“精品展示”對(duì)我太陽(yáng)能光電成本降低的巨大影響。作者：匿名2008年1月21日17:25:2

渠道：關(guān)鍵詞：——論幾倍聚光的新型光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)降低我太陽(yáng)能光伏成本的巨大影響

引用：

“多濃度光伏發(fā)電系統(tǒng)”是劍橋大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)家、現(xiàn)為中科學(xué)技術(shù)大學(xué)和中科學(xué)院理論物理研究所特聘研究員的陳應(yīng)天教授在其先創(chuàng)的新光學(xué)聚焦跟蹤理論的應(yīng)用下做出的重要發(fā)明之一。這一新的光學(xué)聚焦與跟蹤理論引起了強(qiáng)烈的際反響(以色列著名太陽(yáng)能專家、特拉維夫大學(xué)的克里布斯教授評(píng)論說(shuō)“這是一個(gè)光學(xué)基礎(chǔ)領(lǐng)域多年來(lái)進(jìn)展甚微的較好次突破”)，理論上的突破將帶來(lái)適用于光學(xué)的許多技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的突破，如大型望遠(yuǎn)鏡、新雷達(dá)、激光束合成、超精密瞄準(zhǔn)與變焦相機(jī)、太陽(yáng)能聚光等。太陽(yáng)能方面，有太陽(yáng)能光伏發(fā)電、太陽(yáng)能熱發(fā)電、太陽(yáng)能爐(產(chǎn)生3500度高溫)、太陽(yáng)灶(用于烹飪)等多項(xiàng)技術(shù)發(fā)明或重大改進(jìn)。今年5月以來(lái)，筆者一直在關(guān)注“幾次聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)”新技術(shù)的發(fā)展。在不到一年的時(shí)間里，這項(xiàng)新技術(shù)經(jīng)歷了原理論證、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、樣機(jī)研制、樣機(jī)改進(jìn)(提高可靠性、降低成本)和樣機(jī)演示運(yùn)行五個(gè)階段。到目前為止，中科學(xué)院理論物理研究所屋頂安裝的兩臺(tái)樣機(jī)(每臺(tái)峰值功率為150瓦)已在安徽和北京連續(xù)成功運(yùn)行四個(gè)多月，其間經(jīng)歷了極熱、多雨、大風(fēng)、低溫等季節(jié)性試驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。目前，安徽應(yīng)天新能源公司正在建設(shè)1萬(wàn)瓦先立太陽(yáng)能光伏電站，將太陽(yáng)能作為公司新廠區(qū)的重要電源之一(見(jiàn)附圖)。

筆者欣喜地看到，這項(xiàng)新技術(shù)將突破中太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本高的壁壘，其應(yīng)用和推廣將使中太陽(yáng)能光伏發(fā)展走在世界前列。更難能可貴的是，它是我具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。所以作者把這篇文章看做“萬(wàn)物有靈”。本文將利用詳實(shí)的數(shù)據(jù)分析這種新型光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)及其對(duì)我降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本的巨大影響。

1.什么是「多聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)」？

1.多倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要功能和特點(diǎn)

圖1是中科學(xué)院理論物理研究所屋頂安裝的兩臺(tái)光伏發(fā)電裝置進(jìn)行演示運(yùn)行的照片。每個(gè)發(fā)電裝置的峰值功率為150W，就像18 DIA，在陽(yáng)光下閃閃發(fā)光，而“綠色”電流不斷流出，較大發(fā)電電流可達(dá)16 A.事實(shí)上，每個(gè)“DIA”都是由一個(gè)普通單晶硅光伏電池包圍的光漏斗和一個(gè)八面體反射鏡組成(見(jiàn)圖1中的照片)。八面體光漏斗的作用是通過(guò)平面反射的方法折疊聚集太陽(yáng)光，形成四倍的太陽(yáng)光強(qiáng)，均勻的照射在光漏斗底部的硅光電池上。這樣，每個(gè)峰值功率只有2.2W的光伏電池在一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度的照射下的實(shí)際功率增加到4倍，即大約8.8W，18個(gè)“DIA”串聯(lián)，峰值功率只有39W的光伏電池在一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度下的峰值輸出功率增加到150W(因?yàn)橛幸恍┓瓷浜驼凵鋼p耗，所以嚴(yán)格來(lái)說(shuō)不是4倍)。因此，與傳統(tǒng)的平板固定光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，新的“光伏發(fā)電系統(tǒng)具有更高的效率和更好的穩(wěn)定性” #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

