王國海 隆 麗

（1、昆明供電局繼電保護所，云南 昆明 650011；2、云南省電力設(shè)計院，云南 昆明 650011）

1 引言

隨著能源需求的不斷加大和氣候、環(huán)境問題的日益嚴重，加快可再生能源發(fā)展已成為全球?qū)嵤┛沙掷m(xù)能源戰(zhàn)略的重要舉措。而光伏發(fā)電具有資源普遍且豐富的特點，是各種可再生能源中很重要的能源。經(jīng)過多年發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)已漸成熟，并逐步由獨立的補充電源向大規(guī)模并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展，但是，光伏電站也存在著影響環(huán)境、電網(wǎng)和能源利用效率低等問題，何種情況下適宜建設(shè)光伏電站的建設(shè)建設(shè)同時，相比之下太陽能光熱利用技術(shù)也許是更好的發(fā)展方向。

2 云南省太陽能資源

2.1 資源總述

云南省地處低緯高原，北回歸線貫穿于省內(nèi)南部，各地海拔相對較高，加之所處地理位置的特殊性，使得全年可接受的太陽輻射能比較充裕，全年太陽高度角變化幅度不大，冬夏半年太陽可照時數(shù)差別較小，一年中太陽輻射能量差異不大，季節(jié)分配比較均勻，四季溫暖，年氣溫差較小。

云南全省國土均位于北緯30°以南的區(qū)域，許多地區(qū)海拔都在2000m左右，分屬熱帶山原或低緯高原。境內(nèi)大部分地區(qū)地勢較高，山地、高原占全省總面積的94%，地表上空大氣層厚度較薄，空氣密度小而大氣透明度高，太陽輻射獲取量比平原地區(qū)多。云南的太陽能資源僅次于西藏、青海等省區(qū)，是中國最豐富的省份之一。云南北部的金沙江河谷地區(qū)干旱少雨，日照充足，是全省太陽總輻射量最多的地區(qū)。

太陽能資源總儲量是指不考慮地形影響、工程成本、技術(shù)效率等因素，只考慮水平面上所接收到太陽能總輻射量。

經(jīng)研究計算，云南省太陽能資源總儲量為2.14251×1015MJ/a，相當于每年獲得標準煤731億t/a。

2.2 云南省太陽能區(qū)域分類

在綜合考慮太陽總輻射、日照時數(shù)、日照百分率三個要素的基礎(chǔ)上，將云南省太陽能資源開發(fā)區(qū)劃分為四類區(qū)域：最佳開發(fā)區(qū)、較佳開發(fā)區(qū)、可開發(fā)區(qū)、一般區(qū)。

2.2.1 最佳開發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽總輻射在6000 MJ/m2.a以上，年日照時數(shù)在2300hr以上，年日照百分率在61%～53%之間。

2.2.2 較佳開發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽總輻射在5500～6000MJ/m2.a之間，年日照時數(shù)在2100～2300hr之間，年日照百分率不低于50%。

2.2.3 可開發(fā)區(qū)

此區(qū)域內(nèi)年太陽總輻射在5000～5500MJ/m2.a之間，年日照時數(shù)在2100hr左右，年日照百分率在45%～50%間。

2.2.4 一般區(qū)

在此區(qū)域內(nèi)年太陽總輻射在5000 MJ/m2.a以下，年日照時數(shù)在2100hr以下，年日照百分率不到40%。占全省總面積的18.69%。

3 太陽能光伏電站分類

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行方式基本可分為兩類，即獨立運行和并網(wǎng)運行。

獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)是靠光電轉(zhuǎn)換來發(fā)電，需要有蓄電池做儲能裝置，它主要由太陽能電池陣列、蓄電池組、充電控制器和逆變控制器等組成。由于必須配置蓄電池儲能裝置，所以整個系統(tǒng)造價較高。

在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電一般與電網(wǎng)連接，即并網(wǎng)運行方式。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將許多獨立的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的電力通過并網(wǎng)逆變裝置并入常規(guī)電網(wǎng)，把常規(guī)電網(wǎng)作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的載體，與常規(guī)電網(wǎng)實現(xiàn)高品質(zhì)電能的雙向傳輸。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器起關(guān)鍵作用，它具有同電網(wǎng)連接功能。

4 云南建設(shè)并網(wǎng)光伏電站存在的問題

并網(wǎng)光伏電站由于其裝機、占地規(guī)模很大，因此帶來的影響不可忽視，建設(shè)并網(wǎng)光伏電站存在的主要問題有以下兩個方面：

4.1 環(huán)境方面

目前太陽能電池的行業(yè)是以能量來制造能量?，F(xiàn)階段太陽能電池發(fā)電的方式主要有四種：多晶硅電池組件,單晶硅電池組件,硅帶以及薄膜太陽能電池。由于轉(zhuǎn)換效率的差異，如今的主流是多晶硅以及單晶硅電池組件。

