太陽能源與光伏發(fā)電近況探測(cè)范文
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中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展近況
1)太陽能電池產(chǎn)量世界第一．多晶硅材料基本自給，太陽能電池和組件80%～90%出口，約70%產(chǎn)品到歐洲市場(chǎng)，其次是美國市場(chǎng)．2004年中國光伏產(chǎn)業(yè)的太陽電池產(chǎn)量還僅占世界產(chǎn)量的1%，2004年后飛速發(fā)展，連續(xù)5年的年增長率超過100%，2007年～2009年連續(xù)3年的太陽能電池產(chǎn)量居世界第一，見圖4．2010年產(chǎn)量4011MWp，占世界總產(chǎn)量的37.6%，目前國內(nèi)已經(jīng)有海外上市的光伏公司12家，國內(nèi)上市的光伏公司13家，行業(yè)年產(chǎn)值超過2000億元，就業(yè)人數(shù)20萬．可是，近來美國金融危機(jī)和歐債危機(jī)致使了貿(mào)易保護(hù)主義重新抬頭，對(duì)我國光伏產(chǎn)品發(fā)動(dòng)“雙反”調(diào)查，美國于2012年10月終裁擬課以重稅，歐盟正啟動(dòng)反傾銷調(diào)查，打壓中國光伏企業(yè)．為此，中國的光伏企業(yè)只好將目光轉(zhuǎn)向內(nèi)銷，這也促使了國內(nèi)光伏發(fā)電的加快發(fā)展．
2)核心技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)．主要表現(xiàn)為多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)取得突破，已經(jīng)不再依賴進(jìn)口，基本可以自給．中國晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)已占有技術(shù)和成本的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，2009年的產(chǎn)量占全世界產(chǎn)量的40%，主要光伏生產(chǎn)設(shè)備的國產(chǎn)化率不斷提升，薄膜電池等新型技術(shù)水平也不斷提高．
3)多晶硅生產(chǎn)技術(shù)有重大突破．千t級(jí)多晶硅規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)取得重大突破，初步實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用和環(huán)境無污染、節(jié)能減排生產(chǎn)．在三氯氫硅合成提純技術(shù)及裝置、還原爐制造技術(shù)、自動(dòng)電控技術(shù)及裝置、尾氣干法回收、四氧化硅氧化技術(shù)等方面有了較大提升，打破了國際上對(duì)其生產(chǎn)技術(shù)的壟斷．還原爐由9對(duì)棒發(fā)展到12、18和24對(duì)棒，生產(chǎn)工藝由常壓生產(chǎn)到加壓生產(chǎn)，個(gè)別企業(yè)還實(shí)現(xiàn)了四氯化硅冷氫化閉環(huán)生產(chǎn)，使綜合能耗和成本大為降低，徹底解決了四氯化硅的排放和污染問題．
4)晶體硅電池質(zhì)量與成本世界領(lǐng)先．中國企業(yè)已在產(chǎn)品質(zhì)量和成本上成為世界領(lǐng)先．無錫尚德的冥王星(Pluto)技術(shù)將單晶硅太陽能電池的有效面積轉(zhuǎn)化率提高到18.8%，多晶硅17.2%，多晶硅電池的全光照面積轉(zhuǎn)化率已達(dá)到16.53%，世界第一．冥王星電池組件比傳統(tǒng)技術(shù)能多輸出約12%的電能．南京中電的趙建華博士至今保持著單晶硅太陽能電池實(shí)驗(yàn)室效率的世界紀(jì)錄(25%)，他所開發(fā)的發(fā)射結(jié)鈍化技術(shù)使批量生產(chǎn)的電池效率均超過18%．保利英利，常州天合、蘇州阿特斯、河北晶澳、江蘇林洋等國際化公司也都握有各自的專利技術(shù)，電池的轉(zhuǎn)換效率均達(dá)到世界一流水平，平均每瓦光伏電池的高純硅材料的用量從世界平均水平的9g/W下降到6g/W，大大降低了制造成本．
5)光伏設(shè)備制造業(yè)已成規(guī)模，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)大支撐．在晶硅太陽能電池生產(chǎn)線的十幾種主要設(shè)備中，6種以上國產(chǎn)設(shè)備已在國內(nèi)生產(chǎn)線中占據(jù)主導(dǎo)．其中單晶爐、擴(kuò)散爐等離子刻蝕機(jī)、清洗劑設(shè)備，組件層壓機(jī)、太陽模擬儀等已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)十分明顯，多晶硅鑄錠爐多線切割機(jī)等設(shè)備制造技術(shù)取得了重大進(jìn)步，打破國外壟斷．
