光伏发电技术经济分析及发展预测

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1、光伏发电技术经济分析及发展预测2012-9-7摘要：分析了光伏发电技术的发展现状和趋势，基于光伏发电系统单位电莆发电成本（度电成本）影响因索的分析，结合国外典型光伏发电系统，对屮W光伏发电度电成本进行了测算，并对光伏发电发展前景进行/研判，得出2050年前光伏发电发展路线。2020年前光伏产业将实现规模化发展，2020年后光伏发电将逐步成为具备市场竞争力的可再生能源发电技术。关键同：光伏发电，晶硅电池，薄膜电池，聚光太阳能电池，技术经济，规模预测0引言在保障能源供应安全、应对气候变化以及形成新的经济增长点的压力下，世界各W都

2、将发展光伏发电等新能源作为桌要的战略选择。屮W出台光伏发电上M电价政策并调高"十二五”光伏发电发展H标，光伏发电将在米来能源供应屮占有一席之地，对光伏发电进行技术经济分析及发展趋势研判，有利于促进光伏发电合理健康发展。1光伏发电技术分析光伏发电技术是利用半导体材料的光伏效应将太阳能H接转化为电能的阆态发电技术，是太阳能利用的S要形式。截至2011年年底，全球光伏发电装机容莆达到67.35GW[1b屮W光伏发电装机容萤达到近3GW[2]。1.1光伏发电主要技术类型H前在用的光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池和聚光太阳电池[

3、3]，其屮晶硅电池应用敁广泛，约占90%;薄膜电池近年增长迅速，占比接近10%;聚光太阳电池近年发展迅速，但占比仍然很小。1.1.1晶硅电池技术晶硅电池主要可分为单晶硅电池和多晶硅电池，艿技术成熟度苘，产业规模较大。H前商业化生产的单晶硅电池的光电转换效率为17%左右，实验室效率敁高可达到24.7°/。[4]。单晶硅电池使用寿命一般可达15年，最高可达25年。单晶硅电池的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。多晶硅电池的制作工艺与单晶硅电池相似，但是多晶硅电池的光电转换效率偏低，商业化生产的多晶硅电池光电转换效率约

4、为16%左右，实验室效率最商可达到20.3%[4]。多晶硅电池的生产成本较低，使用寿命比单晶硅电池要短。1.1.2薄膜电池技术薄膜电池根据材料体系不同主要可分为硅基薄膜电池和多元化合物薄膜电池，U前技术还不完全成熟，产业化规模相对较小。硅基薄膜电池硅材料消耗很少，电耗低、成本低、重贵轩，便于大规模生产，其主要优点是在弱光条件卜也能发电，主要问题是光电转换效率偏低。H前，M际上商业化生产的硅基薄膜电池的效率为6%-8%[4]，且不稳定。多元化合物薄膜电池主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化锱和碲化镉以及铜钢硒薄膜电池等，砷化

5、镓化合物电池转换效率可达28%[4]，但材料昂贵；商业化生产的硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率为9°/。-11%[4],成本较单品硅电池低，但镉有剧毒，会对环境造成严重的污染;铜钢硒薄膜电池转换效率和多晶硅电池相近，具宥价格低廉、性能以好和T艺简旱等优点，但由于铟和硒都是比较稀有的元素，这类电池的发展规模受到限制。1.1.3聚光太阳电池技术聚光太阳电池利用聚光的办法提髙太阳电池表面照度，相当于用光学系统代替昂贵的太阳电池，在降低成本的同时提®了效率。浆光太阳也池技术駁、显著的优点是高光*转换效率，徳WFraun-hofer研

6、究所开发的二结砷化镓聚光电池的效率可达到42.7%[5】。在相同的外部条件下，结合双轴追bl技术的应用，聚光太阳电池年发电呈为传统晶硅电池的1.2-1.4倍。总体来看，品硅电池的优点是转挽效率较商、占地面积小，缺点是硅粍大、成本商；薄膜电池的优点是硅耗小、成本低，缺点是转换效率低、占地而积大、袋减人：聚光电池的优点是转换效率高，缺点是不能利用漫射辐射，必须使用跟踪器，成本较萵，H前主要用于航空航天领域。不同类型光伏发电技术比较如表1[6]所示。1.2光伏发电技术发展趋势（1）多种光伏电池技术竞相发展。第1代晶硅电池由丁•硅资

7、源丰富、价格低廉、材料产业化程度髙，被公认为是BI前实现太阳能高效、廉价且广泛利用的主要途径。BHff，品硅电池市场份额超过90%，在可预见的将来，其仍为帘场主导，并将向低成木和髙效率发展。第2代溥膜电池的主耍特点是成本低、耗能少，虽然日前其转化效率难以突破品硅电池现有水平，市场份额不足10%，仍然被认为具有很好发展前试，特别是新型柔性太阳能电池技术受到广泛关注。薄膜电池将向蒞尚效率、高稳定性和长寿命方向发展，，第3代新型太阳能电池的效率高，但材料制备困难且价格®贵，目前仍处于探索研究中，商、Ik化还需时円，提髙电池效率和稳

8、定性是未來发展的方向。（2）各种光伏发电利用系统的发展预测。a.并网光伏电站趋于大型化，并向百万千瓦级发展，I3前己冇单站规模超过1GW的在建光伏电站。b.分布式建筑光伏发电系统，具冇不片土地、降低输电投资和损耗、美观节能等优点，且多位于负荷中心，可就近上网，是未来光伏发电系统i要发展方向