專家們發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)太陽(yáng)光強(qiáng)度下使用硅光伏電池實(shí)際上是大材小用，因?yàn)楣夥姵乜梢猿惺芨叩墓鈴?qiáng)度，并且產(chǎn)生的電流成比例增加，而不影響光伏電池的壽命。工業(yè)在外曾嘗試通過(guò)聚光來(lái)提高太陽(yáng)能發(fā)電的效率。比如用菲涅爾透鏡實(shí)現(xiàn)3~7次聚光。然而，由于透射聚光光強(qiáng)均勻性差，專用透鏡降低成本的速度趕不上高反射率的平面鏡，外開(kāi)始嘗試通過(guò)反射實(shí)現(xiàn)聚光。比如德ZSW公司發(fā)明V型冷凝器實(shí)現(xiàn)2倍冷凝，美法爾貝爾發(fā)明四面體冷凝器實(shí)現(xiàn)2.36倍冷凝。雖然兩次聚光可以節(jié)約50%的光伏電池，但與聚光器成本增加相比，整體經(jīng)濟(jì)效益并不明顯。

雖然反射聚光具有均勻性好的特點(diǎn)，但如何利用反射法以較低的成本實(shí)現(xiàn)三倍以上的聚光一直是外沒(méi)有成功解決的問(wèn)題，因此依靠傳統(tǒng)反射法在普通光伏電池上實(shí)現(xiàn)幾倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。在陳應(yīng)天教授創(chuàng)立的新光學(xué)聚焦跟蹤理論的眾多應(yīng)用中，一個(gè)重要的實(shí)踐就是突破傳統(tǒng)反射法所遇到的障礙，研制出一種低成本、高聚焦比的反射聚光器。

3.李政道：這個(gè)新的“多聚焦光電系統(tǒng)”是理論和實(shí)踐的完美結(jié)合！

根據(jù)新的聚焦跟蹤理論，陳映天、賀作秀等人發(fā)明了一種由八面體反射鏡組成的聚光器，又稱“光漏斗”。光漏斗的高度和傾斜度是根據(jù)陳映天的新聚光理論設(shè)計(jì)的，較高聚光比可達(dá)7倍。但是目前演示運(yùn)行的原型只是按照4倍的聚光比來(lái)設(shè)計(jì)，這是考慮了普通光伏電池在高太陽(yáng)光強(qiáng)度下的散熱問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)7倍聚光，需要一套水冷系統(tǒng)，這不僅限制了光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，也必然增加成本。因此，在仔細(xì)比較了各種聚光比下光伏發(fā)電系統(tǒng)的性價(jià)比后，確定利用這種光漏斗，僅依靠自然冷卻，光伏電池，實(shí)現(xiàn)4~5倍聚光，是一種比較現(xiàn)實(shí)的方案。此外，使用了新的光學(xué)跟蹤機(jī)制

