【正文】 發(fā)電成本己經(jīng)呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì)。 因此太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng) 的應(yīng)用將會(huì)普及的更廣。 目前 在廣大的無(wú)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(guó)家還可與區(qū)域電網(wǎng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。 在國(guó)內(nèi)， 從民用的角度 看 ， 為了真正的實(shí)現(xiàn)綠色照明，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)除了適用于無(wú)電地區(qū)家庭照明用的小型太陽(yáng)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(yáng)能路燈、太陽(yáng)能景觀燈、太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能草坪燈、太陽(yáng)能水上燈、太陽(yáng)能交通信號(hào)燈等系列產(chǎn)品。而 在國(guó)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(yáng) 能 光伏 發(fā)電是集開(kāi)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(huì)效益，同時(shí)又含有豐富的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值和基礎(chǔ)理論問(wèn)題 [4]。 2 光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 及前景展望 當(dāng)今世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于光伏發(fā)電技術(shù)十分重視，針對(duì)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(lái)，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(zhǎng)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(duì)光伏發(fā)電技術(shù)的研究始于 100 多年前。 1839 年，法國(guó)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(huì)產(chǎn)生額外的伏打電勢(shì)，他把這種現(xiàn)象稱為“光生伏打效應(yīng)”（ photovoltaic effect）。 1873 年英國(guó)科學(xué)家 Wilough B. Smith 就 已經(jīng) 觀察到了對(duì)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(kāi)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(yáng)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(méi)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(kāi)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(tái)上的主要成員之一。 國(guó)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀 德國(guó) 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 在這場(chǎng)陽(yáng)光革命中領(lǐng)先的國(guó)家是德國(guó) ,德國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的認(rèn)知最早，位居前列。上個(gè)世紀(jì) 90 年代，德國(guó)推出了“十萬(wàn)屋頂計(jì)劃”。政府鼓勵(lì)居民在自家屋頂上安裝太陽(yáng)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(gòu)。每個(gè)家庭安裝太陽(yáng)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(rùn)。數(shù)十萬(wàn)個(gè)屋頂?shù)莫?dú)立太陽(yáng)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(gòu)資金由社會(huì)公攤：把太陽(yáng)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(guó)為光伏產(chǎn)業(yè)提供 10 年期無(wú)息貸款。 2022 年，德國(guó)共裝配 10 萬(wàn)臺(tái)新的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備，合計(jì)容量 3000 萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)日本，居世界第一位。 面對(duì)強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)，德國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)依然傲視群雄，碩果累累。 2022 年，業(yè)內(nèi)企業(yè)營(yíng)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) 42022 人。德國(guó)聯(lián)邦太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì)有關(guān)人士說(shuō)：“全球范圍內(nèi)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量將從 2022年的 1210 兆瓦上升至 2022 年的 3000 兆瓦，年增長(zhǎng)率為 22%” 。 全球四分之一的太陽(yáng)能電池產(chǎn)自德國(guó)，五年來(lái)德國(guó)所占全球市場(chǎng)份額始終保持在 10%。德國(guó)去年太陽(yáng)能業(yè)的總產(chǎn)值達(dá)到 20 億歐元，比前年增長(zhǎng) 60%。 日本 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 90 年代初以來(lái)，日本在太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面取得了巨大的成功，通過(guò)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(lái)日本居民光伏屋頂系統(tǒng)年增長(zhǎng)率為 %，成為目前世界上光伏發(fā)電最大的市場(chǎng)。日本是一個(gè)自然資源極其匱乏的經(jīng)濟(jì)大國(guó)，太陽(yáng)能利用設(shè)施的家庭普及率幾乎是 100%。 2022 年 全球太陽(yáng)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(guó)家，在不到 10 年的時(shí)間里超過(guò)了美國(guó)， 2022年世界 10 大太陽(yáng)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(yáng)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 2022 年間，日本的太陽(yáng)能普及率始終保持著 90%的增長(zhǎng)率。 1997 年到2022 年間， 日本政府向用于住宅屋頂上的太陽(yáng)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(yáng)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 2022 年 11 月發(fā)布了“太陽(yáng)能發(fā)電普及行動(dòng)計(jì)劃”，確定太陽(yáng)能發(fā)電量到 2030 年的發(fā)展目標(biāo)是要達(dá)到 2022 年的 40 倍，并在 35 年后，將太陽(yáng)能電池系統(tǒng)的價(jià)格降至目前的一半左右。 2022 年還專門安排 30 億日元的補(bǔ)助金，專項(xiàng)鼓勵(lì)太陽(yáng)能蓄電池的技術(shù)開(kāi)發(fā)。 美國(guó) 光伏產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)狀 1973 年，美國(guó)制定了政府級(jí)陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃，太陽(yáng)能研究經(jīng)費(fèi)大幅度增長(zhǎng)，并且成立太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)銀行，促進(jìn)太陽(yáng)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(wàn)美元，比 1993 年增加了 %； 1997 年美國(guó)和歐洲相繼宣布“百萬(wàn)屋頂光伏計(jì)劃”，雖受金融危機(jī)的影響，美國(guó)政府對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的扶持力度仍然沒(méi)有降低， 2022年 9 月 16 日，美國(guó)參議院通過(guò)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(guó)計(jì)劃到 2022 年安裝 10003000MW 太陽(yáng)能電池。 據(jù) 國(guó)際能源網(wǎng)報(bào)道，根據(jù)美國(guó)環(huán)境 Coop 非盈利組織最近的一份研究指出：太陽(yáng)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(duì)等。