毕业论文——电源优化器在光伏电站中的应用和研究

电源优化器在光伏电站中的应用和研究中山大学硕士学位论文电源优化器在光伏电站中的应用和研究The application and research of Power Optimizer in photovoltaic power station电源优化器在光伏电站中的应用和研究摘 要传统化石不可再生能源频频告急，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展。在可再生能源中，太阳能光伏发电以其永不枯竭、无污染和不受地域限制等优点已经得到越来越多的社会公众的接纳，光伏应用在世界范围内得以迅速推广，光伏发电也已照亮了人们生活的各个角落，并发挥着越来越重要的作用。几乎所有的光伏电站在运行过程中都会出现不匹配现象，出现PV系统不匹配的问题是由于系统电压与电流组合不匹配造成的，造成组合不匹配问题的原因有很多，例如局部遮蔽、飘动的云、附近物体的反射、各种不同的倾斜角和安装方向、表面污染、组件老化、以及太阳电池阵列上的温度变化等，阴影或其他因素造成的光伏组件不匹配可能会导致阵列产生不成比例的电量损失。有时，不管光伏电站设计和安装得多好，现实环境的改变总能给系统的最大输出功率带来很大的障碍，无法保持在最大功率点运行。集中式MPPT技术很难从根本上解决这些不匹配问题，分布式MPPT技术可以明显改善组件不匹配带来的电量损失，获得可观的经济价值。本实验采用了20块多晶硅组件，通过优化设计建立了4个相同的小光伏系统，分别进入一台SB1200 1.2kW的并网逆变器，其中两个系统安装了电源优化器，最后通过逆变器和Sunny Boy Control Plus数据采集器监控并采集电站的运行数据。实验证明，有阴影存在的情况下，会对组件和阵列的输出功率产生很大的影响，最终会影响系统的发电量，本文将通过实验对此进行定量分析。在没有阴影的情况下，可以将发电量提高3.74%；5块组件串联的组串中一块组件用透光率为30%的黑玻璃遮挡10%面积的情况下，通过电源优化器可将发电量提高7.0%，遮挡面积比例达到13.3%时，通过电源优化器可将发电量提高44.8%。在相同阴影的情况下，阴影落在组件上的形状不同，对组件的输出效率也有很大差别。电源优化器的接入降低了组串电压，相应提升了组串电流，从而提高了发电功率。并网交流电中电压谐波含量值比电流谐波含量值要低，而且电压谐波含量比较稳定。最后通过电源优化器增强所得到的结果，根据其市场价格，估算电源优化器的应用价值，为今后的光伏系统设计和应用提供借鉴。关键词：光伏系统优化设计，电源优化器，分布式MPPT，系统失配，经济分析78The application and research of Power Optimizer in photovoltaic power stationAbstractTraditional fossil non-renewable energy is frequently in emergency. Serious environmental pollution restricts the sustainable development of the world economy. Within all kinds of renewable energy, solar photovoltaic power generation ,which has no quantity limitation, no pollution and no regional restriction, has been accepted by more and more people. PV-tech application is spreading rapidly in the world, photovoltaic energy has also lit up every corner of our life, and plays a more and more important role in energy application.Almost all installed photovoltaic power stations have mismatch phenomenon in their operation process. The mismatch of PV system is due to mismatch between voltage and current of the system. But there are many reasons, such as partial obscuring, the floating clouds, nearby objects reflection, all kinds of different gradient and azimuth, surface pollution, module aging, and the change of solar array