【正文】 能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用將會普及的更廣。 目前 在廣大的無電力網(wǎng)地區(qū)，該裝置可以方便地 為 用戶 實(shí)現(xiàn) 照明及生活供電，一些發(fā)達(dá)國家還可與區(qū)域電網(wǎng) 并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。 在國內(nèi)， 從民用的角度 看 ， 為了真正的實(shí)現(xiàn)綠色照明，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)除了適用于無電地區(qū)家庭照明用的小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)之外 ， 還 可 廣泛 地 應(yīng)用于 城市和鄉(xiāng)村道路、高速公路照明，公園、小區(qū)等亮化工程，形成了太陽能路燈、太陽能景觀燈、太陽能庭院燈、太陽能草坪燈、太陽能水上燈、太陽能交通信號燈等系列產(chǎn)品。而 在國外技術(shù)研究趨于成熟且初具產(chǎn)業(yè)化的是 光伏 建筑 (照明 )一體化 技術(shù)。 因此，利用太陽能 光伏 發(fā)電是集開發(fā)利用綠色可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境、改善人民生活條件于一體而面向 21 世紀(jì)人類發(fā)展的重大課題；同時(shí)又是 集光電子半導(dǎo)體、電力電子、現(xiàn)代電力系統(tǒng)、電機(jī)學(xué)、電化學(xué)和現(xiàn)代控制理論等高新技術(shù)于一體的交叉科研課題。它具有巨大的經(jīng)濟(jì)、政治和社會效益，同時(shí)又含有豐富的學(xué)術(shù)研究價(jià)值和基礎(chǔ)理論問題 [4]。 2 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 及前景展望 當(dāng)今世界各國特別是發(fā)達(dá)國家對于光伏發(fā)電技術(shù)十分重視，針對其制定規(guī)劃，增加投入，并加以大力發(fā)展。 20 世紀(jì) 80 年代以來，即使是在世界經(jīng)濟(jì)處于衰退和低谷的時(shí)期，光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)一直保持以 10%～ 15%的遞增速度。 90年代后期，其發(fā)展更為迅速，并成為全球增長速度最快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一 [7]。 光 伏發(fā)電歷史 對光伏發(fā)電技術(shù)的研究始于 100 多年前。 1839 年，法國物理學(xué)家 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，光照時(shí)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)”（ photovoltaic effect）。 1873 年英國科學(xué)家 Wilough B. Smith 就 已經(jīng) 觀察到了對光敏感的硒材料，并推斷出在光的照射下 ， 硒導(dǎo)電能力的增加正比于光通量。 1880 年 Charles Fritts開發(fā)出以硒為基礎(chǔ)的光伏電池。以后人們 即 把能夠產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)的器件稱為“光伏器件”。 半導(dǎo)體 PN 結(jié)器件在陽光下的光電轉(zhuǎn)換效率最高 ， 通常稱這類器件為“光伏電池”（ solar cell）。 從 1961 年到 1971 年，硅光伏電池技術(shù)沒有取得重大進(jìn)展。研究的重點(diǎn)放在提高抗輻射能力及降低成本方面。在 1972 年到 1976 年之間研制出了各種空間用的光伏電池并以不同的商標(biāo)出現(xiàn)。在 20 世紀(jì)中期，研制出超薄單晶硅光伏電池。從 20 世紀(jì)中后期開始，光伏技術(shù)得到不斷的完善，成本不斷降低，形成了不斷 3 發(fā)展的光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)，成為 21 世紀(jì)世界能源舞臺上的主要成員之一。 國外太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 德國 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 在 這場陽光革命中領(lǐng)先的國家是德國 ,德國對太陽能的認(rèn)知最早，位居前列。上個(gè)世紀(jì) 90 年代，德國推出了“十萬屋頂計(jì)劃”。政府鼓勵(lì)居民在自家屋頂上安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)出的電由政府強(qiáng)制命令電網(wǎng)公司出資收購。每個(gè)家庭安裝太陽能發(fā)電設(shè)備后賣電的錢，不僅能回收成本，還能產(chǎn)生利潤。