多晶硅生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多，環(huán)境污染嚴重。

生產(chǎn)多晶硅是一個提純過程，非金屬硅轉(zhuǎn)化成三氯氫硅，再用氫氣進行一次性還原，這個過程中約有25%的三氯氫硅轉(zhuǎn)化為多晶硅，其余大量進入尾氣，同時形成副產(chǎn)品——四氯化硅，每生產(chǎn)一噸多晶硅，就產(chǎn)生4噸以上的四氯化硅廢液。在這個過程中，如果回收工藝不成熟，三氯氫硅、四氯化硅、氯化氫、氯氣等有害物質(zhì)極有可能外溢，存在重大的安全和污染隱患。但據(jù)調(diào)查，大部分的廠家的技術(shù)是達不到閉環(huán)式要求的。

另外一方面，由于規(guī)模龐大的太陽能電池陣列遮蓋了其下所有的土地，這些土地將由于終年不見陽光而導致寸草不生，一座裝機僅10MW的并網(wǎng)光伏電站占地達450畝，而云南省并網(wǎng)用的光伏電站裝機都在50MW以上，即每座光伏電站將至少占地2250畝，這些失去陽光的土地帶來的環(huán)境損失是無法衡量的。

4.2 電網(wǎng)方面

光伏電站的出力具有很強的隨機性、間隙性，隨機變化可能導致電網(wǎng)潮流大小和方向的改變，給電網(wǎng)調(diào)度帶來很大的困難，特別是在云南省電網(wǎng)比較薄弱的地區(qū)，其電能質(zhì)量和供電可靠性大大受制于光伏電站的運行情況。

同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)大量運用電力電子器件，有可能增加系統(tǒng)的諧波污染，對電網(wǎng)電能質(zhì)量有一定影響；另外，光伏發(fā)電的接人使傳統(tǒng)輻射狀電網(wǎng)變?yōu)槎嚯娫词骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的繼電保護原理也必然隨之發(fā)生巨大變化，研究適應(yīng)于多電源網(wǎng)絡(luò)的保護原理是一項亟待解決的問題。

4.3 太陽能熱利用優(yōu)點

相比太陽能光伏電站，看似簡單的太陽能熱利用，卻具有無可比擬的優(yōu)勢。舉個簡單的例子，目前最先進的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率也就在20%左右，而太陽能熱水器可以輕松達到90%。太陽能熱利用不僅僅提供建筑所需的熱水，太陽能熱發(fā)電是除光伏發(fā)電技術(shù)以外的另一有很大發(fā)展?jié)摿Φ奶柲馨l(fā)電技術(shù)。它是將太陽能聚集起來產(chǎn)生高溫熱能，加熱工作介質(zhì)來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。除了高溫熱能的產(chǎn)生來自太陽之外，其他組成部分與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似。其發(fā)電成本是目前唯一可以與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電競爭的太陽能技術(shù)，而其所特有的儲能技術(shù)可以在無陽光的夜間或陰雨天仍能發(fā)電，使其具有非常廣闊的前景。

5 建議及結(jié)論

5.1 云南省擁有豐富的太陽能資源，太陽能資源總儲量為2.14251×1015MJ/a，相當于每年獲得標準煤731億t/a，應(yīng)該選擇以最少的代價獲得最高的利用效率的利用方式。

5.2 由于太陽能光伏電站存在著造價高、在太陽能光伏電池板的生產(chǎn)過程中所付環(huán)境代價較大、太陽能光伏板陣列占地面積巨大、光利用效率偏低等缺點，因此，建議在發(fā)展太陽能光伏電源的思路上，可更偏重于發(fā)展建筑物屋頂太陽能，而非集中式大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站。

5.3 云南太陽能光伏電站適用于無電網(wǎng)的邊遠地區(qū)及人口分散地區(qū)。在地處偏僻、以生活用電為主的村寨中建設(shè)裝機規(guī)模較小的光伏電站，直接接入當?shù)剞r(nóng)網(wǎng)，不但滿足了當?shù)厣睢⑸a(chǎn)中的用電，同時也節(jié)省了從主網(wǎng)中延伸電網(wǎng)的長距離線路建設(shè)費用。

5.4 本著提高太陽能效率、降低環(huán)境污染的宗旨，在云南省利用太陽能方向上，建議積極發(fā)展和運用太陽能熱利用技術(shù)，以替代太陽能光伏利用。

[1]云南省能源局.云南省能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃[Z]，2010.

[2]貢光禹摘譯.規(guī)劃新能源的未來發(fā)展[J].能源政策研究,（3）：63-68（4）：67-72.