光伏材料应用技术本科论文(光伏并网发电系统现状与前景)

南昌航空大学

Nanchang Hangkong University

毕业设计（论文）

题目：光伏并网发电系统现状与前景专业：光伏材料应用技术

姓名：

准考证号：

指导教师：

【摘要】

太阳能光伏发电是当前利用新能源的主要方式之一，光伏并网发电是光伏发电的发展趋势。光伏并网发电的主要问题是提高系统中太阳能电池阵列的工作效率和整个系统的工作稳定性，实现并网发电系统输出的交流正弦电流与电网电压同频同相[1-2]。最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)是太阳能光伏发电系统中的重要技术，它能充分提高光伏阵列的整体效率。在确定的外部条件下，随着负载的变化，太阳能电池的输出功率也会变化，但始终存在一个最大功率点。当工作环境变化时，特别是日光照度和结温变化时，太阳能电池的输出特性也随之变化，且太阳能电池输出特性的变化非常复杂。目前太阳能光伏发电系统转换效率较低且价格昂贵，因此，使用最大功率点跟踪技术提高太阳能电池的利用效率，充分利用太阳能电池的转换能量，应是光伏系统研究的一个重要方向。

关键词：光伏并网发电系统应用现状；光伏并网逆变器技术特点；最大功率点

【Abstract】

Solar photovoltaic power generation is currently one of the main ways of utilization of new energy sources, photovoltaic grid-connected photovoltaic power is the trend of development.Photovoltaic grid-connected power main problem is to improve the system of solar battery array and the work efficiency of the whole system of stability, realize the grid-connected system output AC sine wave current with the same frequency and phase voltage of power grid [1-2].Maximum power point tracking (maximum MPPT power point tracking) is a solar photovoltaic power generation system in the important technology, it can improve the overall efficiency of photovoltaic array.In certain conditions, the change of the load, the output power of the solar battery can change, but always has a maximum power point.When changes in the work environment, especially the daylight illumination and junction temperature changes, the output characteristics of the solar cell is also changed, and the solar battery output characteristic variation is very complicated.The current solar photovoltaic power generation system conversion efficiency is low and the price is high, therefore, the use of the maximum power point tracking technology to improve the solar cell efficiency, make full use of solar energy conversion, photovoltaic system should be an important direction of research.

Keywords: photovoltaic grid-connected system ；application of photovoltaic grid-connected inverter；technology characteristics of maximum power point

目录

摘要 (1)

Abstract (3)

引言 (5)

第一章光伏并网系统应用现状 (6)

1.1 全球应用现状 (6)

1.2 国内应用现状 (8)

第二章光伏并网逆变器技术特点 (10)

2.1 主电路结构 (10)

2.2 控制策略 (11)

2.3 国内外产品比较 (12)

第三章光伏并网系统市场前景 (14)

3.1 主要技术瓶颈 (14)

3.2 国际市场前景 (14)

3.3 中国市场前景 (15)

第四章国内外光伏发电投资环境的分析与比较 (17)

4.1 国内外太阳能资源利用现状 (17)

4.2 国内外光伏发电市场的发展前景 (19)

第五章政府对光伏发产业发展的政策支持 (22)

5.1 国内相关政策、法规 (22)

5.2国外相关政策、法规 (23)

结束语 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

引言

随着人类社会的发展，能源的消耗量正在不断增加，世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时，由于大量燃烧矿物能源，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展[1]。而在我国，光伏系统的应用还刚刚起步，市场状况尚不明朗。针对这方面的空白，本文着重于今后发展前景广阔的光伏并网系统，通过对国内外市场和技术的调研，分析了目前光伏市场发展的瓶颈并预测了未来光伏发电的发展前景。相信作为当今发展最迅速的高新技术之一，太阳能光伏发电技术，特别是光伏并网发电技术将为今后的电力工业以及能源结构带来新的变化。

