【正文】 位，安裝包括太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能空氣集熱系統(tǒng)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。美國(guó)通過(guò)“百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂光伏計(jì)劃”方案的實(shí)施，在2010年，系統(tǒng)安裝成本降至2美元//W，而當(dāng)年減產(chǎn)CO178。排放為3,510kt。②技術(shù)支持類(lèi)政策2009年，美國(guó)聯(lián)邦級(jí)政策《可再生能源鼓勵(lì)政策投資稅收抵扣法》出臺(tái)。其主要內(nèi)容是給予太陽(yáng)能光伏發(fā)電及其他太陽(yáng)能相關(guān)發(fā)電技術(shù)的使用者(包括居民和商業(yè)區(qū)企業(yè))相應(yīng)的稅收抵扣和加速折舊期。③市場(chǎng)支撐類(lèi)政策“在美國(guó)，提供了未來(lái)光伏產(chǎn)能安裝不斷增長(zhǎng)的最具有潛力的政策體系是可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)(RPS)。配額制規(guī)定了清潔能源發(fā)電與發(fā)電總數(shù)額的比例，而這其中實(shí)施得比較好的是加利福尼亞州與得克薩斯州。例如:加州政府為在公用建筑、商業(yè)建筑或住宅等建筑物的屋頂上安裝太陽(yáng)能設(shè)備的企業(yè)或家庭，給予各項(xiàng)補(bǔ)貼。美國(guó)出臺(tái)的《2005年能源政策法》規(guī)定:凡是安裝太陽(yáng)能設(shè)施的家庭均可獲得稅收上的優(yōu)惠政策。2009年，奧巴馬推行新能源政策，在能源發(fā)展戰(zhàn)略中，又以太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電為重點(diǎn)。并為挽救美國(guó)經(jīng)濟(jì)推出了有“綠色經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃”之稱(chēng)的消費(fèi)刺激計(jì)劃，該項(xiàng)計(jì)劃具體地指出了太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電在美國(guó)總發(fā)電量中的比例。另外，美國(guó)通過(guò)稅收減免政策，鼓勵(lì)安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。可見(jiàn)，美國(guó)是市場(chǎng)占主導(dǎo)，注重市場(chǎng)推廣。以節(jié)能為主要內(nèi)容，由國(guó)家發(fā)行節(jié)能債券，政府為太陽(yáng)能項(xiàng)目提供信貸擔(dān)保。德國(guó)是一個(gè)資源緊缺的能源消費(fèi)大國(guó)，為了緩解對(duì)能源進(jìn)口的依賴(lài)，德國(guó)政府一直重視太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)與利用。在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中，平板式集熱器仍然是市場(chǎng)的主導(dǎo)。①法律法規(guī)1990年德國(guó)制定了《電力輸送法》，規(guī)定“中型到大型電力用戶(hù)按居民電價(jià)的90%支付風(fēng)能、太陽(yáng)能、水力以及生物質(zhì)能生產(chǎn)的電力。又于1999年，推行了‘10萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃’，通過(guò)優(yōu)惠政策，從而有效地激發(fā)居民在自家庭院或屋頂安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)各的自覺(jué)性，使得太陽(yáng)能光伏安裝量激增。2000年開(kāi)始生效的《可再生能源法》，以法律保證企業(yè)和居民購(gòu)買(mǎi)和使用光伏發(fā)電能源時(shí)應(yīng)得到的價(jià)格補(bǔ)貼，同時(shí)，對(duì)可再生能源進(jìn)入市場(chǎng)提供了政策支持。2004年德國(guó)政府進(jìn)一步修正了《可再生能源法》，成為太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的福音。2009年制定新的《可再生能源采暖立法》，要求新建筑必須要與可再生能源系統(tǒng)結(jié)合，而消費(fèi)者們更傾向于太陽(yáng)能系統(tǒng)的安裝。②技術(shù)支持類(lèi)政策2000年，為鼓勵(lì)太陽(yáng)能生產(chǎn)廠商縮減技術(shù)成本，德國(guó)政府引入“稅收返還”政策。該政策極大吸引了投資者積極性，充分顯示出政策給太陽(yáng)能市場(chǎng)帶來(lái)持續(xù)發(fā)展。③市場(chǎng)支撐類(lèi)政策2010年4月，德國(guó)政府提出削減太陽(yáng)能鼓勵(lì)政策力度，盡管德國(guó)政府在力度上削減對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼，但這并不意味著政府將取消對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼政策，新一輪的補(bǔ)貼政策將繼續(xù)推動(dòng)德國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。