temperature. Mismatch between PV module due to shadow or other factors may lead to unproportional electricity loss of PV system. Sometimes, no matter how well of the PV station designed and installed, the environment changes can always bring great obstacle for system to reach its maximum power output. In other words, it cannot always work at maximum power point. Centralized MPPT technology is very difficult to fundamentally solve these mismatch problems. Distributed MPPT technology can obviously improve the power loss of PV power station due to mismatch, and bring considerable economic value. This experiment used 20 pieces of polycrystalline silicon module, established four same small photovoltaic systems through optimizing design. Direct current of each PV system array connected into a SB1200 grid-connected inverter to invert to AC current. Two of these systems installed power optimizer. Finally monitored and collected the operation data of PV power station through SMA grid-connected inverter and Sunny Boy Control Plus data collector. The presence of shadow would bring significantly negative effect on the power output of module and PV array, it will eventually decrease power generation of PV system. The author will take some experiences to quantitatively analyze the shadow effect. Under no shadow condition, Power optimizer can increase 3.74% electricity output; under the shading conditions, one of five modules was occluded 10% area with 30% light transmittance black glasses, electricity output may improved about 7.0% through the power optimizer, when the shading area proportion is up to 13.3%, the value of increased electricity output is as much as 44.8%. Even under the condition of same shading area, there will has various shade effect according to different shading shape. Power optimizer used in PV system reduced DC output voltage of (PV) power station array, but increased DC current output and improved overall systems generation power. The value of grid-connected AC voltage harmonic component value was lower than the value of alternating current harmonic. Besides, voltage harmonic content is more stable.Finally, according