引“纠正太阳能光伏应用中的错误观点（转载）”

sillboy

在feiyu0207的空间看到这篇文章，很受触动，自己接触太阳能光伏也有些日子，从太阳能路灯、太阳能户用系统到光伏屋顶电站，大大小小的项目有过不少，但没有这个思考的高度，但对文中的部分观点不敢苟同，个人认为光伏有其自身的生命特点，在纷乱时部分产品造成太阳能的口碑欠佳，但不影响整体趋势


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太阳能光伏应用工程已如雨后春笋，在政策春雨的沐浴下，一个个冒出地面，一年之中，笔者接触了数以百计的工程咨询，也参与了几个重大工程的工程设计，在工作之中，深切地感受到光伏技术应用困难的主要根源，将在于大多数人对该项技术缺乏深入了解。特就几个常见的错误观点列出，与广大光伏应用研究人员和用户们共同探讨。
　　☆光伏电力是可再生能源吗？
　　☆逆变并网是否方便应用？
　　☆光伏供电系统能否额定功率输出？
　　☆光伏路灯是不是科技产品？
　　☆光伏应用能不能省下电费？
　　☆光伏技术应用还有没有实用价值？

　　一、光伏电力是可再生能源吗？

　　太阳能是可再生能源，光伏电力不是可再生能源，这在目前是不容置疑的，在相当长时期内，也难以改变这个现实。

　　光伏电力的产生，是要使用设备来完成的，物化在设备制造过程中的能源消耗不能忽略不计，如果，设备生产所消耗的不可再生能源远远大于设备再发生的能量，那么由该设备发生的能量就不能算是可再生能源。事实正是如此，一峰瓦硅电池的生产耗能远大于一峰瓦硅电池在寿命期内所发生的电力。尽管在发电时没有再消耗不可再生能源，但是该电力也不是可再生能源。

　　有关资料虽没有给出准确的峰瓦硅电池生产耗能的明细及总和，用最简便的能源价格替换理论来分析也就一目了然了。该理论认为：任何现代产品都可以用必要能源消耗量进行定价，反过来说，也就是认为任何产品都是由物化的能源所构成。数美元一峰瓦的硅电池如果产电不值一美元（是指成本电价），就可以视其为耗能产品，事实上，数美元一峰瓦的硅电池价格也不等于产电的光伏系统单位峰瓦造价。

　　二、逆变并网是否方便应用？

　　光伏应用的最普遍形式是逆变并网，原来是因为贮能的问题不能解决，就考虑将剩余光伏电力并网应用。逆变并网使光伏电力与传统市电应用在形式上几乎没有区别，但本质上却是完全不同的。

　　的确，逆变并网除了给逆变器制造生产增加了一点点麻烦，这个麻烦可以由厂家获利来补偿之外，没有让用户明显感到不适，甚至没有了光伏电力也不会被人察觉，微乎其微的并网电力，犹如在你家的水缸里落下几点雨水。如果不是逆变器谐波对电网造成了污染，你是尝不到那雨露甘甜的。

　　假如，逆变器存在着谐波严重或与电网不同步等问题，这种情况常见，或者出现孤岛效应，或者是逆变器的故障造成网电的短路……类似事件也并不少见。就不见得不会丝毫不影响电网。所以，虽然雨水香甜，你露天的水缸还是盖上为好。

　　从技术上讲，逆变损失是十分严重的，由于光伏发电随日照强弱不断变化，而并网逆变器的效率不是在任何功率输出时都能很高，一个能满足光伏发电1000W的并网逆变设备，通常只在2-3百瓦的甚至几十瓦功率下运行，其效率应该不高。光伏电力本来就昂贵，再一次损耗在逆变过程中，光伏系统本来就贵，再增加一部分在逆变设备上，光伏逆变并网电价就不止6倍市电价格，谁舍得用？“国家补贴”的结果只引发电表假转。

　　三、光伏供电系统能否额定功率输出？

　　不去逆变并网，直接使用光伏电力，价格上就实惠很多，可是麻烦也不少，怎么用？别说用习惯了稳定可靠网电的市民，不能适应光伏电力变化无常的供电，甚至光伏应用技术的研究设计人员都很难从习惯思维中解脱出来。