德國(guó)強(qiáng)調(diào)良好的法律環(huán)境，根據(jù)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，審時(shí)度勢(shì)地對(duì)法律條款進(jìn)行修訂，使得太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)在進(jìn)一步完善的相關(guān)法律支持下較快發(fā)展。同時(shí)，注重太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，以及配套政策的出臺(tái)。日本最早推出太陽(yáng)能發(fā)展政策，其資源非常貧乏，能源對(duì)外依存度極高。①法律法規(guī)早在1974年，就公布了“陽(yáng)光計(jì)劃”，旨在改變其能源主要依靠進(jìn)口的狀況，并不斷地?cái)U(kuò)大各種新能源的開(kāi)發(fā)與利用，從而尋找化石能源的替代燃料，以保持自身穩(wěn)定的能源供給，以便減少環(huán)境污染。1981年，“月光計(jì)劃”啟動(dòng)，著重研究開(kāi)發(fā)推動(dòng)燃料電池。1979年實(shí)施了《節(jié)約能源法》。1993年，又將“陽(yáng)光計(jì)劃”、“月光計(jì)劃”與“地球環(huán)境技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃”合并推出了“新陽(yáng)光計(jì)劃”，即綜合了原來(lái)各自獨(dú)立的3個(gè)領(lǐng)域:環(huán)境、節(jié)能和新能源。 1997年頒布了《關(guān)于促進(jìn)新能源利用的特別措施法》明確提出了新能源利用的指導(dǎo)方針。2003年實(shí)施的《電力設(shè)施利用新能源特別措施法》規(guī)定了新能源電力的利用目標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同年，日本出臺(tái)《可再生能源標(biāo)準(zhǔn)法》，規(guī)定了能源公司必須提供的可再生能源所占比例。《京都議定書(shū)》于2005年生效，日本是其倡導(dǎo)國(guó)。2006年，日本編制了《新國(guó)家能源戰(zhàn)略》對(duì)各項(xiàng)節(jié)能減排措施的實(shí)施提供了法律支持。②技術(shù)支持類(lèi)政策日本2008年成立國(guó)際研究機(jī)構(gòu)，由國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家專(zhuān)項(xiàng)研究太陽(yáng)能板的新型技術(shù)，以降低成本。2009年，日本重新啟動(dòng)太陽(yáng)能鼓勵(lì)政策，安排專(zhuān)款補(bǔ)助太陽(yáng)能電池技術(shù)創(chuàng)新。③市場(chǎng)支撐類(lèi)政策從2007年開(kāi)始，日本停止對(duì)住戶(hù)安裝太陽(yáng)能的獎(jiǎng)勵(lì)方案，使其太陽(yáng)能市場(chǎng)出現(xiàn)萎縮。2008年發(fā)布了“太陽(yáng)能發(fā)電普及行動(dòng)計(jì)劃”，該計(jì)劃制定了日本2030年的太陽(yáng)能發(fā)電目標(biāo)和3至5年后太陽(yáng)能系統(tǒng)電池價(jià)格預(yù)期。同年，致力于推動(dòng)太陽(yáng)能的普及，日本頒布了《綠色電力證書(shū)制度》，補(bǔ)貼引進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電的普通住戶(hù)。同年，日本制定太陽(yáng)能剩余電力回收政策，該政策是一個(gè)全民參與的能源利用推廣政策。即由電力公司以原成本價(jià)2倍的價(jià)格回收太陽(yáng)能發(fā)電剩余電力，其產(chǎn)生的成本將不動(dòng)用國(guó)家的稅金，而是由國(guó)民平攤負(fù)擔(dān)，且該項(xiàng)制度將實(shí)施10年。到目前為止，日本住宅使用太陽(yáng)能發(fā)電裝置的已達(dá)到80%。而日本政府還在繼續(xù)規(guī)劃，將進(jìn)一步擴(kuò)大太陽(yáng)能發(fā)電裝置的安裝規(guī)模。日本是以技術(shù)支持為導(dǎo)向，注重技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的提高。政府通過(guò)價(jià)格機(jī)制使消費(fèi)者競(jìng)相購(gòu)買(mǎi)技術(shù)含量高的產(chǎn)品，從而激活企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)在動(dòng)力，使得高水平的技術(shù)不斷地持續(xù)供給。在太陽(yáng)能熱水器領(lǐng)域，英國(guó)研制出了米能超級(jí)太陽(yáng)能健康熱水器，解決了水質(zhì)問(wèn)題。其平板式集熱器比真空管式集熱器的市場(chǎng)份額高出20% 。①法律法規(guī)2002年，英國(guó)政府頒布《可再生能源義務(wù)令》，強(qiáng)制提高可再生能源在電力生產(chǎn)中的比例。同年，英國(guó)政府又提出百萬(wàn)“綠色住宅”計(jì)劃，政府通過(guò)增值稅等優(yōu)惠政策支持居民用10年的時(shí)間，建設(shè)100萬(wàn)棟“綠色住宅”。②技術(shù)支持類(lèi)政策2010年，英國(guó)太陽(yáng)能補(bǔ)貼政策出臺(tái)，進(jìn)一步促進(jìn)了太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的研究。