6)多晶硅材料依賴進(jìn)口有所改善．2004年前后，國際上太陽能電池需求爆炸式增長，造成全球多晶硅緊缺．中國光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了多晶硅材料受控于人的艱難處境，連續(xù)多年多晶硅材料依賴進(jìn)口．2007年我國多晶硅的產(chǎn)量僅有1100t，需求11000t，90%依賴進(jìn)口，2008年我國多晶硅的產(chǎn)量4500t，需求20000t，仍有80%以上依賴進(jìn)口．由于市場(chǎng)緊缺，多晶硅材料價(jià)格暴漲，最高達(dá)到400美元/kg(成本只有30～40美元/kg)，多晶硅材料的短缺和行業(yè)暴利，極大地激發(fā)了我國多晶硅產(chǎn)業(yè)的投資熱潮，根據(jù)PhoroInternation-al的統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)2009年在建的多晶硅廠有48家．
國內(nèi)外光伏發(fā)電近況
1光伏發(fā)電發(fā)展迅猛
近十幾年來隨著產(chǎn)業(yè)政策和市場(chǎng)的推動(dòng)，世界光伏產(chǎn)業(yè)百花齊放，技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模擴(kuò)大，太陽能發(fā)電成本越來越低，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，全球光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅猛發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)愈烈，向規(guī)模化與多元化格局發(fā)展．雖經(jīng)過了2008年世界金融危機(jī)，但2009年世界光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)7900MWp，同比增長27%，2010年達(dá)12200MWp，同比增長65%．
2光伏電平價(jià)上網(wǎng)趨勢(shì)日增
近來，有些國家和地區(qū)已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)光電平價(jià)上網(wǎng)，而且平價(jià)上網(wǎng)將在全球形成蔓延之勢(shì)．在意大利，光伏系統(tǒng)全生命周期光伏發(fā)電成本為0．24歐元/kWh．而2009年意大利的民用零售平均電價(jià)為0．26歐元/kWh．意大利事實(shí)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上網(wǎng)平價(jià)，美國部分地區(qū)、日本、西班牙等國上網(wǎng)電價(jià)亦已臨價(jià)．
3全球光伏市場(chǎng)簡(jiǎn)況
當(dāng)前，全球光伏市場(chǎng)主要還是歐洲．2009年，全球光伏裝機(jī)容量達(dá)到7.9GW，其中歐洲占80%，北美占7.0%，亞洲占9.8%，其他占3.1%．歐洲的70%來自德國，所以德國仍然是目前光伏市場(chǎng)的主體，尤其在2010年，僅德國的裝機(jī)容量就達(dá)到了7GW以上．據(jù)歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(EPIA)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示:2011年全球安裝量突破27．7GW，同比2010年增長70%，創(chuàng)歷史新高．意大利和德國成為全球安裝量最大的國家，占全球市場(chǎng)的60%．歐洲仍繼續(xù)統(tǒng)領(lǐng)全球光伏市場(chǎng)，占全球市場(chǎng)的75%，同比2010年下降5%．2011年全球累計(jì)安裝量達(dá)67.4GW，較2010年底的39.7GW增長70%．2011年新裝量:中2GW;美1.6GW;日1GW;澳700MW;印300MW．2011年發(fā)電量約80億kWh，足以滿足20萬家庭需求．并網(wǎng)光伏發(fā)電發(fā)展最快，占光伏應(yīng)用市場(chǎng)的80%，并逐步發(fā)揮著替代常規(guī)能源的作用，受到關(guān)注．
