光伏產業優缺點
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光伏產業優缺點范文第1篇
中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)22-0181-03
MPPT Strategy of PV System Based on Adaptive Fuzzy PID Algorithm
SUN Xiao-ling,HUI Jing
(Jiangnan University,Wuxi 214122,China)
Abstract: To further improve the control quality of photovoltaic generation MPPT systems, dual-mode adaptive fuzzy PID control strategy is proposed on the basis of conventional fuzzy tracking algorithm, the principle of control algorithm is analyzed and the control system is designed. The results show that dual-mode control algorithms can quickly sense the changes of the external environment, and track the maximum power point rapidly. At the same time, oscillation phenomenon near the MPP is eliminated effectively. The total MPPT system represents good stability, accuracy and rapidity.Keywords: photovoltaic generation; MPPT; adaptive fuzzy control; PID; dual-mode control
0 引 言
太陽能作為一種潔凈的可再生能源得到了持續的發展和利用,光伏發電作為利用太陽能的主要方式之一受到了越來越多的關注。光伏電池的輸出特性受外界環境的影響大,電池表面溫度和日照強度的變化都可以導致輸出特性發生較大的變化,使得光伏電池的轉換效率較低。目前單晶硅電池的轉換效率一般為12%~18%;多晶硅的轉換效率也只有12%~17%,因此一種高效的最大功率跟蹤MPPT控制算法對于提高光伏系統的效率,乃至整個光伏發電產業具有重要的意義。
傳統的MPPT控制算法,如擾動觀察法(俗稱爬山法)和電導增量法都具有算法簡單,容易實現的優點,但也存在最大功率點來回震蕩,導致功率損失,對外界環境適應性較差,系統的魯棒性低等缺點[1-2]。
針對傳統MPPT控制算法存在的問題,同時借鑒文獻[3-5]中各控制算法的優缺點,提出了自適應模糊PID雙模控制策略,詳細介紹了算法原理,建立了系統模型。實驗結果表明,該雙模控制算法能顯著減少常規模糊控制在最大功率點附近的震蕩,提高系統穩定性,同時引入的自適應控制,增強了模糊PID控制算法的環境自適應能力,具有良好的魯棒性和控制精度,實現了控制系統快速性與精確性的統一。
1 光伏發電系統MPPT控制
太陽能光伏發電系統是利用光伏電池半導體材料的光伏效應,將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種發電系統。光伏電池的輸出功率存在最大功率點Pm=ImVm,Ф光伏電池的最大輸出功率是隨外界環境變化而改變的,為提高光伏電池的轉換效率需采用最大功率點跟蹤。
最大功率點跟蹤的過程實質上是一個自尋優過程。爬山法和電導增量法是目前實現MPPT控制的常用方法,前者結構簡單,擾動參數少,有比較好的跟蹤效率,但跟蹤時波動較大,導致功率損失;后者能快速跟蹤光強變化引起的最大功率點變化,有較好的跟蹤效果,但硬件實現難度較大。模糊邏輯控制不需要調制輸出電壓,從而避免了部分功率損失,但其控制規則無法根據外部環境的變化而進行修正,自整定參數使系統穩定在最大功率點。針對這些控制方法的優缺點,在此結合模糊控制和經典PID控制,提出了精確性與快速性兼備的自適應模糊PID控制算法。
2 自適應模糊PID控制的原理
為了彌補常規模糊控制規則粗糙不夠完善的缺點,提出具有系統參數在線自校正的自適應模糊控制技術,依靠實時數據信息實現模糊控制規則在控制過程中的自動調整和完善,達到良好的精度要求,同時為了減小輸出功率在最大功率點附近仍有振蕩,減少系統的波動和能量損失,引入傳統PID控制方法。利用自適應模糊控制的自校正特性,并結合傳統的PID控制的快速性與穩定性,構造自適應模糊PID控制器[2],實現控制器參數的自動整定,有效消除光伏電池輸出功率在最大功率點的振蕩,減少能量損失,提高能量轉換效率。
自適應模糊PID雙模控制的工作原理如圖1,先根據采集到的太陽能電壓、電流值及功率值來判斷其運行在哪個工作區,然后根據不同的工作區采取不同的工作指令進行跟蹤控制。在大偏差范圍內采用模糊自適應控制進行快速響應調整,在小偏差范圍內的精度調整采用常規PID控制,通過開關函數k(ep)來決定2種控制方式之間的切換。k1,k2是設定的自適應模糊控制器和PID控制器的轉換開關,其值的選取要根據不同的環境條件和現場經驗決定。當滿足k1
圖1 自適應模糊PID雙模控制原理圖
3 算法設計
在光伏系統中,最大功率點的跟蹤速度和跟蹤精度是控制系統的關鍵因素,這些因素與系統調節的步長有直接關系。當系統的工作點遠離最大功率點時,必須加快跟蹤速度,即加大調節的步長;當系統的工作點在最大功率點附近時,為了維護系統的跟蹤精度和穩定性,必須適當減小調節步長,避免系統來回振蕩。
3.1 自適應模糊控制器的設計
根據光伏系統的特點,選擇三角形作為初始模糊控制器隸屬度函數的形狀,并且曲線距離原點越近(誤差越小),曲線越陡(分辨率越高);曲線距離原點越遠,曲線越緩。根據光伏電池的特性可以得出,離最大功率點較遠處,采用較大步長以加快跟蹤速度,離最大功率點附近,采用較小步長,以減少搜索損失[6]。當溫度、日照強度等因素發生變化,導致光伏系統的功率發生較大變化時,系統需要迅速做出反應。自適應模糊控制器的2個輸入分別是誤差e和誤差變化Δe,輸出為MPPT電路中開關器件占空比的改變量ΔD。
e(k)=p(k)-p(k-1)v(k)-v(k-1),Δe(k)=e(k)-e(k-1)(1)
自適應模糊控制器是在模糊控制的基礎上增加3個功能塊,分別為性能計算(辨識裝置)、決策機構、控制規則修正機構,如圖2所示。
圖2 自適應模糊控制系統框圖