　　使用一个电器，首先的技术概念，就是额定功率。光伏电力能不能带动一个额定功率电器的前提就是光伏系统的输出功率>该电器的额定功率。大得多，造价高，又很贵，不够大，带不动，每天带多久？什么时候用，什么时候不用，太阳虽然按时升落，却不提供额定能量。一峰瓦的电池板绝对是带不动一瓦设备的，这个简单道理有的技术人员都不明白。

　　经过精确计算和认真设计的光伏系统，一开始也能正常运行，就象事先预料的那样光伏照明亮如白昼。光伏路灯一览无遗，光伏喷泉洋洋洒洒，但是一两年以后，所有系统都不工作了。既不全是质量问题，也不是维护保养不善，而是设计时忽略了光伏系统的供电特征，光伏系统不论电池矩阵和蓄电池系统都会因为本身的特性而逐日衰退，电池板更容易因为清洁不及时，或者热斑效应、连接不良、参数不一致而造成功率严重下降，整个光伏系统的配置就因此失调而功能衰竭，彻底失效。这就是样板工程也大多不长寿的根本原因。

　　四、光伏路灯是不是科技产品？

　　光伏路灯的突出优势似乎不用拖电缆，作为独立系统的光伏路灯，恰恰是变化多端的光伏供电系统和额定功率用电系统完全不相协调的搭配。装在路灯杆头上的电池板是很难清洁的，光伏路灯的点亮，完全是依靠已经充满了电的蓄电池供电。如果充满一次可在阴雨天持续亮两星期的光伏路灯，那么在晴朗的季节里，也许能持续一个月的照明，也许每个月取出电池充一次电，或者是用过放电保护，让路灯熄灭，都能让人感到光伏路灯在正常使用，但是随着灯杆的电池板灰尘堆积和自身衰减，一月一次的蓄电池充电，可能就要改为20天一次，直到两年左右更换电池时，光伏供电的比例已经从最初的三分之二降到很低，靠蓄电池供电的光伏路灯，肯定比拖电缆的路灯更昂贵，更麻烦，独立系统的光伏路灯是典型伪科技产品。

　　象图示这个光伏路灯，电池板功率50WP，蓄电池12V×120AH，灯具功率10W，每晚亮八小时，1440/80=15天，放电深度为65%时，约可工作12天，而电池板初期产生的电能每月仅2-3KWH，经过充放电的损失，可有效使用的电能大概也只有1000WH左右。该计算和上述的分析完全一致。它的工作就总也和上述的情况相同，这个庭院灯可不是一个普通的商品，而是某光伏研究机构成果展示，这个路灯经过两年多实验，证实了这是个不适用的产品。至于大多数的商品类光伏路灯，性能更差。

　　五、光伏应用能不能省下电费？

　　即使光伏路灯50%由光伏电力提供，50%的市电电力补充，是不是就能省下电费呢？相比普遍路灯来说，几乎没有任何意义。

　　1度电经过一次充满蓄电池过程，最多只能发生0.7度电左右的功效，实际过程中，远低于这个数值，加上蓄电池的成本价格早已达不到0.5度电的效用，50%光伏电力的补充，以致于都弥补不了使用蓄电池的损失，不如使用普遍路灯。

　　对于其它使用蓄电池的逆变光伏电力系统来说，在逆变过程中，又存在相当大变流损失。这个现实与前面光伏电力是不是可再生能源的讨论十分相似，其实只要光伏电力的价格，从投入到运行不低于市电的售价，就省不下电费。所谓“光伏应用省了电不省钱”的说法，没有道理，光伏应用是既省不了电，又省不了钱。

　　换句话说，如果把干电池手电筒用于客厅照明，省下了电费，很多人也是不情愿的，买电池的开支会高出许多，但是，曾经也有不少人宁可拿着手电筒上下楼梯，走过楼道而不肯在楼道上装盏常明灯。这又说明了手电筒在特定的条件下，省下了电费。
所以说，光伏应用能不能省下电费，不是一个简单的问题。