第一章光伏并网系统应用现状

1.1 全球应用现状

目前，全球的光伏市场正处于稳定增长阶段。据solarbuzz llc.年度pv工业报告显示，2007年世界光伏市场比2006年增长了62%，2007年一年的安装量为2826mwp。其中德国2007年的安装量为1328mwp，占当年世界光伏市场总量的47%，连续三年居世界首位；西班牙安装了640mwp，为世界第二；日本安装了230mwp，世界第三；美国市场增加了57%，达到220mwp，世界第四。表1和图1给出了2006年和2007年世界不同国家和地区的光伏市场份额[2]。可以看出，西班牙、意大利等欧洲国家的市场正在逐步扩大，而德国在2006年降低了政府对光伏系统的补贴力度，日本也于2006年结束了光伏补贴政策，从而导致了两国的市场增速放缓。中国市场也略有增加，但对于全球光伏市场来说影响甚微。

表1 2007年世界不同国家和地区的光伏市场及份额

图1 2006、2007年世界主要国

家和地区光伏市场份额

图2 iea-pvps项目成员国光伏系统累计安装量

在国际市场中，光伏系统的应用形式主要分为离网系统和并网系统两大类，图2显示了1992年至2006年iea-pvps项目①成员国光伏系统的累计安装量。可以看到，并网系统已经毫无争议的占据了市场的主导地位，达到了90%以上，成为该领域的发展潮流。

并网系统又分为分布式和集中式两种。分布式主要应用在城市屋顶并网、光伏建筑一体化和光伏声屏障系统等方面。这种系统占地少、安装灵活、投资门槛低。与离网系统相比，因为有电网电压支撑，可以不考虑负载特性而最大化的提供功率，且省去了蓄电池降低了系统成本。在德国、日本、美国等提供上网电价补贴的发达国家，普通居民均可投资建设并获取利润。而集中式则主要指大型光伏并网电站，因为需要大量土地，一般建于大漠中，作为大电源直接向高压电网送电。由于成本较高，一般由政府出资建设。

由于欧美、日本等发达国家均实施了相应的措施鼓励居民投资屋顶光伏系统。如德国实施了《上网电价法》，政府购电的价格达到德国火电价格的十倍左右；美国则是通过抵税政策来支持企业和个人投资光伏并网系统。因此，分布式并网系统的市场份额要远远大于集中式并网系统。在iea-pvps项目成员国中就达到了14:1。

1.2 国内应用现状

图3 1995年～2007年我国光伏系统的年装机和累计装机容量变化

近年来，我国太阳能光伏产业发展十分迅速，光伏电池年产量已位居世界第一，且年增长率达到100%～300%[2][6]。而与之相对，我国的光伏市场发展相对迟缓，甚至可以说严重落后于光伏产业的发展。图3显示了自1995年以来我国光伏市场的发展情况。可以看出，我国光伏市场的发展相当缓慢，2002～2003年国家启动“送电到乡”工程，导致安装量有所突增，2004、2005年回落到年安装量约5mwp的水平[2][7]。2006年以后，由于国家大型并网工程的促进又有所回升。以2007年为例，我国当年光伏电池产量达到1088mwp，但国内只安装了20mwp，其余几乎全部用于出口。可见，我国真正的太阳能光伏市场还远没有形成。

截止到2007年底，我国国内光伏系统的累计安装量只有100mwp，与全球近12gwp 的装机容量相比所占份额非常小。其具体分配比例如图4所示，可以看到，这些装机大部分均用于农村电气化，以解决无电地区人民的生活用电问题，而并网系统仅占到了6%[2]。

图4 截至2007年底我国光伏发电市场分配

对于我国已建成的几十个光伏并网发电系统，其安装功率从几千瓦到一兆瓦不等，其中大部分都是政府推动的示范项目。由于我国电网技术等原因，这些已建成的示范项目大部分处于试验性并网状态，大多数都安装了防逆流装置，不允许光伏电力通过