辨識裝置每次采樣的實際響應可通過監測e(kT)和Δe(kT)得出,將實際響應和希望響應相比較,大概表明需要校正的輸出量。具體實現時,要從性能度量判定表查出。表1中的數據給出了希望響應集合,零元素值表示該狀態不需要校正,非零元素值不僅考慮了偏離設定值的距離,而且還考慮了趨向設定值和離開設定值的速度控制量校正。通過上述性能測量得到了光伏系統達到最大功率點所需的輸出響應校正量。為了實現自適應控制, 需將輸出響應的校正量轉換為控制量的校正量。根據控制對象的特性,建立一個增量模型,即根據控制系統輸出對輸入的Jacobian矩陣J,求出對象的增量模型M=TJ,M為對象狀態的函數。輸入校正量Δu(kT)=M-1Δy(kT)。修正機構利用得到的控制輸入校正量來修改控制規則,以改善控制性能。假定在第d次采樣中,由于外界環境的變換使系統的工作點偏離MPP,則此時誤差、誤差變化率及控制量輸入分別為e(kT-dT),Δe(kT-dT),u(kT-dT)。根據控制校正量的計算結果,控制輸入應取v(kT-dT)=u(kT-dT)+Δu(kT)。為了得到修正策略,針對相應論域的這些量構造對應的模糊子集,用新的蘊涵[7]E(kT-dT)E.(kT-dT)V(kT-dT)代替舊的蘊涵E(kT-dT)E.(kT-dT)U(kT-dT)。Т聳斃U后的模糊規則為:
If e(kT-dT) is E(kT-dT)
and Δe(kT-dT) is E.(kT-dT)
Then u(kT-dT) is V(kT-dT)
3.2 自適應模糊PID雙模控制
自適應模糊控制算法較常規模糊控制具有良好的精度與自調整能力,但是最大功率點附近震蕩的問題依然沒有得到很好的解決,造成較大的能量損失,影響整個系統的穩定性和轉換效率。為了解決此問題,在模糊控制的基礎上,引入穩定性和快速性良好的PID 控制,由開關函數k(ep)Ю淳齠進行2種控制方式之間的切換。綜合智能算法及經典算法的優點,達到了良好的控制效果。
表1 性能量度判定
e
Δe
趨向最大功率點離開最大功率點-6-5-4-3-2-1-0+0+1+2+3+4+5+6
最大功率點左側-601222266666666-500133355555566-400033354455556-300022143445556-200001132334455-100000121223345-000000000001234
最大功率點右側
+00000000000-1-2-3-4
+10000-1-1-2-1-2-2-2-3-3-4
+20000-2-3-4-4-4-4-5-5-5-6
+3000-1-2-3-4-4-5-5-5-5-5-6
+4000-3-3-3-4-4-4-5-5-5-5-6
+5000-3-3-3-5-5-5-5-5-5-6-6
+600-1-2-2-3-5-6-6-6-6-6-6-6
4 實驗結果
實驗裝置由光伏電池模塊、Boost 電路、自適應模糊PID 控制器構成。光伏模塊參數:峰值功率pmp為9 W,開路電壓VOC為21 V,短路電流ISC為0.6 A;峰值電壓Vmp為16.8 V;峰值電流Imp為0.54 A;NOCT(normal cell operating temperature)太陽能電池的工作溫度Tnoct為50 ℃。控制系統的核心是自適應模糊PID 控制器,它由TI公司的TMS320LF2812DSP控制器實現。光伏模塊的輸出電壓和輸出電流信號經檢測后送到控制器,控制器對電壓、電流信號進行處理,最后得到Boost電路主開關占空比的調節量,從而控制開關的變化,這個過程反復進行,直到系統工作在MPP[8]。
圖3 光伏系統電路原理圖
由圖4實驗結果的分析可得,改進的雙模控制算法能有效改善單純自適應模糊算法在最大功率點的震蕩,提高轉換效率,從而增大光伏發電系統的功率輸出。
5 結 語
綜合MPPT控制中自適應模糊控制和傳統PID控制的優缺點,提出模糊自適應PID雙模控制算法。通過實驗結果分析可得,該控制算法能有效改善系統在最大功率點附近的震蕩現象,減少功率損失,提高光伏電池轉換效率,在光照強度突變的情況下,系統也能快速找到新的最大功率點,保持系統穩定,提高光伏系統MPPT控制的魯棒性和精確性,同時增強了跟蹤系統的穩定性。
圖4 實驗結果比較
參考文獻
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光伏產業優缺點范文第2篇
【關鍵詞】硅太陽能電池；多晶硅；LED照明
化石能源危機的日益臨近和環境問題的日益突出，發展可再生能源已近在眉睫。太陽能具有儲量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性、開發的經濟型等優點而使其可能成為理想的替代能源。在經濟發展的同時，節約能源也是社會面臨的重要問題。LED作為第四代光源，以其自身的優點，作為節能產品、“綠色光源”正快速進入應用。
1.硅太陽能電池的發展現狀
基于硅元素豐富的儲量，微電子工業所積累的先進技術和硅材料太陽電池技術的飛速進展，使硅材料太陽電池在光伏產業中占有90以上的市場份額。
1.1單晶硅太陽能電池
目前全世界光伏工業晶體硅太陽電池所用的硅錠的投爐料，都采用半導體工業的次品硅及其單晶硅的頭尾料，半導體硅碎片，經過單晶爐的復拉，生產出太陽能級的單晶硅，這種硅料的純度大部分仍在6N到7N，以及專門為生產太陽能電池而制備的單晶硅，如中子擅變攙雜直拉硅單晶。單晶硅生長技術主要有直拉法（CZ）和懸浮區熔法。CZ法因使用石英坩堝而不可避免地引人一定量的氧，氧沉淀物是復合中心，從而降低材料少子壽命。懸浮區熔法將區熔提純和制備單晶結合在一起，能生長出高純無缺陷單晶。當前世界上直拉單晶硅太陽電池的最高轉換效率為24.5、區熔單晶硅轉換效率24.7[1、2]，目前產業化的單晶硅太陽電池效率在18-19左右。
1.2多晶硅太陽能電池
多晶硅太陽能電池省去了生產單晶硅這道費用昂貴的工序，節約了硅材料，對原材料要求比較低，易于長成大尺寸方錠，生長時能耗低，硅片成本降低，從而大大降低了太陽電池的生產成本；其缺點是有晶界、位錯、空位和雜質等，對多晶硅太陽電池的光電轉換效率有一定影響。多晶硅的制備方法主要有澆鑄法和電磁鑄造法，德國弗賴堡太陽能系統研究院成功的用多晶硅材料制成世界上第一個轉換效率超過20%的多晶硅太陽電池[3]，目前產業化的多晶硅太陽電池效率在17-18%左右。雖然效率比單晶硅的效率稍低，但由于價格上的優勢，多晶硅太陽能電池的產量在1999年就已經超過單晶硅太陽能電池成為硅材料太陽電池主流。
1.3帶狀硅太陽電池
單晶和多晶體都是塊狀材料，要做成太陽電池都需切割，采用內圓切割法可將硅單晶錠切成硅片，幾乎有近50%的硅材料損耗，成本昂貴。通過采用多線切割工藝，可使損失降低至30%左右，但都會造成材料的浪費。為了避免切割損失，研究了從熔融硅液中直接生長帶硅的方法，一些已用于實際生產中。采用無需切片的帶狀硅作襯底，可使硅材料的利用率從20提高到80以上[4]。帶狀硅生長方法有定邊喂膜生長法、條帶生長法、在襯底上的帶狀生長法、粉末硅片生長法、蹼狀生長法等。其中定邊喂膜生長法已經實現了工業化，是目前最成熟的帶硅技術，大面積（10cm×10cm）太陽電池的效率已經達l4.3%[5]。德國的Fraunhofer太陽能系統研究所采用光學加熱技術，直接將硅粉熔制成薄硅帶，以此作為硅電池的廉價村底，所得電池的最高效率11.2%。處于世界領先地位。班群等在低純度SSP襯底上制備的多晶硅薄膜太陽電池未經過其它電池優化工藝，在初期實驗的基礎上轉換效率達到5%～7%（電池面積1cm2）[6]。