論，發(fā)明者設(shè)計(jì)了一個(gè)成本低且機(jī)械簡(jiǎn)單可靠的跟蹤裝置，日跟蹤是系統(tǒng)按照時(shí)鐘自動(dòng)調(diào)節(jié)，而年跟蹤采用手動(dòng)調(diào)節(jié)（平均一星期調(diào)整一次即可）。為了同傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較，安徽應(yīng)天新能源公司對(duì)“平板固定式”和“數(shù)倍聚光式”兩種發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的同等工作條件下的測(cè)試，并同時(shí)進(jìn)行全自動(dòng)的記錄以取得可靠的數(shù)據(jù)。實(shí)測(cè)表明，采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了4倍的功率輸出，而光伏電池的溫度即使在今年夏季較炎熱的季節(jié)里，也沒(méi)有超過(guò)50°C（完全在光伏電池本身的正常工作范圍內(nèi)）。

安徽應(yīng)天新能源公司推出的新的采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)，從聚光到跟蹤，盡管新理論的數(shù)學(xué)計(jì)算相當(dāng)繁復(fù)，但是復(fù)雜的理論帶來(lái)的卻是廉價(jià)、可靠、高效的聚光和跟蹤裝置，難怪李政道先生在參觀了中科院理論物理所樓頂?shù)膬膳_(tái)示范運(yùn)行的發(fā)電系統(tǒng)后，興奮的指出“這是理論與實(shí)踐完美結(jié)合的成果”（見(jiàn)圖2）。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

二、傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)與新的數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較

任何一個(gè)新的技術(shù)發(fā)明，如果要大規(guī)模推廣應(yīng)用，其前提應(yīng)該是具有更好的性價(jià)比。那么，建立在新的聚光與跟蹤理論基礎(chǔ)上的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”，與傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，其經(jīng)濟(jì)性如何呢？這是不能不回答的關(guān)鍵問(wèn)題。下面，我們從兩種發(fā)電技術(shù)建設(shè)光伏電站所需要的初投資、在壽命期內(nèi)所產(chǎn)生的發(fā)電量進(jìn)行和單位度電的成本這三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比和分析。

1、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的初投資比較

（1）傳統(tǒng)的“平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)”的初投資

根據(jù)世界自然基金會(huì)資助的研究課題《可再生能源發(fā)電上網(wǎng)成本及電價(jià)研究及政策建議》，傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)每個(gè)kW的初投資為5萬(wàn)元（2006年），具體成本構(gòu)成見(jiàn)表1。

表1平板固定式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)每個(gè)kW的初投資構(gòu)成

編號(hào)

項(xiàng)目

投資（萬(wàn)元）

比例（）

1

前期費(fèi)用和可行性研究

0.25

5

2

太陽(yáng)能電池（含支架）

3.5

70

3

并網(wǎng)逆變器

0.4

8

4

干式變壓器、配電測(cè)量及電纜等

0.3

6

5

設(shè)備運(yùn)輸

0.2

4

6

安裝調(diào)制

0.2

4

7

稅金及其他

0.15

3

8

合計(jì)

5.0

100

（2）新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”的初投資

在表1中的各項(xiàng)成本中，數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)和平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)除了在第2項(xiàng)即“太陽(yáng)能電池（含支架）”有顯著不同外，其余6項(xiàng)都是一樣的，而第2項(xiàng)的成本在系統(tǒng)初投資占有70的高比重。因此，我們重點(diǎn)比較第2項(xiàng)的成本差異。與傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”減少了太陽(yáng)能電池的成本，增加了聚光（光漏斗）和跟蹤（電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等）的成本。我們將根據(jù)當(dāng)前安徽應(yīng)天新能源公司的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)考察這一成本的變化。

1）所用太陽(yáng)能電池的成本

由于采用了4倍的聚光比，“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”可以在同樣發(fā)電功率下節(jié)省3/4的硅光伏電池，因此，“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”每個(gè)kW所用的太陽(yáng)能光伏電池的成本為：

