浅析中国太阳能发电的自然与人为障碍

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  摘 要:笔者自2006年开始,跟随探索太阳能发电开发与试验的几个企业和研究机构,不断思考中国国内太阳能发电的真正出路和合理方法及“时序”。而今一路的回忆下来,谈谈对中国国内太阳能发电的自然与人为障碍,愿与大家共同探讨和体会,寻找共同的感觉和感慨。
  关键词:太阳能发电所需环境条件;自然障碍;人为障碍;时机
  一、中国国内太阳能发电的自然障碍
  笔者在6年内参与了几种太阳能发电装置:
  (1)单晶硅平板式发电,含固定式和太阳自动跟踪式;
  (2)平板梯形槽聚光发电;
  (3)弧面镜聚光平板发电(含太阳自动跟踪);
  (4)塔式发电(使用以色列进口空气动力发电机;太阳自动跟踪);5:弧面聚光太阳能热油槽发电(含太阳自动跟踪);
  (5)风光互补LED路灯(灯罩带各类艺术造型);
  (6)屋顶太阳能电站(平板固定式)。
  根据笔者6年来的工作体会,觉得中国国内太阳能发电存在以下自然障碍。
  首先,看一下中国太阳能资源分布情况:
  根据某些权威统计,我国西部太阳能的总辐射量约为140-200卡/cm2年,高于东部的80-160卡/cm2年,我国东部、北部地区的年辐射总量约为120-160卡/cm2年,高于南部地区80-120卡/cm2年,我国三分之二以上地区的年日照时数达2000小时,太阳能资源最好的地区和最差的地区,都分布在北纬22°~35°区域内,尤其是青藏高原,是我国太阳能资源最理想的地区,年辐射量达180~200卡/cm2年。而四川盆地由于处在南北两股暖冷气流交汇处,云雨天气多,形成太阳能资源的低值中心,在北纬30~40°之间,太阳能资源随维度增加而增加,北纬40°以上,太阳能资源自东向西逐渐增加,新疆地区太阳能资源分布由东南向西北逐渐减少,海南岛太阳能资源由东北向西南逐渐增加,与台湾相当。由太阳能分布图(图可从网络查看,略。)可以看出,华东、华南、华中经济较发达地区,太阳能资源大多为三类地区,四川盆地及周围为四到五类地区。
  从中国的太阳能资源分布情况,笔者分析其中的劣势:在华东、华南、华中经济较发达地区,能源短缺,工业密布,空气污染严重,人们虽对太阳能发电有较大的热情,但偏偏太阳辐射强度不高,经大多数试验表明,发电效率很低(5%左右,理论理想值应为22%~28%),几乎完全得不偿失,即使只考虑环境效益,不考虑经济效益,也仍是劳而无功!而西部地区,即使太阳能资源丰富,但人口较少,经济不发达,能源相对充足,缺乏对太阳能发电投资的热情,也无紧迫性、必要性和经济上的可行性。这真是天公错位不作美。如果在西部发电,送往东部电网,代价高昂,效率低,距离远,衰耗大,综合经济效益仍很差。
  其次,我们从太阳能光伏发电的技术现状来分析其中的劣势:
  以国内光伏产品龙头无锡尚德的太阳能电池板为例,产品的光电转换效率最高(理想环境下的理论值)为28%,但中国境内多风沙、雾霾、阴雨(相较于欧洲的空气质量,简直羞于相提并论),发电效率就大大降低(不足5%),如果采取表面辅助清理装置如类似电动“雨刮器”、“水喷淋”冲洗装置,不但成本大大上升,而且装置结构和自动化程度要求大大提高,更不必提“人工清理”。如果不清理表面,那基本上最多一个月,就发不出什么电了。
  太阳能发电装置占地面积大,对于经济发达地区而言,人多地少,寸土寸金,加上现在房地产火爆,显而易见经济上不可行。如果采用聚光发电加太阳自动跟踪,则装置复杂、体积仍然庞大、维护保养技术和材料成本高、困难多。而且,聚光的同时也聚热,而对于光伏发电而言,随着电池板发热,发电效率也随之降低,如果再在电池板底部采用铝型材散热,材料成本再次提高及整体结构装置也变得更复杂。
  再看看太阳能发电的主要储能装置----蓄电池,行业中大多采用铅酸蓄电池,由于太阳能发电的频繁充放电特性(每天都在冲放),蓄电池寿命大大缩短,基本不超过两年。如果采用高性能蓄电池,如锂电池或镍氢蓄电池,成本又大大提高。铅酸蓄电池存放环境要求也较高,不能受冻,需采取相应的保护设施,维护及更换成本高。
