我國太陽能光伏發電的可行性研究與展望

摘 要：介紹了我國太陽能光伏發電的可行性及未來的發展趨勢。通過對國內外光伏發電現狀的探討，提出我國光伏發電發展的可行性。我國太陽能資源豐富、國民用電量大、《可再生能源中長期發展規劃》和《太陽能發展“十三五”規劃》等政策的支持，均為我國光伏發電創造了基礎條件。太陽能光伏發電有利于節能減排，保護環境，改善大氣污染，促進社會和國民經濟的發展，具有良好的經濟、節能、環保效益，未來必將成為我國能源領域的支柱型產業。

關鍵詞：能源；可行性；政策；發展；太陽能光伏發電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.056

1 國內外太陽能光伏發電現狀與發展趨勢

1.1 國外現狀與發展趨勢

隨著石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的日漸耗竭及大氣污染的日漸嚴重，太陽能光伏發電作為新型、清潔、利用可再生能源發電的方式，在全球能源領域凸顯其重要地位，并逐步成為全球能源供應的主體。

歐美日各國在光伏研發和應用中處于國際領先地位，且長期重視光伏的未來發展。歐洲光伏協會提出未來光伏的商業競爭規劃——“setfor2020”；美國提出“太陽能先導計劃”，目的是控制光伏發電成本，提高國際商業化競爭優勢；日本提出2020年達到28GW光伏發電裝機總量的目標。可見，在節能環保、低碳經濟的大背景下，世界各國都加大了對光伏發電的投入力度。在未來的能源發展中，可再生能源在總能源結構中的占比將逐步提升，而利用可再生能源的光伏發電技術，則具有更重要的戰略地位和發展前景。預計2030年，光伏發電在全球電力供應中的占比將超過10%；到2040年，該占比將超過20%；至21世紀后期，將超過60%。

1.2 國內現狀與發展規劃

我國光伏發電技術起步較晚。1959年研發出第一塊可實用的太陽能電池，1971年首次將其應用于人造衛星。此后光伏發電技術逐步應用于我國氣象和通訊領域。美國非晶硅、單晶硅太陽能電池生產設備的引入，促進了我國光伏材料的大規模生產及工業化進程。經過30多年的不懈奮斗，光伏發電技術發展迅速。截至1997年，我國光伏發電總裝機容量已達11MW。1998年，我國成功地建造了世界上最高太陽能光伏電站——西藏安多縣光伏電站，海拔4500m [1]。同時在我國 “光明工程”和“金太陽示范工程”的政策支持下，光伏發電產業逐步與世界光伏市場接軌，發展迅猛。

據統計，至2007年，我國光伏產業取得重大進展，光伏發電總裝機容量10萬kW，光伏組件年產量約1200MW。截至2015年，我國光伏發電總裝機容量4318萬kW，成為世界上光伏電站裝機規模最大的國家。至此，我國光伏產業從技術研發、組件生產到電站建設環節構成了持續穩固的產業鏈。僅2015年我國年均新增上網容量就達到1513萬kW，超過全球年均新增上網容量的1/4，是我國光伏組件年產量的1/3[2]。為我國光伏材料制造業提供了最堅強的市場支撐。如今我國邁入“十三五”階段，光伏發電產業仍將以每年新增裝機容量1500萬kW～2000萬kW的趨勢前進。可見光伏發電將成為未來能源革命的主干力量，將帶動全國全行業的發展。

2 我國太陽能光伏發電的可行性

我國太陽能資源豐富，開發前景巨大；同時我國用電形勢嚴峻；“金太陽示范工程”、《可再生能源中長期發展規劃》和《太陽能發展“十三五”規劃》等政策的大力支持，均證明我國發展光伏發電是切實可行的。

2.1 我國太陽能資源豐富，開發前景巨大

眾所周知，太陽能作為取之不竭、用之無盡的新型能源，具有清潔環保、無隱患、儲量豐富、成本低廉的優點，一直以來備受人類青睞。光伏發電是利用半導體材料的光生伏特原理，將太陽光能轉變成電能的技術。我國具備開發太陽能光伏發電的絕對優勢：儲量巨大的太陽能資源，遼闊的國土面積。我國三分之二土地面積年日照小時數高于2200h/a，年輻射總量3340-8360MJ/m2 ，見表1[3]。合理借助太陽能資源進行光伏發電，符合我國能源利用宗旨。

從我國年輻射總量與年日照時數方面來看，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區均適宜發展太陽能光伏電站。雖Ⅳ、Ⅴ類地區年輻射總量較小，但隨著光伏材料與新技術的發展，仍有潛在利用價值。