②市場(chǎng)支撐類(lèi)政策2003年，實(shí)施的太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃，即投入400萬(wàn)英鎊資助18個(gè)位于北愛(ài)爾蘭、蘇格蘭、威爾斯和英格蘭的公共建筑物太陽(yáng)能屋頂。2004年，英國(guó)成為能源凈進(jìn)口國(guó)，其對(duì)進(jìn)口天然氣和石油依賴(lài)程度不斷增加的事實(shí)，促使英國(guó)政府更加致力于新能源開(kāi)發(fā)與利用。為提高本國(guó)太陽(yáng)能廠產(chǎn)品銷(xiāo)售，英國(guó)政府于2010年推動(dòng)新的太陽(yáng)能發(fā)電補(bǔ)貼方案，又因當(dāng)年德國(guó)下調(diào)上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策，從而相應(yīng)地加劇了供應(yīng)商們看好英國(guó)市場(chǎng)，使得其太陽(yáng)能市場(chǎng)急速增長(zhǎng)。2010年4月，英國(guó)實(shí)行太陽(yáng)能光伏補(bǔ)貼，旨在促進(jìn)市場(chǎng)增長(zhǎng)強(qiáng)勁。英國(guó)通過(guò)支持性計(jì)劃，強(qiáng)制可再生能源使用比例在電力生產(chǎn)中不斷提升。通過(guò)英國(guó)政府頒發(fā)的特別綠色證書(shū)，證明發(fā)電企業(yè)的可再生電力發(fā)電是經(jīng)過(guò)許可的。以色列國(guó)土60%多的面積位于沙漠地帶，其太陽(yáng)能資源很豐富。以色列政府和科研機(jī)構(gòu)高度重視太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，推行了上網(wǎng)電價(jià)政策。并與歐洲、美國(guó)和澳洲等國(guó)家和地區(qū)建立了廣泛的合作關(guān)系，因此，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)位于世界領(lǐng)先行列。早在1980年，為激發(fā)居民安裝太陽(yáng)能熱水器的自覺(jué)性，以色列頒布了強(qiáng)制安裝太陽(yáng)能熱水器法令，即“所有建筑物的供熱水裝置或系統(tǒng)必須是由太陽(yáng)能供熱，否則不得建造。促進(jìn)了太陽(yáng)熱水器的普及，現(xiàn)全國(guó)家庭太陽(yáng)熱水器的普及率已達(dá)85%。 2008年，為普及太陽(yáng)能私人發(fā)電，以色列電力部門(mén)決定對(duì)在屋頂安裝太陽(yáng)能發(fā)電裝置的住戶(hù)可以將富余電力以?xún)?yōu)惠的價(jià)格出售給國(guó)家電網(wǎng)。以色列強(qiáng)調(diào)太陽(yáng)能熱水器的強(qiáng)制安裝，即不需要政府提供財(cái)政補(bǔ)貼，而是通過(guò)政策在用戶(hù)端實(shí)施強(qiáng)制安裝，有效促進(jìn)太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)水平的提高。 第2章 太陽(yáng)能光伏發(fā)電將吸收的太陽(yáng)能輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)稱(chēng)為太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)包括兩大類(lèi)型：一類(lèi)是利用太陽(yáng)能直接發(fā)電，這種發(fā)電技術(shù)目前或處于原理性試驗(yàn)階段，或功率很小，均未進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用；另一類(lèi)是將太陽(yáng)能通過(guò)熱機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類(lèi)似，只不過(guò)其熱能是從太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，這類(lèi)技術(shù)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平。2. 1太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)簡(jiǎn)介 半導(dǎo)體在太陽(yáng)光照射下產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象被稱(chēng)為光伏效應(yīng)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。早在1839年，法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱(chēng)為“光生伏打效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”。1954年，美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池，誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。雖然太陽(yáng)能光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但比計(jì)算機(jī)和光纖通訊的發(fā)展要慢的多。其原因可能是人們對(duì)信息的追求特別強(qiáng)烈，而常規(guī)能源還能滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)能源的需求。