  以笔者6年的试验经验,按较理想状态下进行技术经济核算,太阳能电池的寿命为18至20年(在中国目前的自然环境中能否有这么长,笔者表示怀疑),蓄电池两年一更换(还不计算对废弃蓄电池的环保处理费用),按每度电2元(人民币)计算,大概是8年投资回收期,后10年为利润(要减去难以预测的维护费用),加上一次性投资巨大,这严重影响了投资者的积极性。
  二、中国国内太阳能发电的人为障碍
  首先,中国的太阳能光伏产品行业产能已严重过剩,在国内缺乏足够的应用市场,以出口为主,主要面向欧洲市场,市场残酷竞争,导致向欧洲市场倾销,并经常受到欧洲的集体制裁,贸易摩擦频繁,导致市场剧烈波动。
  其次,行业投资的冲动性和盲目性。这在中国的各个行业都具有普遍性,已成为无法治愈的通病,如同现在的“房地产”和过去已病态多年,“卧床不起”的股市。当初投资者在对高科技产品的盲目崇拜和预期利益驱动下,一哄而上,而今又几乎一哄而下(当然是在利益权衡下被迫的)。
  对于在中国国内建设太阳能电站,当初,人们怀着一种理想和美好的憧憬,尝试着投入资金,到了2006年下半年以后,房地产行业猛然崛起,房价暴涨,利润丰厚,虽然投资大,但收益高,回收期短,循环快,无风险,银行贷款和融资容易,全民趋之如骛,癫狂如洪流,原来一些愿意投资于太阳能电站的老板纷纷撤资转行到房地产业,致使某些院士级的研究与开发工作被迫暂停或放缓脚步。
  城市的大规模开发和到处开挖,尘土飞扬,遮天蔽日,太阳能电池板表面每天都蒙上一层灰土,连试验都得不到理论设想的结果,无论效率多高的太阳能电池,蒙上灰尘后,都显示不出“英雄本色”,信心和热情大受打击,甚至找不到一块像样的试验场地(房地产让城市土地寸土寸金)。   房地产对太阳能发电和部分风力发电都有“资金调度”的影响。
  曾经喧嚣一时的屋顶电站,也终于类似原因而不了了之。国内有很多更值得投资的好行业,除了“房地产”,还有与之配套的城市地铁、轻轨,高铁、大规模的城市市政基础设施,甚至包括新农村建设、城镇化等等。中国的太阳能发电“生不缝时”啊。
  日夜川流不息的各类机动车、私家车、工程车,尾气夹着尘土,让太阳能发电装置这位高贵的“大家闺秀”变成了真正的“灰姑娘”。
  既然太阳能发电起不了大作用,起点小作用,看看情况又怎么样呢?于是,大家几乎都想到了“太阳能路灯”:除了风尘依旧,笔者还遇到了这样一个怪现象----蓄电池的安置问题。为了防止蓄电池被盗,有人想到将蓄电池安置在高高的灯杆上,远看就象是绑了个“炸药包”,如此大煞风景,令人感慨万千。
  三、国民环保意识和中国太阳能发电的时机
  目前,适宜于成功应用太阳能发电的地方,或许在海岸孤岛、电力不及但空气环境较好的地方。
  从各方面情况看来,笔者认为中国采用太阳能大规模发电的时代还没有真正到来:
  首先,太阳能作为一种众所周知的清洁能源,有利于环保,但国民对之的环保意识还停留在极其肤浅的表面认识中,没有真正认识到太阳能发电需要满足清洁的环境条件作为前提,这在目前还是无法克服的一对矛盾。
  太阳能发电,需要没有风沙、雾霾,整体环境比较理想才能发电,才真正具有商业价值,而现在的中国处在大发展、大开发时期,西北的风沙起源更涉及到蒙古,很难做到“尘埃落定”。
  其次,我国的主要发电能源仍以廉价的煤炭为主,太阳能发电的成本无法与煤电相提并论,而煤电产生的污染,也恰恰是太阳能发电的克星!依我国目前的经济状况,还不能象欧洲那样,不计成本地投入到太阳能发电之中。
  民间资本的逐利性决定了还不可能以太阳能发电作为投资方向,即使国家投资,民间维护都做不到。
  笔者愚见:先应以大力发展水电、核电、风电等清洁能源,尽可能扩大比列,替代煤电,减少污染,并下大力气整治风沙,为太阳能发电创造清洁的大气环境;积极探索开发欠发达地区的土地资源供太阳能电站的建设;提高对太阳能发电的补贴;提高全民环保意识并进行相关知识的普及教育和宣传(要有一定的深度);合理规划和调度各种资源;掌握恰当的时机并创造合适的条件;培养与呵护这一个比较脆弱的行业。太阳能发电作为清洁能源,既可发电,又可为长期维护清洁的生活环境起到重大作用。
  (此文供热衷于太阳能发电的仁人志士共同探讨,并欢迎提出批评意见)。
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