电力变压器向高压电网（10kv）反送电，而只允许在低压侧（380/220v）自发自用。

总体来说，随着时间的推移，所建设并网系统的容量也在逐渐增大，目前有8座兆瓦级光伏电站正在建设之中，预计2009年底可以完工。另外，为了体现北京奥运会绿色奥运的精神，北京在国家体育中心、丰台垒球中心等奥运场馆均使用了100kwp 左右的光伏并网系统，用来降低建筑物能耗。这些示范工程在促进光伏并网技术发展、降低co2排放等方面起到了很好的推动作用。但就其经济性来讲，由于当前组件价格较贵，所以还是很不划算的。以首都博物馆新馆安装的300kwp并网太阳能系统为例，总造价约2000万元人民币。而北京每天的标准日照时间为4～5个小时，如果以事业型部门电价0.6683元/度计算，一年最多节约电费：53000.6683365≈36.59万元。回收成本共需要：200036.59≈54.7年。而电池板的寿命一般只有20～30年，这显然是不划算的。又如深圳国际园林花卉博览园1mwp并网项目，总投资6600万人民币，而20年运营期内节约的电费只有1360万元[8]。因此，今后较长的时间内光伏并网发电仍需要政府政策的扶持才能发展。

第二章光伏并网逆变器技术特点

2.1 主电路结构

光伏并网发电系统根据光伏电池模块组合方式，可分为如05所示的四种主要方式：中心集中式（图5a）、组串式（图5b）、模块集成式（图5c）和多组串式（图5d）[9]-[14]。

中心集中式是将多个光伏模块进行串并联的排列组合然后接入到一个逆变器上。这种结构可以直接向光伏逆变器输入高电压和大电流，提高了转换效率。而且装置比较简单、成本低，适用于大型的高功率（>10kw）三相光伏并网发电系统。但其结构方式不够灵活，会产生许多电能质量问题。特别是当电池板局部受到遮挡时对输出功率的影响较大。同时，因为只有一个逆变器，其中出现任何问题都会使整个并网系统不能工作。

组串式是现阶段光伏并网逆变器主要采用的一种结构，即把每一组光伏模块串联后分别接到不同的逆变器上，分别进行mppt控制，在交流侧并联。这样可以避免不同组件上光照强度不同，甚至部分遭受阴影遮挡时带来的功率损失。同时，多个逆变器提高了系统的可靠性。该系统可以提供高压低电流输出，主要应用于中型功率（2～3kw）单相并网发电系统。

模块集成式是在组串式的基础上，为每个光伏电池模块配备一个专属逆变器。这种设计更为灵活，适应性更强，可即插即用。不过由于逆变模块过多，其日常维护极为繁琐。一般应用于50～400wp的小功率系统[12]。

多组串式也是在组串式的基础上，将多个组串分别接到dc/dc变换器上从而分别进行最大功率点跟踪，之后全部输送到直流母线上，再通过逆变器送到电网中[14]。这种结构融合了组串式逆变器设计灵活、高能量输出与集中式低成本的优点，是今后光伏并网逆变结构的一种发展趋势。

逆变器的主电路结构主要分为单级式和两级式两种，具体分类如图6所示。一般

来说两级式是指先通过dc/dc环节进行最大功率控制并将直流电压升到一个较高的范围，然后再通过dc/ac环节逆变到电网中去。这种电路结构比较复杂，但控制算法较易实现。单级式是指没有dc/dc环节，直接通过逆变器并网。这种系统结构紧凑、效率高，但是控制算法复杂，所有的控制算法都需要通过一个光伏并网逆变器实现。

在美国、日本等电网电压较低的地区，可避免应用boost变换器，而选择高效率的单级式光伏并网逆变器。美国电气标准从安全角度考虑要求安装光伏并网系统时需要在逆变器的输出端通过一个隔离变压器与电网相连接[10]。另外，选择隔离型变压器还可以调节电压变换范围，这样直流母线电压输入范围选择宽广，从而可以根据场地要求优化光伏阵列设计。

2.2 控制策略

光伏逆变器实现并网运行必须依赖于有效的逆变器控制策略，分为三个方面：最大功率点跟踪、并网电流控制和孤岛效应监测与保护。

(1) 最大功率点跟踪技术（mppt）

光伏阵列的输出特性具有非线性特征，并且受到光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，只有唯一的一个电压值对应着光伏电池的最大输出功率。因此，不断的根据光照强度、环境温度等外部特性的变化来调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点的技术称为最大功率点跟踪（mppt）技术。

