
太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的清潔能源。如何更高效、便捷、經(jīng)濟(jì)地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,是當(dāng)前世界關(guān)注的熱點(diǎn)—
新年伊始,合肥市提出在推進(jìn)建筑光伏一體化的同時(shí),大力實(shí)施“光伏下鄉(xiāng)”“光伏扶貧”工程,打造“中國(guó)光伏應(yīng)用第一城”。什么是光伏發(fā)電?其技術(shù)現(xiàn)在是否成熟?它能否成為未來(lái)替代煤炭、石油等化石能源的主要清潔能源?帶著一連串的疑問(wèn),記者走進(jìn)我省光伏發(fā)電設(shè)備的領(lǐng)軍企業(yè)—陽(yáng)光電源,一探究竟。
萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng) 太陽(yáng)能是用之不竭的清潔能源
“太陽(yáng)能十分巨大,中午時(shí)太陽(yáng)照在地球上,每平方米可產(chǎn)生1千瓦的電能! ”談起光伏發(fā)電,陽(yáng)光電源董事長(zhǎng)、2014年度 “安徽省重大科技成就獎(jiǎng)”獲得者曹仁賢充滿(mǎn)激情,“太陽(yáng)能是取之不盡、用之不竭的清潔能源。 ”他認(rèn)為,以太陽(yáng)能為代表的清潔能源取代傳統(tǒng)化石能源不可避免,關(guān)鍵是如何能更高效、便捷、經(jīng)濟(jì)地通過(guò)光伏發(fā)電技術(shù),將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng),將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。早在1839年,法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾就發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱(chēng)為“光生伏特效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”。 1954年,美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池,將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)誕生。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù),可形成大面積的太陽(yáng)電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置?,F(xiàn)在,不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)均主要由太陽(yáng)電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成。
二十世紀(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(wèn)題日益突出,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?lèi)的能源結(jié)構(gòu),維持長(zhǎng)遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展,這之中太陽(yáng)能以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)而成為人們重視的焦點(diǎn)。豐富的太陽(yáng)輻射能是取之不盡、用之不竭、無(wú)污染、廉價(jià)、人類(lèi)能夠自由利用的能源。太陽(yáng)能每秒鐘到達(dá)地面的能量高達(dá)80萬(wàn)千瓦時(shí),假如把地球表面0.1%的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)為電能,轉(zhuǎn)變率5%,每年發(fā)電量相當(dāng)于世界上能耗的40倍。
經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,光伏發(fā)電技術(shù)已日臻成熟。與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比,光伏發(fā)電沒(méi)有中間轉(zhuǎn)換過(guò)程,發(fā)電過(guò)程極為簡(jiǎn)潔,也不消耗資源;整個(gè)系統(tǒng)安全可靠、無(wú)噪聲、低污染,運(yùn)行維護(hù)和管理簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境是零污染、零排放。
我國(guó)有荒漠面積108萬(wàn)平方公里,主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)。 1平方公里面積可安裝100兆瓦光伏陣列,每年可發(fā)電1.5億千瓦時(shí);如果開(kāi)發(fā)利用1%的荒漠,就可以發(fā)出相當(dāng)于我國(guó)2003年全年的耗電量。目前,西部很多地區(qū)每年日照量都在2000小時(shí)以上,海南更是達(dá)到2400小時(shí)以上,我國(guó)是名副其實(shí)的太陽(yáng)能資源大國(guó),光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)空間巨大!
10年成本降10倍 我省光伏發(fā)電技術(shù)躋身世界前列
光伏發(fā)電的前景誘人,光伏發(fā)電的技術(shù)也在不斷完善,成本不斷下降。曹仁賢告訴記者,10年前太陽(yáng)能電池的成本是40元/瓦,現(xiàn)在是4元/瓦,10年成本下降10倍,考慮到物價(jià)上漲因素,成本下降幅度更大。而作為光伏發(fā)電不可或缺的重要設(shè)備,光伏逆變器的成本也從10年前的4元/瓦,降低到現(xiàn)在的0.4元/瓦左右,也下降了近10倍。這樣一來(lái),光伏發(fā)電的總成本與10年前相比也幾乎下降了10倍!
光伏逆變器是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一,其作用是將太陽(yáng)電池發(fā)出的不穩(wěn)定直流電變換成為符合電網(wǎng)或負(fù)載電能質(zhì)量要求的交流電。創(chuàng)立于1997年的陽(yáng)光電源在近20年的時(shí)間里,通過(guò)自主創(chuàng)新,把光伏發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備—光伏逆變器,真正做到了技術(shù)世界一流,并使得逆變器的成本大幅下降,迫使ABB、西門(mén)子等西方光伏巨頭紛紛退出中國(guó)市場(chǎng)。
曹仁賢則把逆變器形象地比喻為一座橋梁,一頭連著太陽(yáng)能發(fā)電板,一頭連著國(guó)家電網(wǎng)。他們一直努力把這座“橋”做得結(jié)實(shí),使電流轉(zhuǎn)換更平穩(wěn)、更流暢、效率更高?,F(xiàn)在,陽(yáng)光電源已成功研發(fā)出全球最高轉(zhuǎn)換效率(轉(zhuǎn)換率達(dá)99%)的商業(yè)化組串式逆變器。同時(shí),又提出“無(wú)損逆變器”的概念,借助電力電子技術(shù)和微電子技術(shù),通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化,盡量減少傳遞環(huán)節(jié)和變換環(huán)節(jié)部分的電能損耗,提高整個(gè)電站的效率。
10年來(lái),陽(yáng)光電源的產(chǎn)品先后成功應(yīng)用于北京奧運(yùn)鳥(niǎo)巢、上海世博會(huì)、西部大型光伏電站、國(guó)家“送電到鄉(xiāng)”工程、福建沿海風(fēng)電場(chǎng)等眾多重大的光伏和風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目,開(kāi)發(fā)建設(shè)了甘肅酒泉、合肥國(guó)家分布式光伏發(fā)電示范等諸多優(yōu)質(zhì)的光伏電站項(xiàng)目。光伏逆變器市場(chǎng)占有率連續(xù)多年位居國(guó)內(nèi)第一,并先后通過(guò)多項(xiàng)國(guó)際權(quán)威認(rèn)證測(cè)試,產(chǎn)品已批量銷(xiāo)往德、意、法、美等40余個(gè)國(guó)家。2013年,陽(yáng)光電源的光伏逆變器出貨量位居全球第二。