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太陽中蘊(yùn)藏著人類取之不盡的能源。太陽不停地向宇宙空間中發(fā)送著巨大的能量。據(jù)計(jì)算，僅一秒鐘發(fā)出的能量就相當(dāng)于1.3億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量。而到達(dá)地球表面的太陽能，大約相當(dāng)于目前全世界所有發(fā)電能力總和的20萬倍。地球每天接收的太陽能，相當(dāng)于全球一年所消耗的總能量的200倍。與其他能源相比，太陽能不會產(chǎn)生有毒、有害氣體和廢渣，因而不污染環(huán)境。同時太陽光隨處都可以得，使用方便、安全；成本低廉，可以再生。
太陽能優(yōu)勢與資源
太陽能除去數(shù)量巨大之外，還能長期供給，理論計(jì)算太陽尚可維持?jǐn)?shù)十億年之久，此外，太陽能隨處都有，不需開采和運(yùn)輸，并且是沒有任何污染的清潔能源。這些都是它的獨(dú)特之處。但是，它的能量密度很低，只有1W／m2，并且受氣候影響，具有不穩(wěn)定性，這些又給太陽能的利用帶來很大困難。
在新能源中，當(dāng)前太陽能發(fā)電的成本較高，大約是生物質(zhì)發(fā)電(沼氣發(fā)電)的7～12倍，風(fēng)能發(fā)電的6～10倍。但太陽能與其他新能源相比在資源潛力和持久適用性方面更具優(yōu)勢，從長遠(yuǎn)前景來看，光伏發(fā)電是最具潛力的戰(zhàn)略替代發(fā)電技術(shù)。到本世紀(jì)后期，太陽能發(fā)電將在世界電能結(jié)構(gòu)中占據(jù)80%的位置。
就資源儲量而言，大陸地處北半球，總面積2／3以上地區(qū)年日照時數(shù)大于2200小時，其中西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原均為太陽能資源豐富地區(qū)；除四川盆地、貴州省資源稍差外，東部、南部及東北等其它地區(qū)都是資源較富和中等區(qū)。太陽能資源理論存儲總量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，與美國相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多。
光伏產(chǎn)業(yè)超常規(guī)加速
按照日本新能源計(jì)劃、歐盟可再生能源白皮書、美國光伏計(jì)劃等推算，2010年全球光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量將達(dá)到15GW(1500萬千瓦，屆時仍不到全球發(fā)電總裝機(jī)容量的1%)，至2030年全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到300GW(屆時整個產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值有可能突破3000億美元)，至2040年光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電總量的15%-20%。按此計(jì)劃推算，2010-2040年，光伏行業(yè)的復(fù)合增長率將高達(dá)25%以上。
大陸2006年正式發(fā)布實(shí)施《可再生能源法》，承諾2010年太陽能光伏累計(jì)裝機(jī)容量450MW，而大陸2004年累計(jì)太陽能光伏裝機(jī)65MW，由此計(jì)算，未來幾年大陸光伏產(chǎn)業(yè)復(fù)合成長率將達(dá)到38%。
在世界各國發(fā)起的大規(guī)模國家光伏發(fā)展計(jì)劃和太陽能屋頂計(jì)劃的刺激和推動下，世界光伏工業(yè)上世紀(jì)末最后10年的平均增長率為20%，從1991年的55兆瓦增長到2000年的287兆瓦。而進(jìn)入新千年后，全球光伏組件的年均增長率更是高達(dá)30%以上，2003年全球的產(chǎn)量達(dá)到了744兆瓦，光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。
目前太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本頗為高昂，一臺能滿足家庭日常電器需要的200W的光伏系統(tǒng)，市場價為15000元，太陽能光伏發(fā)電成本約為2.8-3元／千瓦時，隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模擴(kuò)大，估計(jì)到2015年成本方可降到0.5元／千瓦時。而火力發(fā)電的成本僅為0.2元／千瓦時，水力發(fā)電的運(yùn)營成本僅為0.03-0.05元／千瓦時。
太陽能發(fā)電的自主性需求集中在供電成本過高的邊遠(yuǎn)地區(qū)和部分特殊的場合如太空等。
政府采購是當(dāng)前光伏需求的主要動力，德國政府宣布將興建10萬個太陽能發(fā)電屋頂?shù)哪繕?biāo)。意大利計(jì)劃興建一萬個太陽能發(fā)電屋頂。日本政府已實(shí)現(xiàn)安裝7000套屋頂太陽能發(fā)電系統(tǒng)。美國政府提出實(shí)施“百萬屋頂計(jì)劃” 。
