重庆邮电大学研究生院-云南科技信息职业技术学院

太阳能光伏发电发展现状

目 录
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太阳能是新能源发展的重要方向

我国太阳能资源分布情况
太阳能利用方式
光伏发电的优势
光伏发电的历史及现状

太阳能是当代新能源发展的重要方向
当石 油、天然气和煤炭等一次（化石）能源频频告急，能
源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。 < br>能源被列入世界10大焦点问题（能源、水、食物、环境、
贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育 、民主和人口）之首
能源更是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经
济中具有特别 重要的战略地位。能源相当于城市的血液，
它驱动着城市的运转。现代化程度越高的城市对能源的依赖越强。

太阳能是当代新能源发展的重要方向
 当能源主要依靠燃烧化石燃料（煤炭、石油、天然气）而
获取时，能源消耗越高，越会影响人类社会的可 持续发展
。一是因为大量燃烧化石燃料会带来多种环境问题（尤其
是气候变化问题），二是由于 化石燃料不可再生，资源终
将枯竭。

太阳能是当代新能源发展的重要方向 < br>从探明的储量分析，现在地球上的石油、天然气和煤炭的
总储量分别为：石油1万亿桶、天然气 120万亿立方米、煤
炭1万亿吨。按照目前全世界对化石燃料的消耗速度计算
，这些能源可供 人类使用的时间大约还有：石油45年，天
然气61年，煤炭230年。
中国的能源资源储 量情况更是危机逼人，探明经济可开发
剩余可采储量的资源保证程度仅为129.7年，约占世界总量的10.1%。
中国各种一次能源的探明剩余储量（以储采比表示）与世
界的比较见 下图。可见，中国各种一次能源资源均低于世
界平均水平，中国能源需求面临更严重的挑战。

太阳能是当代新能源发展的重要方向

太阳能是当代新能源发展的重要方向
随着经济的发展、人口的增加和社会生 活水平的提高，未
来世界能源消耗量将持续增长。全球人口2007年是65亿，
能源需求折合 成装机是16.5TW；到2050年全世界人口大
概要达到100亿，则能源需求装机将是40－60 TW，届时主
要要靠可再生能源来解决。
可是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可 开采资源只有
0.9TW；风能实际可开发资源2-4TW；生物质能3TW（加
起来总共8T W）。
太阳能是各种可再生能源中唯一能够保证人类未来需求的
能量来源，其潜在资源12 0000TW，实际可开采资源高达
600TW。

太阳能是当代新能源发展的重要方向
中国的能源形势
能 源枯竭的威胁可能来的更早。人口多，人均资源占有量
仅及世界的一半；能源利用技术落后，效率低下， 能耗高
能源供需缺口将越来越大。2020年全国需求量27亿吨标煤
，尚缺4.8亿吨标 煤；2050年一次需求量达到40亿吨标煤
，缺口达10亿吨标煤，短缺25％以上。
过 度依赖煤炭，环境影响更加严重。煤炭几乎满足了我国
一次能源需求的70％，66％的城市大气颗粒物 的含量和22
％的城市的二氧化硫含量均超标。
发展可再生能源，有利于降低化石 能源的消耗。

太阳能是当代新能源发展的重要方向
太阳能：能源可持续发展的战略选择之一

太阳能是当代新能源发展的重要方向
太阳能与常规能源相比有三大特点:
它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计， 在过去漫长
的n亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%。今后足以供给地
球人类，使用几十亿年 ，真是取之不尽，用之不竭。
地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存
在运 输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更
具有利用的价值。
太阳能是一种洁净 的能源。在开发利用时，不会产生废渣
、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡。绝对不
会造成污染和公害。

我国太阳能资源分布情况


等级
最丰富带
很丰富带
较丰富带
资源带号 年总辐射量
（MJ m
2
）
I
II
III
≥ 6300
5040 – 6300
3780 – 5040

中国目前可以取得的太阳辐射资料
我国1953年开始测量 太阳辐射，气象台站数量从解放初的
70个发展到现在的2610个，其中气象站2300个（县级气象
站），气象台310个。
县级气象站的主要任务是对风（台风）、气温、湿度、降
雨、雪、雹、地温等参数的观测和预报，与太阳辐射相关
的数据只有“日照时数”。 日照时数的测量是用感光纸记
录光强大于120Wm
2
的时间，分辨率为10分钟。
从国家气象局网站上可以查到全国122个气象台1957-2007
年的辐射数据（不包括 台湾、香港和澳门）。1993年以前
， 全国有66个气象台有水平面太阳总辐射和散射辐射的数据，1993年以后，中国气象局对全国辐射站网进行了调整
，目前全国只有17个气象台有水平面 太阳总辐射和散射辐
射的数据。