to the power optimizers market price and the improved effeciency of the system, we can estimate the power optimizer application value, and provide reference for future Photovoltaic systems design and application. Keywords: Photovoltaic system optimal design; Power Optimizer; Distributed MPPT; Mismatch of PV system; Economic analysis 目 录摘 要IAbstract3目 录5第1章 绪论61.1 世界光伏发展的历史与现状61.2 世界太阳能光伏应用现状81.3 光伏系统成本发展趋势121.4 世界光伏应用大国光伏政策和市场介绍131.5 国内外太阳能光伏发电的应用形式221.6 本硕士论文的主要工作及内容安排26第2章 电源优化器的应用理论研究272.1 阴影对光伏发电系统的影响272.2 解决阴影对光伏发电系统影响的方案302.3 分布式MPPT与集中式MPPT技术312.4 国内外的最新进展332.5 小结33第3章 光伏电站系统优化设计353.1 光伏电站系统设计353.2 太阳能光伏系统关键设备参数373.3 太阳能光伏系统设计建设393.4 系统构成和系统基本电力配置423.5 电站通讯与监控系统443.6 小结45第4章 电源优化器在光伏电站中的应用研究464.1 无阴影条件下传统光伏发电系统和电源优化系统的对比研究464.2 阴影条件下传统光伏发电系统和电源优化系统的对比研究504.3 光伏发电系统电能质量研究564.4 小结58第5章 经济分析59第6章 总结与展望616.1 总结616.2 进一步研究工作的建议62参考文献：64攻读硕士学位期间发表的论文68致 谢69附录1：全球最大的EPC公司71附录2：京瓷组件性能参数72第1章 绪论1.1 世界光伏发展的历史与现状地球自原始社会开始长达50万年的历史中积累下来的化石矿物能源，即常规能源(如煤、石油、天然气等)一直是人类依赖的能源基础。但是常规能源的储量正随着人类经济文明的高度发展而迅速枯竭，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展1。从资源的角度看，地球的矿物能源储量是有限的，按目前的消耗速度估计，全球石油还可供开采40年左右，天然气约60年，煤还可达200年。全球能源消耗的年增长率约为2%，近35年来世界能源消费量已经翻了一番。石油、天然气和煤炭等价格的上涨已经成为推动可再生能源需求增长的重要动力。虽然目前人类可利用的新能源，如太阳能、风能、水能、海洋能、地热能等能源形式都是可以满足要求的。但从能源的稳定性、可持久性、设备成本、利用条件等诸多因素考虑，太阳能将成为最理想的可再生和无污染清洁的能源。自从1839年法国科学家E. Becquerel发现了光生伏特效应起，太阳电池已经有170多年的发展历程2。随着工业的发展和技术的进步，太阳电池研究的可喜成果终于展现给人们，1954年美国贝尔实验室成功制备出了具有实用价值的单晶硅太阳电池，该太阳电池转换效率为4.5%，几个月后其效率提高到6% 3，从此光伏技术的研究与应用开始进入了新的历史阶段。1955年Hoffman电子成功推出效率为2%的商业光伏产品，由于价格昂贵，晶硅太阳电池开始仅用于地球卫星、空间站等太空飞行器的供电。1958年，Hoffman电子的硅电池效率达到9%，并且首次将太阳能发电用于卫星先锋1号；1960年，Hoffman电子晶硅电池效率达到14%；1963年，日本Sharp公司成功生产太阳电池组件，在日本一个灯塔安装容量为242Wp光伏电站，在当时是世界最大的光伏电站；1973年，美国特拉华大学建成世界上第一个太阳能光伏住宅。随着设备和技术的进步，太阳电池材料与生产工艺得到很大发展，除了单晶硅电池外，多晶浇铸硅电池也得到迅速发展，并且以非晶硅、碲化镉和铜铟（镓）硒为代表的薄膜太阳电池也相继进入光伏市场；1974年，日本推出光伏发电的“阳光计划”；1975年1月，美国政府启动地面光伏研究与开发工程；1979年，世界太阳能光伏发电安装总量突破1MWp；1980年，ARCO太阳能公司成为世界上第一个年产1MWp太阳电池生产厂家；1999年，世界太阳电池年产量超过201.3MWp，光伏发电安装总量超过1000MWp，标志太阳能光伏应用时代开始4。在石油危机的警示和环保的要求下，在技术进步的推动和各国政府支持新能源政策的强力驱动下，世界光伏产业一直保持高速的发展，光伏产业自1990年后半期进入了快速发展时期，开始迎来了光伏的春天5-6。全球太阳电池产量由2002年的561MWp增加到2009年的10.7GWp，年平均增长率超过50%。特别是2004年德国实施了经过修订的“上网电价法”以来，市场需求急剧扩大，光伏产品供不应求。