第一章光伏發(fā)電系統(tǒng)概述光伏發(fā)電系統(tǒng)特點(diǎn)構(gòu)成原理1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程1893年

法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)”。1876年

亞當(dāng)斯等在金屬和硒片上發(fā)現(xiàn)固態(tài)光伏效應(yīng)。1883年

制成第一個“硒光電池”，用作敏感器件。1930年

肖特基提出Cu2O勢壘的“光伏效應(yīng)”理論。同年，朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽電池”，使太陽能變成電能。1931年

布魯諾將銅化合物和硒銀電極浸入電解液，在陽光下啟動了一個電動機(jī)。1932年

奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化鎘”太陽電池。1941年

奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1954年

恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室，首次制成了實(shí)用的單晶太陽電池，效率為6%。同年，韋克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，制成了第一塊薄膜太陽電池。1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程1955年

吉尼和羅非斯基進(jìn)行材料的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化設(shè)計(jì)。同年，第一個光電航標(biāo)燈問世。美國RCA研究砷化鎵太陽電池。1957年

硅太陽電池效率達(dá)8%。1958年

太陽電池首次在空間應(yīng)用，裝備美國先鋒1號衛(wèi)星電源。1959年

第一個多晶硅太陽電池問世，效率達(dá)5%。1960年

硅太陽電池首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程20世紀(jì)70年代后，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，全球能源危機(jī)和大氣污染問題日益突出。傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時全球約有20億人得不到正常的能源供應(yīng)。這時，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。太陽能以其獨(dú)有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽輻射能是取之不盡、用之不竭、無污染、廉價、人類能夠自由利用的重要能源。

1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代，太陽能電池的種類不斷增多、應(yīng)用范圍日益廣闊、市場規(guī)模也逐步擴(kuò)大。

20世紀(jì)90年代，光伏發(fā)電技術(shù)快速發(fā)展。2006年，世界上已經(jīng)建成10多座兆瓦級光伏發(fā)電站。美國是最早制訂光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)劃的國家，1997年又提出“百萬屋頂”計(jì)劃。日本于1992年就啟動了新陽光計(jì)劃，2003年日本光伏組件生產(chǎn)占世界的50％，世界前十大廠商有4家在日本。德國新的可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價，大大推動了光伏發(fā)電市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使德國成為繼日本之后世界光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制訂光伏發(fā)電發(fā)展計(jì)劃，并投巨資進(jìn)行技術(shù)開發(fā)和加速工業(yè)化進(jìn)程。

1.1光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代后期，光伏發(fā)電發(fā)展更加迅速，1990～2005年世界光伏組件年平均增長率約為15％，1999年光伏組件生產(chǎn)達(dá)到200mw。商品化太陽能電池效率從10％～13％提高到13％～15％，生產(chǎn)規(guī)模從1～5mw／a發(fā)展到5～25mw／a，并正在向50mw／a甚至100mw／a擴(kuò)大；光伏組件的生產(chǎn)成本降到每瓦2.5美元以下。1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)分類光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)其使用的場所不同，可以分為空間應(yīng)用（衛(wèi)星、航天器、空間站）和地面應(yīng)用。1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)分類離網(wǎng)型并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)將光伏電池通過串并聯(lián)組成光伏電池陣列，輸出的直流電能通過功率變化裝置給負(fù)荷供電或者接入電網(wǎng)。1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)分類離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)配置示意圖1.2光伏發(fā)電系統(tǒng)分類并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)配置圖優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用1.3全球光伏發(fā)電現(xiàn)狀及分析從1998年起，世界光伏發(fā)電市場出現(xiàn)了供不應(yīng)求的局面，年裝機(jī)量逐年增長。全球光伏發(fā)電年裝機(jī)量全球光伏發(fā)電裝機(jī)分析光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政策的支持。從近些年各國經(jīng)經(jīng)驗(yàn)來看，當(dāng)一個國家采取補(bǔ)貼政策是，該國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)就迎來投資熱潮。優(yōu)惠的政府補(bǔ)貼和上網(wǎng)電價極大激發(fā)了投資者的積極性，光伏產(chǎn)業(yè)在幾十年時間里得以飛速發(fā)展。德國

