摘要 中国光伏发电的地面应用自1973 年首次用于天津港的航标灯以来，已经有近30 年之久， 我国光伏发电技术和市场28 年来已经有了很大的发展，从应用形式上，有光伏分散式户用发电 系统，集中式村庄供电系统，混合或互补发电系统，并网发电系统，商品化太阳能电源等。我 国目前发育得较为成熟的市场包括通信领域、部分工业领域、边远地区农村电气化和一些商品 化电源，截至2000 年底，我国太阳电池的年产量已经达到3MWp ，累计用量19MWp 。 今后 10 年内还将有很大的发展，预计到2010 年，中国太阳电池的年产量将达到30MWp ，累计用量 将超过200MWp 。 光伏发电的潜在市场包括屋顶并网发电系统、大型混合发电系统、电动汽 车充电系统、太阳能光伏制氢系统以及一些特殊的商品化电源。潜在市场的开发除了需要有相 应的技术，还需要相应的政策支持。我国在光伏发电的技术上和政策上与国外均有较大差距， 如果不加以重视，中国的光伏发展就必然会受到挫折。报告中分析了光伏发电的技术发展和市 场前景，也分析了技术差距和政策差距。
1 前言
进入70 年代后，由于2 次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视, 发 展很快。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源；从近 期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边 远无电地区民用生活用电需求，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。目前, 全世 界太阳电池的生产厂已不下几百家，已有100 万套光伏系统在运转, 2000 年全世界太阳电 池的产量达到287.7MW ，累计安装量已超过1300 兆瓦, 预计到2030 年，光伏发电在世界 的总发电量中将占到5 ～20%。光伏发电已经在许多应用领域都被证明在技术上是成熟的, 在经济上是合算的。分析表明, 在目前光伏电站有效系统功率与输电距离的比值小于100 瓦/公里时, 建光伏电站较常规电网延伸供电经济。因此，阳光发电是解决我国边远地区和 特殊领域供电的重要途径。我国是个发展中国家，地域辽阔，有许多边远省份和经济不发 达地区。据统计，目前尚有约900 万户、2800 万人口还没有用上电，60%的有电县严重缺 电。这些地区的农牧民，居住分散，远离电网，而且用电水平很低(人均年用电仅为120 千 瓦时)，在10 年甚至20 内都不可能靠常规电力解决他们的用电问题，光伏发电则是解决分 散农牧民用电的理想途径，市场潜力十分巨大。
光伏发电具有许多优点，如：安全可靠、无噪声、无污染，能量随处可得，不受地域 限制，无需消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人职守，建站周期 短，规模大小随意，无需架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等。这些优点都是常 规发电和其他发电方式所不及的。
2. 光伏发电的市场和配套技术的发展
2.1 光伏发电市场的进展
太阳电池开发出来后，首先是服务于空间电源，价格十分昂贵。为了推动太阳电池在 地面的应用，单靠市场需求是不行的。 因此，从70 年代开始，各国政府都投入了很大的 力量来支持太阳电池的发展。美国于1973 年首先制定了政府光伏发电发展计划，明确了近、 中、远期的发展战略目标；日本于1974 年开始执行“阳光计划”，投资5 亿美元，迅速发 展成为世界太阳电池的生产大国。自80 年代以来，其它发达国家，如德国、英国、法国、 意大利、西班牙、瑞士、芬兰等，也纷纷制定了光伏发展计划，并投入了大量资金进行技 术开发和加速工业化进程。