快速发展的光伏应用市场对光伏产业起到了强力拉动作用，导致太阳级硅材料近几年严重短缺。得益于欧洲光伏市场的拉动，中国的光伏产业在2004年之后经历了快速发展的过程，连续5年的年增长率超过100%。尽管受到硅材料短缺的影响，2006年和2007年太阳电池/组件的年增长率仍分别达到42.1%和78%；2007年中国太阳电池产量达到1088MWp，占世界总产量的27.2%，超过日本(920MWp)和欧洲(1062.8MWp)，成为世界太阳电池的第一大生产国7。2008年全球电池产量为7900MWp，虽然下半年受到国际金融风暴的巨大影响，仍比2007年增长77.5%，这主要得力于西班牙光伏市场的贡献。2009年全球太阳电池总产量为10700MWp（含薄膜），2009年比2008年增幅达35.4%，电池年产量开创了新的历史。2007年至今，中国已经连续4年光伏电池产量居世界首位。2010年，中国光伏电池产量已超过全球总产量的50%。美、日、欧计划到2020年光伏产业年均增长率达到50%，光伏发电上网量占其发电总量的20%以上，产值突破3000亿美元。表1-1为2000至2009年的全球太阳电池产量的变化状况，可以明显看出，最近10年世界光伏产业的发展速度非常惊人。表1-1 20002009年全球太阳电池产量变化情况（单位：MWp）年份2000200120022003200420052006200720082009美国74.97100.3120103.2140154202266.1432600日本128.6172.4251363.9160283392892013001800世界其它20.0222.94573.889102314663.1668500欧洲60.6673.9135193.353144706571062.820002800中国大陆34.6101050200400108826004000中国台湾/4509001000总计287.65374.1661744.2611951759250044507900107002010年全球太阳电池产量达到20.5GWp，而2009年时这一数字仅有9.86GWp。中国大陆和台湾的电池厂商继续扩大市场份额，相比2009年的49%，2010年两岸生产的太阳电池已经达到全球产量的59%。根据统计的2010年十大太阳电池生产商，其中中国大陆有四家公司入围，分别为无锡尚德、河河北晶澳、常州天合光能和阿特斯太阳能；台湾有3家入围，有台湾茂迪、昱晶能源和新日光。全球前十大太阳电池生产商排名如下8-10： 表1-2 2010年全球十大太阳电池生产厂商2010年排名太阳电池制造商2010年产量（MWp）2009年产量（MWp）1无锡尚德电力（中国大陆）16007041河北晶澳太阳能（中国大陆）15005202First Solar（美国）140011003Q-Cell（德国）10145854台湾茂迪（台湾）10003605昱晶能源科技（台湾）9303686Kyocera（日本）/4006Sharp（日本）/5957常州天合光能（中国大陆）/3998Sun Power（美国）/3979新日光能源科技（台湾）82020010阿特斯太阳能（中国大陆）8033101.2 世界太阳能光伏应用现状全球不断增长的能源需求对每个国家提出了两个严峻挑战：气候变化和能源安全。世界各国政府正在采取行动应对这些挑战。通过加强光伏发电产业，即使在未来也可以满足全球经济巨大的能源需求，而且这一切都建立在安全环保的基础之上11。丰富的太阳能，是取之不尽用之不竭、无污染、廉价的能源。太阳能每秒钟到达地球的能量高达80万千瓦，如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转换效率为5%，那么每年发电量可达5.61012kWh，相当于目前全世界能源消耗的40倍。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能辐照资源最丰富的地区12。太阳能是至今为止地球上可用的最大能量来源，它提供了其它可再生能源不能提供的好处，光伏系统能在合适的陆地和建筑物上的任何地方开发；光伏系统是组件式的，这提供了规模上的灵活性。光伏系统能在靠近需求中心处安装，它们的发电峰值与电力峰值需求一致，可以就地发电用电，减小对电网的压力。太阳能光伏发电还具有其它发电能源不具有的其独特优势13：（1）主要有电子器件构成，不涉及机械转动部件，运行过程没有噪声；（2）没有燃烧过程，发电过程不需要燃料；（3）发电过程没有废气污染，也没有废水排放；（4）设备安装和维护都十分简便，维修保养简单，维护费用低，运行可靠稳定，使用寿命长，可达2530年，甚至更长；（5）环境条件适应性强，可在不同环境下正常工作；（6）能够在长期无人值守的条件下正常稳定工作；（7）建设周期短，根据需要很容易进行容量扩展，扩大发电规模。世界能源危机日益加剧，人类环保意识逐渐加强，全球太阳能光伏产业得到了迅猛发展，太阳能产业一时成为全球集中投资的目标。