2009年裝機(jī)容量約160MWp，截至2009年底，累計(jì)裝機(jī)容量約300MWp(圖5)，光伏市場(chǎng)發(fā)展十分緩慢．盡管2009年裝機(jī)容量超出此前的累計(jì)安裝量，但與產(chǎn)量相比，只是當(dāng)年產(chǎn)量的4%．因此開拓市場(chǎng)仍然是我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)中存在的重大問題．近幾年，國家在積極地進(jìn)行推廣建設(shè)，特別自2012年上半年，美國對(duì)我國光伏產(chǎn)品發(fā)動(dòng)“雙反”調(diào)查以來，中國光伏界在忐忑不安中等待調(diào)查結(jié)果．美國“雙反”尚未終裁，歐盟效仿美國再次發(fā)難，把中國光伏產(chǎn)業(yè)企業(yè)推向?yàn)?zāi)難的邊緣．全聯(lián)新能源商會(huì)的《2011—2012中國新能源產(chǎn)業(yè)年度報(bào)告》最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱，2011年我國光伏安裝量達(dá)到2．89GW，首次突破GW級(jí)，成為世界第三大光伏安裝國，我國只用5年時(shí)間，就成為光伏產(chǎn)業(yè)制造大國，根據(jù)目前發(fā)展?fàn)顩r，完全可能在未來5～10年內(nèi)成為光伏應(yīng)用大國．Solarpraxis公司對(duì)我國大規(guī)模光伏設(shè)施的項(xiàng)目開發(fā)、融資、建設(shè)運(yùn)營和監(jiān)測(cè)表明，在2011年中國2.89GW光伏裝機(jī)容量投運(yùn)后，預(yù)計(jì)2012年仍要安裝4～5GW．
對(duì)我國光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)的預(yù)測(cè)
1太陽電池組件成本下降
2009年以來，中國太陽能電池的成本持續(xù)下降，國際競(jìng)爭(zhēng)力逐漸增強(qiáng)．太陽能電池的成本主要取決于工廠的初始投資、生產(chǎn)規(guī)模、材料成本、人工、稅收和管理等多種因素．隨著多晶硅材料價(jià)格的下降，太陽能電池的組件價(jià)格隨之降低，根據(jù)PacificEpoch2009年12月公布的調(diào)查結(jié)果，中國市場(chǎng)上光伏用多晶硅材料的價(jià)格從2008年10月份的365．8美元/kg，下降到2009年12月份的51.9美元/kg;晶體硅太陽能電池組件的售價(jià)也由2008年10月份的3.55美元/Wp(人民幣25元/Wp)下降到2009年12月份的1．78美元/Wp(人民幣12元/Wp)．金融危機(jī)來臨，多晶硅材料的價(jià)格直線下降，2009年底已經(jīng)降到50～60美元/kg，太陽能電池的成本隨之大幅度下降，中國2009年底太陽能電池的成本僅1.2～1.4美元/Wp(人民幣7～10元/Wp)，大約比歐美太陽電池的平均價(jià)格低30%．中國的太陽能電池組件之所以可以做到如此低廉的價(jià)格，除了中國光伏企業(yè)在非硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)努力降低成本外，還得益于生產(chǎn)設(shè)備的國產(chǎn)化．過去從國外引進(jìn)1條25MW的太陽能電池生產(chǎn)線大約需要人民幣5000～6000萬元，而一條國產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)線卻只需要2000～3000萬元，比進(jìn)口生產(chǎn)線低了50%以上．關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備也是如此，例如1臺(tái)8英寸的單晶爐，進(jìn)口設(shè)備需要人民幣80萬元，國產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格僅是進(jìn)口價(jià)格的50%;1臺(tái)270kg的多晶硅鑄錠爐進(jìn)口價(jià)格大約130萬美元，而國產(chǎn)設(shè)備只需要人民幣130萬元．
2光伏發(fā)電“平價(jià)上網(wǎng)”預(yù)測(cè)
按照中國光伏產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展趨勢(shì)，隨著技術(shù)進(jìn)一步提升和裝備的全面國產(chǎn)化，到2015年初投資有望達(dá)到1．0萬元/kW，發(fā)電成本小于0．6元/kWh，首先在發(fā)電側(cè)達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)是完全有可能實(shí)現(xiàn)的．經(jīng)過努力，2020年初投資達(dá)到0．7萬元/kW，發(fā)電成本達(dá)到0．4元/kWh，在配電側(cè)達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)也是有可能的．