　　六、光伏技术应用还有没有实用价值？

　　能不能省下电费，并不意味着光伏应用的价值的有无。就象手电筒一样，能不能代替其它灯具，并不完全取决于电池的价格。微观经济学中关于相关产品的价格替换理论，对于电力产品来说，几乎就是没有意义的，电池电力，光伏电力和市电电力并不等同桔子、香蕉、梨子的类分，即使类同，也会因为消费者偏好而可以不遵从规则。习惯了市电的电民在选用光伏电力时，自然会是优先考虑逆变并网形式。但是，硬把桔子改成香蕉去迎合喜好香蕉口味的人士，技术上有困难，经济上不合算。

　　光伏电力也应该是“天生我才必有用”，关键问题是怎么应用，应用得好，就有价值，应用得不好，就失去了价值。在太空应用，无庸置疑，很有价值，在地面逆变并网应用，就类似改桔子为香蕉，失去了价值；在地面非逆变应用，就存在价值。




以下为文章的部分评论
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studerchina 2011-5-13 09:47
太阳能的效率的真正理解，业界的工程师确实没有深刻。
太阳能离网系统的市场，具有强大的自然生命力，这是市场需求带来的。希望政府不要在搞什么补贴给离网市场，别摧毁了这个市场。
太阳能并网市场，如果没有中国人的污染和能源浪费，欧洲也不会发展到今天。历史悲剧在不断重演。
这篇文章确实有高度，具有警示作用。

jeff_wu2006 2011-5-13 09:53
个人认为：光伏在无电地区的应用是最合适不过了。太阳能路灯真的是面子工程，更可笑的是还有市电互补的太阳能路灯---中国发明出来的。

feiyu0207 2011-5-14 08:27
jeff_wu2006: 个人认为：光伏在无电地区的应用是最合适不过了。太阳能路灯真的是面子工程，更可笑的是还有市电互补的太阳能路灯---中国发明出来的。呵呵 ，中国人就好面子·

studerchina 2011-5-14 15:34
太阳能路灯，在城市里使用，解决了电缆盗割问题。另外，即使在城市，有些地区安装太阳能路灯从成本也是划算的。
现在是电力公司独家垄断，造成交流路灯的线路铺设非常昂贵。这些原因，促使太阳能路灯生意的火爆。
只是，国内一哄而上，造成良莠不齐，质量没有了保障，因此有些负面消息。
从全球发展来看，随着直流高效灯具发展，太阳能路灯发展还是良性的。君不见，交流路灯效率低，损耗也大。

studerchina 2011-5-14 15:37
我又仔细看了这篇文章，有些观点，明显偏颇。讲的太宏观了。最好有实验数据佐证观点。比如说“在地面逆变并网应用，就类似改桔子为香蕉，失去了价值；在地面非逆变应用，就存在价值。”明显偏颇了
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sillboy

生产硅晶光伏发电系统的能耗演算：
1：硅砂——冶金硅的能耗：13kwh/kg
2：冶金硅——多晶硅的能耗 200kwh/kg，这是国内改良西门子法平均水平，欧美日7巨头先进水平为150-180 kwh/kg
3：多晶硅——多晶硅片的能耗9 kwh/kg，多晶硅铸锭重量270kg，国际目前主流应为450kg，LDK现在800kg量产技术已成熟，另单晶硅片的电耗比多晶硅略高，如考虑未来技术发展趋势，156×156mm硅片尺寸将成为主流，电耗还有降低的空间，使用多线切割机切片能耗水平。
4：硅片——多晶硅光伏电池的能耗 0.2kwh/Wp;
5：光伏电池——光伏组件的能耗 0.15kwh/Wp，含封装材料（钢化玻璃，EVA，TPT等）的生产能耗
6：光伏组件——光伏系统”的能耗 0.31kwh/Wp;含并网控制逆变器、电缆、开关、支架、仪表等的生产能耗。
另：
第一步：多晶硅生产消耗工业硅原料：1.5kg，即每生产1kg高纯多晶硅需要1.5kg冶金硅;
第二步：拉制硅棒或浇铸硅锭消耗高纯多晶硅：1.2kg，即1kg硅锭/硅棒需要1.2kg高纯多晶硅;
第三步：1kg硅棒或硅锭可以切60片125×125mm的硅片（薄片可切70~90片），每片平均制造2.4Wp太阳电池，合计为：144Wp/kg。
4：制造每瓦太阳电池需要的高纯多晶硅： 1200g/144Wp = 8.3g/Wp，国内先进水平：6g/Wp
5：制造每瓦太阳电池需要的工业硅：1.2×1.5×1000g/144Wp = 12.5g/Wp;
根据上述参数计算，得到各环节电力消耗情况如下：
第一步每W耗能=13kWh/kg×12.5g/Wp/1000 = 0.1625 kWh/Wp;
第二步每W耗能= 200kWh/kg×8.3g/Wp/1000 = 1.66 kWh/Wp
第三步每W耗能=9kWh/kg÷144Wp/kg = 0.0625 kWh/Wp