光伏产业能够得到如此迅速发展可以归结于两个因素：市场需求和政府的政策激励。全世界太阳电池的总产量在短短的10年里就增长了17倍。美、日、德、西、中目前在该行业中居领先地位。2009年，传统光伏大国德国系统安装量超过3.8GWp，占全球总安装量比例的59%；西班牙2008年太阳能市场出现了爆发性增长，全年新增装机容量达到2511MWp，占全球总量的45%，但是2009年出现负增长，政府宣布将补贴范围由原来的1200MWp下降到500MWp。到2009年年底，全球光伏市场累计容量已超过20GWp，其中仅2009年全球新增设备发电容量就达约6.4GWp，比2008年增长6%。根据最新的Solarbuzz年度光伏市场报告显示，2010年世界光伏市场安装量达到创纪录的18.2GWp，比2009年增长139%。中国政府的一系列光伏激励政策促进了中国光伏市场的快速增长。2008年我国光伏系统安装量约为40 MWp，仅占全球安装比例的0.73%，2009年中国太阳能光伏发电机组新增装机容量出现了爆发式增长，新增装机容量达160MWp，超过了截至2008年底的累计安装总量，累积装机容量达到300MWp。2010年实际新增装机量超过500MWp。中国光伏市场近几年的增长速率令人印象深刻，但中国的光伏装机量从全球角度看仍然相当小，2009年中国光伏安装量占全球总安装量的份额约为2%，2010年上升约1个百分点，达3%。2010年世界光伏市场强势增长，增长率达到139%，主要增长动力来自：德国、意大利、捷克、法国等欧洲国家，以及日本、美国，包括澳洲、安大略、印度、中国等新兴市场14。光伏市场规模排名前五位的国家分别是德国、意大利、捷克、日本和美国，占全球需求的80%。2010年欧洲市场占世界总需求的81%，达14.7GWp。欧洲排名前三名的国家是德国、意大利和捷克，共计12.9GWp。2010年日本和美国市场分别增长了101%和96%。表1-3 2003-2010年全球太阳能能光伏发电机组新增和累积装机容量2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年全球新增装机容量（MWp）74410901460160329325950738018200全球累积装机容量（MWp）22603350481064139345152952267540875表1-4 2006-2009年中国年度太阳能光伏电站累积装机容量及比例年份2005年2006年2007年2008年2009年2010年全球光伏年度装机量（MWp）1460160329325950738018200中国光伏年度装机量（MWp）5102040160500中国占世界的百分比0.30%0.60%0.70%0.70%2.20%3.10%表1-5 2010年主要光伏应用国家安装量国家安装容量（MWp）Germany7740Italy3740Czech Republic1420Japan960USA950France720China530Spain380Australia270Belgium230图1-1 2010年全球光伏市场安装量14-15 中国的太阳能光伏发电产业竞争主要集中在太阳电池的生产方面，而在太阳能光伏发电应用方面由于全国范围内规模很小，还未形成竞争格局，但近期已有多个企业集团准备进军该领域。在世界太阳能光伏发电产业发展大潮的带动下，中国的光伏产业也在不断壮大。目前，随着相关光伏政策的实施，我国光伏发电市场将逐渐转向并网发电系统。20052010年中国年装机容量和累计装机容量变化显示了这一发展趋势，如图1-2所示。从图中可以看出，不论从年装机容量还是从累计装机容量上讲，中国的光伏产业都以较快速度在发展。表1-6 2005-2010年中国光伏发电安装容量2005年2006年2007年2008年2009年2010年中国光伏发电年装机容量/MW5102040160500中国光伏发电累积装机容量/MW7080100140300800图1-2 中国年装机容量和累计装机容量变化1.3 光伏系统成本发展趋势总体来讲，随着光伏技术水平的提高和光伏产业规模化的不断扩大，光伏发电成本不断下降。光伏发电的成本达到与常规电力相一致的水平并不遥远。世界太阳能光伏产业和市场自90年代后半期起进入了快速发展时期。最近10年太阳电池产量的年平均增长率高达45%以上；最近5年的年平均增长率高达55以上。光伏组件成本30年来降低了2个多数量级：从300多美元/Wp降低到目前2美元/ Wp左右。光伏发电成本也随之相应下降到目前平均0.2美元/kWh左右。各国以及相关国际机构对于光伏系统发电成本的发展趋势的估计略有不同，但是基本上都认为，在2015-2016年左右，届时光伏发电和常规发电的成本都将达到$0.15/kWh左右。随着煤炭开采量逐年增加，煤炭资源的紧缺程度日益加剧，煤炭价格必然上涨, 进而导致火电发电成本的快速升高16。考虑常规电价2000年以来以每年4%的幅度上涨，而在今后10年内将有可能以5-7%的速度上涨，电价将从2006年的8.6美分/kWh上涨到2019年的平均16美分/kWh；光伏的发电成本将从现在的20-22美分/kWh下降到2019年的平均12美分/kWh；所以，光伏的发电成本达到同常规电价基本一致（14-15美分/kWh左右）的时间大约在2016年。