國際上對(duì)光伏發(fā)電成本下降的預(yù)測(cè)
美國太陽能先導(dǎo)計(jì)劃(SAI，2006年公布)對(duì)于光伏發(fā)電達(dá)到“平價(jià)上網(wǎng)”的預(yù)測(cè)最為激進(jìn)，認(rèn)為到2015年光伏電價(jià)將低于10美分/kWh(相當(dāng)于人民幣0.7元/kWh)．美國光伏電價(jià)預(yù)測(cè)見圖6．圖6中的Residential:一家一戶的光伏系統(tǒng)，或者指居民用電，SAI預(yù)測(cè)2015年在這一市場(chǎng)的光伏電價(jià)將下降到8～10美分/kWh;Commercial:公共、商業(yè)和工業(yè)建筑用光伏，或者指商業(yè)用電，SAI預(yù)測(cè)2015年在這一市場(chǎng)的光伏電價(jià)將下降到6～8美分/kWh;Utility:公共電力規(guī)模的光伏，或者指上網(wǎng)電價(jià)，SAI預(yù)測(cè)2015年在這一市場(chǎng)的光伏電價(jià)將下降到5～7美分kWh．德意志銀行經(jīng)過細(xì)致的成本測(cè)算，預(yù)計(jì)光伏發(fā)電到2015年，即可達(dá)到15美分/kWh，相當(dāng)于人民幣1元/kWh．日本政府(NEDO)2004年在“PVRoadmap2030”中預(yù)測(cè):光伏電價(jià)2020年達(dá)到14日元/kWh，2030達(dá)到7日元/kWh．2009年日本政府(NEDO)了新的光伏發(fā)展線路圖，重新調(diào)整了預(yù)測(cè):2017年達(dá)到14日元/kWh，2025達(dá)到7日元/kWh，將2004年的預(yù)測(cè)提前了3～5年．
太陽能光伏發(fā)電的快速增長將使大型項(xiàng)目的投資成本朝著3美元/W發(fā)展．在技術(shù)政策和制造過程等多方突破后，將于2017年達(dá)到美國能源部的Sunshot目標(biāo):1美元/W．美第一太陽能公司的制造成本，從2004年的2.94美元/W，降至2011年的75美分/W，該公司還使薄膜和玻璃太陽能電池效率從2009年的10%提高到2011年的11.2%．該公司的路線圖要求到2014年成本降低至64美分/W．美GE公司認(rèn)為，由于創(chuàng)新，在3～5年內(nèi)太陽能發(fā)電將比化石燃料和核發(fā)電更廉價(jià)．如果太陽能發(fā)電售價(jià)能達(dá)到15分/kWh，將會(huì)有更多的人使用太陽能發(fā)電．據(jù)美技術(shù)推進(jìn)協(xié)會(huì)(IEEE)預(yù)測(cè)，光伏發(fā)電成本在10年內(nèi)可望低于化石燃料發(fā)電，前提是太陽能行業(yè)能使光伏電池效率提升，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)性．EPIA于2011年9月6日公布的主要?dú)W洲電力市場(chǎng)分析顯示，光伏發(fā)電至少于2013年可使某些細(xì)分市場(chǎng)達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)力程度，所有市場(chǎng)將于2020年達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)程度．
國內(nèi)外光伏發(fā)展目標(biāo)
1國際上對(duì)于光伏發(fā)展目標(biāo)的展望
2009年12月，歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)EPIA公布了“Setfor2020”，對(duì)光伏發(fā)電的目標(biāo)分3種情況，對(duì)2020年歐洲的光伏累計(jì)裝機(jī)進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè):基本發(fā)展模式，100GW;加速發(fā)展模式，200GW;理想發(fā)展模式，400GW．分別占?xì)W洲電力總需求的4%、6%和12%．2010年10月，EPIA“日照充足國家的光伏潛力”研究報(bào)告，認(rèn)為全球74%的國家日照充足(148個(gè)國家)，包括印度、中國、中東、非洲、澳大利亞等．這些國家的光伏市場(chǎng)到目前為止尚未開發(fā)，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΓA(yù)計(jì)到2030年理想發(fā)展模式下，光伏在這些國家的裝機(jī)將達(dá)到1100GW，占這些國家供電需求的12%，屆時(shí)光伏發(fā)電的平準(zhǔn)價(jià)格(LCOE)將達(dá)到4～8歐分/kWh，能夠同所有常規(guī)電力相競(jìng)爭(zhēng)，包括火力發(fā)電．