光伏系统的优势及特点

光伏发电的优势及特点在太阳能产业高速发展的今天 , 光伏系统与常归能源对比有以下优势及特点 : ①清洁、高效的可再生能源（利用大自然免费给我们提供的太阳能）②节能：不消耗常规能源 . ③环保：对环境无污染 . ④安装简便，不需敷设电缆 . ⑤一次性投资终生受益 . 太阳能是一种自然资源，将太阳能进行采集、转换，使其变为可控电能的系统， 即为太阳能光伏发电系统这项技术由美国贝尔实验室于上世纪五十年代初研究成功， 最初仅用于航天等高科技领域。 上世纪七十年代爆发的全球性能源危机， 促使该技术向民用方面迅速推广。 经过三十多年的不断改进与发展，目前已经形成一套完整而成熟的技术， 随着全球可持续发展战略的实施， 该技术得到了许多国家政府的大力支持，目前在美国、欧、日等发达国家已经实现了普及应用，在我国沿海经济发达地区也有了较广泛地应用。我国是一个太阳能资源较为丰富的国家，前国家计委、国家经贸委、科技部、建设部等部委曾多次发文，要求各地大力推广、使用包括太阳能光伏发电在内的多种可再生能源。 然而时至今日， 人们对太阳能应用的认识还停留在“热水器”阶段，太阳能光伏发电也只在少数沿海发达省份得以应用， 内陆省虽然太阳能资源充足， 但目前仍未有效利用。开发新能源和可再生清洁能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定性影响的五项技术领域之一充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策，其中阳光发电则最受瞩目。太阳能光伏发电是新能源的重要组成部分 , 被认为是当前世界上最有发展前景的的新能源技术各发达国家均投入巨额资金竞相研究开发并积极推进产业化进程大力开拓市场应用。新世纪伊始 , 众多国家纷纷制定雄心勃勃的发展规划 , 推动光伏技术和产业的发展。各国可再生能源法的颁布、 快速发展的光伏屋顶计划、 各种减免税收政策和补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为光伏市场的发展提供了了良好的基础近几年光伏发电快速发展， 光伏市场开始由边远农村和特殊应用向井网发电和与建筑结合供电的发展， 光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。 预测到 21 世纪中叶太阳能光伏发电将达到占世界总 10%～ 20%,成为人类的基础能源之一。光伏供电系统工作原理就是在太阳光的照射下将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者满足负载需求的情况下直接给负载给电如果照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电 , 对于含有交流负载的光伏系统而言 , 还需要增加逆变器将直流电转化为交流电。 光伏系统的应用具有多种形式但是其基本原理大同小异。 对于其他类型的光伏系统只是在控制机理和系统部件上根据实际的需要有所不同。本节将结合具体的实例讲述太阳能光伏发电的各种应用。1、光伏技术在太空的应用光伏技术最早的应用领域是在太空作为人造卫星的电源后来才普及到地面应用。 由于太阳电池能长期在大范围阳光强度和温度下工作还具有高可靠性、高效率、长寿命和良好的抗福射性能 ( 包括空间带粒子引起的辐射和紫外福射 ) 等优点使它作为一种较为理想的空间电源获得了广范应用。2、太阳能灯由于太阳能是一种利用太阳能作为能源的灯只要阳光充足就可以就地安装不受供电线路的影响不用开沟埋线不消耗常规电能是非曲直一种绿色环保型产品因而受到广范的关注和应用。5.2.1 太阳能路灯太阳能路灯由太阳电池组件、蓄电池、冲放电控制器、照明电路、灯杆等组成。 灯杆是整个系统的支撑部分有别于常规的路灯它既要支撑灯头又要支撑太阳电池组件。 在现阶段最好采用高效率的晶体硅太阳电池同时也最好选择低功耗高亮度的照明灯管。太阳能路灯的控制器除了要具备一般光伏系统的防反充、防过充过放、 防短路和反接等功能以外还要具有自动开关照明灯的功能。 通常使用定时和光控来对太阳能路灯的工作时间进行控制。 定时控制可以是模拟线路或单片机控制两种方法可以根据实际的需要事先设定路灯每天晚上的工作时间调整电子或者机械计时器的接通或断开时刻到时路灯便可以自动开关。 