图2-5为美国于2007年对光伏发电成本做出的预测，基本上在2015年左右，光伏发电成本将会和常规能源的商用发电成本相当。由此可以看出，太阳能光伏发电存在巨大潜力。图1-3 2015年光伏发电成本与常规能源发电成本相当1.4 世界光伏应用大国光伏政策和市场介绍京都议定书的签订标志人类社会正向可持续发展的方向努力。世界各国已经充分意识到化石能源的短缺和由此带来的环境污染将对世界经济健康发展所带来的压力，都在大力开发和利用洁净的可再生能源。然而真正开始光伏发电的产业发展历史相对其它传统能源来说比较短，产业基础相对其它成熟能源工业还比较薄弱，而且光伏发电成本比其它能源要高，因此，为了扶持和促进光伏产业的快速健康发展，很多国家都制定了相关的激励政策用于鼓励产业界以及科技公司对光伏产业的投入。特别是近期日本发生了严重的灾难之后，安全的、可持续性的能源供给在全世界都引起了新的重视。但同时世界各国都在开始考虑消减FIT补贴政策，降低光伏发电成本，促进光伏产业持续健康发展。1、德国德国1990年电力输送法建立了太阳能产业法律的政策核心，即优惠贷款、津贴以及对可再生能源生产者给以较高标准的固定补贴。1991年德国率先提出了“1000光伏屋顶”计划，开辟了政府支持太阳能产业发展的先河17-18；1998年德国再次提出了“10万太阳光伏屋顶”计划19-20，提出在居民屋顶安装300MWp太阳能光伏电力的目标，该计划已于2003年圆满完成。2000年颁布了“可再生能源法”（EEG法案），规定了对光伏发电上网电价进行补贴的政策。接着，德国政府在2004年对“可再生能源法”进行了修正（2004年EEG修正法案），引起了近几年来光伏产业轰轰烈烈的发展。该法案被称为是迄今为止全球所采取的启动光伏市场最有效、最科学的举措。德国对光伏发电主要采用两种鼓励方法：一是用高价收购居民的太阳能电力汇入总电网，每度收购价约0.53欧元，而居民使用太阳能电力的价格则与普通电价相同每度收购价约0.21欧元。以此激发居民在自家屋顶庭院安装太阳能发电设备的自觉性。二是贷款优先并对贷款贴息3%，鼓励居民购买安装太阳能发电设备。2008年6月份德国议会再次通过了“可再生能源修正法案”，于2009年生效，作为政策的延续。德国政府已经于7月9日通过新的光伏补贴修正案，自2010年7月1日起，德国对屋顶光伏系统和移除耕地农场设施的补贴额将减少13%，对转换地区补贴额将减少8%，其他地区将减少12%。从2010年10月1日开始，总的补贴额还将进一步减少3%。同时，法案增加“自有消费奖励”，鼓励那些拥有小于500千瓦的屋顶光伏发电系统的房屋主自用光伏发电。2010年7月德国最终决定消减其上网补贴电价，是近期市场火爆的导火索。为了搭上高额补贴政策的末班车，德国的太阳能光伏电站的投资者拼命抢货，使中国的太阳能光伏组件厂、多晶硅和硅片厂近期满产满销。在新增安装量在2010年超过了6GW之后，对于德国政府将在年中时对上网电价补贴政策进行进一步削减的恐慌，在光伏行业与政府签订补贴新政策方式临时协议后，得到了缓解。尽管该协议还需获得核准以成为正规法条，但此上网电价补贴新方式规定，如若三月至五月间的年均新增安装量超过6.5GW，届时七月份的补贴下调幅度将被限制在12%以下。然而，该新机制还规定，如果此段时间内新增安装量不足2.5GW，上网电价补贴额将有可能进行上调，并且，同一时间段内，年均新增安装量若在2.5GW至3.5GW之间，政府将不对上网电价补贴政策进行任何调整。更重要的是，此次协议还对上网电价补贴额的标准年下调幅度进行了修改，将此前一直实施的补贴额年下调率由现行的21%调整至较易被接受的9%。上网电价补贴额建议调整幅度如下(规模以2011年3月至5月间年均新增安装量计算)：小于2.5GW：上网电价补贴额将上调2.5%；2.5GW-3.5GW(含2.5GW)：不进行任何调整；3.5GW-4.5GW(含3.5GW)：下调3%；4.5GW-5.5GW(含4.5GW)：下调6%；5.5GW-6.5GW(含5.5GW)：下调9%；大于6.5GW：下调12%。目前德国已有2%的电力需求来自太阳能光伏发电。随着德国补贴额度的下降，势必会影响部分投资者的安装热情。但总体来看，由于市场相对成熟，再加上即使补贴下调后仍可以获得较为可观的投资回报率，在今年下半年德国光伏市场的需求仍将保持在较高的层面。2、日本 日本政府在1993年制定了“新阳光计划”，基本目标是将新能源作为国家的重要能源供应方式加以支持。在该计划下，日本政府规定，自1994年起居民安装光伏发电系统由政府提供补贴，补贴额度为50%（以后逐年递减至零），光伏系统所发的电力由政府以电网售电价格收购。通过这些扶持政策以及其他方面的努力，光伏系统价格由1992年的每瓦370万日元降到了2007年的每瓦70万日元。在政策上，日本实行的是用户补贴政策，即对消费者进行补贴。但这种补贴也不是一成不变的，而是随市场的发展和技术的进步而调整的。