強(qiáng)制上網(wǎng)電價補(bǔ)貼補(bǔ)貼政策美國

光伏投資稅減免、新能源投資減免、投資日本

陽光屋頂計(jì)劃、新能源法（補(bǔ)貼法）補(bǔ)貼、推行國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國光伏產(chǎn)業(yè)起步于1970年代，1990年代進(jìn)入穩(wěn)步增長期，2005年進(jìn)入快速增長階段。之后的幾年，中國光伏產(chǎn)業(yè)平均年增長率維持在40%以上，成為全球最大的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國，已經(jīng)占據(jù)了全球約50%的市場份額。2009年全國多晶硅產(chǎn)量已達(dá)20357噸；太陽能電池達(dá)3460MW，是2005年產(chǎn)量的25倍；太陽能電池產(chǎn)能突破3200MW，光伏組件產(chǎn)量為2500MW，均占全球產(chǎn)量的1/3左右。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析我國于2013年10月1日實(shí)施了對納稅人銷售自產(chǎn)的利用太陽能生產(chǎn)的電力產(chǎn)品，實(shí)行增值稅即征即退50%的政策。這些政策都較大的鼓勵了光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

2013年，在國務(wù)院《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》及一系列配套政策支持下，光伏發(fā)電快速發(fā)展。截至2013年底，全國累計(jì)并網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電裝機(jī)容量1942萬千瓦，其中光伏電站1632萬千瓦，分布式光伏310萬千瓦，全年累計(jì)發(fā)電量90億千瓦時。截至2013年底，全國22個主要省(自治區(qū)、直轄市)已累計(jì)并網(wǎng)741個大型光伏發(fā)電項(xiàng)目，主要分布在我國西北地區(qū)。

1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析2014年前三季度，全國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)容量379萬千瓦，其中，新增光伏電站并網(wǎng)容量245萬千瓦，新增分布式光伏并網(wǎng)容量134萬千瓦;全國光伏發(fā)電量約180億千瓦時，相當(dāng)于2013年全年發(fā)電量的200%。

隨著國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大、技術(shù)逐步提升，光伏發(fā)電成本會逐步下降，未來國內(nèi)光伏容量將大幅增加。中國已將新能源產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，未來10年擬加大對包括太陽能在內(nèi)的新能源產(chǎn)業(yè)投資，以減少經(jīng)濟(jì)對石化能源依賴和降低碳排放。未來五到十年中國光伏發(fā)電有望規(guī)?；l(fā)展。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析最新統(tǒng)計(jì)顯示，今年前三季度我國光伏制造業(yè)總產(chǎn)值超過2000億元，硅片、電池片、組件等主要光伏產(chǎn)品出口額達(dá)到100億美元。其中，多晶硅產(chǎn)量約為10.5萬噸，同比增長20%；硅片產(chǎn)量約為68億片，電池片產(chǎn)量約為2800萬千瓦，均同比增長10%以上；組件產(chǎn)量約為3100萬千瓦，同比增長26.4%。光伏企業(yè)盈利情況明顯好轉(zhuǎn)，前10家組件企業(yè)毛利率超過15%，多數(shù)企業(yè)扭虧為盈。目前我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體形勢雖有所好轉(zhuǎn)，但仍面臨多方面問題，不容盲目樂觀。一是材料、裝備等關(guān)鍵技術(shù)與國外先進(jìn)水平尚存差距，基

礎(chǔ)研究有待加強(qiáng);二是資金支持及政策扶持等過于偏重應(yīng)用環(huán)節(jié)，對制造業(yè)研發(fā)及技術(shù)改造支持不足;三是發(fā)電并網(wǎng)等有關(guān)政策仍待細(xì)化落實(shí)。四是國際貿(mào)易環(huán)境仍