如圖1，國家氣象局——太陽能資源評估中心發布的全國日照資源情況。

綜上所述，我國太陽能資源豐富，地面年輻射量等價于1.7萬億t的標準煤[4]。大部分區域年日照時數較長，適宜光伏發電的區域也很多，這是我國大力發展光伏產業的前提條件。因此從太陽能資源評價方面分析，我國建設光伏發電工程是十分可行的。

2.2 我國電力需求量大，太陽能光伏發電可保障用電需求

電力行業是支撐我國國民經濟與社會發展的基礎產業與公共事業。電力能源供需與經濟發展緊密關聯，可用電力彈性系數表示（電力彈性系數：反映電力損耗增長率與經濟發展增長率關系的指標）。

未來幾十年是我國全面發展的關鍵階段，要提升工業化進程，加大科技創新和信息化建設力度，基本實現現代化的目標，就必須保證電力可靠、迅速、穩步的發展。預計至2020 年末，我國用電量為76000億～84000億kW·h，最高負荷達12.7億～14.1億kW；預計至2030末年，我國用電量提升至100000億～118000億kW·h，最高負荷可達17.1億～20.0億kW [5]。在嚴峻的用電形勢下，為維持能源長期穩定供應和國民經濟發展，我國必須在調整優化能源結構的同時，大力發展太陽能、風能、核聚變能、生物質能等新型能源，增加其在總能源結構中的比重，從而有效應對未來持續的用電需求。而新能源發電中，太陽能光伏發電具有清潔、安全、無噪聲、限制條件少等優點。充分利用太陽能資源進行光伏發電，是保障我國能源發展必不可少的戰略方針。因此，從我國發電形式和電力供需方面分析，建設太陽能光伏發電工程是非常必要的。

2.3 我國對太陽能光伏發電的政策支持

早在2009年我國就提出了“金太陽示范工程”，目的是促進國內光伏發電產業的興起，是一項從戰略角度發展新能源產業的政策，有效地引導了我國光伏的發展。為提高我國可再生能源的發展速度，《可再生能源中長期發展規劃》指出：提高可再生能源的利用率，建設一定范圍的光伏市場；加大我國光伏發電的技術研發力度，為其長遠發展積累經驗；大規模興建示范性光伏電站項目。至2020年，我國光伏發電將實現180萬kW的規模。至2050年，將達到60000萬kW（600GW）。預計至2050 年，可再生能源發電容量將增長至全國的1/4，其中光伏發電將增長到1/20[6]。可反映出未來我國光伏發電產業的迅猛勢頭。《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出：推進能源清潔化、多元化發展，大力發展太陽能、風能、核聚變能、生物質能等新型能源。我國建設光伏發電工程符合《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》的相關要求。

為持續推進光伏發電的發展，確定其產業指導方針和目標。我國根據《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》、《可再生能源發展“十三五”規劃》、《電力發展“十三五”規劃》等政策文件，發布了《太陽能發展“十三五”規劃》。該規劃成為我國“十三五”階段光伏發電的指導文件，規劃指出：“十三五”是我國光伏發電產業的決定性階段，首要和基本的任務是推動產業升級、降低建設成本、擴展技術應用領域，最終達到無需依賴補貼的市場化發展和商業化競爭水平。實現 2020 年新型能源消費占總能源結構的15%，2030年占20%的目標[7]。預計“十三五”期間全國光伏裝機容量年均增長2000萬kW [8]。

3 太陽能光伏發電的長遠意義

3.1 節約能源，促進我國能源結構調整

當今傳統化石能源日趨耗竭，全球能源危機開始成為人類面臨首要挑戰。而我國能源近76%由煤炭、石油等不可再生能源供給，是世界最大的煤炭開采國和消耗國，煤炭的長期開采、消耗，使我國能源結構和環境遭到重大破壞。大力推進太陽能、風能、核聚變能、生物質能等可再生能源發電，才能保障未來我國能源長效穩步發展。且當前我國處于能源結構調整的重要階段，有效開發太陽能等新型清潔能源，是我國當前能源領域的重點和首要任務。太陽能光伏發電項目的建設可替代傳統燃煤電廠，達到充分利用可再生能源，節約不可再生化石能源的目的。對節能減排方針有較大影響，對生態環境無不利影響。據全國統計資料顯示：每節電1kW·h，相當于節煤0.4kg，減排 0.997kg的CO2、0.03kg的SO2、0.015kg氮氧化物、0.272kg碳粉塵[9]。