安装光伏发电系统时进行工程补贴，这一补贴逐年递减，从最初补贴50%，分10年逐年递减，到第十年补贴减到零。2005年以后，日本的光伏屋顶发电系统的补贴已经没有。除了光伏系统的安装补贴外，还允许光伏发电系统向电网馈电，意味着电力公司以同等电价购买光伏系统的发电量。现行的日本光伏产业扶持政策主要是在2006年制定的新国家能源战略的框架内实施的。该战略定制的主要意图是改变其严重依赖石油的传统能源结构，增强能源结构的安全。另一个重要的政策是，2008年7月，日本政府内阁会议确定的“构建低炭社会行动计划”中提出的目标为：争取2020年太阳电池的采用量(按发电量计算)增加到2005年度实际采用量的10倍，到2030年增至40倍，即2020年装机容量要达到约14GWp，2030年要达到约50GWp。并在35年后，将太阳电池系统的价格降至目前的一半左右。日本于2009年1月开始恢复了面向家庭用途的补助制度，补贴7万日元/kWh，这再次激发了民众参与太阳能推广的热情。2009年2月颁布了一项新的买电制度，对太阳能发电带来的一些剩余电力可以由电力公司进行回收。按照原价成本的两倍价格有电力单位进行回收，这个措施将会实施10年。得益于日本面向家庭用途的光伏补助制度的拉动效应得以延续，2010年日本光伏市场继续稳步增长。日本太阳光发电协会近日公布的数据显示，2010年13月日本太阳电池全球总出货量达525.787MWp，较2009年同期成长115.2%。其中，日本国内太阳能内需出货量达到212.418MWp，2009年同期则为73.268MWp。另外值得注意的是，2010年13月日本住宅用太阳电池出货量达169.98MWp，年增率达3.07倍，占日本内需出货量达8成。据统计日本2010年全年光伏安装容量约910MWp。3、意大利过去30年间，意大利太阳能光伏产业经历了一个发展、停滞到强劲增长的过程。从1979年意大利在中部Cesenate地区安装了第一套1kWp的太阳能光伏发电系统开始，到二十世纪90 年代初期，意大利已在太阳能光伏发电领域进行了相当规模的投资，建成了几个太阳能光伏发电站。其中1993年在Serre Persano地区建成的装机容量为3.3MWp的世界最大光伏发电站，使意大利在这一时期成为世界上继日本和美国之后第三个进行太阳能光伏示范电站建设的国家。30年来，意大利在太阳能光伏领域一直进行着科研与开发，到上世纪90年代中叶，意大利已取得了重大的进展，意大利的太阳能光伏装机容量在当时就达到约25MWp，在欧洲名列第一，并成为欧洲光伏产业的主导国家。然而，自1996年开始，由于国家实施的太阳能光伏计划结束，政府没再实施进一步的鼓励和扶持政策，给予的财政支持和补贴也大幅度减少，使得意大利太阳能光伏市场发展在之后的很长一段时间开始收缩，并一直都处于停滞状态。2001 年，全球太阳能光伏产业的发展再次推动了意大利市场的拓展，意大利环境部和工业部制定了“10000光伏屋顶计划”，并促使意大利埃尼集团（Ente Nazionale IdrocarburiENI）和意大利新技术、能源与环境委员会（ENEA）在这一领域进一步扩大了投资，也使意大利一些大区政府和地方有关机构陆续加入了这一行列，再次唤醒了沉睡的意大利光伏市场。该计划目标是在5年内建设1万套光伏发电系统，重点强调和鼓励在私有住宅与建筑物上安装9,000套和在公共建筑物上安装1,000套，财政资助也向能够与建筑物结合的光伏系统倾斜。仅2003年一年，意大利的光伏系统装机容量累计就达到了27MWp。在20022005 年期间，意大利新增的光伏系统装机量就达到了14MWp。由于受到了相关部门审批效率的干扰，项目的进展大打折扣，最终无法实现整个计划预定的安装目标。2005年7 月28日，按照德国的政策模式，意大利政府也制定并公布了新的法令能源鼓励基金，启动了全新的上网电价补贴政策。在2005到2006年年初这一阶段，意大利提交了装机容量达388MWp的光伏系统项目，但由于受到各种行政障碍的限制，实际只完成装机容量30MWp。按照能源鼓励基金设定的目标，到2006年底意大利光伏系统装机容量要达到50MWp。2007年2月19日，意大利政府对能源鼓励基金再次做了修订。新版的能源鼓励基金不但调整了上网电价的补贴政策，而且取消了单个电站1MWp的规模上限，取消了每年85MWp新增容量上限，还规定上网电价的补贴标准到2008年年底前保持不变。这次的修订版能源鼓励基金比原来的能源鼓励基金更加完善，申请电价补贴的手续更加简便。由此，这一新的补贴政策促使了意大利光伏市场的真正起飞，使意大利在2007年和2008年的光伏系统装机容量出现了喷井式的增长，超过了300MWp。2008年底，受2009年补贴降低预期的影响，意大利光伏市场每月的新装机容量日新月异，迅猛增长，最终全年的装机容量达到了338MWp。在随后的2009 年，尽管政府对光伏系统并网的审批手续效率依然缓慢，但为了2010年年底收购电价调整前享有的高额补助，意大利太阳能光伏市场的装机热潮继续升温，使意大利在当年新增光伏装机容量从2008年的338MWp猛增到711MWp，累计光伏装机容量超过了1,142MWp。