目前常用的方法有：常压法、扰动观察法、电导增量法等。常压法的依据是光伏阵列在不同的工况下其最大功率点电压变化范围很小，因此可以使光伏电池的输出电压稳定在根据光伏电池标称参数计算得到的光伏阵列最大功率点电压处。该方法的优点是简单直接，但在光照强度及环境温度变化时，最大功率点的电压值会发生偏移，从而会造成一定的功率损失。

由于光伏电池最大功率点的电压与光伏阵列的开路电压的比值近似为常数，所以在实际应用中可以在光伏阵列的旁边安装一块与光伏阵列相同特性的光伏电池模块，检测其开路电压。而后按照固定系数计算得到当前最大功率点电压，以使mppt效率更高，且成本与传统常压法近似。

扰动观察法是通过周期性的增加或减少光伏阵列输出电压，同时测量其功率，寻找出光伏阵列最大功率的工作点。该方法最大的优点是结构简单、测量参数少，通过不断扰动使阵列输出功率趋于最大。缺点在于初始电压值以及跟踪步长的选取对跟踪精度和速度有较大影响；阵列在最大功点附近总是不断摆动，从而造成一定的功率损失；在光照强度快速变化的情况下会出现“误判”现象。

电导增量法是当光伏阵列输出最大功率值pmax时，在最大功率点处有，即。所以，当光伏阵列增量电导(di/du)等于瞬时电导(i/u)的负值时，说明光伏阵列工作在最大功率

点。该方法控制精确，响应速度比较快，适用于大气条件变化较快的场合。但是该方法对硬件的要求，特别是对传感器的精度要求比较高，算法复杂，系统各个部分响应速度都要求比较快，因而整个系统的硬件造价也会比较高。

(2)电流控制技术

光伏并网系统的主要功能是将太阳能光伏阵列所产生的直流电直接转换成与电力公司供给的相同电压和频率的交流电，其控制方式有如一个与市电电压同步的电流控制型pwm逆变器。为了降低送入电网的电流对电网产生的电力谐波，因此送入电网的电流波形总谐波畸变率越低越好。整个控制效果如同一个输出功率因数为1的交流电源供应器。

电压源型脉宽信号调制(vs-pwm)变换器可用于交流电机调速驱动、有源滤波、pwm 整流、不间断电源(ups)以及高性能光伏并网系统，这些系统的控制结构中有一个共同点是都含有一个电流反馈控制内环。因此，变换器控制系统性能的优劣主要依靠电流控制策略。相对于传统的开环电压源型pwm变换器，电流控制的pwm(cc-pwm)变换器可以有效减小输出电压和电流的纹波，降低总谐波失真率。

(3)孤岛效应检测与保护技术

由于光伏并网发电系统直接与市电相并联，因此必须具备完善的保护措施。所谓孤岛效应，是指电网中断供电时，光伏发电系统未能及时检测出电网停电状态并脱离电网，使太阳能并网发电系统和周围的负载组成一个不受电力公司掌控的自给供电孤岛。孤岛运行状态会带来安全隐患，从用电安全和用电质量方面考虑，是不允许出现的。

目前比较有效的方法有：主动频移法、主动相移法、无功补偿法等[16]。当前孤岛效应检测技术主要朝两个方向发展：一是检测指标的研究，也就是定义更为有效的量测参数作为判断市电断电的依据，这其中包括：电压、频率、相位、波形失真、负载阻抗变化等等；二是判断方法的改善，当可依据的断电检测指标增加时，可以发展成以经验法则为基础的智能型控制、有功功率正反馈、无功功率正反馈等方法，以便快速检测出孤岛效应。