3.5萬(wàn)×1/4＝0.875萬(wàn)元（由此可見(jiàn)太陽(yáng)能電池的費(fèi)用大大降低！）

2）實(shí)現(xiàn)聚光和跟蹤的成本

根據(jù)安徽應(yīng)天新能源公司目前已經(jīng)做好的二十多臺(tái)樣機(jī)的實(shí)際成本數(shù)據(jù)，每臺(tái)峰值功率為150W的發(fā)電裝置中，由于聚光和跟蹤所增加的成本為2400元，相當(dāng)于每個(gè)kW的聚光跟蹤成本為1.6萬(wàn)元（請(qǐng)注意，這是沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、大規(guī)模生產(chǎn)的成本數(shù)據(jù)！）。如果實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的生產(chǎn)線后，每個(gè)kW的聚光跟蹤成本可以下降到1.1萬(wàn)元。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

上述兩項(xiàng)合計(jì)，我們可以得出，“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”在表1中的第2項(xiàng)成本為：

0.875萬(wàn)元/kW＋1.6萬(wàn)元/kW＝2.475萬(wàn)元/kW≈2.5萬(wàn)元/kW（目前半自動(dòng)化生產(chǎn)條件下）

0.875萬(wàn)元/kW＋1.1萬(wàn)元/kW＝1.975萬(wàn)元/kW≈2.0萬(wàn)元/kW（實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)條件下）

參照表1，我們可以給出實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)前后，新的采用數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的每kW的初投資構(gòu)成表，分別見(jiàn)表2和表3。

表2當(dāng)前樣機(jī)生產(chǎn)下“采用數(shù)倍聚光技術(shù)式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)”每個(gè)kW的初投資構(gòu)成

編號(hào)

項(xiàng)目

投資（萬(wàn)元）

比例（）

1

前期費(fèi)用和可行性研究

0.25

6

2

太陽(yáng)能電池（含支架）

2.5*

62

3

并網(wǎng)逆變器

0.4

10

4

干式變壓器、配電測(cè)量及電纜等

0.3

8

5

設(shè)備運(yùn)輸

0.2

5

6

安裝調(diào)制

0.2

5

7

稅金及其他

0.15

4

8

合計(jì)

4.0*

100

表3實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)后“采用數(shù)倍聚光技術(shù)式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)”每個(gè)kW的初投資構(gòu)成

編號(hào)

項(xiàng)目

投資（萬(wàn)元）

比例（）

1

前期費(fèi)用和可行性研究

0.25

7

2

太陽(yáng)能電池（含支架）

2.0*

57

3

并網(wǎng)逆變器

0.4

11

4

干式變壓器、配電測(cè)量及電纜等

0.3

9

5

設(shè)備運(yùn)輸

0.2

6

6

安裝調(diào)制

0.2

6

7

稅金及其他

0.15

4

8

合計(jì)

3.5*

100

注：請(qǐng)注意帶*數(shù)字與表1的不同

對(duì)比表1和表2、表3，可以發(fā)現(xiàn)：

采用新的數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電技術(shù)之后，即使在目前半自動(dòng)化、小批量樣機(jī)生產(chǎn)條件下，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的單位kW的初投資也比傳統(tǒng)的平板固定式光電技術(shù)節(jié)省1萬(wàn)元，相當(dāng)于節(jié)省20的初投資！而在實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、大規(guī)模生產(chǎn)之后，每個(gè)kW的初投資會(huì)節(jié)省1.5萬(wàn)元，相當(dāng)于節(jié)省30的初投資！

2、光伏發(fā)電系統(tǒng)在使用壽命期限內(nèi)的總發(fā)電量比較

通常，人們習(xí)慣用峰值功率來(lái)判定系統(tǒng)的規(guī)格，其實(shí)，對(duì)于大型太陽(yáng)能光伏電站的設(shè)計(jì)，由于跟蹤技術(shù)和選址技巧的不同，即使在相同的峰值功率的情況下，不同設(shè)計(jì)所導(dǎo)致的年總發(fā)電量可以有極大差別。而系統(tǒng)年總發(fā)電量的多少，直接關(guān)系著太陽(yáng)能光伏電站經(jīng)濟(jì)效益的好壞。因此，對(duì)于大型光伏電站設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)，我們不僅要看系統(tǒng)所能達(dá)到的峰值功率，更重要的是看系統(tǒng)年總發(fā)電量能夠達(dá)到什么水平，這才是考核不同技術(shù)路線優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)！

