我国光伏产业发展面临的问题及对策建议

杨文生（国网长春供电公司，反窃电稽查大队，吉林长春，130021）



我国光伏产业发展面临的问题及对策建议

杨文生
（国网长春供电公司，反窃电稽查大队，吉林长春，130021）

当今我国正面临社会经济飞速发展与资源短缺、环境约束的突出矛盾，光伏发电是利用太阳光发电的清洁能源，可补充我国能源不足。本文主要研究了我国光伏发电的现状，对光伏发电系统的基本原理和特性展开研究；在此基础上从五个方面分析了光伏发电存在的问题和困难，并针对此提出了相应的对策建议。

光伏发电；解决方法；对策建议

引言

太阳能转换为电能，成为人类社会生活和生产中重要能源非常重要。作为一种清洁能源，利用太阳光发电，不仅能够改变我国能源结构，走可持续的发展道路；还能为众多使用太阳能的单位获得一定收益。这是利国利民的好事。

太阳能资源开发中光伏发电已经展现巨大的能量，且应用领域已经从航天延伸到家庭。随着技术创新发展，从光伏发电、提高光电转化效率、储能电池到富裕电量并入国家电网，这其中很多技术已经实现，整体系统运行模式也得到尝试。但是还有很多问题需要研究，国家还需要制定长远发展规划。本文分析了太阳能光伏开发利用现状和问题，探究了商业化发展策略，为我国光伏发展建言献策。

1　光伏发电现状比较研究

表1是世界太阳能资源较为丰富地区，在太阳能可开发量方面，中国位居第三［1-2］。

表1　太阳能资源较为丰富地区分布表 单位：万亿千瓦

可以看出，我国目前的太阳能可利用资源为110万亿千瓦时。近几年，我国在太阳能实际开采量发展速度非常快，截至2015年，我国已经成为全球光伏发电装机容量最大的国家，且还有巨大的开发空间。

近年来，光伏发电已经进入到大规模商业开发阶段。截止2013年底，世界光伏发电总装机容量达到约1.4亿千瓦时，年新增装机容量与水电基本相当，且首次超过风电。德国、中国、意大利、日本、美国等5个国家光伏发电装机容量均超过1000万千瓦，17个国家超过100万千瓦。从项目类型来看，地面光伏电站装机比重正在逐步提高，在世界新增装机容量中所占比重已经从2009年的23%提高到2013年的45%，建筑光伏（包括居民建筑应用和工商业建筑应用）比重从2009年的77%下降到2013年的55%［3］。

近年来，随着技术的进步，光伏发电成本快速下降，太阳能已经成为增长最快的清洁能源。2013年，世界太阳能发电总装机容量为1.42亿千瓦，占总装机容量的2.5%；总发电量约为1600亿千瓦时，约占总发电量的0.7%。2000-2013年，世界太阳能发电装机容量和发电量均增长了约86倍，年均增长40.9%。

2013年全球光伏发电装机容量居前十位的国家中，欧洲占有6个，亚洲有2个，北美洲有1个，大洋洲有1个。中国光伏发电装机容量之和约占世界光伏发电总装机容量的86%。近年来，中国太阳能发电发展迅速，已建成青海百万千瓦级光伏发电基地。

在光伏利用方面，目前各国国家都有着比较丰富的经验，欧洲主要采用的是屋顶光伏发电技术以及即插即用式的分布式发电技术，这种光伏发电技术部存在大规模输送以及大规模的消纳问题，并且利用先进的电力电子技术可以实现较好的控制性能，除此之外，还可以利用蓄电池、超级电容等储能装置来实现不间断供电的要求。与欧洲分布式的发电技术不同，美国制定了百万屋顶光伏发电计划，这种光伏发电模式采用的是集中式的光伏发电，并且具有良好的发电特性，实现了光伏能源的大规模利用。

2　光伏发电系统和关键技术

影响太阳能大规模利用的根本性因素有两点：一点是来自技术方面的因素；另外一点是来自效益方面的因素。太阳能发电是实现太阳能高效利用的最重要形式之一。按照发电原理，太阳能发电主要包括光伏发电和光热发电两种方式［4］。本文主要分析光伏发电。

2.1光伏发电系统的组成

光伏发电系统一般是由光伏电池板、AC/DC整流逆变装置、蓄电池、直流负载和交流负载组成。光伏电池板发电的基本原理就是光照射在光伏电池板生，利用光伏效应进行发电，由于发出的电是直流电，因此要并到交流电网中，就需要一套AC/DC的整流逆变装置，在蓄电池、整流逆变的控制中，需要一组专门的控制系统。