2.3 国内外产品比较

目前国际光伏发电市场上主要逆变器制造商的市场份额如图7所示。

而在我国，由于目前还没有发布《上网电价法》这类具体实施细则，只在边远无电地区推行离网式光伏户用系统用以解决离大电网较远的农牧民的基本生活用电问题；并网系统则基本是政府推动的应用示范项目。所以，我国国内的大部分厂家仅生产几瓦至几百瓦的户用离网系统和太阳能路灯、水泵之类的小型系统，而研发和制造

并网逆变器的厂家并不多。

从整个光伏逆变器行业来看，大部分企业生产的并网逆变器会配备变压器，这主要是从安全角度考虑，使电网侧与电源侧不共地。而像德国的sma等大公司可生产不使用变压器的高效产品，但其中都会安装享有专利的并网保护装置，以保证并网安全。在价格方面，各公司产品售价高低不等，但总的来说其性能与价格呈正比的关系，平均售价约7.5元/w。总的来说，大部分公司光伏并网逆变器的利润率都已经超过了100%。

目前国内的光伏市场主要集中在西部无电地区户用离网系统的应用，大部分国内公司主要偏重在离网控制器和逆变器的生产销售上。而并网逆变器则主要用于政府工程项目和西部一些私营企业的备用电源，市场需求十分有限。所以有相当一部分产品用于向国外出口或卖给系统承包商间接出口。

第三章光伏并网系统市场前景

目前，我国光伏产业十分兴旺，容易令人产生形势一派大好的错觉。但是必须看到，中国光伏市场的缺失给我国的光伏产业带来了很大隐患。下面从技术和市场两个方面阐述目前面临的主要问题。

3.1 主要技术瓶颈

提到光伏系统的技术问题，其源头是高纯硅的提纯技术，以及如何减少单个电池片所使用的硅材料。而这里主要讨论光伏逆变器的技术问题：

(1)逆变器效率需要进一步提高。目前国际上逆变器产品的最高效率可以达到98%，但一般维持在95%左右，有些逆变器效率还会更低。如何通过减小开关管频率或其他途径减小逆变器损耗是一项很重要的课题。

(2)如何通过光伏电池模块的组合，发展新的拓扑结构以提高mppt的跟踪效率也是今后需要进一步研究的问题。目前流行的组串式拓扑结构和多组串式结构可以根据不同电池板上的光照不同分别进行mppt控制以提高效率，但这同时会带来成本的增加。

(3)随着光伏并网系统安装数量的增多，电网对其并网谐波的要求必然会越来越严格。目前一般产品的thd能够达到4%以下。如何进一步降低谐波仍有待研究。

(4)对于离网系统，由于目前还没有光伏系统专用的深放电、长寿命铅酸电池，一般电池的使用寿命在2～3年左右，经常更换蓄电池，使成本进一步提高。因此尽快研发出长寿命电池和通过系统控制满足蓄电池充放电的要求是今后离网系统需要着力解决的问题。

(5)可靠性仍然是制约光伏发电系统发展的重要问题。一些农村用的光伏路灯，其平均故障率（一年内发生故障的设备/总运行设备）达到了21％，致使使用单位不敢再用。其主要是参数匹配不恰当、保护功能不善等原因所致。

3.2 国际市场前景

就目前世界形势来看，光伏并网发电已经成为太阳能发电的主流趋势。特别是单相3～5kwp的屋顶并网系统，以其投资门槛低、收益好，获得了德国等实施了《上网电价法》的国家居民的青睐。

可以预计，今后的国际市场中，光伏系统90%以上的应用形式是以光伏电站为代表的大型并网电站和以屋顶并网系统为代表的小型光伏并网系统。而光伏建筑一体化

由于专用建筑材料的限制还不会有太大规模的应用，离网系统则只是作为边远地区居民、手机基站、灯塔等不便接线地区的电源设备，市场需求比较固定，不会有太多的增加。

在技术上，今后主电路拓扑会以组串式和多组串式这种安装灵活的结构形式为主。逆变器所用器件以igbt为主，10kw以下一般会使用ipm模块。逆变设备总体上向着低成本、高效率、小型化、更通用、更安全的方向发展。