數(shù)十萬個(gè)屋頂?shù)莫?dú)立太陽能發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)發(fā)出的電力很是可觀。政府或電網(wǎng)公司收購資金由社會公攤：把太陽能或者風(fēng)能發(fā)的電與水電、火電、核電等在電網(wǎng)上進(jìn)行平攤，平均的結(jié)果，是居民的消費(fèi)電價(jià)略有上漲，但上漲的幅度不高，平均每戶每月只多花一個(gè)歐元。 德國為 光伏產(chǎn)業(yè)提供 10 年期無息貸款。 2021 年，德國共裝配 10 萬臺新的太陽能發(fā)電設(shè)備，合計(jì)容量 3000 萬千瓦，首次超過日本，居世界第一位。 面對強(qiáng)勢競爭，德國太陽能產(chǎn)業(yè)依然傲視群雄，碩果累累。 2021 年，業(yè)內(nèi)企業(yè)營業(yè)額達(dá) 37 億歐元，從業(yè)公司約 5000 家，從業(yè)人數(shù)包括研發(fā)和服務(wù)達(dá) 42021 人。德國聯(lián)邦太陽能經(jīng)濟(jì)協(xié)會有關(guān)人士說：“全球范圍內(nèi)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量將從 2021年的 1210 兆瓦上升至 2021 年的 3000 兆瓦，年增長率為 22%” 。 全球四分之一的太陽能電池產(chǎn)自德國，五年來德國所占全球市場份額始終保持在 10%。德國去 年太陽能業(yè)的總產(chǎn)值達(dá)到 20 億歐元，比前年增長 60%。 日本 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 90 年代初以來，日本在太陽能光伏發(fā)電方面取得了巨大的成功，通過推行可再生能源配額法和實(shí)行強(qiáng)補(bǔ)貼等政策，日本已經(jīng)成為世界光伏發(fā)電的先導(dǎo)。近五年來日本居民光伏屋頂系統(tǒng)年增長率為 %，成為目前世界上光伏發(fā)電最大的市場。日本是一個(gè)自然資源極其匱乏的經(jīng)濟(jì)大國，太陽能利用設(shè)施的家庭普及率幾乎是 100%。 2021 年全球太陽電池和光伏組件產(chǎn)量約 600MW，其中日本 占 45％ 。日本是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的國家，在不到 10 年的時(shí)間里超過了美 國， 2021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。 1993 年，包括太陽光在內(nèi)的新能源消費(fèi)量約占全日本能源消費(fèi)的 3%。1997 年到 2021 年間，日本的太陽能普及率始終保持著 90%的增長率。 1997 年到2021 年間， 日本政府向用于住宅屋頂上的太陽能電池板安裝工程投入了 1230 億日元的資助金。政府的全力支持，使日本的太陽光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)很快躍居世界領(lǐng)先地位。 4 日本政府 2021 年 11 月發(fā)布了“太陽能發(fā)電普及行動計(jì)劃”，確定太陽能發(fā)電量到 2030 年的發(fā)展目標(biāo)是要達(dá)到 2021 年的 40 倍 ，并在 35 年后，將太陽能電池系統(tǒng)的價(jià)格降至目前的一半左右。 2021 年還專門安排 30 億日元的補(bǔ)助金，專項(xiàng)鼓勵(lì)太陽能蓄電池的技術(shù)開發(fā)。 美國 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 1973 年，美國制定了政府級陽光發(fā)電計(jì)劃，太陽能研究經(jīng)費(fèi)大幅度增長，并且成立太陽能開發(fā)銀行，促進(jìn)太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。 1980 年，又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃 。 1994 年度的財(cái)政預(yù)算中，光伏發(fā)電的預(yù)算達(dá) 7800 多萬美元，比 1993 年增加了 %； 1997 年美國和歐洲相繼宣布“百萬屋頂光伏計(jì)劃”，雖受金融危機(jī)的影響，美國政府對光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力 度仍然沒有降低， 2021年 9 月 16 日，美國參議院通過了一攬子減稅計(jì)劃，其中將光伏行業(yè)的減稅政策（ ITC）續(xù)延 26 年。美國計(jì)劃到 2021 年安裝 10003000MW 太陽能電池。 據(jù) 國際能源網(wǎng)報(bào)道，根據(jù)美國環(huán)境 Coop 非盈利組織最近的一份研究指出：太陽能發(fā)電的成本將在十年內(nèi)與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電成本對等。隨著太陽能發(fā)電成本的下降，煤炭、天然氣和核電成本的上漲。