我們將按照內(nèi)蒙古鄂爾多斯的資源條件進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。鄂爾多斯的年日照時(shí)間為3026小時(shí)，平均每天日照時(shí)間8.3個(gè)小時(shí)，平均日照強(qiáng)度為0.7千瓦/平方米。兩種發(fā)電系統(tǒng)的電池組件使用壽命均按照15年計(jì)算（實(shí)際上采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用壽命要比平板固定式的光伏系統(tǒng)至少長(zhǎng)10，下文將作分析）。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

（1）傳統(tǒng)的“平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)”在壽命期內(nèi)的總發(fā)電量

在高緯度地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)在一年內(nèi)的不同季節(jié)以及一天內(nèi)的不同時(shí)刻，太陽(yáng)的照射時(shí)間以及照射角度是有相當(dāng)變化的。這種照射角度的變化，導(dǎo)致傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)無(wú)論在地球什么地方，即使以較優(yōu)化的方式放置，也無(wú)法避免“余弦效應(yīng)”的影響。余弦效應(yīng)造成的光伏電站年發(fā)電量的損失非常可觀：如果光伏電池每天工作8小時(shí)的話，發(fā)電量損失可以達(dá)16~21；每天工作10小時(shí)的話，發(fā)電量損失可達(dá)24~29；每天工作12小時(shí)的話，發(fā)電量損失則高達(dá)34~39。

因此，根據(jù)內(nèi)蒙古鄂爾多斯的資源條件，我們可以計(jì)算出1kW的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)在15年的壽命期內(nèi)的總發(fā)電量為：

1kW×0.7×3026小時(shí)/年×15年×(1－20)＝2.54萬(wàn)度電

（2）新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”在壽命期內(nèi)的總發(fā)電量

新的“數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”采用了一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械跟蹤裝置，日跟蹤隨著地球自轉(zhuǎn)變化，使光伏電池時(shí)時(shí)刻刻與太陽(yáng)保持正對(duì)（即入射角為0度），年跟蹤隨著季節(jié)變化。因此，新的采用“數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”有效地克服了傳統(tǒng)的平板固定式發(fā)電系統(tǒng)所無(wú)法避免的“余弦效應(yīng)”，總發(fā)電量增加20，即：

1kW×0.7×3026小時(shí)/年×15年＝3.18萬(wàn)度電

如果考慮新的“采用數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)”的實(shí)際使用壽命至少比傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)長(zhǎng)10的話，則總發(fā)電量為：

1kW×0.7×3026小時(shí)/年×15年×（1＋10）＝3.50萬(wàn)度電

由上述計(jì)算可以看出，對(duì)于大型光伏電站的設(shè)計(jì)，即使是在峰值功率相同的情況下，采用與不采用跟蹤系統(tǒng)可以導(dǎo)致總發(fā)電量的巨大差異，這再次說(shuō)明，決定一個(gè)光伏電站效益好壞、技術(shù)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)是年發(fā)電量而不是峰值功率！

需要強(qiáng)調(diào)的是，盡管跟蹤系統(tǒng)的采用對(duì)于大型光伏電站的設(shè)計(jì)是非常必要的，但是如果跟蹤系統(tǒng)本身做不到成本低廉的話，將會(huì)使跟蹤系統(tǒng)的價(jià)值大打折扣（這也是內(nèi)外以前所進(jìn)行過(guò)的跟蹤嘗試并沒(méi)有推廣的重要原因）！而安徽應(yīng)天新能源公司開(kāi)發(fā)的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”中的跟蹤裝置是根據(jù)陳應(yīng)天教授的新的光學(xué)跟蹤理論而設(shè)計(jì)，其跟蹤裝置簡(jiǎn)單（采用準(zhǔn)單軸跟蹤，僅僅由一個(gè)不到1W的小電機(jī)驅(qū)動(dòng)）、價(jià)廉（其成本在系統(tǒng)中所占的比重為30左右）、可靠（具有很強(qiáng)的抗風(fēng)能力）。