太阳辐射传输过程示意

地表总辐射＝直接辐射+散射辐射

太阳能资源使用的单位
太阳总辐射：水平面从上方2π立体角范围内接收到的直接
辐射和散射辐射。
1992年前的太阳辐射单位：calcm
2
1992年以后：MJm
2
1卡= 4.18焦耳，1焦耳 = 1ws

太阳能资源使用的单位

峰值日照时数：将 当地的太阳辐照量折算成标准测试条
件（辐照度1000Wm
2
）下的小时数。
Tp=Q（ 1000Wm
2
）
其中 ：Tp是一段时间的峰值日照小时数，Q是一段时间
的总辐射量，1000Wm
2
是太 阳电池的标准光源测试条件。
Q在气象站的测量单位是MJm
2
或calcm
2
，计算时先将
其转换成kWhm
2
。
1 kWhm
2
=3.6 MJm
2

当辐射量的单位是calcm
2
，则：
峰值日照小时数＝辐射量×0.0116
当辐射量的单位是MJm
2
，则：
峰值日照小时数＝辐射量3.6

太阳能资源使用的单位


甘肃武威水平面年辐射量： 6141.6MJm
2
年峰值日照小时数＝ 6141.63.6= 1706h

日峰值日照小时数＝ 1706365 = 4.7 h天

甘肃武威水平面年辐射量： 147kcalcm2
年峰值日照小时数＝ 147000×0.0116= 1705h

日峰值日照小时数＝ 1705365 = 4.7 h天
 注：在计算太阳辐射量时，热水器、平板光伏组件使用
的是总辐射，聚光光伏和光热发电使用的是直接辐 射。

太阳能资源数据计算
水平面上的太阳能资源：从气象部门 获得（包括水平面总
辐射、水平面直接辐射和水平面散射辐射）。
水平面接收到的总辐射＝水平面接收到的直接辐射+水平
面接收到的散射辐射
决 定太阳能电池发电量多少的是太阳能电池方阵面上所获
得的辐射量。太阳电池方阵面上获得辐射量的多少 与很多
因素有关，需要建立专门数学模型，使用相关计算机辅助
设计软件完成。
倾 斜面接收到的总辐射＝倾斜面接收到的直接辐射+倾斜
面接收到的散射辐射+倾斜面接收到的地面反射
太阳电池方阵倾斜面上的太阳能资源一般比水平面高5%-
15%。

全国不同地区光伏发电太阳年辐射量
地区
西北
东南沿海
全国平均
水平面年太阳辐射量
（kWhm
2
)
1610.80
1364.65
1487.73
倾斜面年太阳辐射量
（kWhm
2
)
1828.41
1502.04
1665.23

太阳能利用方式
太阳能利用主要有太阳能热利用、太阳能光热发电、太阳
能光伏发电等。
太阳能 热利用有太阳能热水器、太阳灶、太阳能温室、太
阳能干燥、太阳能海水淡化、太阳能空调等。
太阳能光伏发电，即通过光电转换装置把太阳辐射能转换
成电能。光电转换通常是利用半导体器件的 光伏效应原理
进行的。
太阳能热发电，即通过转换装置把太阳辐射能转换成热能
，再利用热能进行发电。

太阳能热利用
太阳能热水器
太阳灶

太阳能光热发电
间接利用：光→热→电
碟
式
槽式
塔式

太阳能光热发电

ST：蒸汽轮机;GT:燃气轮机；CC：联合循环；SE：斯特林机

太阳能光热发电
槽式
塔式
碟式
•优势：技术最成熟，应用最广泛，目前造
价最低；
•劣势：造价下降空间小，效率提升空间小
•优势：改进提升空间大
•劣势：技术成熟度一般，存在集热器爆
管，跟踪精度低和成本高等技术问题
•优势：模块化，效率高
•劣势：成本较高，核心部件斯特林发动机
制造门槛高

太阳能光热发电
太阳不连续需要大规模储热技术；
需要水冷却，荒漠地区没有水；
我国在太阳能热发电部件研发上还几乎是空白：曲面反光
镜，高温真空管，有机朗肯循环发电机组，斯特林发电机
组等；
太阳能热发电目前尚处于研究示范阶段；
太阳能热发电的建设和运行的门槛很高。

