編者按:在眾多新能源中如生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能,太陽(yáng)能光發(fā)電伏具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)、可再生且可利用量巨大/對(duì)環(huán)境沒有污染等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)對(duì)生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能等幾種常見新能源的對(duì)比分析,可以清晰地得出太陽(yáng)能光發(fā)電伏具有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì):
1)光伏發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)??梢詮膬蓚€(gè)方面看太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽(yáng)能取之不盡,用之不竭,而且在接收太陽(yáng)能時(shí)不征收任何“稅”,可以隨地取用;二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下,有些太陽(yáng)能利用已具經(jīng)濟(jì)性。隨著科技的發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)突破,太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)更加明顯。如果說(shuō)20世紀(jì)是石油世紀(jì)的話,那么21世紀(jì)則是可再生能源的世紀(jì)(太陽(yáng)能的世紀(jì))。
從太陽(yáng)能光伏發(fā)電站建設(shè)成本來(lái)看,隨著太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用和推廣,尤其是上游晶體硅產(chǎn)業(yè)和光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟,建筑房頂、外墻等平臺(tái)的復(fù)合開發(fā)利用,每kW太陽(yáng)能光伏發(fā)電的建設(shè)成本在2015年可達(dá)到5000元~1萬(wàn)元,相比其他可再生能源已具有同樣的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
2)太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源,可利用量巨大。太陽(yáng)每秒鐘放射的能量大約是1.6×1023kW,其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8×1013kW,相當(dāng)于6×109t標(biāo)準(zhǔn)煤。按此計(jì)算,一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892×1013千億t,是目前世界主要能源探明儲(chǔ)量的一萬(wàn)倍。太陽(yáng)的壽命至少尚有40億年,相對(duì)于人類歷史來(lái)說(shuō),太陽(yáng)能可源源不斷供給地球的時(shí)間可以說(shuō)是無(wú)限的,這就決定了開發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。從我國(guó)可開發(fā)的資源蘊(yùn)含量來(lái)看,學(xué)者和專家比較公認(rèn)的數(shù)字是:生物質(zhì)能1億kW,水電3.78億kW,風(fēng)電2.53億kW,而太陽(yáng)能是2.1萬(wàn)億kW,只需開發(fā)太陽(yáng)能資源的1%即達(dá)到210億kW;從其比例看,生物質(zhì)能僅占0.46%,風(fēng)電占1.74%,水電1.16%,而光電為96.64%。
3)對(duì)環(huán)境沒有污染。太陽(yáng)能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣,其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染,加之其儲(chǔ)量的無(wú)限性,是人類理想的替代能源。由于傳統(tǒng)化石燃料(煤、石油和天然氣)在使用過(guò)程中排出大量的有毒有害物質(zhì),會(huì)對(duì)水、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染,形成溫室效應(yīng)和酸雨,嚴(yán)重危害到人類的生存環(huán)境和身體健康,因此急需開發(fā)出新的比較清潔的替代能源,而太陽(yáng)能作為一種比較理想的清潔能源,正受到世界各國(guó)的日益重視。
從目前各種發(fā)電方式的碳排放來(lái)看,不計(jì)算其上游環(huán)節(jié):煤電為275g,油發(fā)電為204g,天然氣發(fā)電為181g,風(fēng)力發(fā)電為20g,而太陽(yáng)能光伏發(fā)電則接近零排放。并且,在發(fā)電過(guò)程中沒有廢渣、廢料、廢水、廢氣排出,沒有噪音,不產(chǎn)生對(duì)人體有害物質(zhì),不會(huì)污染環(huán)境。
4)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少最直接。從能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)來(lái)看,太陽(yáng)能光伏發(fā)電是直接將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能,是所有可再生能源利用中太陽(yáng)能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少、利用最直接。一般來(lái)說(shuō),在整個(gè)生態(tài)環(huán)境的能量流動(dòng)中,隨著轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的增加,轉(zhuǎn)換鏈條的拉長(zhǎng),能量的損失將呈幾何級(jí)增加,并同時(shí)大大增加整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行成本和不穩(wěn)定性。目前,晶體硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率實(shí)用水平在15~20%之間,實(shí)驗(yàn)室水平最高目前已達(dá)35%。
5)最經(jīng)濟(jì)、最清潔、最環(huán)保。從資源條件尤其是土地占用來(lái)看,生物能、風(fēng)能是較為苛刻的,而太陽(yáng)能則很靈活和廣泛的。如果說(shuō)太陽(yáng)能光伏發(fā)電要占用土地面積為1的話,風(fēng)力則是太陽(yáng)能的8~10倍,生物能則達(dá)到100倍。而水電,一個(gè)大型水壩的建成往往需要淹沒數(shù)十到上百平方公里的土地。相比而言,太陽(yáng)能光發(fā)電伏不需要占用更多的土地,屋頂、墻面都可成為太陽(yáng)能光伏發(fā)電利用的場(chǎng)所,還可利用我國(guó)廣闊的沙漠,通過(guò)在沙漠上建造太陽(yáng)能光伏發(fā)電基地,直接降低沙漠地帶直射到地表的太陽(yáng)輻射,有效降低地表溫度,減少蒸發(fā)量,進(jìn)而使植物的存活和生長(zhǎng)在相當(dāng)程度上成為可能,穩(wěn)固并減少了沙丘,又向自然索取了需要的清潔可再生能源。
6)可免費(fèi)使用,且無(wú)需運(yùn)輸。人類可以通過(guò)專門的技術(shù)和設(shè)備將光能轉(zhuǎn)化為熱能或電能,就地加以利用,無(wú)需運(yùn)輸,為人類造福。而且人類利用這一取之不盡的能源也是免費(fèi)的。雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽(yáng)能輻射的不均勻,但相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō),太陽(yáng)能對(duì)于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性,可就地取用,這就為常規(guī)能源缺乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。
原標(biāo)題:光伏發(fā)電在新能源領(lǐng)域具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)