存在惡化的可能?？傮w來說，目前光伏制造業(yè)虧損狀況未有根本性改變，從長期角度看行業(yè)仍面臨深度調(diào)整。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析雖然中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但隨著外部環(huán)境的變化，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的弱勢日益突出，體現(xiàn)在下面幾個方面：1、大而不強(qiáng)。由于整體技術(shù)水平落后及科技成果轉(zhuǎn)化困難，中國光伏產(chǎn)業(yè)在國際終端市場缺乏話語權(quán)，盡管出口量大，卻不掌握定價權(quán)，往往需要靠價格戰(zhàn)進(jìn)行低端競爭，短期內(nèi)可能搶占市場，長期必將危及行業(yè)發(fā)展。2、技術(shù)薄弱。光伏行業(yè)的核心技術(shù)——多晶硅提純技術(shù)的缺失也是我國光伏行業(yè)受制于歐美、日本等國的根源之一。目前為止，我國光伏產(chǎn)業(yè)尚未建立全面的研發(fā)創(chuàng)新體系，同時缺乏高新制造產(chǎn)業(yè)支撐，很多精密設(shè)備、高純度硅料依賴進(jìn)口，大大提高了我國光伏電池的生產(chǎn)成本，不但阻礙國內(nèi)市場的開發(fā)利用，也難以保障光伏產(chǎn)品的質(zhì)量。這種情形直接導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)只能占據(jù)利潤微薄的光伏產(chǎn)業(yè)鏈中下游，產(chǎn)品缺乏國際競爭力。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析3、內(nèi)需不足。2007年我國累計(jì)裝機(jī)容量僅有100MW，不足全球的1%。2008年我國當(dāng)年新增光伏裝機(jī)40MW，國內(nèi)需求量僅占當(dāng)年產(chǎn)能的2%，比例與2007年基本持平。2009年開始，由于受到“太陽能屋頂計(jì)劃”和“金太陽工程”等政策的激勵，國內(nèi)光伏裝機(jī)容量有了一個較大幅度攀升，2009年新增160MW，但國內(nèi)需求量仍不足當(dāng)年產(chǎn)能的4%。究其原因，一是光伏發(fā)電成本較高，目前單位發(fā)電量成本約為風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電的6-8倍，常規(guī)能源發(fā)電的10倍以上；二是缺乏強(qiáng)有力的政策支持和有力度的政府補(bǔ)貼。這兩方面原因?qū)е峦顿Y者沒有動力在此領(lǐng)域開拓市場，市場局面遲遲不能打開。由于技術(shù)薄弱，太陽能電池原料高純度多晶硅需要大量進(jìn)口；由于內(nèi)需不足，90%以上的光伏產(chǎn)品（光伏組件和電池）依賴于國際市場，特別是歐洲市場，從而形成中國光伏產(chǎn)業(yè)“兩頭在外”的格局。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析4、產(chǎn)能過剩。2011年以來，受全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)和歐洲主權(quán)債務(wù)危機(jī)的影響，全球光伏市場需求銳減，多家國外大型光伏企業(yè)相繼破產(chǎn)。國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能增速卻不減：2011年，全球光伏需求量約27GW，但中國光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能已接近40GW，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。加之美歐又相繼對中國光伏產(chǎn)品發(fā)起“雙反”調(diào)查，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“寒冬”。美國投資機(jī)構(gòu)MaximGroup近日發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國最大的10家光伏企業(yè)的債務(wù)累計(jì)已高達(dá)175億美元，約合1110億元人民幣。辯證地看待國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，市場低迷期往往也是產(chǎn)業(yè)調(diào)整期，在哀鴻遍野的產(chǎn)業(yè)危機(jī)中，也正悄然孕育著整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。當(dāng)經(jīng)歷洗牌和換血之后，市場重歸正常秩序，那些走過“寒冬”的企業(yè)，必將成為未來產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)者與引領(lǐng)者1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展最終要靠技術(shù)突破來提高產(chǎn)業(yè)自身的競爭力。在政府制定發(fā)展信心產(chǎn)業(yè)扶持政策的基礎(chǔ)上，下一步還要創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，堅(jiān)持立足市場，充分發(fā)揮市場機(jī)制作用，建立規(guī)范有序的光伏發(fā)電市場，實(shí)現(xiàn)我國光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。1.4光伏發(fā)電現(xiàn)狀及趨勢分析回眸十二五：中國光伏領(lǐng)跑世界這是光影沉浮、云開漸明的5年?！