光伏發(fā)電應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析

:編者按：無(wú)論從世界還是從中國(guó)來(lái)看，常規(guī)能源都是很有限的，因此人們開(kāi)始大量利用可再生能源，光伏作為未來(lái)可再生能源中一種重要的方向，得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“微言創(chuàng)新” 作者：朱東亮 劉曉影）

一、光伏發(fā)電

在國(guó)際上，光伏發(fā)電技術(shù)的研究已有100多年的歷史。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏系統(tǒng)可分為獨(dú)立光伏系統(tǒng)（各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)）和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)（與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)）。

二、光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比具有更多優(yōu)勢(shì)：

1. 太陽(yáng)能資源十分豐富，輻射到地球表面的能量巨大，對(duì)于利用太陽(yáng)能是十分有利的。因此太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)是資源最為豐富的發(fā)電技術(shù)。

2.太陽(yáng)能光伏發(fā)電更為安全可靠，不會(huì)產(chǎn)生污染以及噪聲，并且能夠比較靈活，能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

3.光伏發(fā)電的應(yīng)用使得邊遠(yuǎn)以及特殊地區(qū)的用電問(wèn)題得以有效解決，可以隨時(shí)隨地使用太陽(yáng)能資源。

4. 光伏發(fā)電能夠與建筑物相結(jié)合，形成光伏建筑一體化的系統(tǒng)，減少土地資源的浪費(fèi)。

三、歷史與現(xiàn)狀

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的歷史可以追溯到1839年法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾首次發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。此后，各國(guó)科學(xué)家不斷探索，1954年第一塊實(shí)用光伏電池問(wèn)世，這意味著太陽(yáng)能光伏發(fā)電逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路。

進(jìn)入21世紀(jì)，太陽(yáng)能電池向全球擴(kuò)展，成為一種重要的可再生能源。隨著可持續(xù)發(fā)展觀念在世界各國(guó)不斷深入人心，全球太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用規(guī)模迅速擴(kuò)大，技術(shù)不斷進(jìn)步，成本顯著降低，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景，許多國(guó)家將太陽(yáng)能作為重要的新興產(chǎn)業(yè)，太陽(yáng)能得到更加廣泛應(yīng)用。2000 年至 2016 年間，光伏產(chǎn)業(yè)以令世人驚嘆的速度向前發(fā)展。全球累計(jì)裝機(jī)容量自 1,250MW增至 304,300MW，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 40.98%。

在我國(guó)，光伏產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出前所未有的活力，在全球20個(gè)以上國(guó)家或地區(qū)建廠，產(chǎn)品出口至全球近200個(gè)國(guó)家和地區(qū)，成為我國(guó)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

美國(guó)是最早研究與使用光伏技術(shù)的國(guó)家，美國(guó)光伏行業(yè)在技術(shù)革新與政府激勵(lì)補(bǔ)償政策的雙重刺激下多年來(lái)保持增長(zhǎng)。光伏電站裝機(jī)在美國(guó)光伏行業(yè)中占主導(dǎo)地位，其發(fā)展速度直接決定整個(gè)光伏行業(yè)發(fā)展情況。

日本是最早制定光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的國(guó)家， 2011～2016 年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到54%， 在2016年以42.75GW 的裝機(jī)總量位居世界第二，目前發(fā)展方向以非居民用電站為主。

作為東南亞最火熱的光伏市場(chǎng)之一，越南正在以每年10％的能源需求增速，再加上其本身發(fā)展光伏能源的先天優(yōu)勢(shì)，吸引著各國(guó)光伏企業(yè)進(jìn)入。

光伏發(fā)電目前全面進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段，中國(guó)、歐洲、美國(guó)、日本等傳統(tǒng)光伏發(fā)電市場(chǎng)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，東南亞、拉丁美洲、中東和非洲等地區(qū)光伏發(fā)電新興市場(chǎng)也快速啟動(dòng)。

四、發(fā)展趨勢(shì)