1.4硅薄膜太陽電池
1.4.1非晶硅薄膜太陽電池
非晶硅薄膜電池材料是硅和氫的一種合金，在可見光的一定領域內，非晶硅的吸收系數要比單晶硅的吸收系數大10倍左右。要獲得滿意的吸收要求，單晶硅厚度約為100μm。而使用非晶硅僅需0.5～1.0μm厚度，大大降低材料的需求量。同時可采用集成技術在電池制備過程中一次完成組件，省去材料、器件、組件各自單獨的制作過程；可采用多層技術，降低對材料品質要求等。非晶硅主要由氣相沉積法制備的，氣相沉積法可分為輝光放電分解法、濺射法、真空蒸發法、光化學氣相沉積法和熱絲法等[7]，其中等離子體增強化學氣相沉積法（PECVD）已經普遍被應用。
非晶硅薄膜電池材料由于存在Staebler―Wronski效應使得非晶硅薄膜太陽能電池在太陽光下長時間照射會產生效率的衰減，從而導致整個電池效率的降低，沉積速率低，后續加工困難等使非晶硅薄膜太陽能電池的應用受到了很大的限制。
1.4.2多晶硅薄膜太陽電池
多晶硅薄膜是由在襯底上生長的具有不同晶粒取向的很多小晶粒組成，多晶硅薄膜電池是兼具單晶硅和多晶硅體電池的高轉換效率和長壽命以及非晶硅薄膜電池的材料制備工藝相對簡化等優點的新一代電池。目前多晶硅薄膜的制備方法主要有：低壓化學氣相淀積、熱絲化學氣相淀積、固相晶化、激光誘導晶化、金屬誘導晶化等。多晶硅薄膜太陽電池在提高太陽電池效率、節約能源和大幅度降低成本方面都具有極其誘人的前景。在國內，研究工作才起步，我國河北保定英利集團生產的太陽能電池多晶硅電池片效率已達15%。
2.LED照明的發展現狀
LED 光源也就是發光二極管（LED）為發光體的光源，屬于固態光源。LED的主要優點有：發光效率高；耗電量少，在同等的照明效果下，僅為白熾燈的八分之一；使用壽命長，理論使用壽命可達10萬個小時，產品的壽命一般也超過5萬個小時；發光亮度高，散發熱量少；響應快，呼應時間在微秒級。LED光源主要應用在：景觀燈，裝飾燈；背光照明；道路照明；室內照明；汽車用燈；便攜燈具；投影光源等。
當前，LED照明存在的主要問題有：光通量有待進一步的提高，當前LED芯片的轉換效率都在20-30%左右，有很大的提高空間；LED發出的光和自然光有一定的差距，LED光中有過多藍光，由于光環效應導致不均勻色空間的產生[8]，有一定的光生物安全問題；價格較高，近年來，LED正朝高效率，低成本方向發展，這將有利于其在照明領域的應用。
3.當前太陽能光伏LED照明發展中的問題
3.1核心技術與核心設備
改良西門子法是目前生產多晶硅的主要工藝，產量占當今世界總量的 70%～80%。我國企業的核心生產技術水平低，特別是多晶硅生產的核心技術掌握在全球幾個大的化工聯合企業手里，國內的大部分多晶硅企業的生產成本比國外高10 美元/kg；國外貿易主義的抬頭；中國光伏產品的市場主要在國外，國內光伏發電發展緩慢，是造成目前中國多晶硅和光伏產業困境的主要原因[9]。
我國的企業大多集中在電池片的制造和組裝等附加值較低的中間環節，造成太陽能電池產業發展的基礎非常不穩。我國在消耗大量的能源資源以及受到嚴重環境污染后，卻把綠色無污染的能源輸送給歐美等國家[10]。國產設備雖然占據國內一半以上市場，是因性價比而非性能指標，關鍵技術與國外廠商尚有一定差距。因此要不斷提高設備的性能、穩定性和工藝能力[11]。LED芯片生產設備和技術也與國外先進水平有較大的差距。
3.2全球產能過剩和市場“兩頭在外”
2011年我國光伏電池產量達到20吉瓦，約占全球產量的65%；2012年，光伏電池組件出貨量約23吉瓦。現在全球光伏產能是60吉瓦，而整體需求只有30吉瓦，產能嚴重過剩。產能過剩導致價格快速下降，行業整體毛利率不足10%。同時國內企業擴張太快，負債率過高，多數光伏企業陷入虧損。我國80%以上太陽能電池產品用于出口，國外市場依存度過高，“兩頭在外”的現狀致使我國大部分光伏企業陷入了更大的困窘[12]。
3.3并網瓶頸與政策支持
由于太陽能的特點限制，導致光伏發電的間歇性與不確定性。光伏發電接入電網的技術并未成熟，容易對現有電網造成不上的影響。
2013年國務院出臺《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》，提出2013年至2015年，年均新增光伏發電裝機容量1000萬kW左右，到2015年總裝機容量達到3500萬kW以上，并且要著力推進產業結構調整和技術進步。2010年國務院出臺《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，將半導體照明列為我國未來發展的戰略性新興產業之一。2012年7月頒布的《半導體照明科技發展“十二五”專項規劃》將我國 LED 照明產業的戰略定位提升到了一個全新的高度。我國已出臺了較多的扶持政策，但各政策之間缺少體系結構，落實起來也存在很多困難，要確保政策的落實，才能更好的促進行業的健康發展[13]。
4.前景
光伏產業和LED產業一定要堅持技術創新，特別是多晶硅的生產及拉晶，切片等關鍵設備的技術水平和LED芯片的關健生產技術。加大對新技術的攻關力度，如正在進行的準單晶技術研究，開發新的太陽能級多晶硅的生產方法，物理法提純金屬硅方法的產業化，大功率LED的封裝和散熱問題等。國家要制定相應的行業準入和行業標準，以減少行業初始發展過程中的混亂局面，規范行業發展。要加快對行業的整合，遲早淘汰過剩產能和落后產能[13]。可深入研究太陽能LED照明系統，以發揮其在照明與環保兩個方面所起的重要作用。充分發展國內市場，同時大力發展國外的新興市場，完全可以消化目前過剩的產能。
總之，太陽能光伏LED照明作為前景看好的產業，隨著各項技術的發展成熟，成本的不斷降低，國家政策的大力扶植，必然會得到健康快速發展。
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光伏產業優缺點范文第3篇
關鍵詞：電池 發展 應用 市場
中圖分類號：TM914 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0101-02
電池作為儲備能源和動力能源，其用途越來越廣泛。目前我國已成為世界電池的主要生產國和消費國，但由于我國涉足電池產業落后于國外發達國家近半個世紀，使得我國在電池基礎研究上還相對落后于國外發達國家。為了縮小差距，趕超發達國家的電池技術，該文將從電池分類、制備及應用等方面來分析電池的技術發展，以便促進我國新能源行業健康穩步發展。
1 電池的分類
電池的分類方法比較多，但可歸結為3類，第一類按使用電解液的類型可分為：酸性電池、堿性電池、中性電池、有機電解質溶液電池和固體電解質電池；第二類按其工作性質及儲存方式可分為：一次電池、二次電池、儲備電池和燃料電池。第三類按電池所用正、負極材料劃分包括：鋅系列電池、鎳系列電池、鉛系列電池、鋰離子電池、鋰錳電池、二氧化錳系列電池、空氣（氧氣）系列電池等[1]。以上分類方法有交叉，也有融合，但業界認為按工作性質和儲存方式分較為合理。
2 電池應用領域及評價分析
2.1 一次電池