隨著太陽(yáng)能發(fā)電成本的下降，煤炭、天然氣和核電成本的上漲。美國(guó)將在 2022 年抵達(dá)這一交叉點(diǎn)。該報(bào) 告預(yù)測(cè)：到 2025 年，美國(guó)電力來(lái)源的 10%將由太陽(yáng)能電力提供，或者說(shuō)有255000MW 的太陽(yáng)能電力安裝產(chǎn)能。 2022 年，美國(guó)太陽(yáng)能光伏和光熱發(fā)電已經(jīng)從 2022 年的 600MW 提高到 3000MW。 其他各國(guó) 光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 另外，瑞士、法國(guó)、意大利、西班牙、芬蘭等國(guó)，也紛紛制定光伏發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。印度、馬來(lái)西亞等東南亞國(guó)家，也制定了國(guó)家的光伏發(fā)展計(jì)劃。 近幾年國(guó)際上光伏發(fā)電快速發(fā)展， 2022 年全球太陽(yáng)能新裝容量達(dá) 2826MW，其中德國(guó)約占 47%，西班牙約占 23%， 日本約占 8%，美國(guó)約占 8%。 2022 年，在太陽(yáng)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(yáng)能光電企業(yè)在 2022 年間的貸款融資金額增長(zhǎng)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(guó)、西班牙對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的扶持力度有所降低，但其它國(guó)家的政策扶持力度卻在逐年加大。 我國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與前景 我國(guó)于 1958 年開(kāi)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(kāi)始生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)能電池。中國(guó)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(guó)的改革開(kāi)放正 處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)先后引進(jìn) 5 了多條太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線，使我國(guó)的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)能力由原來(lái)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(yáng)電池生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線的投資主要來(lái)自中央政府、地方政府、國(guó)家工業(yè)部委和國(guó)家大型企業(yè)。第二次光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展在 2022 年以后，主要是受到國(guó)際大環(huán)境的影響、國(guó)際項(xiàng)目 /政府項(xiàng)目的啟動(dòng)和市場(chǎng)的拉動(dòng)；例如： 2022 年由國(guó)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(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。由于我國(guó)西部人口密度小，居住分散，同時(shí)又擁有豐富的太陽(yáng)能資源 ，所以 太陽(yáng)能光伏發(fā)電是既 廉價(jià)又清潔的能源選擇 [8]。 近 20 年來(lái)，我國(guó)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(guó)同國(guó)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(guó)太陽(yáng)電池制造廠的生產(chǎn)能力約為 ～ 1 兆瓦 /年，比國(guó)外生產(chǎn)規(guī)模低一個(gè)多數(shù)量級(jí)。 （ 2）技術(shù)水平較低。電池效率、封裝水平同國(guó)外存在一定差距。 （ 3）專用原材料國(guó)產(chǎn)化經(jīng)過(guò)“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(guó)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(guó)外產(chǎn)品。 （ 5）市場(chǎng) 培育和發(fā)展遲緩，缺乏市場(chǎng)培育和開(kāi)拓的支持政策、措施。 我國(guó)目前尚有約 30000 個(gè)村莊， 700 萬(wàn)戶， 3000 萬(wàn)農(nóng)村人員還沒(méi)有用上電，60%的有電縣嚴(yán)重缺電，光伏市場(chǎng)潛力巨大。在今后的十幾年中，太陽(yáng)電池的市場(chǎng)走向?qū)l(fā)生很大的改變，到 2022 年以前中國(guó)太陽(yáng)電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從 2022 年到 2020 年，中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)主流將會(huì)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(chǎng)劃分的預(yù)測(cè)（ %） 應(yīng)用領(lǐng)域 2022 2022 2022 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(yáng)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 2022 年 2 月 28 日，第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十四次會(huì)議通過(guò)《中華人民共和國(guó)可再生能源法》， 該法 于 2022 年 1 月 1 日起正式實(shí)施?？稍偕茉捶ㄒ?guī)定國(guó)家將可再生能源開(kāi)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(guó)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(kāi)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(kāi)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(guó)家鼓勵(lì)和支持可再生能源并網(wǎng)發(fā)電。 為促進(jìn)我國(guó)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(guó)家可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)決定在 2022～ 2022 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(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽(yáng)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。 2022 年，中 國(guó)光伏電池產(chǎn)量首次超過(guò)德國(guó)和日本，居世界第一位。 2022 年的產(chǎn)量繼續(xù)提高，達(dá)到了 200 萬(wàn)千瓦。近 5 年來(lái)，中國(guó)光伏電池產(chǎn)量年增長(zhǎng)速度為 13 倍，光伏電池產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比例也由 2022 年 ％ 增長(zhǎng)到 2022 年的近 15％ 。商業(yè)化晶體硅 太陽(yáng)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(wèn)題， 我國(guó)能源政策在今后很 長(zhǎng)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(huì)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(yáng)能發(fā)展前景展望 太陽(yáng)能是大家公認(rèn)的清潔能源，用之不盡，取之不竭，除非太陽(yáng)走到生命的盡頭。太陽(yáng)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(guó)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(lái)看，雖然 2022 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(méi)有減少。從現(xiàn)在起到 2030 年，針對(duì)可持續(xù)能源領(lǐng)域的投資有望在 2022 年達(dá)到每年 4500 億美元的水平；從 2020 年開(kāi)始，投資有可能增加到每年 6000 億美元。同樣在我國(guó)，隨著我國(guó)能源需求日益增加，使我國(guó)的能源需求形勢(shì)越來(lái)越緊張，如何解決能源危機(jī)成了國(guó)家亟需解決的重點(diǎn)。根據(jù)我國(guó)中長(zhǎng)期能源規(guī)劃研究， 2020 年之前，我國(guó)將投入 2 萬(wàn)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(guó)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(guó)能源需求的26%到 43%。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)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。