（一）政策變化

2019年5月30日，國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，明確優(yōu)先推進(jìn)無(wú)補(bǔ)貼的平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)，再開(kāi)展需要國(guó)家補(bǔ)貼項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)配置工作，這對(duì)風(fēng)電光伏行業(yè)來(lái)說(shuō)將是一個(gè)重大轉(zhuǎn)變。

隨著光伏行業(yè)的發(fā)展，受制于當(dāng)?shù)叵{及電力傳輸?shù)戎萍s，國(guó)內(nèi)地面電站的新增數(shù)量已明顯下降。與此同時(shí)越來(lái)越多的光伏企業(yè)開(kāi)始把目光投向海外。

近年來(lái)，東南亞各國(guó)在可再生能源領(lǐng)域也作出了相應(yīng)努力，泰國(guó)、印尼等國(guó)的光伏規(guī)模出現(xiàn)一定增長(zhǎng)，越南則在計(jì)劃建設(shè)風(fēng)電項(xiàng)目、簽發(fā)關(guān)于發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目鼓勵(lì)機(jī)制的決定。東南亞地區(qū)政府補(bǔ)貼光伏項(xiàng)目，鼓勵(lì)利用可再生能源，并且由于地理位置靠近中國(guó)，受到中國(guó)企業(yè)的關(guān)注。

新興市場(chǎng)擴(kuò)大以及平價(jià)競(jìng)爭(zhēng)上網(wǎng)將成為未來(lái)新的趨勢(shì)。

（二）技術(shù)發(fā)展

1.從分布式發(fā)電到建設(shè)集中式電站

集中式大型并網(wǎng)光伏電站就是集中建設(shè)大型光伏電站,發(fā)電直接并入公共電網(wǎng),接入高壓輸電系統(tǒng)供給遠(yuǎn)距離負(fù)荷，可以降低成本，減少運(yùn)輸損耗。越是規(guī)模大的光伏發(fā)電站，其光伏系統(tǒng)的成本越低。

2.光儲(chǔ)一體化電站

對(duì)含儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的光伏電廠進(jìn)行光儲(chǔ)一體化調(diào)控，快速控制，滿(mǎn)足有功輸出最大化，“削峰填谷”響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求，實(shí)時(shí)保障電網(wǎng)調(diào)度要求。儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用能緩解充電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，盡可能提升電網(wǎng)質(zhì)量。

3.云存儲(chǔ)、云計(jì)算、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用

新信息技術(shù)的使用可幫助光伏電廠實(shí)現(xiàn)智能化，幫助光伏電廠實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維監(jiān)控，提供發(fā)電預(yù)測(cè)等分析功能，降低并網(wǎng)難度，提高發(fā)電效率。

在國(guó)內(nèi)，上海上科信息技術(shù)研究所順應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行光伏系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)，與中國(guó)電建上海能源裝備有限公司聯(lián)合建立與運(yùn)作能源裝備智能化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室?；跀?shù)字孿生的光伏電廠智能化平臺(tái)，將智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)緊密結(jié)合，為解決光伏電廠加入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)后的優(yōu)化調(diào)功分配問(wèn)題和分級(jí)分層的控制問(wèn)題，建立面向光伏電廠光儲(chǔ)一體化的分級(jí)多目標(biāo)調(diào)功算法模型。通過(guò)該平臺(tái)可有效掌握光伏電站完整信息，提高運(yùn)維效率，加快決策，保障光伏電廠安全、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

五、未來(lái)展望

第四次工業(yè)革命將全面展開(kāi)，以光伏為主的清潔能源、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)正全面發(fā)展。通過(guò)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括光伏在內(nèi)的多種能源的集中運(yùn)維管理，打造智慧的能源生態(tài)圈。在未來(lái)，社會(huì)將構(gòu)建全新的能源物聯(lián)網(wǎng)體系，進(jìn)入低碳甚至無(wú)碳時(shí)代。