3、單位度電的成本比較

在測(cè)算每度電的真正發(fā)電成本時(shí)，要涉及到企業(yè)的稅收、資本金回報(bào)率、折舊、還貸利息、管理等多種復(fù)雜且難以確定的因素。由于這些因素是傳統(tǒng)的平板固定式和新的數(shù)倍聚光式兩種發(fā)電系統(tǒng)所共同面臨的問(wèn)題，因此，在這里進(jìn)行兩種發(fā)電技術(shù)單位度電的成本比較時(shí)，為了簡(jiǎn)化并明晰問(wèn)題，暫且忽略掉這些共同的不確定因素，而重點(diǎn)考察在每種發(fā)電方式下，單純收回初投資所需要的每度電的較基本成本，即系統(tǒng)單位kW的初投資與單位kW在壽命期內(nèi)的總發(fā)電量之比。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

根據(jù)前面兩種光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位kW初投資和單位kW在壽命期內(nèi)的總發(fā)電量的比較結(jié)果，可以計(jì)算出：

（1）傳統(tǒng)的“平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)”單位度電的較基本成本

單位kW的初投資/單位kW壽命期內(nèi)的總發(fā)電量＝5萬(wàn)元/2.54萬(wàn)度電＝1.97元/度

（2）新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”單位度電的較基本成本

單位kW的初投資/單位kW壽命期內(nèi)的總發(fā)電量＝3.5萬(wàn)元/3.18萬(wàn)度電＝1.10元/度

如果考慮新的數(shù)倍聚光式光電系統(tǒng)的實(shí)際使用壽命要比平板固定式至少長(zhǎng)10的話：

單位kW的初投資/單位kW壽命期內(nèi)的總發(fā)電量＝3.5萬(wàn)元/3.50萬(wàn)度電＝1.00元/度

從上述計(jì)算可見(jiàn)，如果不考慮稅收、利潤(rùn)等因素，僅考慮單位kW光伏發(fā)電系統(tǒng)要收回初投資的話，采用新的數(shù)倍聚光式技術(shù)，每度電所需的較基本成本為1.10元/度，僅僅是傳統(tǒng)平板固定式的56！如果再考慮到新的數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際使用壽命要比平板固定式至少長(zhǎng)10的話，則每度電所需的較基本成本進(jìn)一步降低為1.00元/度，僅僅是傳統(tǒng)的平板固定式的51！

從上面“光伏發(fā)電系統(tǒng)的初投資”、“光伏發(fā)電系統(tǒng)的總發(fā)電量”、“光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位度電成本”三個(gè)方面的經(jīng)濟(jì)性比較不難看出兩種技術(shù)路線的優(yōu)劣：

與傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，新的“采用數(shù)倍聚光式光伏發(fā)電系統(tǒng)”至少可以節(jié)省30的初投資、提高20的總發(fā)電量，而單位度電的較基本成本可以降低50左右！因此，應(yīng)用推廣新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”，將對(duì)我太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本降低、太陽(yáng)能光電發(fā)展走在世界前列產(chǎn)生巨大影響！

三、新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”的其他先有優(yōu)點(diǎn)

1、實(shí)際使用壽命更長(zhǎng)