2.2光伏发电系统的分类

在通常情况下，根据光伏电源与电网之间连接的关系，可以将光伏发电系统划分了三个类型。第一个类型就是独立的光伏发电系统；第二个类型就是并网光伏发电系统；第三个类型就是混合的光伏发电系统。

（1）独立的光伏发电系统

独立光伏发电系统就是自成系统。这种发电系统的特点就是不与任何电力系统保持连接，自发自用独立进行发电和用电。通常来讲，这种光伏发电系统一般处在远离电网的位置，如沙漠、山林之中，整个光伏发电系统是由太阳能电池板、蓄电池、控制器以及负载所组成。

一般在白天光照比较充足的情况下，利用蓄电池将电能进行储藏，在夜间没有太阳能的时，将蓄电池的电能释放来给负荷进行供电。当发电量大于负载时刻，蓄电池就会将多余的电能进行储藏。除此之外，控制器还可以实现最大太阳能获取。

（2）并网的光伏发电系统

这种发电系统一般是利用光伏电源发出的电，经过逆变装置将其转变为市电网络需要的电压等级和频率的电，在并网条件满足之后，将电网并入到市电网络中。并网系统既可以给自身提供能量，也可以将多余的能量反馈给电网。当夜晚到来或是光伏系统自身能量不够的情况下，电网又可以给光伏系统进行供电。

目前看来，光伏并网发电系统主要包括两种最为主要的形式：一种就是带有储能装置（如蓄电池组，见图1）的光伏发电系统，这种发电系统具有调节功能，在电网电能富余时，将光伏发电的能量储存起来，在电网用电低谷时期，将电能进行释放。第二种就是不带有储能装置的光伏发电系统，这种光伏发电系统不具备调节功能。

图1　并网运行的光伏发电系统结构图

（3）混合供电系统

发电系统是一种混合性的发电系统，除了采用光伏能源进行发电之外，还会采用天然气、油等能源形式进行发电。

分布式发电正逐步进入民用。为了有效的满足家庭使用，由光伏发电、锂电储能、充放电管理、用户侧电力、市电介入及控制管理系统等组成。通过光伏电源、蓄电储能系统和家用电网的友好介入，实现光伏发电和市电互补性支持负载，能有效起到节能效果。

这些混合的发电方式可以充分利用各种发电技术的优点，最大限度的保证光伏发电系统的稳定性和经济性。

3　发展遇到瓶颈

3.1上网存在困难

光伏发电应用形态主要包括两种：一种是独立的光伏发电系统；另外一种是并网式的光伏发电系统。两种发电系统有着各自的特点和应用领域，在农村偏远地区的光伏供电系统中，不同的用户、不同电源系统有不同的特性，它们都能够通过蓄电池进行独立运行。

并网型的光伏发电系统中又可以分类，第一种类型是带有蓄电池并网发电系统；另外一种就是不带有蓄电池的并网发电系统，两者之间有着不同的运行特性和运行标准。带有蓄电池的光伏发电系统能够被调度，并且能够在特殊时刻提供电力供应。

3.2难以精确核算上网电量

目前来看，光伏发展面临的一个主要的问题就是无法对上网电价进行精确控制，因此无法准确的测算相关发电成本。自从2009年7月份以来，国内的首个光伏并网示范工程运营以来，政府相关部门、电力运营商和光伏发电主体等都对并网光伏系统价格展开了分析和讨论，目前关于光伏上网电价的讨论都在进行。目前国内光伏在短时间内都面临着这种定价和竞价的问题，许多光伏企业只有通过消费者使用来降低相应的开支和成本。

3.3投入产出比较低

除此之外，还有另外一个非常重要的因素会影响光伏发电系统的发电成本以及上网电价，目前太阳能光伏电池的种类也比较多，最为主要的种类就是单晶硅以及多晶硅等，每种不同类型光伏电池板具有不同的发电效率，随着当前光伏发电机组的成熟，相应转换效率会提高，但是光伏在发展过程当中仍然存在着稳定性较差，以及规模无法持续扩大等困难。根据太阳能电池板领域的销售情况，可以知道多晶硅太阳能电池板仍然占比较大。