80 年代末至今，西方发达国家从环境和能源的可持续发展的角 度出发，纷纷制定政策，鼓励和支持光伏并网发电。美国于1988 年开始实施PVUSA 计划， 建立集中型光伏并网发电系统（1MWp-10MWp)；95 年实施与屋顶结合的PVBONUS 计划； 97 年又宣布美国百万太阳能屋顶计划，总光伏安装量将达到3025MWp ，光伏发电电价将 由现在的20 美分降至6 美分；1990 年德国提出1000 屋顶发电计划，所发出的电由电力部 门收购。98 年进一步提出10 万屋顶计划。99 年的光伏上网电价为每度电0.99 马克，极大 地刺激了德国乃至世界的光伏市场；日本继“阳光计划”之后，94 年提出朝日七年计划， 计划到2000 年推广16.2 万套太阳能光伏屋顶，97 年又宣布了7 万光伏屋顶计划，到2010 年安装7600MWp 太阳电池。此外，意大利、印度、瑞士、荷兰、西班牙都有类似的计划。 从世界范围来讲，光伏发电已经完成了初期开发和示范阶段，现在正在向大批量生产和规 模应用发展，从最早作为小功率电源发展到现在作为公共电力的并网发电，其应用范围也 已遍及几乎所有的用电领域。
我国于1958 年开始研究太阳电池，于1971 年成功地首次应用于我国发射的东方红二 号卫星上。于1973 年开始将太阳电池用于地面。我国的光伏工业在80 年代以前尚处于雏 形，太阳电池的年产量一直徘徊在10KW 以下，价格也很昂贵。由于受到价格和产量的限 制，市场的发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳电池仅用于小功率电源系统，Bei ji ng 2 001 如航标灯、铁路信号系统、高山气象站的仪器用电、电围栏、黑光灯、直流日光灯等，功 率一般在几瓦到几十瓦之间。在“六五”(1981 －1985)和“七五”(1986 －1990)期间，国家 开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持，中央和地方政府在光伏领域投入了一定资金， 使得我国十分弱小的太阳电池工业得到了巩固并在许多应用崐领域建立了示范，如微波中 继站、部队通信系统、水闸和石油管道的阴极保护系统、农村载波电话系统、小型户用系 统和村庄供电系统等。同时，在“七五”期间，国内先后从国外引进了多条太阳电池生产 线，除了一条1MW 的非晶硅电池生产线外，其它全是单晶硅电池生产线，使得我国太阳 电池的生产能力猛增到4.5MWp/年，售价也由“七五”初期的80 元/Wp 下降到40 元/Wp 左右，这对于光伏市场的开拓起到了积极的推动作用。太阳电池已不再仅仅用于小功率电 源系统，而开始广泛用于通信、交通、石油、农村电气化、民用产品等各个领域，光伏发 电不但列入到国家的攻关计划，而且列入到国家的电力建设计划，同时也在一些重大工程 项目中得到采用，如国家计委的“光明工程”、电力部的西藏无电县建设计划、西藏阿里光 电计划、林业部的森林防火通信工程、邮电部的光缆工程、石油部的管道阴极保护工程、 广电部的村村通工程等。2000 年，我国的太阳电池年产量已达3MWp ，累计用量已超过 15MWp 。
2.2 光伏配套产品的技术现状和进展
通过“七五”、“八五”和“九五“计划，我国已在光伏水泵、独立运行逆变器、并网 逆变器、通信用控制器、光伏系统专用测量设备等部件攻关上取得进展，而且在光伏电站、 风光互补电站、光伏户用系统和并网发电系统的开发上取得一定经验。同时在产品的系列 化、模块化、标准化、智能化以及工业化生产方面也已取得一定进展。除太阳电池和蓄电 池外，其它如逆变器、控制器、直流灯具等也都有了专业生产厂家。
光伏发电系统中除了太阳电池，蓄电池、控制器和逆变器是其主要部件。技术状况如 下：