3.3 中国市场前景

对于国内光伏产业两头在外的局面，加速开拓国内市场是发展我国光伏产业的关键问题。但目前拉动内需、发展光伏市场的前景还不明朗，《可再生能源法》对光伏市场的驱动力量还十分有限。

其中制约光伏发电发展最主要的原因就是成本太高，我国的经济还没有达到日本和欧洲等发达国家的水平。虽然政府已经意识到能源替代的重要性，但我国当前的首要任务依然是发展经济，消除贫困。毕竟中国尚有2365万人年均收入低于683元的国家贫困线，按照国际通行的日消费1美元的标准，中国的赤贫人口有1.73亿[18]。所以我国目前的基本政策还是以经济建设为中心。节能减排固然重要，但在光伏发电成本仍居高不下的时候是难以全面开展光伏发电项目的。这一点从目前光伏项目的工作重心偏重在农村电气化上也可以看出。

总的来说，我国太阳能发电的政策体系还不完善，经济激励力度较弱，相关政策之间缺乏协调，政策的稳定性差，还没有形成支持光伏发电持续发展的长效机制。虽然国家对光伏系统的发展逐步加大了支持力度，但由于没有建立起强制性的市场保障政策，无法形成稳定的市场需求，可再生能源发展缺少持续的市场拉动。

就我国的形势来说，由于目前光伏发电成本仍然是常规发电的8～10倍，如果不采取特殊措施，而只依靠技术进步，光伏发电成本到2050年左右才能接近当时常规发电成本水平[20]。也就是说，如果政府不采取措施，在未来相当长的一段时间内光伏发电在中国难以走向市场。当前，我国一些专家呼吁政府效仿德国推行《上网电价法》的呼声很高。但到目前为止仍然难以知道我国推行《上网电价法》的具体时间表。从当前的市场和技术的发展来看，今后我国的光伏市场有以下两种发展趋势：

(1)悲观估计

如果近几年没有出台切实可行的《上网电价法》。那么我国光伏市场的需求只会在政府项目的推动下缓慢发展。主要应用形式会有三种：第一是光伏系统政府示范工程，主要会用到10kwp～1mwp的光伏并网系统。第二是农村电气化的推动，继续发展户用10wp～50wp的离网系统和太阳能路灯。第三是西部一些缺电地区的企业安装光伏备用电源，即当电网正常供电时，光伏发电系统也正常发电以降低该企业的市电消耗量；

当电网出现故障时，自动切换为离网模式向企业供电。由于没有体制保障，这三种形式的市场需求都不会很大，最终会导致大部分光伏电池和逆变器生产企业依靠出口生存。

(2)乐观估计

如果我国于近年实施了《上网电价法》等一系列扶持政策。那么这将会是对我国光伏市场的一个重大刺激，光伏系统并网数量必然会迅速增加，我国各类系统市场份额有可能接近日本、德国等发达国家水平，城镇光伏市场会大幅度增长。农村离网系统也会得到一定的发展，但由于当地经济条件所限，所安装的系统均在20wp左右的水平，所以农村光伏发电市场需求仍然有限。

第四章国内外光伏发电投资环境的分析与比较

我们都知道，人类正面临全球性石化能源日趋耗竭和生态环境不断恶化的双重制约。今年的日本福岛核电站事故，使很多国家的核电发展放缓，德国、瑞士、意大利宣布永久弃核，为很多国家想大力发展核电来代替石化能源的计划带来严峻挑战。如果不加大可再生能源的发展，将会影响各国的碳排放规划指标。因此，大力发展可再生能源成为各国构建可持续发展能源体系、实现低碳经济转型、安全发展的战略选择。

4.1 国内外太阳能资源利用现状

4.1.1 我国太阳能发电装机容量的变化趋势

图1 我国大陆地区光伏发电装机容量年度变化趋势

从图1可以看到，2006年到2010年，新增光伏装机量持续攀升，2009年中国年度光伏新增装机量达到160MW，超过了截至2008年底（120MW）的累计安装总量。2010年实际新增装机量超过500MW[3]。并在2010年颁布的“金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程”的文件中公开表示，力争2012年以后每年国内应用规模不低于1000MW。国际光伏研究机构Solarbuzz发布的最新中国项目追踪报告称，2011年中国光伏市场实际装机完成量将超过1.6GW，较2010年增长230%以上,光伏项目达1007个，其中有707个规模在1MW以上[4]。

4.1.2 我国太阳能资源利用现状

进入21世纪，国家投资20亿开展“送电到乡”工程，安装容量达20MW，解决了我国800个无电乡（镇）的用电问题[5].