對(duì)于傳統(tǒng)的平板固定式太陽(yáng)能光伏電池板，其表面玻璃是通過(guò)膠膜同光伏電池片直接層壓在一起。在實(shí)際應(yīng)用中，這種設(shè)計(jì)所無(wú)法避免的“熱島效應(yīng)”會(huì)大大影響光電池片的平均壽命。“熱島效應(yīng)”是指由落葉、鳥(niǎo)糞等其他不透明的吸光物體落在光電池表面后，在強(qiáng)烈的日照下形成熱斑、進(jìn)而損壞光電池導(dǎo)電網(wǎng)的效應(yīng)。由于在平板式光伏電池組件中各個(gè)光電池片串聯(lián)后形成一個(gè)整體再進(jìn)行層壓和封裝，因而“熱島效應(yīng)”所造成的單個(gè)光電池片的局部損壞會(huì)導(dǎo)致整塊組件的報(bào)廢。據(jù)外報(bào)道，“熱島效應(yīng)”使平板式光伏電池組件的實(shí)際使用壽命至少減少10。而在新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”中，每個(gè)光漏斗的表面有一層高透光率的玻璃，與光電池片有相當(dāng)?shù)木嚯x（約28cm），這種結(jié)構(gòu)從根本上消除了“熱島效應(yīng)”形成的條件，因此，新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”在實(shí)際應(yīng)用中比平板固定式的實(shí)際使用壽命至少長(zhǎng)10，更長(zhǎng)的使用壽命將帶來(lái)更多的發(fā)電量，也因而帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

2、更容易抗風(fēng)

與傳統(tǒng)的平板固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”具有更好的抗風(fēng)能力，這是因?yàn)橄到y(tǒng)跟蹤裝置采用了高轉(zhuǎn)速比的蝸輪蝸桿機(jī)械設(shè)計(jì)，增加了裝置的強(qiáng)自鎖功能（在安徽應(yīng)天新能源公司的試驗(yàn)中，已經(jīng)做到抵抗10米/秒的風(fēng)速）。此外，每臺(tái)發(fā)電裝置的各個(gè)光漏斗之間留有一定的空隙，便于大風(fēng)從間隙中穿過(guò)。

3、具有更強(qiáng)的抗沖擊的能力

新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”在研發(fā)過(guò)程中，特別考慮了實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的各種惡劣壞境對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響，如冰雹、石塊、沙塵等引起的沖擊。發(fā)明者用一種特殊工藝制成的“不碎玻璃”，封裝在每個(gè)光漏斗的表面，保證光漏斗在較嚴(yán)重的沖擊下，表面玻璃僅僅是開(kāi)裂而不破碎，從而確保光伏電池在較惡劣的環(huán)境條件下都受到很好的保護(hù)。特別值得一提的是，與鋼化玻璃相比，這種特殊工藝的“不碎玻璃”既成本低廉又具有高透光率。因此，新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”具有足以抵御各種惡劣環(huán)境的更強(qiáng)的抗沖擊能力。

4、更便于維護(hù)

前面已經(jīng)談到，傳統(tǒng)的平板式太陽(yáng)能光伏電池組件（目前通常為50~100W）是由若干個(gè)光伏電池片串聯(lián)后形成一個(gè)整體再與鋼化玻璃封壓在一起，“熱島效應(yīng)”所造成的單個(gè)光伏電池片的局部損壞會(huì)導(dǎo)致整塊組件的報(bào)廢（因?yàn)楫?dāng)一個(gè)光電池片出現(xiàn)故障后，無(wú)法單先將這個(gè)故障組件進(jìn)行維修或更換）。而對(duì)于新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”，每個(gè)發(fā)電單元（比如目前150W樣機(jī)）是由18個(gè)相互先立的光漏斗以及18個(gè)光伏電池片串連在一起的，每個(gè)光漏斗與每個(gè)光伏電池片自成一體，如果一個(gè)光伏電池片出現(xiàn)了故障，可以非常容易的單先拆卸下來(lái)進(jìn)行維修或更換，而絲毫不影響其他光漏斗及光伏電池的工作。因此，這種新的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”更便于維護(hù)，這也會(huì)在實(shí)際應(yīng)用中帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

