五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】中国新能源发展记录二 金光闪闪的太阳能 -- 尖石

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  • 家园 【原创】中国新能源发展记录二 金光闪闪的太阳能

    太阳能的应用主要有光热利用、发电两种方式,本文先介绍后一种方式。

    目前太阳能发电有两种方法:一种是通过光电器件利用光伏原理将太阳能直接转换为电能, 称为太阳能光伏发电,也就是太阳能天池,目前世界各地如火如荼的就是这种方式。

    另一种是将太阳能转换为热能, 然后按常规方式发电, 称为太阳能热发电。太阳能热发电按照太阳能采集方式划分为:太阳能槽式发电、太阳能碟式发电、太阳能塔式发电等。

    太阳能光伏发电技术作为太阳能利用中最具意义的技术,已经成为世界各国竞相研究应用的热点,近10年来以平均每年30%的速度增长。

    太阳能光伏电池主要有两种:晶硅电池和薄膜电池,晶硅电池又分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池,薄膜太阳能电池基本上分为非/微晶硅薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池和碲化镉薄膜电池三类。

     

    当前,晶硅太阳能电池是发展速度最快、技术最成熟、产业化规模最大的一种太阳能电池。单晶硅太阳能电池转换效率最高,但对硅的纯度要求高,且复杂工艺和材料价格等因素致使成本较高。多晶硅太阳能电池材料在结晶的质量、纯度等方面要求较低,生产成本低于单晶硅,而且在产业化应用中的转换效率已达到了15-20%的水平,因此多晶硅成为目前采用最广泛的太阳能电池制造原料。多晶硅电池是目前光伏电池的主流,主要应用于太阳能屋顶电站、太阳能商业电站和太阳能城市电站,是目前技术最成熟、应用最广泛的太阳能光伏产品,占据世界光伏市场的份额超过80%。 

    薄膜电池中,非/微晶硅薄膜电池的转换率偏低,提升转换率的技术难度也较大;铜铟镓硒薄膜电池原材料昂贵;碲化镉薄膜电池虽然转换率较高,但受到材料来源和安全性限制,大规模产业化也存在局限。目前薄膜电池的光电转换效率平均在10%以内。2009年,我国薄膜电池的产量只占到太阳能电池总产量的2%,全球范围内薄膜电池的市场份额也仅有19%,晶硅电池仍占据绝对优势。

    近年来,中国已成为太阳能光伏的重要生产基地,形成了高纯多晶硅制造、硅锭、硅片生产、太阳能电池制造、光伏组件封装以及光伏系统应用等环节的产业链,光伏设备制造及一些光伏配套产业也得到了快速发展,2009年光伏产业出口创汇金额达到了154亿美元。

    虽然中国目前已经成为全球最大的太阳能电池出口国,但是基本的材料多晶硅却需要大量进口,目前国内产能仅能满足需求的一半。2009年全年中国多晶硅进口总量在2万吨左右,2010年上半年多晶硅进口总量已经达到1.933万吨,接近去年全年的水平。进口地来源主要是欧盟和美国。

    中国目前从事光伏产业的企业数量达到580余家,从业人数约为30万人。中国2009年多晶硅、硅片、太阳能电池和组件产能分别占据全球总产能的25%、65%、46.9%和61%!

    2009年全球太阳能电池企业10强中,中国企业占据4席。

    2009年全球太阳能电池厂商排名如下:

    排名 厂商 国籍 2009年产出 年增长率

    1 First Solar 美国 110万千瓦 118%

    2 无锡尚德 中国 70.4万千瓦 41.5%

    3 夏普 日本 59.5万千瓦 26%

    4 Q-Cells 德国 58.6万千瓦 0.76%

    5 河北英利 中国 52.5万千瓦 86.5%

    6 河北晶澳 中国 52.0万千瓦 73%

    7 京瓷 日本 40.0万千瓦 37.9%

    8 天合光电 中国 39.9万千瓦 首次上榜

    9 SunPower 美国 39.7万千瓦 67.5%

    10 昱晶 中国台湾 36.8万千瓦 首次上榜

    2008年中国(不含台湾)太阳能电池总产能为178万千瓦,占世界的26%,2009年的太阳能电池产量达到438.2万千瓦,同比增长146%,占世界市场的份额提升至46.9%!2010年上半年,位居前12名的电池制造商中有6家来自中国,其出货量已经提升到了全球总量的55%!2010年1-8月,中国的太阳能电池产量更是同比激增200%!另据预计,年底河北晶澳的产量将达到180万千瓦,极有可能超过First Solar成为全球最大的专业太阳能电池制造商。