2004年深圳国际花卉博览园1MW并网发电工程成为我国光伏应用领域的亮点[6]。

2005年9月上海市政府启动了“十万屋顶光伏发电计划”。该年，在江苏的无锡，40千瓦屋顶并网光伏发电系统也开始实施。徐州，全国率先使用太阳能公交站，站台一年可以省下一千度电左右[7]。

2006年1月深圳通过了建设部可再生能源建筑应用(太阳能建筑一体化)城市级示范的初步审查，计划在今后5年新建300万平方米太阳能应用示范项目[7]。

北京2008年奥运会的奥运村使用的生活热水，主要依靠太阳能。奥运会主场馆“鸟巢工程”首次采用太阳能供电，其中太阳能光伏发电系统总装机容量为130kW [7]。

2009年7月国家相继出台了“金太阳”示范工程、“屋顶工程”等一系列支持光伏产业发展政策。

2009年，中国首个光伏发电特许示范项目，甘肃敦煌10MW光伏电站动工，标志着中国长期发展滞缓的光伏发电市场正式启动。

2011年9月30日，由中广核集团投资建设的青海省锡铁山光伏电站三期60MW 项目正式建成并网发电，该项目是目前全国已投产运行的最大单体光伏发电基地[8]。

4.1.3 全球太阳能发电装机容量变化趋势

图2 全球太阳能发电装机容量和我国太阳能装机容量的变化趋势比较

从1998年至今，全球范围内光伏发电新装容量年增长率为43%，而最近5年，增速更进一步提高到56%。全球光伏发电累计安装总量2007年是8.1GW ，2008年12GW，2009年18GW，而2009年全球光伏发电新增装机量为8GW，2010年全球光伏发电总装机量达26GW[9]。国际咨询机构IHSiSupply日前表示，2011年全球安装量估计将达21.9GW，较上年增长25%，2012年全球光伏市场安装量考虑到中、德、意等大国的影响,安装量有望达到24GW [10]。

从图2可以看出，2006年至2008年我国光伏发电装机总容量相对全球装机总容量来说相当小，具体容量可以从图1得到。但由于我国政府的一系列光伏激励政策，也促进了我国光伏产业在装机容量上每年都有快速增长，2010年实际新增装机量超过500MW，2009年中国光伏安装量占全球总安装量的份额约为2%，2010年上升约1个百分点。这说明，我国虽然是个光伏电池世界制造中心，但90%的光伏组件靠出口销售，国内市场并没有完全打开，与我国强大的光伏组件生产能力身份严重不匹配，需要政府给予更大更强的政策支持。

4.1.4 其他国家太阳能资源发电利用现状[11]

从1980年至2002年，日、美、德3 个主要开发光伏发电技术的发达国家，总投入研发资金约35亿欧元[12]。2005 年2月16日，旨在减少温室气体排放的《京都协议》正式生效。为履行相关义务及表明姿态，欧盟、日本以及未签署协议的美国、澳大利亚等西方发达国家，均推出了可再生能源发展计划，推动了光伏产业的发展。

(1)日本

日本多年来一直积极开发太阳能等新能源,于1994 年启动了“日本新阳光计划”，以50％的补助额度鼓励居民使用太阳能发电，其太阳能发电量自2000年以来一直位居世界首位，国内设施容量约64万kW。到2010年，日本政府计划将国内设施容量增长了7倍，达到482万kW。根据日本通产省（MITI）第二次新能源分委会宣布的光伏、风能和太阳热利用计划，2010 年日本光伏发电装机容量将达到5GW。

