小型分布式光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張晉寧 白偉華

(北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 寧夏 銀川 750021)

?

小型分布式光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景

張晉寧 白偉華

(北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 寧夏 銀川 750021)

隨著當(dāng)前環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，國(guó)家高度重視與支持新能源的開發(fā)和利用，近年分布式光伏發(fā)電作為一種新能源受到極大的關(guān)注。本文通過(guò)分析了國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的不足，并與分布式光伏發(fā)電比較，提出了小型分布式光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展前景。

環(huán)境污染;分布式光伏發(fā)電;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展前景

一、引言

近年來(lái)，隨著人類社會(huì)活動(dòng)的日益增加，不管是從農(nóng)業(yè)到工業(yè)，還是第三產(chǎn)業(yè)中的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)，都達(dá)到了人類歷史發(fā)展最為迅速的時(shí)期。而且由于人類生活水平和社會(huì)生產(chǎn)力顯著提高，導(dǎo)致人們對(duì)煤、石油等能源的使用和需求大幅度增加。根據(jù)世界能源儲(chǔ)量調(diào)查顯示：煤還能使用150年，石油還能使用41年、天然氣還能使用65年。為了避免能源危機(jī)，找到一種替代不可再生能源的可持續(xù)能源迫在眉睫。

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類對(duì)化石類能源的消耗逐步攀升，導(dǎo)致能源供給與需求的矛盾逐漸加劇。煤，石油等化石燃料的使用，引發(fā)了溫室效應(yīng)、霧霾、酸雨等環(huán)境污染日益嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，太陽(yáng)能，風(fēng)能，核能等新能源成為世界關(guān)注的重點(diǎn)。太陽(yáng)能有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為了開發(fā)的重點(diǎn)。分布式光伏發(fā)電由于投資小、見效快、占地面積小、成為了我國(guó)政策支持的新能源開發(fā)項(xiàng)目。

目前，分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目在全世界都是新興的研究課題。但我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展水平低，技術(shù)和人才水平與國(guó)際還存在一定差距。

二、國(guó)內(nèi)小型分布式光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，自我國(guó)正式啟動(dòng)國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)以來(lái)，一直致力于推動(dòng)集中和分布式光伏兩個(gè)市場(chǎng)的同步發(fā)展。但是由于種種原因，分布式發(fā)展嚴(yán)重滯后，直到2016年，這一市場(chǎng)格局開始出現(xiàn)改觀，去年分布式光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量比2015年增長(zhǎng)了200%。作為全球光伏第一大國(guó)，中國(guó)光伏行業(yè)的一舉一動(dòng)都牽動(dòng)著世界能源界的神經(jīng)。中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2016年中國(guó)光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到34.54GW，連續(xù)4年位居全球第一。

預(yù)計(jì)到2020年底，國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)要達(dá)到1.1億千瓦以上，其中分布式光伏裝機(jī)要達(dá)6000萬(wàn)千瓦以上，而2016年底分布式累計(jì)裝機(jī)僅為1032萬(wàn)千瓦。這意味著，未來(lái)四年中，分布式光伏每年都有超過(guò)1000萬(wàn)千瓦的市場(chǎng)規(guī)模。與此同時(shí)，分布式光伏還擁有國(guó)家20年的補(bǔ)貼支持，在集中式電站電價(jià)不斷下調(diào)和棄光限電的情況下，分布式優(yōu)勢(shì)明顯。目前，分布式光伏發(fā)電已受到了人們的廣泛關(guān)注，成為許多國(guó)家的重要發(fā)展戰(zhàn)略。光伏發(fā)電是分布式電源應(yīng)用最廣泛的項(xiàng)目，是國(guó)家支持的節(jié)能減排項(xiàng)目，也是國(guó)家電網(wǎng)公司“清潔能源”工作部署的重要組成部分。

三、國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)存在問(wèn)題及分布式光伏發(fā)電發(fā)展前景

我國(guó)光伏發(fā)電雖然發(fā)展很快，也取得了一定的技術(shù)成果，但隨著光伏發(fā)電的快速發(fā)展，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用于普及，光伏發(fā)電的缺點(diǎn)逐漸暴露出來(lái)。

1.傳統(tǒng)光伏發(fā)電的能量密度低，占地面積大

對(duì)光伏發(fā)電來(lái)說(shuō)，由于其能量密度分布較低、地域分布不均勻以及地理環(huán)境的限制，所以導(dǎo)致光伏發(fā)電占地面積大的劣勢(shì)。但光伏發(fā)電按其規(guī)模大小分為集中式光伏發(fā)電和分布式光伏發(fā)電。其中分布式光伏發(fā)電投資小、見效快、靈活性高、最重要是占地面積小等特點(diǎn)，決定了分布式光伏發(fā)電的應(yīng)用前景很廣泛。目前建設(shè)分布式電站將成為光伏發(fā)電的主要發(fā)展方向，在我國(guó)，財(cái)政部與相關(guān)部門于2009年已聯(lián)合推出了“光電建筑應(yīng)用示范”“金太陽(yáng)示范項(xiàng)目”等工程。國(guó)家電網(wǎng)于2012年發(fā)表“關(guān)于做好分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)工作的意見”。但還不能完全解決問(wèn)題。