笆濉逼陂g，我國光伏發(fā)電裝機(jī)從2010年的89萬千瓦起步，到2015年三季度定格3795萬千瓦，規(guī)模體量實(shí)現(xiàn)了超過40倍的擴(kuò)充，提前半年完成“十二五”規(guī)劃提出的3500萬千瓦裝機(jī)目標(biāo)。這是幾度盛夏、幾載寒冬的5年。美歐“雙反”、產(chǎn)能過剩、持續(xù)虧損……在內(nèi)憂外患的雙重危機(jī)下，這個資本追逐的朝陽產(chǎn)業(yè)在“十二五”中期深陷蕭瑟。一場針對光伏業(yè)的“拯救大兵瑞恩”行動密集展開，受政府持續(xù)、強(qiáng)大的力挺作用影響，去年以來光伏行業(yè)熱情重燃、產(chǎn)業(yè)上下游全面回暖。駐足歷數(shù)，5年間，我國光伏產(chǎn)業(yè)已將“組件生產(chǎn)能力全球第一”、“發(fā)電年度新增規(guī)模全球第一”之冕納入囊中，年內(nèi)有望將取代德國躍升世界第一光伏裝機(jī)大國。整裝抬首，頓覺對我國光伏的思考已經(jīng)不再是如何趕超世界，而是如何走在世界的前面。政策力挺國內(nèi)市場蓬勃發(fā)展“十二五”光伏發(fā)電目標(biāo)從最初的500萬千瓦，經(jīng)過幾次上調(diào)最終確定為3500萬千瓦。截至6月底，我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3578萬千瓦，其中，光伏電站3007萬千瓦，分布式光伏571萬千瓦。這意味著，光伏成為我國各發(fā)電類型中繼風(fēng)電之后第二個完成“十二五”規(guī)劃裝機(jī)目標(biāo)的能源種類。在經(jīng)歷了低谷后，我國光伏產(chǎn)業(yè)自2013年開始回暖，2014年以來以驚人的速度蓬勃發(fā)展，政策、投資、市場熱點(diǎn)紛呈、交替更迭。而得益于各項(xiàng)利好政策，光伏國內(nèi)應(yīng)用市場迅速啟動并擴(kuò)大，上下游企業(yè)的盈利情況也明顯好轉(zhuǎn)。從年度電站建設(shè)市場看，2010年底我國光伏裝機(jī)僅為89萬千瓦，當(dāng)年發(fā)電量小到?jīng)]能進(jìn)入國家統(tǒng)計(jì)范疇；2011年我國憑借290萬千瓦的新增裝機(jī)規(guī)模，成為亞太地區(qū)光伏市場主力；2012年新增350萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到700萬千瓦，新增市場排名全球第四；2013年我國建成光伏電站規(guī)模1479萬千瓦，當(dāng)年發(fā)電量是87億千瓦時，為全國發(fā)電總量的0.17%，位列全球光伏電站年度建設(shè)第一大國，并一直保持至今；2014年我國累計(jì)光伏電站規(guī)模達(dá)到2805萬千瓦，年發(fā)電量250億千瓦時，已占全國發(fā)電總量的0.46%。在政策支持加強(qiáng)、國內(nèi)市場不斷拓展的情況下，我國光伏行業(yè)逐步走出低谷，今年以來更是加速回暖。市場熱情在前三季度的光伏并網(wǎng)裝機(jī)數(shù)據(jù)里已有充分體現(xiàn)。截至9月底，全國光伏發(fā)電裝機(jī)量達(dá)到3795萬千瓦。預(yù)計(jì)全年新增光伏發(fā)電裝機(jī)量將略高于1500萬千瓦，截至今年底累計(jì)裝機(jī)總量將達(dá)到4300萬千瓦。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，今年四季度由于受國家能源局增調(diào)光伏裝機(jī)量影響，我國光伏產(chǎn)業(yè)可能出現(xiàn)跳躍式增長，有望取代德國成為世界第一光伏裝機(jī)大國。國內(nèi)應(yīng)用市場的迅速啟動和蓬勃發(fā)展，與能源主管部門對光伏產(chǎn)業(yè)的鼎力支持密不可分。從2013年《國務(wù)院關(guān)于光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》開始，國家相關(guān)部門對光伏產(chǎn)業(yè)的支持政策密集出臺，涵蓋了從宏觀到微觀，從規(guī)劃到管理，從中上游產(chǎn)品加工到下游電站建設(shè)等全領(lǐng)域。粗略統(tǒng)計(jì)，在2013年和2014年的兩年中，國家級光伏支持文件數(shù)量達(dá)到20余個，各地方政府的配套文件更是上百個，各地區(qū)給予光伏發(fā)電的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)從每千瓦時0.1～3元不等。所有的光伏產(chǎn)業(yè)文件，表面看促成了裝機(jī)總量變化，背后卻是推動一個產(chǎn)業(yè)質(zhì)變過程的力量?！半p反”減弱，棄光困境待解“十二五”的光伏發(fā)展道路，從一開始就是險山深谷，而非一馬平川。同業(yè)之間、政企之間乃至國與國之間，都存在著競爭關(guān)系?！半p反”這個詞，從2011年說到2014年，從我國光伏產(chǎn)業(yè)崛起后就沒有消停過。在我國光伏產(chǎn)業(yè)短暫而跌宕起伏的發(fā)展歷程中，有一個規(guī)律始終不變：近期的變化總是被放大，遠(yuǎn)期的變化總是被忽視。當(dāng)年被外媒稱為對我國光伏產(chǎn)業(yè)滅頂之災(zāi)的“雙反”，在首輪調(diào)查過去4年之后回頭看，我國光伏產(chǎn)業(yè)并沒有因此一蹶不振、倒地不起。相反，“十二五”以來我國光伏產(chǎn)業(yè)環(huán)境得到了根本性改善：國家重視、高度定位；國內(nèi)市場迅速擴(kuò)大；產(chǎn)業(yè)管理日益規(guī)范；加速產(chǎn)業(yè)整合，更多光伏企業(yè)學(xué)會了應(yīng)對國際貿(mào)易糾紛……在第一波涌入光伏領(lǐng)域的熱潮漸退后，隨著各級政府對光伏電站的政策扶持加大，國內(nèi)光伏應(yīng)用市場的打開，上游產(chǎn)業(yè)鏈回暖跡象明顯。最新統(tǒng)計(jì)顯示