(2)美国

美国的阳光生活“样板工程”、“100万套屋顶光伏规划”——通过在屋顶顶部安装太阳能转换系统，可以把吸收到的太阳能直接转换成电能，用于支持居民家庭的日常能源消耗。不仅如此，居民还可以把存储下来的多余电能折价卖给电力公司。美国《能源政策法》规定，从2004年到2007年间，每年拨款 2.4 亿美元给加州政府，用于鼓励市民购买节能新产品，此外，美国各州政府还制定了地方节能产品税收减免政策，企业只要安装了节能设备，就将在税收上得到很大的优惠[11]。

(3)德国

德国的“十万太阳能屋顶计划”——德国于1991 年制定了1000 户太阳电池屋顶计划，政府补贴总计11 亿马克，并实行零贷款利率，10年偿还。这大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。仅仅 4 年(1999-2003)时间，德国光伏市场增加了10 倍，成本下降20％。

德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能解决了自家的能源使用，而且这些家庭还成为小型“私人电站”，源源不断地向公共电网输送电力，还可获得一笔可观的收入。2006 年世界杯足球赛场之一的德国凯泽斯劳滕足球场，即采用了太阳能照明设备[7]。

从以上分析可以看出，目前世界上许多国家都制定了强有力的法规和鼓励政策，来驱动光伏产业和市场的发展。因此，可以说政府驱动是世界光伏技术和产业快速发展的根本力量。

4.2 国内外光伏发电市场的发展前景

4.2.1 国内光伏发电市场

2006年1月《中国人民共和国可再生能源法》颁布,2009年12月26日，十一届全国人大常委会第十二次会议表决通过了《中华人民共和国可再生能源法修正案》，修正案自2010年4月1日起施行。该修正案的“第十三条、第十四条；第十九条；第二十条”分别“解决了可再生能源发电企业电难并网问题和依法全额收购可再生能源电力；分别规定了不同的上网电价，保证使可再生能源发电投资者获得相对稳定和合理的回报；规定了可再生能源发电额外费用的分摊办法，在科学技术不断进步的前提下，不断提高可再生能源发电企业的生存力和竞争力”。

2007年9月，国家发改委又发布了《可再生能源中长期发展规划》。《规划》指出，政府将投资约2万亿元，逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%左右，到2020年达到15%左右。《规划》还指出，到2010年，太阳能发电总容量达到30万kW，到2020年达到180万kW。

国家《可再生能源发展“十二五”规划》即将发布，这将是国内光伏市场向大规模应用的重要标志。根据权威人士透露，《可再生能源发展“十二五”规划》光伏发电装机目标被确定为，到2015年达1000万kW，到2020年达5000万kW。值得注意得是，到2015年，屋顶光伏发电站规模为300万kW，到2020年则达2500万kW。截至2010年，屋顶光伏发电电站的装机规模约30万kW [13]。

2009年12月19号，温家宝总理哥本哈根气候变化领导人会议上的讲话中承诺：至2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非石化能源占一次能源消费的比重提高至15%左右。这是世界上最大的发展中国家应对气候变化的庄重承诺，表明我国政府在应对气候变化和降低二氧化碳排放问题上作为一个负责任大国的态度和决心。

2010年，华能集团在国内发电行业中，率先发布《绿色发展行动计划（2010-2020）》，吹响了向绿色、清洁、低碳领域进军的号角。到2020年，集团公司太阳能发电装机力争达到200万kW左右[14]。

国电集团在“十二五”电源发展目标：新能源和可再生能源占总装机容量的30%[15]。

从以上国家中长期发展规划和企业发展规划数据，国内光伏市场还是很大的。随着科学技术特别是光伏发电技术的不断发展、光伏发电成本的进一步下降及政府的大力支持，光伏发电应用是一个非常有前途的投资领域。

4.2.2 国外光伏发电市场

(1) 日本

日本政府2009年7月制定的《建设低碳社会行动计划》中提出，到2020年将太