另外一种控制方式是光控可以单独安装光敏器件也可利用太阳电池本身作为光敏器件即在周围环境暗到一定程度时自动开灯一直到天亮时再自动关灯。太阳能路灯可以说是集光、电、机械、控制等技术为一体，常常与周围的优美环境融为一体。 设计时， 除了要着重考虑其外观、 结构合理、与环境协调以外，还要进行细致、科学的优化设计，合理地确定太阳电池组件、 蓄电池的容量以及负载功率的大小， 以保证系统稳定可靠地工作，又能达到最好的经济效益。5、太阳能光伏在通信方面的应用太阳能光伏电源系统在工业领域最成熟的应用体现在通信领域 , 太阳能发电应用于无人值守微波中继站、 光缆维护站、 电力 / 广播 / 通信/ 寻呼电源系统、农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵 GPS供电等。 作为通信机电源在规模方面被视为最有希望的是微波通信特别是许多微波 / 光缆通信网中的继站、大部分设置在沙漠或者山间僻地由于很多是无人其应用范围也变得十分广范。 在姚测仪系统方面河坝管理的姚测仪系统的无人无线中继站电源使用太阳电池者比较多。电视信号的覆盖率有限，许多边远城镇、山区等不易接收电视节目，在没有卫星转转播的情况下， 采用电视差转台办法是简易而行的。 但是一般差转台都是设置在高山上， 电源又是一个问题。 采用太阳电池供电比较容易。6、太阳能光伏在家电产品中的应用太阳能光伏在家电中的应用出现的历史相对较晚规模也相对较小。 随着人们对便携电器的不断增加以及环保意识的日益增强劲 , 太阳能家电市场发展的前景极为广阔各种各样的太阳能家电新产品应用而生例如太阳能庭院灯、草坪灯、电扇、电视、电话、空调、照相机、电扇太阳能凉帽等尤其以太阳能庭院灯和太阳能草坪灯发展最为迅速，并形成了相当的生产规模。7、光伏建筑一体化在 20 世纪 80 年代， 光伏地面应用除了大量作为独立电源系统外， 已经开始进入联网户用和商业建筑领域。进入 90 年代后随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视， 一些国家纷纷实施、 推广太阳能屋顶计划， 比较著名的有德国十万屋顶计划、 美国百万屋顶计划及日本的新阳光计划等。 “光伏发电与建筑物集成化”的概念也在1991 年被正式提出，并很快成为热门话题。这不公开辟了一个光伏应用的新领域， 而且意味着光伏发电开始进入在城市大规模应用阶段广义的光伏与建筑结合有两种形式：一种是建筑与光伏系统相结合，另一种是建筑与光伏器件相结合。光伏发电的总体优势：太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源没有地域限制，分布广泛且取之不尽，用之不竭。因此，与其它新型发电技术 ( 风力发电与生物质能发电等 ) 相比， 太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征 （最丰富的资源和最洁净的发电过程） 的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点。1、太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大 6000 倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统， 不受地域、 海拔等因素的限制。2、太阳能资源随处可得，可就近供电。不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失， 同时也节省了输电成本。 这同时也为家用太阳能发电系统在输电不便的西部大规模使用提供了条件。3、太阳能光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能，机械能转换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达 80 以上，技术开发潜力巨大。4、太阳能光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击， 是真正绿色环保的新型可再生能源。5、太阳能光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。 光伏发电还可以很方便地与建筑物结合， 构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。