美國將在 2021 年抵達(dá)這一交叉點(diǎn)。該報(bào)告預(yù)測：到 2025 年，美國電力來源的 10%將由太陽能電力提供，或者說有255000MW 的太陽能電力安裝產(chǎn)能。 2021 年，美國太陽能光伏和光熱發(fā)電已經(jīng)從 2021 年的 600MW 提高到 3000MW。 其他各國 光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 另外，瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。印度、馬來西亞等東南亞國家，也制定了國家的光伏發(fā)展計(jì)劃。 近幾年國際上光伏發(fā)電快速發(fā)展， 2021 年全球太陽能新裝容量達(dá) 2826MW，其中德國約占 47%，西班牙約占 23%， 日本約占 8%，美國約占 8%。 2021 年，在太陽能光電產(chǎn)業(yè)鏈中有大量的投資集中到新產(chǎn)能的提升上。除此之外，太陽能光電企業(yè)在 2021 年間的貸款融資金額增長了近 100 億美元，使得該產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。雖然受金融危機(jī)影響，德國、西班牙對太陽能光伏發(fā)電的扶持力度有所降低，但其它國家的政策扶持力度卻在逐年加大。 我國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景 我國于 1958 年開始研究光伏電池， 1972 年首次成功地將光伏電池用于地面，1979 年開始生產(chǎn)單晶硅太陽能電池。中國的光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有 兩 次跳躍，第一次是在上世紀(jì) 80 年代末，我國的改革開放正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，國內(nèi)先后引進(jìn) 5 了多條太陽能電池生產(chǎn)線，使我國的太陽能電池生產(chǎn)能力由原來的 3 個(gè)小廠的幾百千瓦一下子上升 到 6 個(gè)廠的 ， 引進(jìn)的太陽電池生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的投資主要來自中央政府、地方政府、國家工業(yè)部委和國家大型企業(yè)。第二次光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展在 2021 年以后，主要是受到國際大環(huán)境的影響、國際項(xiàng)目 /政府項(xiàng)目的啟動和市場的拉動；例如： 2021 年由國家 發(fā) 改委負(fù)責(zé)實(shí)施的“光明工程”送電到鄉(xiāng)和即將實(shí)施的送電到村工程均采用了太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。由于我國西部人口密度小，居住分散，同時(shí)又擁有豐富的太陽能資源 ，所以 太陽能光伏發(fā)電是既 廉價(jià)又清潔的能源選擇 [8]。 近 20 年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模，但在總體水平上我國同國外相 比還有很大差距， 主要 表現(xiàn)為： （ 1）生產(chǎn)規(guī)模小。我國太陽電池制造廠的生產(chǎn)能力約為 ～ 1 兆瓦 /年，比國外生產(chǎn)規(guī)模低一個(gè)多數(shù)量級。 （ 2）技術(shù)水平較低。電池效率、封裝水平同國外存在一定差距。 （ 3）專用原材料國產(chǎn)化經(jīng)過“八五”攻關(guān)取得一定成果，但性能有待進(jìn)一步改進(jìn)，部分材料仍采用進(jìn)口品。 （ 4）成本高。目前我國電池組件成本約 30 元 /瓦，平均售價(jià) 42 元 /瓦，成本和售價(jià)都高于國外產(chǎn)品。 （ 5）市場培育和發(fā)展遲緩，缺乏市場培育和開拓的支持政策、措施。 我國目前尚有約 30000 個(gè)村莊， 700 萬戶， 3000 萬農(nóng)村人員 還沒有用上電，60%的有電縣嚴(yán)重缺電，光伏市場潛力巨大。在今后的十幾年中，太陽電池的市場走向?qū)l(fā)生很大的改變，到 2021 年以前中國太陽電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從 2021 年到 2020 年，中國光伏發(fā)電的市場主流將會由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng) [9]。 表 1 按照應(yīng)用領(lǐng)域市場劃分的預(yù)測（ %） 應(yīng)用領(lǐng)域 2021 2021 2021 2020 2050 農(nóng)村電氣化 40 55 60 10 5 通信和工業(yè) 50 20 10 15 8 太陽能商品和其它 10 20 10 15 8 并網(wǎng)發(fā)電 － 5 20 60 80 合計(jì) 100 100 100 100 100 2021 年 2 月 28 日，第十屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十四次會議通過《中華人民共和國可再生能源法》， 該法 于 2021 年 1 月 1 日起正式實(shí)施。