1973年的石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問(wèn)題大大促進(jìn)了太陽(yáng)光伏發(fā)電的發(fā)展。其發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)列如下:1893年法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)” 1930年朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽(yáng)電池”，使太陽(yáng)能變成電能。1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1954年恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，首次制成了實(shí)用的單晶太陽(yáng)能電池，效率為6%。同年，韋克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化嫁有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化福薄膜，制成了第一塊薄膜太陽(yáng)電池。1955年吉尼和羅非斯基進(jìn)行材料的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化設(shè)計(jì)。同年，第一個(gè)光電航標(biāo)燈問(wèn)世。1957年硅太陽(yáng)電池效率達(dá)8%0 1958年太陽(yáng)電池首次在空間應(yīng)用，裝備美國(guó)先鋒1號(hào)衛(wèi)星電源。1990年德國(guó)提出“1000個(gè)光伏屋頂計(jì)劃”，每個(gè)家庭的屋頂裝3個(gè) 5kWp光伏電池。1995年高效聚光砷化嫁太陽(yáng)能電池效率達(dá)32%，1997年美國(guó)提出“克林頓總統(tǒng)百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，在2010年以前為100萬(wàn)戶(hù)，每戶(hù)安裝3～5kWp光伏板。自1996年以來(lái)，世界光伏發(fā)電高速發(fā)展。表現(xiàn)在幾種主要太陽(yáng)電池效率不斷提高，總產(chǎn)量年增幅保持在30%～40%, 1998年己達(dá)200MWp。應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，尤其是光伏技術(shù)的屋頂計(jì)劃，為光伏發(fā)電展現(xiàn)了無(wú)限光明的前途。一套基本的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能光伏板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成，下面對(duì)各部分的功能做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹:太陽(yáng)光伏板的作用是將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。太陽(yáng)能光伏板一般又分為:單晶硅電池光伏板、多晶硅電池光伏板和非晶硅光伏板(圖2. 1)。這些光伏板因?yàn)榻M成的不同因而具有不同的外觀和發(fā)電效率，它們的特點(diǎn)為:(1)單晶硅光伏電池:表面規(guī)則穩(wěn)定，通常為黑色。電池形狀為lOcm～15cm的方形或圓形單元。效率約為14%～17%。(2)多晶硅光伏電池:結(jié)構(gòu)清晰，通常呈藍(lán)色，晶狀結(jié)構(gòu)形成美麗的圖案。電池的尺寸可任意裁剪，可以無(wú)固定的大小單元。效率約為12%～14%。(3)非晶硅光伏電池:具有透光性，透光度可從5%～75%，當(dāng)然，隨著透光性的增加，光電池的轉(zhuǎn)化效率會(huì)隨著下降，運(yùn)用到建筑上的最理想的透光度為25%。效率約為5%～7% 。 在不同類(lèi)型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器不盡相同，其功能多少及復(fù)雜程度差別很大，這需根據(jù)系統(tǒng)的要求及重要程度來(lái)確定。充電控制器主要由電子元件、儀表、繼電器、開(kāi)關(guān)等組成。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過(guò)程中減少損耗、盡量延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。同時(shí)保護(hù)蓄電池，避免過(guò)充電和過(guò)放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶(hù)使用直流負(fù)載，通過(guò)充電控制器還能為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電(由于天氣的原因，太陽(yáng)電池方陣發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定)。 逆變器的作用就是將太陽(yáng)能電池方陣和蓄電池提供的低壓直流電逆變成220伏交流電，供給交流負(fù)載使用。 蓄電池組是將太陽(yáng)能光伏方陣發(fā)出直流電貯藏起來(lái)，供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，除了供給負(fù)載用電外，還對(duì)蓄電池充電。在冬天日照量少，這部分貯存的電能逐步放出。白天太陽(yáng)能電池方陣給蓄電池充電，(同時(shí)方陣還要給負(fù)載用電)，晚上負(fù)載用電全部由蓄電