一次電池即原電池，俗稱“用完即棄”電池，是放電后不能再充電使其復原的電池，現有鋰氟電池、堿性電池、鎳鋅電池、鋰錳電池和錳鋅電池。
2.1.1 應用領域
主要與民生相關，比如電筒、收音機以及現代化的電子血壓計、電動玩具、醫療器具和電腦等。
2.1.2 評價分析
優點：一次電池無需充電即可使用、標準統一、型號規格齊全、與現有電子產品配套完備、互換性強、自放電低等一系列特點，受到市場消費者的青睞，特別是在自然災害、停電或無電或野外的時候，更加顯示出其獨特的作用。
缺點：內阻大、負載能力較低且只能放電一次，就得棄用。廢電池中含有大量的重金屬如汞、鎘、鉛、鎳以及酸、堿等有毒有害物質，泄漏到環境中，造成的污染和危害很大。進入水體后毒性顯強，大量富集在魚、貝殼類體內，揮發后不僅對大氣產生極大的污染，而且對生態環境造成嚴重破壞。
2.2 二次電池
二次電池是利用化學反應的可逆性，組建成一個新電池，即當一個化學反應轉化為電能之后，還可以用電能使化學體系修復，然后再利用化學反應轉化為電能的電池，目前有鉛酸電池、鎳鎘電池、氫鎳電池和鋰離子電池等。
2.2.1 應用領域
二次電池市場目前正處于轉型期，其應用領域較廣，主要有3C市場和新能源汽車、風電儲能和太陽能儲能等。全球的前三供應市場為：日本，第一，全球二次電池主要供應國，市場占有率約65%；韓國，第二，全球市場占有率約22%左右；中國，第三，正成長為全球最大的電池制造國和消費國。
2.2.2 評價分析
優點：由于其種類不同，在使用過程中優點各異。鉛酸電池的優點，廉價、大功率放電、浮充性能好、低溫放電性能好；鎳鎘電池的優點，大功率放電穩定、價格比較便宜；鎳氫電池的優點，比容量高、高低溫性能好、無記憶效應、大功率放電好、無污染、安全性高；鋰離子電池的優點，比能量高、小巧、重量輕、無污染、無記憶效應。
缺點：鉛酸電池主要用于汽車、摩托車充電電瓶及UPS后備電源，污染環境、比容量和比能量小、不便攜帶；鎳鎘電池用于電動工具及少數電動玩具、隨身聽，易造成污染環境、對人體有害、具有記憶效應、比容量低于鎳氫電池；鎳氫電池用于電動工具、電動玩具、電動自行車、電動滑板、無繩電話、隨身聽、后備電源、各種設備的內置電源，其比能量低于鋰離子電池，價格高于鎳鎘電池；鋰離子電池用于手機、手提電腦等，其缺點是安全性能差、大功率放電較差、價格貴。
2.3 儲備電池
儲備電池是一類特殊形式的原電池，其電極活性物質與電解質分開存放，無自放電，可長時間貯存（5～10年）而不需維護。當需要電池供電時，可用一定的機構使電解液或水（溶劑）使其激活，一次完成放電。
2.3.1 應用領域
儲備電池可分為液體激活儲備電池和熱激活電池兩大類。主要用作應急電源以及各種軍事武器裝備電源等。
2.3.2 評價分析
優點：常溫時電池自放電少，儲存時間長；激活時間短；內阻低；工作電壓高；工作溫度范圍寬；使用方便。
缺點：穩態放電電流密度、脈沖放電電流密度較高，電池組的性能有待提高。
2.4 燃料電池
燃料電池是將反應物的化學能直接轉化為電能的一種高效、清潔的電化學發電裝置。
2.4.1 應用領域
燃料電池在固定型、便攜式和車載等方面都表現出良好的應用前景。主要有醫院、學校、辦公樓、汽車、火車、飛機、電動工具、報警器、電話、電腦等。
2.4.2 評價分析
優點：具有其他能量轉換裝置所不具備的優越性，能量轉換效率高、環境友好、具備快速的負載響應速度和良好的建設、運行和維護特性。
缺點：市場價格較為昂貴、高溫時壽命和穩定性不理想、缺少完善的燃料供應體系等。
2.5 光伏電池
太陽能（簡稱光伏電池）用于把太陽的光能直接轉化為電能。目前地面光伏系統大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。
2.5.1 應用市場及領域
主要用于空間站、汽車、飛機、手機、充電器、LED燈、發電站等[2]。
2.5.2 應用過程中的優缺點
優點：結構簡單、體積小且輕；易安裝、易運輸、建設周期短；容易啟動、維護簡單、隨時使用、保證供應；清潔、安全、無噪聲；可靠性高、壽命長；太陽能無處不有，應用范圍廣；降價速度快，能量償還時間有可能縮短。
缺點：能量分散、占地面積大；間歇性大，除了晝夜周期變化外，太陽能光伏發電還常常受云層變化的影響；大功率光伏電站的控制運行比常規火電廠、水電站、核電廠要復雜；地域性較強。
2.6 其他電池
除以上介紹的電池外，還有鈉-硫電池、固體電解質電池、熱電池、鋅空電池、鋰空電池、鋁空電池等，這些電池也屬于二次電池，同樣具有二次電池的共同優點和缺點，不同之處主要在于電池的電能轉化率、電性能發揮以及電池的生產成本上，在此不一一詳述，主要原因是其產業化道路還需要相當一段時間。
3 電池發展方向
新能源汽車的發目前已上升為世界各國的戰略發展層面，我國將以“中國制造2025”的基本要求為主線，提出2020年部分和2025年全面實現中國化學電源強國的目標。其中，特別提出將新能源汽車與再生能源儲能直接關聯的蓄電池產業（含整個產業鏈）作為重點，制定出“十三五”更為清晰的具體目標與可實施方案等，以確保我國能源行業的健康、持續和快速發展，為我國“十三五”國民經濟、社會、國防現代化全面發展提供重要支撐。基于此，提高能量密度和安全性以及降低生產成本是能源改革的重點和發展方向，綜合研究產業化現睿可以得出，電池技術將出現百花齊放的局面，比如一次電池高端領域鋰氟電池是未來發展方向，二次電池領域發展方向比較復雜，但最終市場占有率最高的可能會是燃料電池。再者，電池技術的發展還要取決于電池應用和制備過程中對環境的影響和對資源的依存度，現國內外學者都在對電池技術進行系統研究，雖部分實驗室取得了階段性進展，但真正產業化實施和轉化還需要較長時間。因此，結合當前市場狀況及下游技術發展，鋰離子電池在未來10年內仍將占據主流地位。
參考文獻
光伏產業優缺點范文第4篇
關鍵詞：山嶺重丘區；公路；規劃選線；方案比較
Abstract: the authors discusses the mountains of highway to consider various comprehensive control factors, choose the most preferred line scheme. The thesis combines greengage east road and location of mudanjiang city planning scheme comparison analysis, the authors summarized the mountains and location on surrounding roads should avoid the destruction of ecological environment, and to reduce the destruction of farmland and forest land; In order to ensure the safety of the car driving conditions, to make sure that the technical index and economic index balance.