蓄电池是光伏发电系统中的关键部件。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池， 而是使用常规的铅酸蓄电池，主要类型有：1)固定式铅酸电池，多应用于大型光伏电站和 通信系统，使用时需经常维护（如加水）；2)工业型密封电池，主要用于通讯、军事等工业 光伏系统，它无需维护，也便于安装，但价格较贵，寿命较短；3)小型密封电池，大多数 为6V ，12V 组合电池，其使用寿命更短，但价格更贵，常用于户用光伏系统；4)汽车、摩 托车启动用电池，其价格最便宜，但寿命最短，安装麻烦，需加水和经常维护，而且有酸 雾污染。蓄电池的容量设计十分重要，容量设计一定要根据使用地点的气候条件和负载情 况而定，否则就会出现问题。
光伏系统中使用的控制器类型很多，如2 点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、 大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用 于通信系统和较大型的光伏电站。与国外控制器比较，我国主要差距是国产控制器由于器 件质量、无极性的反接保护以及短路、过流而造成的器件损坏等问题容易失效；专业化生 产程度低、无温度补偿、无蓄电池负荷状态控制，很少采用脉宽调节或最大功率跟踪方式 的控制。
直流/交流逆变器也是光伏系统中的一个关键部件。由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。目前我国在小功率逆变器上与国外处于同一 水平，但在大功率逆变器上还需要进一步提高。
我国当前最大的光电市场仍然是通信领域，包括微波中继站、卫星通信地面站、卫星 电视接受差转系统、程控电话交换机、部队通信台站等，目前的市场占有率在50% 左右。 通过“九五”期间的努力，以及各种各样国内、国际合作项目的示范和推动，为偏僻边远 地区供电的光伏发电应用领域得到了进一步扩大。包括独立光伏电站和户用光伏电源系统 在内，其市场占有率已由以前的约20% 上升到30% 以上。这些项目有的已经完成，有的 正在实施执行，如：国家“九五”科技攻关项目，“广播电视村村通”工程，“西藏无水能 资源无电县光伏电站建设”项目，“中国光明工程”，“GEF/世界银行中国光伏市场推动计 划”，“UNDP 中国光伏项目”，“日本NEDO 中国光伏项目”，“荷兰-中国光伏合作项目”等。 还有中国和美国双方合作开展的“在中国甘肃省实施户用光电系统的开发”和“在中国西 北部的农村电气化建设中应用光电技术和产品”项目，已于1998 年在甘肃完成了320 套、 20Wp 户用光电系统的配套安装工作，并于2000 年在内蒙古合作安装了总共340 套户用风 /光互补电源系统。这些项目的实施和完成，推动了中国光伏发电的大规模推广应用，大大 促进了我国农村电气化事业的发展。“九五”期间建成各种规模的县、乡、村级光伏电站 40 余座、装机总容量600 多千瓦，推广应用家用光伏电源系统约15 万套，并在约20 所农 村学校建立了总功率50 多千瓦的光伏发电系统。
特别值得一提的是西藏无水能资源无电县光伏电站建设工作和今年开始实施的西藏阿 里光电计划。 前者开始于1989 年，经过10 年努力，于1999 年全部完成，共建成安多、 班戈、尼玛、双湖、革吉、改则和措勤7 座县级光伏电站，总装机容量达425 KWp ，西藏 七座无电县光伏电站全部位于海拔4500 米以上的藏北羌塘高原，被称为“世界屋脊的屋 脊”。 西藏阿里光电计划2001 年开始执行，3 年内完成，计划在阿里地区兴建38 座乡级 光伏电站和推广11000 套户用光伏照明系统。
并网光伏发电技术是当今世界光伏发电的趋势，是光伏技术步入大规模发电阶段、成 为电力工业组成部分之一的重大技术步骤，在国际光伏产品市场上已占到总额的18%。“九 五”期间，在国家科技部的安排下，成功建造了一个5 KW 的光伏并网示范系统，取得了 有益的经验。