在政府强有力的补贴政策推动下，意大利2009年太阳能光伏发电量从2008年的193GWh攀升到2009年的673GWh，1年时间增加两倍半发电量，使意大利在欧洲成为了仅次于德国的第二大太阳能光伏市场，使意大利成为了全球最具活力和发展最快的一个太阳能光伏市场。为了遏制光伏市场过热发展，意大利政府批准了新的太阳能激励政策，其有效期将从2011年6月1日至2016年12月31日。新政策对补贴上限及金额提出了具体规划。新政策显示，2011年6月-2016年的光伏补贴上限为23GW，年均4.18GW。另外大型项目2012年前有3.1GW的上限要求，2013-2016年有9.77GW的上限。到2017年，太阳能发电将具备与传统化石燃料发电竞争的实力，并实现太阳能发电的电网平价。而补贴金额下降为每年60-70亿欧元，具体补贴下调如下：(1)2011年6月份,原有上网电价补贴将进一步削减4%-11%:小型系统下跌约4%,大型屋顶系统下降约11%；(2)6月份开始，上网电价将以月为单位进行调整，根据系统规模的大小，7月份将在6月份基础上下调2%-5%，预计到2011年底，FIT将在现在的基础上下降26%-42%；(3)2012年上半年和下半年将分两次进行8-12%的进一步下调，预计到2012年底，FIT将再削减20%左右；(4)2013-2016年，按照每个季度进行4%的下调。4、美国 在太阳能光伏发电方面，美国在30个州都通过了净电量计量法，即允许光伏发电系统上网和计量，电费按电表净读数计量，允许电表倒转，若用电量大于光伏发电量，用户按照用电量和光伏电量的差额付费。美国加州的“购买降价”政策则直接对太阳电池发电系统的初投资进行补贴，大约每峰瓦补贴4美元。2007年2月5日，美国能源部公布了美国太阳能先导计划(SAI)，对太阳能光伏电池的技术研发、产品生产和系统应用三个方面进行重点支持15。美国最早于1992年实施能源政策法。2005年8月，布什政府宣布能源政策法修正案，其中光伏投资税减免政策于2008年底到期，美国参议院于2008年9月通过了将该政策延期26年的决议。具体包括：（1）商用光伏项目的投资税收减免延长8年，住宅光伏项目的投资税减免政策延长2年；（2）取消每户居民光伏项目2000美元的减税上线。近年来美国太阳能光伏产业的快速发展，主要得益于政府的大力支持。首先，在小布什时代，已批准的八年退税优惠政策为美国的光伏产业发展开了个好头；另外，奥巴马政府一上任便颁布了可再生能源计划，政府大力支持新能源产业的倾向可见一斑。而以加利福利亚等州为代表的美国地方政府用税收以及优惠贷款等手段鼓励可再生能源；再次，和欧洲市场相比较，由于发达的市场竞争机制，美国市场拥有太阳电池组件的价格低廉的优势。2009年美国政府支持太阳能产业的力度不断加大。包括从总额为7870亿美元的经济刺激计划中拨款4.67亿美元，用于促进太阳能和地热能的开发和使用。以及为帮助太阳能产业有关企业渡过难关，美国能源部为其提供5.35亿美元的贷款担保等等，这些都是美国光伏市场稳步增长的重要保障。美国参议院能源委员会2010年7月21日投票通过了美国千万太阳能屋顶计划，这一法案的通过将极大促进未来十年美国光伏市场的急速增长。从2012年开始，将投资2.5亿美元用于该项计划，从20132021年，每年将投资5亿美元用于太阳能屋顶计划。根据该项法案，太阳能发电系统须在1MWp以内，可获得高达50%的太阳能系统安装的补助。连同现有的激励机制，该法案可以完成并超过在未来10年间安装1000万太阳能系统的目标。美国能源部表示，该项立法的补助资金可以补贴40GWp的新安装容量。在这个过程中，太阳能发电系统的成本将会持续下降，美国将成为未来太阳能发电市场的领导者。经过政府政策和经济刺激的大力支持，美国光伏市场已然告别了无法实现其业绩目标的时代。2010年第三季度的光伏安装量已达到530MWp，超过了2009年435MWp的全年安装总量。2010年美国的太阳能光伏安装容量达到956MWp，其中包括878MWp的光伏系统。美国太阳能产业增长67%，但在太阳能系统安装上仍落后于欧洲市场，并有很大的差距。5、 西班牙西班牙太阳能市场的发展经历了一个大起大落的过程。在2004年，西班牙出台了一项上网电价补贴政策，其中规定每千瓦时的补贴为0.44欧元，安装太阳能发电利润非常可观，大大促进了西班牙光伏市场的骤增。2006年太阳能光伏的装机容量仅为88 MWp，2007年，符合补贴政策的安装量从100 kWp上升到10 MWp， 西班牙2008年太阳能市场出现了爆发性增长，全年新增装机容量达到2511MWp，占全球总量的45%。随着严重经济危机的到来，西班牙政府在2008年又出台了一个新的命令。2009年出现负增长，政府宣布将补贴范围由原来的1200 MWp下降到500 MWp，补贴金额也出现下降，由原先的0.44欧元/kWh降为0.33欧元/kWh。政府还引进了预先注册政策，来控制安装总量。从发电量上来看，2009年，西班牙太阳能光伏装机容量