Keywords: the authors; Highway; Planning concept; Plans is
中圖分類號：U491.1文獻標識碼：A文章編號：
0 前言
山嶺重丘區由于自然條件復雜，自然災害嚴重，道路災害具有成災率高、影響面廣、人為破壞大等特點[1]。道路選線時在滿足道路線形指標的同時，應盡量避免深挖高填以及對水土植被的破壞。選線時由于受地形條件的控制不僅需要考慮正常的跨水系橋梁外，還需要選擇大量的跨地形、地質、生態的橋梁以及隧道；繼而形成了路基、橋梁和隧道反復交替組成的山嶺重丘區公路路線[2] 。而在選線的各環節中，還需充分利用現有的技術手段對確定的路線方案進行詳細和科學的研究，綜合對比各方案在技術上和經濟性上的優劣，選擇最佳的公路線形選擇方案[3]。再者，選線過程中需解決地形方面，由于平面展現位置受限，平、縱配合困難的問題。
1 規劃選線背景：
牡丹江市青梅公路位于牡丹江市產業園區核心區部分，其公路現狀如圖1所示。該公路以青梅村生產產業區為核心，服務周邊產業用地。 國家循環經濟產業園區與青梅村、青梅村與新能源產業區、國家循環經濟產業園區與新能源產業區，三者之間的聯系均較弱。目前僅201國道和樺林大道在承擔其運營壓力。青梅公路的修建加強了國家循環經濟產業園區和青梅村核心區的聯系，借此契機，青梅村與新能源產業區聯系的提升也開始迫切起來。
圖1 青梅公路現狀圖
規劃區山勢陡峭、地形崎嶇、該地多為山地丘陵，地形起伏較大，溝壑縱橫，平面展線位置狹窄、平縱配合困難，設計路徑沿線自南至北經過新青村、林業局技工學校、柴河林業局磚瓦廠、樺林磚廠、南溝村、軍事圍墻等各類用地。
2 規劃平面線形方案比選：
青梅公路選線設計在滿足公路的設計規范要求的前提下，綜合考慮青梅村的拆遷征地數量及道路各經濟技術指標的前提下，設計提出了兩個平面線形方案。
方案一：以青梅橋落橋點為起點，盡量避開青梅村，從青梅村西側延伸至光伏園區，全長4.9公里。該方案優點在對現狀場地擾動較小，占地面積較小適合于近期建設，在拆遷時減少村屯的搬遷，減小建設成本，同時該選線盡量對路線中的山嶺、山谷進行了避讓，但缺點是：對地塊進行了分割，地塊的利用率會有所降低。
圖2 選線方案一
方案二：該選線直接從青梅村內部穿過，延伸至光伏園區，全長4.98公里。該方案優點在于道路展現長度較長，縱坡較緩，但缺點是，需對規劃道路兩側居民房進行拆遷，對地塊的擾動較大，建設成本會大大增加，一次性投資大，對目前來說，工程實施的可行性不大。
圖3 選線方案二
綜合比較后，方案一對于保存地塊的完整性方面較方案二好，方案一可有效利用道路兩側現有地塊,為將來此地產業園區的建設有著至關重要的作用。對于青梅村的拆遷問題方案一的拆遷量較方案二會少很多，進而減少了政府的投資成本，可大大緩解當地政府的壓力。故建議將方案一定為推薦方案。
3縱斷面設計方案比選：
針對于選線方案一，在滿足公路設計規范要求的前提下，綜合考慮工程造價及當地實際情況，設計提出三套縱段方案。
方案一：平均縱坡5.0%，該方案的優點是有效的結合地勢，避免了大填大挖，，有利于工程填挖方的平衡，土方量較小，最大挖方高度為8.2m，進而節約了工程成本，工程造價大約在1.2億。但由于縱坡較大接近規范要求的臨界值，同時結合當地的實際情況，考慮到該規劃道路主要承擔連接主城區與產業園區之間的主要運輸任務，產業園區建成后運輸量勢必會大大增加，同時考慮到汽車的動力特性，及當地冬季雪量較大，如清雪不及時勢必會對生產運輸產生極大地影響。
圖4 縱段面設計方案一
方案二：平均縱坡在3.5%一下，該方案的優點是坡度合理，行車安全系數較高，可以大大緩解冬季雪量較大時對道路運輸產生的不利影響。缺點是大量的開挖取土,最大挖方27.2m，最大填方11.5m，破壞土體原有自然結構,相應的生物鏈隨之改變,也就改變了動植物的生存環境。其次是對水土環境的影響,邊坡中深挖路塹、高填路堤,可能會引起塌方、滑坡等現象,進而會造成水土流失、地質條件的不穩定等不利現象，總工程造價大約在3.2億。
圖5 縱段面設計方案二
方案三：平均縱坡在3.5%以下，K3+260～K3+780路段開挖隧道，K3+260～K3+780路段需設一座跨線橋。該方案的優點是坡度合理，以隧道、橋梁為主。隧道可從根本上免除
公路路線上的土石方坍塌、泥石流、雪崩等道路病害；橋梁、隧道不改變地形自然原貌，保護了環境，同時有效的利用地下空間，節省了公路建設用地。其缺點是工程周期長。K3+260～K3+780路段橋面距地面高差為11m，橋梁基污工程較大，施工難度較大，工程造價高，一次性投資較大，總工程造價大約在4.5億。
圖6 縱段面設計方案三
綜合比較：
（1）隧道與深路塹方案的比較
對挖方高達27m的路段進行隧道與深路塹方案比較，深路塹位于K1+380～K2+700段，路線長度1380m,路線橫穿一“M”形山梁，高填方方案隧道方案可從根本上解決高填挖方的問題，減小對沿線環境的破壞，同時可解決深路塹所帶來的土石方坍塌、泥石流、雪崩等道路病害；隧道不改變地形自然原貌，保護了環境，同時有效的利用地下空間，節省了公路建設用地。
圖7 青梅隧道方案
（2）橋梁與高路堤方案的比較
對填方高達11m的路段進行橋梁與高路堤的比較，高路堤位于K3+260～K3+780段，路線長度520m。對于高路堤來說，其優點是工程造價相對低，缺點是路堤完工后，隨著時間的延長，路堤在自身重力和車輛重復荷載作用下會產生自身壓縮沉降劑地基沉降，從而引起路堤整體下沉和局部下城。路堤和地基的下沉超過了路面結構層容許變形范圍，就會導致路堤無法使用，給公路的營運帶來了不良影響，甚至危及交通安全。
橋梁方案的優點在于沿線的環境保護起到了很好的效果，同時可從根本上解決高路堤帶來的沉降等問題。缺點是工程造價相對要高。
（3）方案一土方數量較少，投資較省，但其縱坡較陡，接近規范要求的6%臨界值，車輛行駛條件差，勢必會對行車安全產生很大事故隱患，同時考慮到當地冬季雪量較大的因素，如清雪不及時，勢必會影響交通，對生產運輸產生一定的影響，因此不對此方案進行推薦。
綜合工程造價、對環境的破壞程度的因素，最終選用縱段方案三，隧道橋梁方案，總工程造價大約在4.5億。
5 結語
本文針對牡丹梅公路擬定兩套規劃選線方案，通過對兩方案優缺點的比較，最終選用選線方案一。針對選線方案一，擬定三套縱斷面設計，通過對三套優缺點的綜合比較，最終選定第三套縱斷面設計方案“隧道橋梁”方案。
通過對牡丹梅公路規劃選線方案的綜合比較，可以看出山地丘陵地區選線的幾點問題：
（1）山區地勢起伏較大，地處寒冷多雪地區，行車安全系數較低，因此在選線及縱段面設計時要充分考慮汽車的安全系數，縱坡度要在保證填挖合理的前提下盡量使用規范推薦的坡度值3.5%，同時要保證技術指標與經濟指標的平衡。
（2）山區選線時必須重視對環境的保護和水土的保持，盡量減少對農田及林地的破壞。
6 參考文獻
[1]高傳東,崔鵬,陳曉清. 山區道路選線及其相關的環境問題[J]. 世界科技研究與發展,2004,(1).