3.4光伏发电可调可控性弱

太阳能光伏发电由于受到光照等天气因素的影响，因此在实际发电过程当中调节能力较差，这主要是由于光伏发电属于受天气影响的发电机理，同时控制系统尚未形成，它具有不可控性，如高峰发电时蓄电难，低峰时不够用；它不能够像火电机组或者水力发电机组那样能够时时调整机组能力。而光伏发电机组是通过直流逆变器与电网进行相连的，光伏发电能力与光照强度以及光照时间有着密切的关系，如果当前的天气为阴天，那么光伏发电效益将无法保证。

3.5电厂与电网规划脱节，并网标准制定滞后

国内一些真正光伏发电企业并不是以经营效益为主要目标，而是当作示范工程来进行使用和培养。由于目前还不具备一些实际仿真的数据，因此关于光伏发电在何种规模下会对电网安全运行造成影响，目前还没有定论。

4　发展对策建议

4.1加强国家层面“宏观设计”，完备光伏产业发展规划

太阳能光伏产业是未来绿色能源发展的方向，整个全球经济发展中能源需求对光伏发电有所依赖。光伏产业发展应从国家能源大局角度出发，制定适合我国长远发展战略和目标，结合光伏发电特点，找到其中存在的问题，从根本上找到有关的控制策略和控制手段。

4.2完善产业链体系

我国光伏产业发展可以借鉴发达国家的经验和教训，引导企业自主创新发展适合国情的光伏控制网络系统。理性认识光伏产业链发展趋势，充分发挥我国企业的比较优势，应用云计算、大数据挖掘等技术进行有效分析，找到一条核心的价值链条，该价值链条能够保证整个光伏产业良性循环，且可持续发展。

4.3注重人才培养，建立人才保障体系

人才发展和人才培养是所有生产环节当中的重点问题，在实际产业的发展过程当中，可以对各个方面的具有实践经验的人才进行系统性培训；另外，还可以通过学习国外的一些优秀发展理念，鼓励有自主创新能力的企业成为新型产业下的后备力量。通过第三代CPV的研发来保证整个光伏发电产业以及新型薄膜技术来实现各种产业格局高效转变。目前产业的发展逐渐朝向高效CPV系统进行转变，转变也可以结合多种化合物来进行开展。各种转换物质之间还需要利用较大的面积蓄电池以及光伏发电板，不论如何，各个环节都依赖于人才队伍的培养和建设。

光伏产业一样需要规模经济，大规模的应用和建设可以从根本上降低整个交易环节的成本，并且从根本上提高产业投入产出比。

4.4开发国内市场，提高大众接受度

光伏产业已经是我国能源产业当中一个非常关键和非常重要的产业，光伏产业的应用在城市办公楼、家庭蓄电与应用，国内市场还有相当大的挖掘潜力。安装光伏系统一次性投入大，回收成本慢，政府需要积极引导，一是引导人们绿色环境保护观念；二是在光伏系统安装时给予周期长、金额一定的补贴；三是与大系统安装的用户签订长期回收多余电力的合同。总之，通过全民专业知识普及、政策保障等体系建设，确保形成有效的新能源消费模式，服务国家经济可持续发展。

4.5加强产业与技术合作，开拓创新

光伏发电属于一项新兴产业，我国需要掌握一些核心技术和知识产权。目前来看，上述核心技术部分掌握在发达国家企业的手中，通过对上述技术使用和引用来加强我国企业与其之间的合作，并且结合当前产品的各种特性来创建一套全新自主研发路径，这种路径能够进一步带动系统发展，以促进整个光伏产业发展。

5　结束语

我国太阳能资源非常丰富，通过将小水电、风力发电机以及柴油机等各种类型发电机进行对比可以发现：光伏发电系统具有结构简单、绿色环保、独立性强等特点。因此，从长远的发展角度看，我国政府相关部门应该从大局出发，以战略高度，从光伏技术、系统建设、应用普及、并网发电、经济核算及有效措施等体系建设上做好规划，从根本上保证整个光伏能源能够快速有效进行发电，并且产生经济效益。

［1］鲁璐.基于物元可拓模型的土地整理综合效益评价［M］.华中师范大学.2012.

［2］李晅煜.水利建设项目综合效益评价指标体系构建与应用方法研究［M］.天津大学.2005.

［3］鲁敏.林业投资项目综合效益评价模型研究［M］.北京林业大学.2007.

［4］梁彦庆，黄志英，冯忠江，李灿.基于人工神经网络的土地整理项目综合效益评价研究［J］.安徽农业科学，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

杨文生（1964-），男，满族，吉林省长春市人，电气工程师。

TM615

A

2095-8412 （2016） 03-572-05