6、太阳能光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。 一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电， 加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守维护成本低。7、太阳能光伏发电工作性能稳定可靠，使用寿命（ 30 年以上） 。晶体硅太阳能电池寿命可达 20~35年。 在光伏发电系统中， 只要设计合理、造型适当，蓄电池的寿命也可长达 10~15年。8、太阳能电池组件结构简单，体积小，重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而用根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。假如没有财政补贴 光伏还能怎么跳？随着国内污染问题的愈发严重，国家对新能源的的发展态度越来越坚决，光伏作为新能源的重要方式，也得到了政府的大力支持，从2012年下半年开始政策不断加码， 重要政策包括给定光伏电站上网的标杆电价， 承诺给予 20年补贴并且给定分布式的度电补贴额度等。 在这些政策的刺激之下，国内光伏市场也开始正式启动， 2011-2013年中国光伏新增装机量分别为 2.5 、 4.5 、 11.3GW，预计 2014年为 14GW，年复合增长率为 77.6%，中国也从 2013年开始一跃成为全球最大的光伏市场， 对全球的光伏需求有着重要的支撑。 那么目前火爆的中国光伏市场未来能否持续呢？本文试图就这个问题做个简单分析和展望。根据国家电网的研究， 国内光伏潜在可安装量达到 3300GW左右 （其中分布式为 300GW， 地面电站为 3000GW） 。而估计到 2014年底，国内光伏累计安装量为 33GW， 累计安装量仅占潜在可开发量的 1%， 未来空间还很大。但是空间很大，并不意味着就一定能发展，还要看投资收益率。如果光伏一直都是靠补贴的话，那规模肯定是有上限的，国家不可能无限补贴， 1GW装机的年补贴金额需要 5亿左右，到 2018年国家新能源附加基金的年收入大概为 900亿， 每年拿出一半即 450亿补贴光伏的话， 大概可支撑的累计光伏装机为 90GW， 目前累计的需补贴装机为 25GW（累计装机 33GW中有 8GW金太阳项目， 未来是不需要补贴的） ，按照后面几年年均 16GW左右的安装量，因此纯靠补贴的话顶多再支撑四年左右，就无法支撑了，而且很快就可能见顶。光伏是否有可能在四年之内摆脱补贴， 达到平价上网呢？当前光伏西部电站的投资成本大概是 8元 /w， 对应的发电的度电成本为 0.52 元 / 度， 假设未来四年光伏投资成本分别下降 10%、 10%、 8%、 8%，则到 2018年 光伏发电 的度电成本约为 0.39 元 / 度，基本可以达到盈利，不过项目 IRR 还不具有吸引力，不能算达到平价上网。对于分布式来说，当前投资成本大概是 7.5 元 /w， 对应的发电的度电成本为 0.68 元 / 度， 假设能全部自发自用的话，对应的电价大概是 0.8 元 / 度（白天峰值电价） ，基本已经可以算平价了， 只是收益率还不够吸引人。 我们测算如果分布式投资成本未来四年间下降 30%到 5.25 元 /w 的话，那时即使国家 0.42 元 / 度的度电补贴没有了， 分布式项目的 IRR也能达到 8%左右， 即具备了平价的能力。综合上述分析，我们认为国内光伏市场是可持续增长的，大概路径是未来的三四年还是要靠补贴， 但是在国家可承受的范围之内， 用新能源附加基金是可以覆盖的， 再之后分布式的项目基本就可以达到平价上网的水平，不再依赖补贴，市场可自发发展，而国内潜在可安装容量足够大， 完全可以支撑长时间的持续增长。 光伏地面电站想要达到平价上网估计要在 2020年之后， 之前都还是需要补贴， 但每年需要的补贴金额会越来越少， 对国家也不会造成太大的负担。 由于分布式可对用户直接售电， 其对应的电价是用户的用电价格， 始终高于西部地面电站的上网电价， 因此分布式会比地面电站更快达到平价上网的水平，在分布式方面布局较好的公司未来受益将更加明显。本文作者钟赟，就职于国泰基金（中国建投集团成员企业） 。文章为作者独立观点，不代表《 JIC 投资观察》立场。