小型风/光互补电源系统在“九五”期间开始了较大规模的推广应用。在内蒙有大量已 安装了微型风力发电机的农牧民家庭补充配置太阳能电池，使系统设置更合理，提高了供 电质量。根据国家科技部的计划安排，“九五”期间在西藏建设了两座小型示范电站，即那 曲地区那色乡的4 KW 风/光互补电站和阿里地区科教培训中心的2 KW 风/光互补电站。
在系统工程方面，由于受到技术、经济等多种因素的制约，许多具有市场潜力的应用 领域，如大型（＞100KW ）光伏或风-光-柴互补电站系统、光伏海水淡化系统、太阳能水 泵滴灌工程，太阳能电动车、光伏制氢系统以及较大规模的光伏并网发电等都还没有真正 开展起来。
3 存在的主要问题
我国有丰富的太阳能资源以及潜在的巨大市场，经过20 多年的艰苦努力，已经为太阳 能光伏发电更大发展和更大规模应用奠定了良好基础，但要实现完全商业化的目的，进一步扩大市场，还要争取消除制约发展的市场障碍，主要体现在生产成本、建设规范、资金、 政策和市场开发等方面。
生产成本：中国太阳电池组件的厂家生产规模小，基础设施和生产设备落后，产品质 量总体水平比国外产品低。光伏组件生产成本比国外高出约20 ％。成本高是当前制约光伏 发电影响市场的快速发展发展的关键原因。
建设规范和技术标准：国际、国内都还没有统一的光伏电站和系统的设计和建设规范， 这将无法保证光伏电站和系统的建设质量，也影响光伏发电的进一步推广。光伏发电系统 部件的技术标准还很不够，需要进一步制定和完善。目前只有少数光伏生产企业通过了 ISO9000 质量认证，应当进一步严格生产企业的质量保证体系，从而规范市场。
资金障碍：资金短缺，长期融资问题亟待解决。用于研究开发的资金数量少，银行贷 款利率较高。要大力发展光伏项目必须解决长期融资渠道。
政策障碍：中国还没有切实可行的鼓励发展光伏发电的激励政策，其中包括税收政策、 补贴政策、光 伏并网政策、合理的电价政策等。
市场开发障碍：①基础设施、当地生产能力、销售和服务缺乏；②消费者认识不足； ③新市场和新产品的开发投入不足；④缺乏消费者信贷；⑤成本过高。
4 结论及建议
“九五”期间，我国光伏发电无论是在产业化方面还是在应用方面都取得了很大的进Bei ji ng 2 001 展。光伏发电已经在远离电网地区的电力建设中发挥了重要作用。鉴于光伏发电目前的成 本还很高，在常规能源丰富地区和电网覆盖区还无法和常规能源相竞争。光伏发电属于清 洁的可再生能源，发展光伏发电技术并使其得到广泛的应用对于缓解常规能源的短缺和减 少环境污染具有重要作用。无论从能源还是环境的角度考虑，光伏发电最终将以替代能源 的角色进入电力市场。一旦光伏发电的成本下降到$2 美元/瓦之下，则会得到更大规模的应 用，并网发电的商业化需求也会成为现实。目前，光伏发电还处在起步阶段，还需要政府 的扶持和政策、资金的支持，有些制度和规范还应当先走一步，以适应未来市场发展的要 求。为了使光伏发电在我国得到更大的发展和更为广泛的应用，建议如下：
开展利用可再生能源解决远离电网地区的电力建设的可行性研究，进行全国无电地区 的资源、人口、经济、负荷普查，研究离网地区电力建设方案的选择原则和优化，研究离 网地区电力建设的融资机制以及相关的政策等。争取早日将光伏发电纳入国家正常的电力 建设渠道。
开展光伏屋顶并网发电的可行性研究，研究内容包括：现有发电模式的技术、经济、 政策和环境效益分析，光伏并网发电的发展现状，建设规范，安全规范，上网批准程序， 定价原则以及相关政策等。
开展有较好市场前景但国内尚未开展的光伏发电工程项目的研究和示范，如大型光伏 或风-光-柴-蓄互补电站系统、光伏海水淡化系统、太阳能水泵滴灌工程，太阳能电动车、 光伏制氢系统等。从而进一步扩大光伏发电市场。
4/8/2004
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