[2]鄭柯,鄭勇,. 山區復雜地形下路基或橋梁方案判別模型研究[J]. 湖南大學學報(自然科學版),2009,(3).
光伏產業優缺點范文第5篇
關鍵詞 光伏； 國際研究； 需求拉動 Bass模型； 市場政策
中圖分類號 F410文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2011）09-0138-07doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.09.023
在能源供應安全與氣候變化等問題日益突出的背景下，發展可再生能源被認為是必由之路［1］。光伏技術是其中一種受到許多國家重視的技術。2003-2008年全球年裝機的平均年增長率為60.63%。但是，高成本仍然阻礙了光伏的大規模應用。
研發創新被認為是提高光伏經濟性的重要途徑［3］。政府如何促進光伏研發創新呢？科技對創新的推動作用和市場對技術創新的拉動作用常常分別作為研發政策和市場政策的重要性的理論依據。由于光伏市場拉動創新的規律受市場政策決策者的關注，同時對其作用機理的認識和對作用大小的定量分析較缺乏，而且數據獲取可行性比研發補貼更大，因此本文將分析市場的作用。
Neuhoff［4］指出穩定持續的市場政策由于提高了企業對市場擴大的信心，提高企業對創新回報規模增加及其確定性的預期，從而可以拉動企業的研發投資。Taylor［5］以美國加利福利亞州為案例，定性分析不同類型的光伏市場政策對光伏研發創新行為的影響途徑和優缺點。Colatat［6］根據美國光伏產業的歷史情況，提出光伏市場規模過于小或市場發展的不確定性可以引起企業不愿意投入研發創新。總之，目前對該問題的認識較少，定量的經驗分析缺乏。
光伏市場與創新具有自身的特點，比如市場需求和市場規模受到政府主導，產品、設備和技術的國際貿易頻繁發生。本文結合對光伏產業的復雜性和特殊性的認識，分析光伏市場拉動創新的機理，在此基礎上利用20個國家的歷史數據進行檢驗。
1 研究假設
1.1 光伏市場拉動研發創新
市場拉動研發創新的理論基礎是技術創新學中的需求拉動力，即企業對市場需求規模的期望增加時，企業對研發創新收益的預期增加，于是引起企業的研發創新投入增加。
從對光伏制造商和設備供應商的訪談得知，企業可以通過研發創新提高技術水平或促進設備國產化，從而在產品或技術的銷售中擴大市場份額或提高利潤率，獲得遠超過研發投入的利潤回報。因此，結合光伏產業實際情況和需求拉動理論，本研究提出光伏市場需求規模擴大可以促進企業的研發創新投資。
1.2 市場發展態勢對市場拉動創新的影響
下面分析不同發展態勢下市場對研發創新的拉動作用。
1.2.1 市場規模持續過小的制約影響
市場規模制約著企業生產和銷售規模。市場規模制約技術創新投資，因為技術創新若要盈利，必須有相當大的市場需求規模以攤薄研發的巨額固定成本［9］。同時，企業規模可以制約企業風險性研發計劃的金融支持獲取。
在光伏技術擴散初期，有的國家光伏市場規模持續過小，可能因為在經濟性、技術等因素影響下政府認為尚未到支持利用規模逐步擴大的時機，或者在資源和其他替代技術影響下光伏發電技術在該國的戰略性不明顯。此時市場回報不足以攤薄實驗設備、研究人員、實驗室土建等研發投資，同時企業對未來市場規模擴大的期望低，缺乏投資研發創新的動力。而在光伏技術擴散初期，如果在政府持續支持下光伏市場逐漸擴大，則企業可以期望獲得足夠的回報以補償高額的研發投入，于是此時光伏市場的逐漸擴大將引起創新增加。因此，本研究提出在光伏技術擴散初期時市場規模持續過小的情況下，市場對創新的拉動作用不顯著，而在市場逐漸擴大的情況下，市場拉動作用顯著。
1.2.2 市場規模過快增長的制約影響
當市場規模快速地擴大時，市場需求相對于供應能力增加得更快，各企業都有擴大產能的空間，都可以從快速增長的市場中獲取較高的利潤，此時行業內競爭相對不激烈。在這種供不應求的情況下，企業更傾向于擴大產能、提高市場占有率，而缺乏追求技術創新的動機。因此，光伏市場規模過快增長將大大限制或弱化市場需求對技術創新行為的激勵作用。相反，在市場相對飽和的情況下，企業為了爭取更高的市場占有率，容易發生價格戰及促銷戰［10］。因此，當市場規模增長速度比較平穩時，企業要想在激烈的市場競爭中生存和發展，就必須借助技術創新提高市場競爭力。一些國家的光伏市場在短時間內擴大非常急劇，可能是因為市場政策的制定受政府短期目標驅動，或者因為政策制定缺乏預見性或科學性，比如說西班牙在2007年和2008年為光伏利用提供了世界上利潤最高的補貼，即100kW以下的光伏系統可以獲得當時銷售電價575%的上網電價［11］，這導致西班牙市場的增長率大于400%。因此，本研究提出在光伏擴散加速期市場規模過快增長可以大大限制或弱化市場對技術創新行為的拉動作用。
2 數據樣本與研究方法
2.1 變量選取
本文結合光伏產業特點，借鑒同類實證文獻對市場需求規模和研發創新的表征方法。Scherer［12］在研究需求拉動制造業創新時，用制造產品購買量來表征市場需求規模。徐俠［13］在分析新產品市場需求對企業研發支出的影響時，用新產品銷售收入表征市場需求。在光伏政策同時影響市場需求規模和市場規模的情況下，市場規模變化可以反映市場需求規模變化，選擇這一指標的好處在于直接、易于識別、現實涵義明確。專利申請或授予是研發創新的產出之一，數據的定義穩定、客觀，而且相對容易獲得。Watanabe［14］在研究研發投入和知識儲備對光伏創新影響時，用專利申請量表征光伏創新。因此本文用國家專利局授予的光伏專利量表征被拉動的研發創新。
各個國家及其代碼分別是德國DE，西班牙ES，日本JP，美國US，意大利IT，韓國KR，法國FR，中國CN，澳大利亞AU，葡萄牙PT，加拿大CA，瑞士CH，荷蘭NL，奧地利AT，英國GB，墨西哥MX，瑞典SE，挪威NO，土耳其TR，丹麥DK。各國市場規模變量用“國家代碼+M”表示，各國研發創新規模變量用“國家代碼+R”表示。
