光伏发电光伏电站发电成本

光伏发电光伏电站发电成本

太阳能发电定日杂谈

太阳能发电方式百花齐放，但尚未形成可以广为复制的模式，内中原因就是对发电成本等制约因素，没有充足的验证时间，所以无从判断哪种技术会成为低成本高效率光伏发电的主流。常胜将军刘伯承曾说，“同一孙子兵法，马谡的用法就是教条主义，孔明就不是；庞涓、孙膑同师鬼谷子，一个是教条主义，一个就不是。”汉能文化提倡低调务实，其本质就是实事求是、与时俱进的有机综合。一分为二的分析求证，创造性地研究太阳能光伏，以现有方法为中介进行分析，从每一个主要思索对象出发，充分展开综合、判断，在分析比对过程中，发现新问题，提出新观点，从中找出规律性的东西。

目前，光伏发电有两种形式，一是“光-电”方式，即利用太阳能电池将光能直接转化为电能，二是利用镜面聚光，先将光能转化为热能，再把热能转化为电能，俗称“光-热-电”方式。但无论哪种形式，光能利用效率低、发电成本高、占地面积大、维护困难等问题，都是光伏发电大规模应用的瓶颈。

1.“阵列式”光伏发电是我国最流行的太阳能发电方式，其特点是，系统庞大，占地面积广，光电转换率低，投入资金量大，不能24小时发电。假定有效日照时间为年2000小时，每兆瓦光伏电站平均占地50-60亩地。作为标杆的敦煌光伏电站项目，10兆瓦装机占地面积高达1平方公里，平均每兆瓦占地150亩地，如果使用光电转化率较低的薄膜电池，占地面积、人工成本、BOS均比晶硅电池光伏电站高出三分之一。

2.太阳能塔式热发电技术主要特点是，利用阳光把循环水加热转换为蒸汽推动汽轮机发电，具有安装简单、维护方便，没有环境和水污染，能保证24小时发电，太阳能转化率可达25%，每度电成本可控制在0.5—0.6元，属于低成本、高效率光伏发电方式，也是美国目前最流行的光伏发电方式。

3.模块定日阵聚焦光热技术，采用“光-热-电”方法，通过特殊装置，将阳光转化为热能，通过传输、储存、热交换，在光学聚焦、跟踪及提高光热转换效率方面实现了重大突破，在光热效率与成本方面有较大优势，此技术10万千瓦规模发电成本0. 42元/度，100万千瓦发电成本0.29元/度，与最低煤发电成本0.28元/度相当。可实现高压蒸汽发电，其最大的特点是效率高，成本低廉，有望实现24小时可持续、规模化并网发电。从技术特点上看，该技术主要亮点有三:一是采用了廉价有效的二维跟踪技术，使得每个模块都可以一年四季全天候自动追日，从而保证不受气候条件制约的获取太阳能。其次，是独特的低成本超级储热技术，通过数百面小银镜组成的凹面镜体，将太阳能聚焦在光热转换的“太阳能锅炉”上面，几百个模块“锅炉”串、并联形成一个巨大的集热、传热、储热矩阵，使得终端储热器集热温度超过300摄氏度。这种低成本的超级储能技术，可以持续稳定地发电，从而解决了太阳能发电并网调峰难的问题。

4. 高倍聚光光伏也是先进太阳能发电的一种方式。其优点呈综合性分布，例如，发电成本比晶硅和薄膜电池低20-30%；占地面积是晶体硅的60%，薄膜的3成；光电转换率是晶体硅的1.5-2倍，薄膜的2.5-5倍。

5. 太阳能屋顶发电。在屋顶和建筑物立面敷设太阳能电池组件，形成一个不需维护，工作寿命长达30-50年的光伏发电系统。以上海市为例，在2亿平方米屋顶面积的1.5%，即十

万个屋顶约合300万平方米上，安装太阳能光伏发电并网系统，每年可发电4.3亿度。资料计算显示，在1000瓦/平方米的标准日照条件下，安装太阳能发电系统，1平方米屋顶可获得130至180瓦电，将城市大大小小的屋顶光伏系统连接起来，就会形成一个巨大的、清洁、高效和永不衰竭的太阳能发电厂。相比屋顶绿化、平改坡以及太阳能热水器，安装“太阳能并网屋顶光伏发电系统”更能让屋顶的价值最大化，还可有效解决城市土地面积狭小，无法推广阵列式和塔式等光伏发电方式问题，亦将催生大城市“零能建筑”“产能建筑”诞生，在经济发达的大中城市具有无限的发展潜力。当然，屋顶产权问题和太阳能屋顶建成后管辖权等问题需要立法给出解决方案。屋顶光伏由于屋顶面积狭小，对电池组件的光电转化率要求甚高，以节约宝贵面积。所以屋顶太阳能几乎都采用高转化率的晶体硅电池，极少使用低转化率的薄膜电池。