各國政府在推廣民用太陽能系統(tǒng)方面政策積極，如實(shí)行部分贈款、無息貸款等政策。德國在安裝補(bǔ)貼的同時還承諾以高出普通電價幾倍的價格購買居民家中多余的太陽能電量，在居民家中并網(wǎng)用電，以0.5歐元／度的價格購買0.1歐元／度的居民自用電。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場結(jié)構(gòu)
2002年全球太陽電池和光伏組件產(chǎn)量約600MW，其中日本占45%，美國25%，歐洲約22%。日本是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的因家，在不到10年的時間里超過了美國，2001年世界10大太陽電池生產(chǎn)廠，日本就有4家，分別是夏普、京都陶瓷、三洋和三菱。2004年全球太陽光伏新增裝機(jī)容量約927MW。
在美日德三個世界最大的光伏應(yīng)用市場，以光伏集成建筑為核心的光伏屋頂并網(wǎng)發(fā)電市場占據(jù)了絕對的市場份額，尤其日本和德國近幾年光伏年度安裝幾乎全部是并網(wǎng)應(yīng)用。而包括大陸在內(nèi)的發(fā)展中國家，邊遠(yuǎn)無電地區(qū)離網(wǎng)應(yīng)用仍然是最主要的光伏應(yīng)用市場。2004年德國對其可再生能源法律進(jìn)行了修改和完善，保證了對光伏應(yīng)用的新一輪補(bǔ)貼，德國光伏市場呈現(xiàn)井噴式的增長，德國光伏市場也一躍成為超過日本的世界最大光伏市場。在日本光伏電力已經(jīng)逐漸具備了不需要依靠補(bǔ)貼的市場競爭力，政府的投入主要轉(zhuǎn)移到研發(fā)和一些示范項(xiàng)目的支持上面。以加州為代表的美國各州對光伏應(yīng)用的補(bǔ)貼政策則是美國光伏市場持續(xù)增長的主要動力。
推動太陽能電池產(chǎn)業(yè)的主要因素如下：太陽能電池技術(shù)逐步成熟，產(chǎn)品成本快速下降；石油、煤炭等能源價格上漲，太陽能的替代作用將逐步顯現(xiàn)；全球環(huán)境保護(hù)意識快速提升，對太陽能等清潔能源的需求上升；各國政府對太陽能電池產(chǎn)業(yè)的政策扶持和價格補(bǔ)貼。
目前世界光伏制造仍然主要由日本、德國和美國三強(qiáng)所分享。2002年以來，大陸光伏制造能力呈現(xiàn)跨越式的發(fā)展，2004年已經(jīng)全面躋身世界光伏制造五強(qiáng)，目前中國總體上已經(jīng)成為繼日德美之后的世界第四大光伏制造國。
同光伏電池制造一樣，目前世界光伏組件制造也主要集中在美日德三國，2004年世界10大光伏組件制造商中的8家都來自這三國。不過中國、印度等發(fā)展中國家的制造規(guī)模和份額正日益增加。特別是中國目前已經(jīng)成為繼美日德之后世界第四大光伏組件生產(chǎn)國。2004年中國無錫尚德公司則首次躋身世界光伏組件制造十強(qiáng)。
鏈接：太陽能光伏電池
1839年，法國物理學(xué)家A.E.貝克勒爾意外地發(fā)現(xiàn)，用兩片金屬浸入溶液構(gòu)成的伏打電池，受到陽光照射時會產(chǎn)生額外的伏打電勢，他把這種現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)。1883年，有人在半導(dǎo)體硒和金屬接觸處發(fā)現(xiàn)了固體光伏效應(yīng)。后來就把能夠產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)的器件稱為光伏器件。由于半導(dǎo)體PN結(jié)器件在陽光下的光電轉(zhuǎn)換效率最高，所以通常把這類光伏器件稱為太陽能電池，也稱光電池或太陽電池。
太陽能電池solar cell，又稱光電池、光生伏打電池，是一種將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。現(xiàn)主要有硅、硫化鎘、砷化鎵太陽能電池。
太陽能電池應(yīng)用領(lǐng)域
1.用戶太陽能電源：(1)小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；(3)光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。
2.交通領(lǐng)域：如航標(biāo)燈、交通／鐵路信號燈、交通警示／標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路／鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
3.通訊／通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播／通訊／尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。
4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象／水文觀測設(shè)備等。
5.太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；海水淡化設(shè)備供電； 衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。 |
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