2.傳統(tǒng)光伏發(fā)電的運(yùn)行對(duì)硬件、安全穩(wěn)定性和可靠性要求高，轉(zhuǎn)換效率較低

光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率有限，光伏發(fā)電一般都會(huì)長(zhǎng)時(shí)間工作在無(wú)人監(jiān)管的環(huán)境中運(yùn)行，光伏發(fā)電會(huì)隨著外界太陽(yáng)光和溫度實(shí)時(shí)變化，并間歇性工作。與傳統(tǒng)光伏發(fā)電相比較，分布式光伏發(fā)電只需要較少的投資，不需要?jiǎng)虞m幾十億甚至上百億的投資，而且可以將各級(jí)黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、民用企業(yè)和大量居民住房轉(zhuǎn)變?yōu)楸姸嗟摹拔⑿桶l(fā)電廠”，并且還可以將小型分布式分散在眾多家庭之中，能夠降低和分擔(dān)投資風(fēng)險(xiǎn)。最重要的是節(jié)省了傳統(tǒng)光伏發(fā)電的土地使用。我國(guó)分布式發(fā)電比較少，如果將一部分集中在中西部和西北部等偏遠(yuǎn)地區(qū)，也可以用在農(nóng)村，民用企業(yè)的房頂上，這樣就解決了占地面積大和那些貧困邊遠(yuǎn)地區(qū)尚未通電的問(wèn)題。根據(jù)調(diào)查，中國(guó)現(xiàn)有可裝太陽(yáng)能的戶用屋頂1.5億戶，按照每戶裝機(jī)3千瓦，總成本3萬(wàn)元計(jì)算，這是一個(gè)特別巨大的市場(chǎng)。對(duì)于老百姓而言，在屋頂建一個(gè)光伏電站，每年的回報(bào)率可以達(dá)到15%左右，是家庭增收的一條途徑。而且，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)能源的發(fā)展，過(guò)去能源的集中供應(yīng)形式會(huì)徹底改變。未來(lái)，每一個(gè)建筑屋頂，每一個(gè)車的車頂，甚至每一輛自行車都可以發(fā)電。

3.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中每個(gè)電站相互獨(dú)立，對(duì)供電系統(tǒng)對(duì)硬件設(shè)施要求相對(duì)較低，而且用戶完全可以自行控制，就算一個(gè)電站故障，也不會(huì)發(fā)生大規(guī)模停電事故，可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性和可靠性不足的缺點(diǎn)。同時(shí)，分布式光伏發(fā)電調(diào)峰性能好，操作起來(lái)簡(jiǎn)單，由于參與運(yùn)行的系統(tǒng)少，啟停速度快，在意外災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠保持繼續(xù)供電，成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充部分。效率提高方面，憑借著薄膜技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，漢能集團(tuán)則在民用市場(chǎng)上走得更加深入。憑借不斷提升的技術(shù)能力，以及人們?cè)谝苿?dòng)通訊、戶外運(yùn)動(dòng)、旅游、攝影，以及專業(yè)科考、野外作業(yè)、應(yīng)急救援等領(lǐng)域?qū)σ苿?dòng)用電解決方案的巨大市場(chǎng)需求，漢能推出了面向不同市場(chǎng)需求的薄膜太陽(yáng)能發(fā)電紙、發(fā)電包、發(fā)電背包、小型離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等便攜式薄膜太陽(yáng)能產(chǎn)品。我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種“全天候”發(fā)電的太陽(yáng)能電池，優(yōu)化的全天候太陽(yáng)能電池太陽(yáng)光照時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率為10%，在夜晚的光電轉(zhuǎn)換效率為25%以上。同時(shí)，這一類太陽(yáng)能電池在夜晚的發(fā)電時(shí)間可以持續(xù)數(shù)小時(shí)。這一研究有助于延長(zhǎng)太陽(yáng)能電池的發(fā)電時(shí)間，有望實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)段、任何天氣下發(fā)電。

4.分布式光伏可以分為工商業(yè)分布式、戶用分布式，由于建筑標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量等問(wèn)題，我國(guó)符合安裝光伏電站要求的工商業(yè)屋頂僅占20%，這使得近兩年對(duì)于屋頂資源的搶奪漸趨白熱化。與此同時(shí)，遍布于我國(guó)城郊和鄉(xiāng)村的戶用屋頂則成為有待挖掘的富礦。

“經(jīng)過(guò)20年的創(chuàng)新發(fā)展，光伏發(fā)電成本已經(jīng)降至原來(lái)的5%，光伏已經(jīng)具備了走向千家萬(wàn)戶的可能。”其中以太陽(yáng)能路燈、屋頂太陽(yáng)能、太陽(yáng)能汽車等新形式的技術(shù)發(fā)展十分迅速，這些技術(shù)降低了成本，擴(kuò)大了光伏的多元化利用。

近年來(lái)，民營(yíng)制造業(yè)大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電，通過(guò)優(yōu)惠政策引導(dǎo)企業(yè)利用閑置廠區(qū)、屋頂?shù)燃茉O(shè)了分布式光伏電站，在滿足企業(yè)自身生產(chǎn)用電需求外，每年還上網(wǎng)出售電量，既為企業(yè)節(jié)約了運(yùn)營(yíng)成本，又帶來(lái)一定收益。

[1]喻杰.小型分布式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電裝置嵌入式實(shí)施控制軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北:河北工業(yè)大學(xué).2014

[2]張倩然.分布式風(fēng)光一體化發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的研究[D].遼寧:沈陽(yáng)工程學(xué)院.2016

[3]張?jiān)?離網(wǎng)地區(qū)小型太陽(yáng)能分布式供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D].山西:太原理工大學(xué).2015

[4]徐學(xué)雷.小型(家庭)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用的推廣探索[J].浙江:龍巖能源科技有限公.2014