2.2 數據來源
1993-2009年國外年裝機量數據基本來自世界能源署（IEA）2008年的出版物［15］，除了1995-2009年澳大利亞、奧地利、加拿大、瑞士、德國、葡萄牙和美國的年裝機量數據是來自IEA2009年的出版物［16］。1992-2003年我國年裝機量數據是來自《中國光伏產業發展研究報告》［17］，2004-2006年的數據是來自《中國光伏發展報告》［18］，2007-2009年的數據是來自歐洲光伏行業組織（EPIA）的出版物［19］。美國和日本的光伏專利授予量數據是來自CambridgeIP的數據庫，其他國家的光伏專利授予量數據是來自歐洲專利局（EPO）的數據庫。澳大利亞、奧地利、加拿大、瑞士、德國、丹麥、西班牙、英國、意大利、日本、荷蘭、瑞典、美國、墨西哥的屋頂面積數據和墻面面積數據來自于IEA2002年的出版物［20］。
2.3 因果檢驗方法
本文用Granger因果檢驗方法對市場需求與研發創新的因果關系進行檢驗，考察二者的因果關系是否顯著。格蘭杰（非）因果關系分析法的基本原理在于如果變量Y的過去值有助于解釋變量X的變化，那么就說存在Y到X的因果關系。
對于兩個不都是平穩的時間序列，建立向量自回歸模型很可能得到殘差序列是非平穩序列的偽回歸，不能可靠地反映自變量和因變量之間的關系。因此，對于同階單整的兩個時間序列，先檢驗是否存在協整關系。單方程的協整檢驗的常用方法是Engle和Granger提出的基于協整回歸殘差的E-G兩步檢驗法。若檢驗lnM與lnR是否存在協整關系，首先用最小二乘法估計長期均衡方程
lnRt=α+βlnMt+ε1
然后對估計殘差εt做ADF單位根檢驗。如果εt為平穩序列，則認為lnM與lnR存在協整關系，反之，不存在協整關系。
根據Engle和Granger的協整理論，如果時序變量之間存在協整關系，則一定存在一個相對應的誤差修正模型（VECM）來描述不斷調整的短期動態過程。建立誤差修正模型
ΔlnRt=μ+λZt-1+∑mp=1αpΔlnRt-p+∑nq=1βqΔlnMt-q+εt
其中引入了長期均衡方程所產生的殘差序列Zt-1
Zt-1=lnRt-1-α-βlnMt-1
檢驗統計量為
F=(RSS0-RSS1)/nRSS1/(N-2n-1)
其中RRS1和RSS0分別表示VECM估計的殘差平方和，和VECM在非因果關系的原假設下估計的殘差平方和，n為在原假設H0下滯后項的個數，N為樣本容量。當統計量F的值大于在顯著性水平α下F分布的臨界值Fα(n，N-2n-1)，則在1-α的置信度下拒絕原假設，即認為DlnM是DlnR的原因。
對于非同階單整的兩個時間序列，和不存在協整關系的同階單整的兩個時間序列，可以進行一階差分變換。如果一階差分變量平穩，對一階差分變量建立向量自回歸模型（VAR）模型檢驗因果關系。若檢驗DlnM是否是DlnR的原因，建立向量自回歸模型：
DlnRt=c+∑pi=1αiDlnRt-i+∑qj=1βjDlnMt-j+εt
其中p和q分別為DlnR和DlnM的滯后期長度。同樣以F統計量判斷是否拒絕非因果關系的原假設。
檢驗結果對最大滯后階數敏感，VECM模型檢驗和VAR模型檢驗都采取AIC準則選擇最優滯后階數。為了保證檢驗結果的穩健度，我們對各國都選取約17個樣本數，當出現市場不顯著拉動研發創新的檢驗結果時，可能是市場規模過小和市場規模增長過快中的任一因素或者兩個因素同時引起的。我們把“不存在因果關系”檢驗結果謹慎地解釋為不顯著存在因果關系，而不是做出更強的判斷，比如判斷不存在因果關系。
2.4 趨勢分析方法
本文采取趨勢分析方法對市場規模的變化進行定量描述。趨勢分析所用的函數曲線有直線、多項式曲線、指數曲線、Logistic（增加）曲線、Bass模型等。Lund［21］發現11種新能源技術在全球或者某國的市場擴散趨勢可以用logistic模型描述，其中光伏擴散包括在全球、在德國和在芬蘭的。Guidolin［22］發現在2005年以前11個國家的光伏市場變化趨勢分別可以用Bass模型描述。由于Logistic模型其實是Bass模型的特殊情況（p=0，q>0），本文考慮Bass模型。
Bass模型假設任何時刻的采用者的數量與此時潛在采用者的數量直接相關，這可以用數學模型表示為：
n(t)=dN(t)dt=p［M-N(t)］+qN(t)M［M-N（t）］
其中n(t)是t時刻采用者數或當時的市場規模，N(t)為到t時刻的累積采用者總數，M為潛在采用者總數，p為創新系數，q為模仿系數。n(t)描述了擴散規模隨時間的演化情況，即擴散曲線。p增加意味著在技術擴散初期時擴散曲線的斜度和厚度增加，q增加意味著在擴散加速期時速度增加［23］。
若誤差平方和與均方差的比值越小，則說明實際觀察值與擬合值越接近，曲線擬合的越好。假設實際測得的值為n，其平均值為，擬合曲線所求得的擬合值為n(i，誤差平方和為RSS，均方差為TSS，則曲線的擬合優度R2為
R2=1-RSSTSS=1-∑(ni-n(i)2∑(ni-)2
本文基于Matlab 編程軟件應用lsqcurvefit 函數進行非線性最小二乘擬合，并應用最優化方法，以減少對M、p和q三個參數初值的要求。p和q初值對模型參數估計的影響較小，因此參照其他經驗研究的取值。Talukdar對31個國家CD機、微波爐、傳真機等6種產品的分析表明，新產品的創新系數p平均值介于0.0007-0.03之間；模仿系數q平均值介于0.38-0.53之間。Guidolin對11個國家的光伏市場的分析表明，創新系數取值范圍為0.000007-0.0035，模仿系數取值范圍為0.05-0.46。