全部能量消耗：第一步每W耗能+第二步每W耗能+第三步每W耗能+硅片——多晶硅光伏电池的能耗 0.2kwh/Wp +光伏电池——光伏组件的能耗 0.15kwh/Wp +光伏组件——光伏系统”的能耗 0.31kwh/Wp =2.545kWh/W
太阳电池组件产率＝98％(即封装成品率)，制造安装好一个光伏系统每瓦全部能量消耗：2.545 /0.98 = 2.597kWh/Wp
也就是说安装好一W光伏发电系统需 2.597度电。

中国西部的太阳能资源丰富，光伏发电系统的年平均利用小时数为3000小时（已经考虑了系统效率），东部差一些，约为1000小时，平均1500小时，即每瓦太阳电池一年可以发出1.5kWh的电。由此，可以计算出光伏发电的能量回收期：2.597/1.5 = 1.73年
国内生产的太阳能组件的使用寿命25年，以此推算，生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后，几乎不用再消耗电量，即可发电约22年，并且没有任何污染物排放。事实上，即使25年之后，太阳能组件的发电效率大约相当于25年之前的80%，仍可使用很长一段时间。2009年，中国一个代表团在访问德国康次坦茨国际太阳能研究中心时，看到该中心收集的一组1983年产的太阳能单晶硅电池，目前转化效率仍可稳定在17%，计算其寿命已达到27年。就是在国内，也有1977年生产的单晶硅太阳能电池组件，用于气象观测站，目前仍可发电，转化率仍有12%，计算寿命已达到33年。随着国内多晶硅质量提高、稳定，多晶硅供应逐步富裕，太阳能光伏发电高转化率、长寿命、低成本效益会更显著。而且就是二三十年产品到期后，多晶硅还是可以回收再利用的，再加工就不需要很多电力了。

sillboy

随着柔性直流输电技术的发展，大规模地面光伏电站可并网到柔性直流输电模式

陈哥

sillboy 发表于 2012-4-1 10:43
生产硅晶光伏发电系统的能耗演算：
1：硅砂——冶金硅的能耗：13kwh/kg
2：冶金硅——多晶硅的能耗 200k ...

安装1W光伏消耗近3度电，还不恐怖吗，要实效发电3000小时。加上天气夜晚等不发电的时间，加上设备维护的时间，加上替换的原因，加上损耗，衰减，报废等其他原因，粗略估计大概每天实效发半小时不到的电吧，约7000天，即大概要19年，才能持平安装时消耗的电力，到那时整个系统寿命也到尽头了。还有使用不当，储能不当，可能把这点保本的电都浪费了，何况还有工程费用，人力物力消耗，请问于经济于功效于环保，价值何在？

zjjaqzh

是有些极端了。但放在国内的的确确会出现这样的问题。

wzl19840623

不敢苟同，但二楼发表的很好，但就是能不能将数据来源说下

solar2006

光伏路灯是不是科技产品？不管以后的光伏路灯怎么样，起码当前的路灯基本上是垃圾。

新奇特科技

solar2006 发表于 2012-5-4 15:33
光伏路灯是不是科技产品？不管以后的光伏路灯怎么样，起码当前的路灯基本上是垃圾。

我不敢苟同你的说法，虽说当前很多滥竽充数的企业，但各个行业都这样的企业。

solar2006

蓄电池保守点说3年一换。得花多少钱？你所谓节约的电费能抵消吗？？？？

liyanbinlp

有点极端，食物的存在必然有它存在的价值与理由。