太阳能发电能否大规模应用，关键取决于成本和政策。我国虽是全球太阳能电池生产第一大国，但由于光伏发电成本过高，无法在国内市场大规模应用。目前传统的阵列式太阳能发电，光电转换率只有6-18%，8成以上的太阳能都以热能的形式散失掉。光伏发电占地面积过大问题，严重制约了太阳能发电的大规模使用。现有地方政府要打造一个陆上三峡，按照目前的技术水准，建造一个与三峡装机容量1820万千瓦相当的光伏发电站，占地面积1820平方公里，合270万亩土地，实际就是每万千瓦占地1平方公里，目前全国的总装机量容量不到10亿千瓦，即使假设未来全国建设40亿千瓦的太阳能电站，所需用地也只有40亿除以1万＝40万平方公里。我国有960万平方公里的国土面积，其中约840万平方公里为非可耕地，40万平方公里的面积只点其中的5％还不到，但是这在土地资源紧缺的东南沿海经济发达地区几乎是不可能的事情。即使是在地广人稀的西部地区，荒漠、滩涂也是一件非常困难的事情。一是偏远地区太阳能电力输送成本较高，其次，无论是荒漠、废弃地还是滩涂，光伏电站大规模“吃地”必将引起政府高度重视，零地价政策难以为继，国家很有可能出台限制性、有偿用地政策，那将是光伏电站建设难以承受之重。直接发电的阵列式光伏技术过于依赖太阳能电池的光电转化率，而忽略采用其它技术的综合手段提高发电效率，降低电池比重的作用。当大型储能技术突破之前，阵列式光伏电站只能白天发电，无法保证24小时供电。第三，在西北部荒芜但光照充足的地区建设光伏电站，沙尘导致的光伏电池透光性下降问题，給维护提出更高要求，虽然纳米荷叶自净技术可用于电池表面处理，但是自洁只是相对的，最终解决问题还要依靠人工处理，恶劣的工作环境和大量的人工，都是光伏发电成本必须面对的严峻问题。

“光-热-电”发电方式，利用逐日跟踪、高倍聚光、介质加热、高效蓄能等多种先进技术，有效的规避太阳能电池光能利用率过低的软肋，而这类多种技术的综合将光电转化率轻松提高至25%以上，超过晶体硅电池的理论极限。这种光伏电站具有结构简单，占地面积小，投资少，不受季节气候影响，可24小时稳定持续发电，维护成本大幅度降低的特点。高倍聚光光伏发电站，建设成本与阵列式电站相似，但发电效率高出一筹。在占地面积上，据笔者向高倍聚光和模块定日阵聚焦光热技术专家请教结果，1GW太阳能电站，如用高倍聚光技术占地20平方公里、模块定日阵40平方公里，塔式太阳能发电80平方公里，薄膜太阳能电池280平方公里。

当我们将直接和间接光伏发电方式进行比对后，就会发现，太阳能发电成本的降低并非单纯取决电池组件光电转化率的高低，善用综合技术，另辟蹊径，提高发电效率，缩小占地面积，降低发电成本，并将太阳能热量综合利用，大幅度提高太阳能利用效率，保证光伏电站无需储能技术即可持续供电的“光-热-电”发电技术，在成本等综合指标上更胜一筹。太阳

能发电成本的降低需要在更大战略视野上综合解决，从这一点上看，太阳能发电作为新能源大规模推广使用，是需要与时间共同进步才能实现的宏伟目标。

创新思维的主要特征是发散性,即能够跳出常人思维的传统轨迹，开辟旁门左道，去发现大多数人都没想到的亮点。在思维的力度上，对光伏传统观点和思维要有一种“穿透力”，不惟上，不惟书，敢于开拓新路径；在思维的密度上，要多问几个“为什么”，问题越多，解决方案就越多，要求所运用的数据、信息务求贴近实际，思维的精度越高，解决问题越精确。如果所有人都遵从一个思维模式，具有同质化的思想，只考虑一件事情，拥挤在一条道上，就不会产生创新火花，无法找到蓝色的海洋。

整齐划一不利于创新思维。