Guidolin對一些國家市場潛力判斷過小。比如說他認為日本、英國、德國在2005年-2006年已經達到市場擴散最快的時期，市場規模將從2006年起減少。事實上日本、德國、英國2009年的新裝機量分別是2006年的1.7倍、4.6倍、2.1倍。Guidolin沒有給出其提出潛在裝機量初值的方法學。由于本文實證分析需求拉動創新的時間段是屬于政府主導技術擴散的階段，因此假設該階段的市場潛力是政府將支持的總裝機量。一些國家公布了2020或2030支持目標，我們發現這些目標略小于利用該國屋頂面積和墻面面積的5%。屆時光伏預計可以參與市場競爭［24］，并且重復采納者尚比較少，因此本文以屋頂和墻面面積的5%作為各國市場潛力初值。對于屋頂采用晶體硅組件的典型面積密度141.14Wp/m2；對于墻面采用非晶硅薄膜組件的典型面積密度63.13Wp/m2，因為它在低光照射條件下，如臨近建筑物遮擋，也能有穩定電力輸出，并且它有更佳的視覺效果。
3 計量檢驗結果
3.1 光伏市場需求拉動研發創新
丹麥、土耳其、瑞典、挪威和意大利一直存在一定的光伏市場規模，但本國政府專利授予量在較長時間里近似為零，因此即使不建立計量模型，也可知他們的市場需求對研發創新的拉動作用不顯著。下文對其他15個國家進行定量檢驗。
3.1.1 平穩檢驗結果
表1列出各變量拒絕不平穩原假設時的部分統計量，其中臨界值是在5%顯著性水平下的。表中列出的基本全是ADF方法的檢驗結果，除了PP或者ERS檢驗有更好顯著性的極少數情況。根據統計結果，lnCNM、lnDER、lnESR、lnGBR、lnMXM、lnUSR、lnNLM、lnNLR、lnCHR是平穩時間序列，其他變量都是一階單整時間序列I(1)。
3.1.2 同階單整變量之間的協整與誤差修正模型檢驗
檢驗結果表明每一對同階單整時間序列都存在協整關系。由于篇幅有限，省略列出各長期均衡方程估計殘差的水平檢驗結果。對于每一對的誤差修正模型，AIC和SC最小時的F統計量和顯著水平的如表2所示。對于從需求到研發創新的因果關系，澳大利亞存在長期因果關系，加拿大存在長期和短期因果關系，日本存在短期因果關系。短期因果關系指被解釋變量的短期波動由解釋變量的短期波動決定。長期因果關系指被解釋變量的短期波動由長期均衡關系的誤差修正項決定，即由兩者向均衡靠攏的趨勢決定。
Schmookler發現專利授予通常在市場規模擴大的兩年后發生。技術研發需要一段時間，專利申請到公開至少需要一年半到兩年時間，盡管企業可能提前掌握的市場政策信息從而有針對地投入研發創新，專利授予量增大應該晚于裝機量擴大一年半以上。因此我們認為法國不存在市場需求拉動研發創新，因為滯后期為一年以內不合理。
3.1.3 平穩變量之間的向量自回歸模型檢驗
對于兩個平穩變量、或非同階單整變量一階差分后的兩個平穩變量，我們建立VAR模型來檢驗因果關系。檢驗結果如表3所示，由于篇幅有限，僅列舉AIC和SC最小時的F統計量和顯著水平。在德國、英國和美國，年裝機量的變化都引起了年專利授予量的變化。
3.2 市場發展態勢對市場拉動創新的制約
墨西哥、土耳其的年裝機量分別一直為1MW左右，瑞典、挪威、丹麥三個北歐國家的年裝機量一直在1MW以下，可能因為該國尚未開始大力發展它或者太陽能輻射資源匱乏。由于這5個國家市場仍然非常小，不適合進行擴散曲線擬合。根據上文檢驗結果，這5個國家的市場都不顯著拉動創新，這與本文的理論假設一致。下面對其他15個國家的年裝機情況進行擴散曲線擬合。為了進行國別比較，將這15個國家分為兩組，A組是6個市場顯著拉動創新國家，B組是9個市場不顯著拉動創新國家。
由于篇幅有限，圖1僅展示了A組國家的擴散曲線擬合結果。A組國家的市場規模在擴散初期持續增大，在加速期平穩增大，這與該國對光伏技術戰略性的重視和有效持續的政策支持有關。這六個國家具有科技發達、對可再生能源重視度較高、經濟發展水平較高、光伏發展歷史較長等特點。B組國家在市場發展的初期市場規模在較長時間里保持非常小的規模，在加速擴散期里市場規模擴大的速度非常快，這可能與對光伏技術的支持缺乏長期戰略有關。而且實證結果表明可以通過指標p和q對這些市場發展態勢進行判斷。由表4可知，A組國家的p值相對更大，算術平均值為0.000068，B組國家的p值相對更小，算術平均值為0.0000028。A組國家的q值相對更小，算術平均值為0.31，B組國家的q值相對更大，算術平均值為1.0。綜上，市場規模過小或者增長過快的制約影響比較顯著，并且p和q可以作為表征該市場發展態勢的指標。
4 結 論
在德國、英國、日本、澳大利亞、美國、加拿大6個國家市場規模的擴大都顯著地拉動技術創新的增加，而在西班牙、中國、法國、韓國、葡萄牙、瑞士、荷蘭、奧地利、意大利、墨西哥、土耳其、瑞典、挪威和丹麥這14個國家市場擴大都沒有顯著拉動研發創新。市場拉動研發創新的六個國家在2009年累積裝機量為14421.6MW，占文中20個國家的70%，可見大多數光伏市場發揮了拉動研發創新的作用。于是相對于已有研究對光伏需求拉動的理論分析，本文提供了基于20個國家歷史數據的經驗分析結果。
市場顯著拉動創新的國家的p值相對更大，市場不顯著拉動創新的國家的p值相對更小，這說明市場規模逐漸擴大與市場顯著拉動創新有關聯，而持續過小與市場拉動創新不顯著有關聯。
市場顯著拉動創新的國家的q值相對更小，市場不顯著拉動創新的國家的q值相對更大，這說明市場規模擴大平穩與市場顯著拉動創新有關聯，而擴大急劇與市場拉動創新不顯著有關聯。這驗證了本文提出的理論假說之一，即如果光伏市場規模擴大急劇，市場需求遠大于供應能力，此時企業更傾向于擴大產能，缺乏追求技術創新的壓力，而如果光伏市場規模擴大平穩，此時市場相對飽和，市場競爭壓力迫使企業投資技術創新。
為了促進光伏技術創新及成本降低，我國光伏市場政策應主導市場需求平穩持續地擴大，避免其相對于供應能力過快地增長。平穩持續發展態勢可以用技術擴散模型中p和q指標進行判斷，這為政策制定提供指標參考。我國應制定關于光伏成本下降的長期戰略，從技術創新、市場等方面給與持續的引導和支持，避免在短期目標驅動下的決策行為。
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