四、我大規(guī)模發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)、障礙和建議

1、優(yōu)勢(shì)（1）太陽(yáng)能資源

我有著豐富的太陽(yáng)能資源，大部分地區(qū)位于北緯45°以南，全2/3的土面積年日照小時(shí)在2200小時(shí)以上，每平方米太陽(yáng)能年輻射總量為3350~8400兆焦，平均值是5860兆焦（相當(dāng)于199kg標(biāo)準(zhǔn)煤），全年陸地表面每年接收到的太陽(yáng)輻射能約為5×1022焦，相當(dāng)于2.4萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

從全太陽(yáng)年輻射總量的分布來(lái)看，西部和北部的西藏、青海、新疆、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙等地的總輻射量和日照時(shí)數(shù)均為全較高，屬世界太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)之一；四川盆地、兩湖地區(qū)秦巴山地是太陽(yáng)能資源低值區(qū)；我東部、南部及東北為資源中等區(qū)。

（2）太陽(yáng)能電池制造業(yè)#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

我的太陽(yáng)能電池制造業(yè)發(fā)展很快，光伏電池及組裝廠已有十多家，制造能力已達(dá)每年10萬(wàn)kW以上。我目前的光電池大部分出口到外。

2、障礙

盡管我有著很好的太陽(yáng)能資源和光伏電池制造能力，我太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的整體水平與發(fā)達(dá)家還有很大的差距，主要表現(xiàn)在：

（1）太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈的上游即多晶硅原料的生產(chǎn)嚴(yán)重依賴進(jìn)口，自給率僅有2.6；半導(dǎo)體級(jí)硅材料短缺導(dǎo)致光電池價(jià)格居高不下，而太陽(yáng)能級(jí)硅料存在巨大的成本下降空間。

（2）太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的下游即發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的市場(chǎng)還很小。

雖然目前已經(jīng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)通過(guò)“送電到鄉(xiāng)”等家工程推廣了一些戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)和小型光伏電站，解決了部分無(wú)電人口的供電問(wèn)題，但是由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本較高，全目前的光伏發(fā)電規(guī)模還很小，目前還沒(méi)有一個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的真正商業(yè)化示范。

3、建議

盡管太陽(yáng)能光電像風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電等其他可再生能源的發(fā)展一樣離不開(kāi)政策支持、建立保護(hù)電價(jià)、稅收激勵(lì)措施等等，但是筆者認(rèn)為，在突破太陽(yáng)能光電成本高這一發(fā)展障礙的諸多舉措中，較根本的措施還是依靠科技進(jìn)步、鼓勵(lì)推廣應(yīng)用新技術(shù)來(lái)大幅度降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本。關(guān)于具體的舉措，比如在上游打破外對(duì)我的壟斷，自主研制開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能級(jí)的低成本的多晶硅料，從而大幅度降低太陽(yáng)能光電池的成本；在下游鼓勵(lì)具有低成本高效益的光伏發(fā)電新技術(shù)的示范和應(yīng)用，比如像本文以大量實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”，既具有自主創(chuàng)新性又具有更優(yōu)性價(jià)比，應(yīng)選擇太陽(yáng)能資源條件好的地區(qū)（如內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)，同時(shí)具有太陽(yáng)能資源、電網(wǎng)、交通的便利條件）開(kāi)展示范，使我在太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域走在世界前列，并且讓無(wú)窮無(wú)盡的太陽(yáng)能資源盡早造福于社會(huì)。

附圖：安徽應(yīng)天新能源公司新廠區(qū)正在建設(shè)中的“采用數(shù)倍聚光的光伏發(fā)電系統(tǒng)”的1萬(wàn)瓦先立光伏電站，作為產(chǎn)區(qū)的主要供電來(lái)源之一。

注：每個(gè)發(fā)電裝置的峰值功率為150W，1萬(wàn)瓦將需要64臺(tái)這樣的裝置，總占地面積為530平方米。目前已經(jīng)安裝了8臺(tái)，其余的50多臺(tái)即將很快安裝完畢。