太阳能光伏发电
直接利用：光→电
光伏电站
BIVP
光伏车棚

太阳能光伏发电的特点
太阳能资源永不枯竭，至少可用50亿年；
生产资料丰富：其制造使用的硅在地壳中的含量高达26%
，没有资源短缺和耗尽问题；
零排放：无燃料消耗，无噪声，无污染；
寿命长：20-50年（工作25年，效率下降20%） ；
运行可靠：无机械转动部件，使用安全，免维护，可实现
无人值守；
发电不用冷却水，适用范围广，能够在荒漠建设；
在城市可以安装到屋顶和墙面，不单独占地；
模块化结构，规模大小随意（可以从几W到几百GW）；
与峰值负荷重叠，起到削峰作用，属于“黄金电力”；
安装简单：建设周期短，安装成本低。

太阳能光伏发电的特点
不足之处:
功率密度低；
受气候环境因素影响大，能量输入不连续：白天有，晚上
没有；晴天有，阴天没有；
大规模存储技术尚未解决，大规模应用没有自身调节能力；
目前成本较高：1万元kW。

光伏电池发展历程
1839年法国科学家比克丘勒发现半导体在 电解质溶液中会
产生光电效应，以此原理构成的液结太阳电池是一种光电
、光化的复杂转换。简 单来说，是将一种半导体电极插入
某种电解液中，在太阳光照射的作用下，电极产生电流，
同时 从电解液中释放出氢气。
1876年英国W. G. Adams和R. E. Day 发现晶体半导体硒
在光照下能产生电流；
1884年，美国人Charles Fritts 制造成功第一个1％硒电
池；

光伏电池发展历程
1954年贝尔实验室G. Pearson 和D. Charpin首先应用这个原
理研制成功 了6％ 的第一个有实用价值的单晶硅太阳电池。
纽约时报当时把这一突破性的成果称为“最终导致使无限阳光
为人类文明服务的一个新时代的开始” －划时代的里程碑。

光伏电池发展历程
1958年硅太阳电池第一次在空间应用（美国先锋者 I号，
世界上第一个用太阳能供电的卫星）
 60年代初，超纯硅材料西门子法开始实现产业化， 为太
阳电池的大量应用奠定了材料基础；
 70年代初在地面得到应用，70年代末地面用太阳电池的生
产量已经大大超过空间电池。
目前，光伏发电技术已经成熟，成为世界最优先发展的可
再生能源技术之一。

光伏电池发展历程
中国
1959年第一个有实用价值的太阳电池诞生；
1971年3月太阳电池首次应用于我国第二颗人造卫星—实
践1号上；
1973年太阳电池首次应用于浮标灯上；
 1979年开始用半导体工业废次单晶、半导体器件工艺生产
单晶硅电池；
1980年代中后期引进国外关键设备或成套生产线，我国太
阳电池制造产业初步形成。

世界光伏产业发展现状

世界光伏产业发展现状

世界光伏产业发展现状

世界光伏产业发展现状
69.4GW
39.7GW

世界光伏产业发展现状

中国光伏产业发展现状

中国的光伏产业在2004年之后经历了 快速发展的过程，连
续5年的年增长率超过100%。2007年至今，中国已经连续4
年光伏 电池产量居世界首位。2010年，中国光伏电池产量已
超过全球总产量的50%。

中国光伏产业发展现状

中国光伏产业发展现状
2004-2011中国光伏装机容量情况（MWp)
2004 2005
年装机容量
累计装机容量
10
65
5
70
2006
10
80
2007
20
100
2008
35
135
2009
160
373
2010
500
893
2011
2000
2893

中国光伏产业发展现状
1994-2010中国电池产量、组件产量及国内安装容量对比

光伏发电相关政策

光伏发电相关政策
国家能源局于2012年9月12日正式发布《太阳能发电发展
“十二五”规划》
规划目标为：到2015年底太阳能发电装机容量达到2100万
千瓦，其中光伏和光热发电分别为2 000万千瓦和100万千
瓦。
《规划》中却明确，到2015年分布式发电与大型电站装机
规模均为1000万千瓦。 < br>规划要求，在“十二五”发展的基础上，继续推进太阳能
发电产业规模化发展，到2020年太 阳能发电总装机容量达
到5000万千瓦。

谢 谢！