因此，建設太陽能光伏發電項目可大量減少傳統化石能源的消耗，減輕我國能源消費緊張的局面。解決能源利用技術落后、利用率低的難題。我國建設光伏電站項目節能效益明顯。

3.2 環境效益顯著

作為發展中大國，近年來國民經濟與社會的飛速發展，社會工業化體系逐漸完善，科學技術逐漸進步，我國對電力的需求也逐漸增大。造成了大量的化石能源消耗，導致了惡劣的環境污染問題。同時我國也加強了環境保護的力度，頒布了《中華人民共和國大氣污染防治法》。陸續修訂了《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國節約能源法》、《中華人民共和國環境影響評價法》，加大了對環境污染的懲治力度。

面對環境污染的現實狀況，我國開始堅決執行能源結構轉型的任務。發展太陽能等新型清潔能源，提高其在總能源結構中的比重，從而有效緩解惡劣的環境困擾。因此大力發展太陽能光伏發電是能源結構轉型、保護環境、減少大氣污染、保持生態平衡可靠有效的選擇。具有良好的環境效益。

3.3 巨大的經濟效益和良好的社會影響效果

太陽能光伏發電項目的建設充分開發利用了各地區太陽能資源，將太陽能資源優勢變為經濟優勢。不僅有利于地方財政收入和經濟效益的增長，還對穩定社會，繁榮市場，提高人民生活水平有十分重要的意義。

（1）滿足社會需求。太陽能光伏發電項目建成可滿足各地區工業生產與居民生活用電的需求，緩解各地區電網供電緊張的局面。

（2）促進相關產業的發展及生產力的提高。太陽能光伏發電項目的建成可對周邊地區工農業經濟發展和其他相關產業的發展提供堅強的電力保障，從而提高國民經濟的發展和GDP總值的增長。

（3）加快我國小康社會的建設進程。太陽能光伏發電項目可解決社會就業問題，帶動人民脫貧致富，提高人民生活水平。

太陽能光伏發電項目建設有明顯的經濟效益，積極的社會影響。

4 展望

《太陽能發展“十三五”規劃》指出：“十三五”將是我國發展光伏發電產業的決定性階段，實現 2020 年新型能源消費占總能源的15%，2030年占20%的目標。預計“十三五”期間全國光伏裝機容量年均增長2000萬kW。

目前，我國光伏發電行業尚未完全獨立化、市場化。光伏電站的大規模建設對國家政策依賴度極高，仍需依靠政策引導。政府實施了度電補貼、指標分配、太陽能發展規劃等一系列政策推動整個行業發展。2017年光伏發電行業展現許多新特點：（1）小型分布式光伏電站成主流，國家加大對分布式光伏的補貼力度和指標分配；（2）投資收益水平逐步降低成常態，隨著光伏行業的日趨成熟，光伏材料成本日漸降低，光伏行業趨于競爭化、穩定化的局面；（3）光伏電站投資水平明顯專業化；（4） 新市場領域機會增多[10]。且我國光伏發電技術應用領域廣：分為全部上網型光伏發電系統；荒漠和海島地區供電系統；邊遠地區離網供電系統；控制、照明等小型設備供電系統。隨著光伏新技術的研發與新材料的出現，它的性能、成本、發電效率都將顯著提高，其行業規模也將顯著擴大。

太陽能光伏發電行業影響面廣、后續產業鏈長，經濟、節能、環保效益明顯，符合國家可持續發展原則和能源利用方針，意義十分重大。未來將是我國太陽能光伏發電蓬勃發展的階段，光伏產業將占據能源領域的重要地位。

參考文獻：

[1]馬勝紅，陸虎俞.太陽能光伏發電技術（1）——光伏發電與光伏發電系統[J].大眾用電，2006（01）：38-40.

[2]國家能源局.2015年光伏發電相關統計數據[EB/OL].（2016-02-05）.http：//www.nea.gov.cn/2016-02/05/c_135076636.htm.

[3]劉爽.太陽能資源利用與太陽能建筑發展[J].科技與社會，2007（06）：39-40.

[4]鐘史明.太陽能資源、光伏發電現狀與預測[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2012，08（04）：294-299+317.

[5]單葆國，韓新陽，譚顯東，王永培，鄭雅楠.中國“十三五”及中長期電力需求研究[J].中國電力，2015，48（01）：6-10+14.

[6]毛亮.我國發展太陽能光伏發電的必要性及技術分析[J].科技傳播，2011（20）：66+68.

[7]國家能源局.太陽能發展“十三五”規劃[EB/OL].（2016-12-08） .http：//zfxxgk.nea.gov.cn/auto87/201612/t20161216_2358.htm.

[8]曹勝玉.“十三五”光伏發電將如何發展[J].通用機械，2015（11） ：33-35.

[9]節約1度電減排多少CO2？[J].太陽能，2010（12）：64.

[10]2017年光伏電站行業新特點[J].玻璃，2017（02）：54-55.

作者簡介：劇晶晶（1991-），男，河北石家莊人，研究方向：新能源光伏設計、變電一次設計。