    虽然中国是世界上最大的太阳能电池生产国,但是95%都用于出口。目前国内由于价格昂贵和电网等原因,使用太阳能电池发电的规模还非常小。目前世界上大规模使用太阳能电池发电的是欧盟,尤其是德国。 2009年世界太阳能电池市场规模前四位依次为德国、西班牙、日本、美国。2009年德国、西班牙、意大利和捷克的新增光伏系统容量超过420万千瓦,占全球60%以上。2010年1-8月份,仅德国光伏系统安装容量就超过480万千瓦,同比增长超过300%,2010年德国将占全球新增光伏系统安装容量的一半!

    太阳能电池目前还没有在国内大规模普及,其中最重要的原因在于发电成本较高,目前煤电成本为0.4元/度左右,而太阳能光伏发电的平均成本在2009年虽然已经降低到了在1.1元/度左右,但是仍远高于煤电成本(之所以使用平均成本是因为太阳能电池发电与日照条件关系很大,在日照条件极好的拉萨,每度电成本仅为0.6元左右;而在贵阳,其发电成本则高达1.4元/度)。虽然发电成本仍然很高,但是随着技术和工艺的进步,发电成本降速惊人,2008年以来,发电成本已经降低了一半!而煤电的成本由于煤炭短缺、环境污染、运输费用上涨等种种原因,正在逐步升高,因此在不远的将来,光伏发电的成本就会和煤电的成本相当,从而使太阳能光伏发电拥有完全取代石化燃料发电的经济基础和商业价值。

    2009年7月,财政部、科技部、国家能源局联合出台了《金太阳示范工程》鼓励、支持、促进国内的光伏发电产业技术进步和规模化发展,2-3年内投资百亿元支持不低于50万千瓦的光伏发电示范项目。国内的光伏发电产业即将会有一个井喷式的发展。同时,今年7月,美国国会通过了“千万太阳能屋顶计划”,标志着美国的光伏发电市场也开始大规模启动。

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    • 家园 【求助】河里哪位业内人士谈一下太阳能热发电

      小弟正在做毕业设计,有关其中蓄热罐和蓄热介质的。我以后有可能考虑做相关的工作,不知道未来发展前景如何,因此想请教各位。

      目前看虽然光伏比较成熟,但上大规模并没有很大优势。如果热发电可以把蓄热做好的话应该在竞争力上有很大提升。蓄热分几种:潜热蓄热、显热蓄热、化学反应蓄热等。值得一提的是化学反应蓄热:CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)

      NH3(g)==1/2N2(g)+3/2H2(g) (注:为可逆反应)

      目前也是比较热门的方向。

      欧洲在产业化方面好像做的比较好,尤其是西班牙和德国。最近意大利建了熔融盐为蓄热介质的太阳能热电厂。

      外链出处

      中国好像做的方向很多,但给人的印象是各自为战。

      外链出处

    • 家园 90年代中期,我家就用上了太阳能热水器。

      那是用的热能,纯热能。就是用个大桶装满水在楼顶上晒,加上上水和下水管就能用了。

    • 家园 加拿大安省的推广太阳能计划也有了。

      如果你屋顶上装上太阳能板,并将产生的电并入电网。产生的每度电,政府都用一个固定的价格收购25年。收购价比现在的电价高出许多。

    • 家园 受教!
    • 家园 第一朵花,国内发展太阳能是不是还有占地条件限制?

      除了屋顶以外会不会和耕地抢土地?也许我想多了。

      • 家园 理论上说,种太阳比种庄稼更划算

        光合作用把太阳能转化成食物能。但就光合作用本身,能量转化效率高达33%左右。但考虑到植物本身的消耗,以及根叶等“无用”的部分,最终得到的淀粉和糖占所照射太阳辐射能量的大约2~3%。

        这个转化效率和太阳能电池的10%~20%的转化效率比起来是低很多的。

        用化学工艺,利用水和二氧化碳以及太阳能电池收集的能量,人类可以合成淀粉,葡萄糖,液体燃料。考虑到各种消耗,总的来说还是有的赚的。当然,前提是我们不能对食物的味道有苛刻的要求。

        在绿色植物光合作用中,每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.88×10-7m的光量子。同时放出1molO2,植物储存469kJ能量。

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