可再生能源法規(guī)定國家將可再生能源開發(fā)利用的科學(xué)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為科技發(fā)展與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域，納入國家科技發(fā)展規(guī)劃和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī) 6 劃，并安排資金支持可再生能源開發(fā)利用的科學(xué)技術(shù)研究、應(yīng)用示范和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，促進(jìn)可再生能源開發(fā)利用的技術(shù)進(jìn)步，降低可再生能源產(chǎn)品的生產(chǎn) 成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。國家鼓勵(lì)和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。 為促進(jìn)我國可再生能源和新能源技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，根據(jù)國家可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，國家發(fā)展和改革委員會決定在 2021～ 2021 年期間，實(shí)施可再生能源和新能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)。其中太陽能光伏發(fā)電、太陽能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽能電池組件及系統(tǒng)控制部件的產(chǎn)業(yè)化成為可再生能源和新能源高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)支持的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。 2021 年，中國光伏電池產(chǎn)量首次超過德國和日本，居世界第一位。 2021 年的產(chǎn)量繼續(xù)提高，達(dá)到了 200 萬千瓦。近 5 年來，中國光伏電池 產(chǎn)量年增長速度為 13 倍，光伏電池產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比例也由 2021 年 ％ 增長到 2021 年的近 15％ 。商業(yè)化晶體硅 太陽能電池 的效率也從 3 年前的 13％ 14％ 提高到 16％ 17％ 。 由于技術(shù)和成本問題， 我國能源政策在今后很長一個(gè)時(shí)期都是以節(jié)能為主，效率為本。煤炭和石油仍然是主要的能源，然后才是可再生能源的多元化發(fā)展，目前讓光伏發(fā)電作為主 力能源還不成熟。但不可否認(rèn)的是，煤炭和石油的價(jià)格逐步上升，光伏發(fā)電價(jià)格的逐步下降，在某一個(gè)時(shí)期會有一個(gè)交叉點(diǎn)出現(xiàn)，那時(shí)候，光伏發(fā)電就進(jìn)入了成熟的發(fā)展期 。 太陽能發(fā)展前景展望 太陽能是大家公認(rèn)的清潔能源，用之不盡，取之不竭，除非太陽走到生命的盡頭。太陽能發(fā)電完全是一種零排放的清潔能源，也是一種接近規(guī)模應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)能源，雖然存在著占地面積大，設(shè)備價(jià)格高的缺點(diǎn)，但未嘗不是解 決世界各國局部電力緊缺的一種有效方式。 從全球 可再生能源 投資情況來看，雖然 2021 年金融危機(jī)的爆發(fā)影響了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是在新能源領(lǐng) 域的投資并沒有減少。從現(xiàn)在起到 2030 年，針對可持續(xù)能源領(lǐng)域的投資有望在 2021 年達(dá)到每年 4500 億美元的水平；從 2020 年開始，投資有可能增加到每年 6000 億美元。同樣在我國，隨著我國能源需求日益增加，使我國的能源需求形勢越來越緊張，如何解決能源危機(jī)成了國家亟需解決的重點(diǎn)。根據(jù)我國中長期能源規(guī)劃研究， 2020 年之前，我國將投入 2 萬億 元用于可再生能源的應(yīng)用與研究。到 2050 年前后，非水能可再生能源的戰(zhàn)略定位是主導(dǎo)能源之一，可以滿足 億到 億噸標(biāo)煤的能源需求，占全國能源需求的 17%到 34%；含水能則 可以提供 億到 億噸標(biāo)煤，占全國能源需求的26%到 43%。 太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到 2030 年，可再生