發電特點，找到其中存在的問題，從根本上找到有關的控制策略和控制手段。

4.2完善產業鏈體系

我國光伏產業發展可以借鑒發達國家的經驗和教訓，引導企業自主創新發展適合國情的光伏控制網絡系統。理性認識光伏產業鏈發展趨勢，充分發揮我國企業的比較優勢，應用云計算、大數據挖掘等技術進行有效分析，找到一條核心的價值鏈條，該價值鏈條能夠保證整個光伏產業良性循環，且可持續發展。

4.3注重人才培養，建立人才保障體系

人才發展和人才培養是所有生產環節當中的重點問題，在實際產業的發展過程當中，可以對各個方面的具有實踐經驗的人才進行系統性培訓；另外，還可以通過學習國外的一些優秀發展理念，鼓勵有自主創新能力的企業成為新型產業下的后備力量。通過第三代CPV的研發來保證整個光伏發電產業以及新型薄膜技術來實現各種產業格局高效轉變。目前產業的發展逐漸朝向高效CPV系統進行轉變，轉變也可以結合多種化合物來進行開展。各種轉換物質之間還需要利用較大的面積蓄電池以及光伏發電板，不論如何，各個環節都依賴于人才隊伍的培養和建設。

光伏產業一樣需要規模經濟，大規模的應用和建設可以從根本上降低整個交易環節的成本，并且從根本上提高產業投入產出比。

4.4開發國內市場，提高大眾接受度

光伏產業已經是我國能源產業當中一個非常關鍵和非常重要的產業，光伏產業的應用在城市辦公樓、家庭蓄電與應用，國內市場還有相當大的挖掘潛力。安裝光伏系統一次性投入大，回收成本慢，政府需要積極引導，一是引導人們綠色環境保護觀念；二是在光伏系統安裝時給予周期長、金額一定的補貼；三是與大系統安裝的用戶簽訂長期回收多余電力的合同?？傊?，通過全民專業知識普及、政策保障等體系建設，確保形成有效的新能源消費模式，服務國家經濟可持續發展。

4.5加強產業與技術合作，開拓創新

光伏發電屬于一項新興產業，我國需要掌握一些核心技術和知識產權。目前來看，上述核心技術部分掌握在發達國家企業的手中，通過對上述技術使用和引用來加強我國企業與其之間的合作，并且結合當前產品的各種特性來創建一套全新自主研發路徑，這種路徑能夠進一步帶動系統發展，以促進整個光伏產業發展。

5　結束語

我國太陽能資源非常豐富，通過將小水電、風力發電機以及柴油機等各種類型發電機進行對比可以發現：光伏發電系統具有結構簡單、綠色環保、獨立性強等特點。因此，從長遠的發展角度看，我國政府相關部門應該從大局出發，以戰略高度，從光伏技術、系統建設、應用普及、并網發電、經濟核算及有效措施等體系建設上做好規劃，從根本上保證整個光伏能源能夠快速有效進行發電，并且產生經濟效益。

［1］魯璐.基于物元可拓模型的土地整理綜合效益評價［M］.華中師范大學.2012.

［2］李晅煜.水利建設項目綜合效益評價指標體系構建與應用方法研究［M］.天津大學.2005.

［3］魯敏.林業投資項目綜合效益評價模型研究［M］.北京林業大學.2007.

［4］梁彥慶，黃志英，馮忠江，李燦.基于人工神經網絡的土地整理項目綜合效益評價研究［J］.安徽農業科學，2011，39（8）:4799-4801.

Suggestions on Problems of Photovoltaic Industry in Our Country

Wensheng Yang
（Changchun Electric Power Supply Company， Check Team of Anti- Stealing Electricity， Changchun， Jilin， 130021， China）

Today our country is facing the social economic rapid development and shortage of resources，environmental constraints， the prominent contradiction， photovoltaic power generation is to use the sun power generation of clean energy， can supplement energy shortage in our country. This paper mainly studied the present situation of photovoltaic power generation in China， the basic principle and characteristics of photovoltaic power generation system study； On the basis of photovoltaic power generation are analyzed from five aspects of problems and difficulties， and puts forward the corresponding countermeasures and Suggestions for them.

Photovoltaic Power Generation； Solution； Countermeasures and Suggestions

楊文生（1964-），男，滿族，吉林省長春市人，電氣工程師。

TM615

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2095-8412 （2016） 03-572-05