最近歐盟還通過了一項(xiàng)建筑能耗特性導(dǎo)則(ener-gyperformanceofbuildingdirective)，要求到2020年所有新建建筑基本達(dá)到零能耗．這項(xiàng)導(dǎo)則2012年在歐盟成員國中推行，光伏將發(fā)揮主要作用．歐洲建筑總占地22000km2，40%的屋頂和15%的南立面，可以安裝1500GW光伏系統(tǒng)，年發(fā)電量高達(dá)14000億kWh，占2020年整個(gè)歐洲電力需求的40%．今后10年建筑集成光伏(BIPV)和建筑附加光伏(BAPV)將成為歐洲光伏市場(chǎng)的主流．美國太陽能工業(yè)協(xié)會(huì)(SEIA)在哥本哈根會(huì)議上宣布:美國到2020年光伏將提供全部電力需求的10%，太陽能利用提供的熱水、采暖和制冷將替代電力需求的3%，太陽能熱發(fā)電將提供電力需求的2%．光伏到2020年將提供67．6萬個(gè)工作崗位，每年減排3．8億t二氧化碳．按照1MWh光伏電力減排1t二氧化碳，則2020年美國的光伏累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到300GW．2010年7月，美國參議院批準(zhǔn)了千萬屋頂計(jì)劃(10millionsolarroofs)，該項(xiàng)目計(jì)劃10年內(nèi)在美國全國推廣40GW太陽能發(fā)電系統(tǒng)，使美國成為世界最大的太陽能發(fā)電市場(chǎng)．日本2008年6月9日，福田康夫首相發(fā)表了電視演說，計(jì)劃在2030年以前在目前的基礎(chǔ)上再增加40倍太陽能電池裝機(jī)量．執(zhí)行部門又進(jìn)一步細(xì)化為在2020年達(dá)到累計(jì)裝機(jī)容量為2005年(1．4GW)的20倍即28GW，2030年為40倍，即56GW．印度2009年公布“SolarPowerPlan”，計(jì)劃到2020年，光伏發(fā)電在印度的累計(jì)裝機(jī)要達(dá)到20GW．
2我國的光伏發(fā)展目標(biāo)
按照集中開發(fā)與分布式利用相結(jié)合的原則，積極推進(jìn)太陽能的多元化利用，鼓勵(lì)在太陽能資源優(yōu)良，無其它經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值土地多的地區(qū)建設(shè)大型光伏電站，同時(shí)支持建設(shè)以“自發(fā)自用”為主的分布式光伏發(fā)電，積極支持利用光伏發(fā)電解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電和缺電的問題，開展太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化示范．到2015年，太陽能年利用量相當(dāng)于替代化石燃料5000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤．太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到2100萬kW，其中光伏電站裝機(jī)1000萬kW，熱發(fā)電裝機(jī)100萬kW，并網(wǎng)和離網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝容量1000萬kW，太陽能熱利用累計(jì)集熱面積達(dá)4億m2．到2020年，太陽能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到5000萬kW，太陽能熱利用累計(jì)集熱面積達(dá)到8億m2．太陽能發(fā)電建設(shè)布局如表3所示．
結(jié)語
1)發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)是解決能源短缺，緩解供需矛盾，減少環(huán)境污染，應(yīng)對(duì)全球氣候惡化，減少溫室氣體排放和人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展最有效途徑之一．
2)全球都在積極發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，據(jù)預(yù)測(cè)到2040年太陽能發(fā)電中的光伏發(fā)電將達(dá)到全球發(fā)電量的25%．根據(jù)國際能源看(IEA)的預(yù)測(cè)太陽能將在不到20年內(nèi)占世界能源需求的5%，比2012年增加49倍．
3)近十幾年來，全球光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，市場(chǎng)增長率在50%左右．經(jīng)過2008年金融危機(jī)的洗禮，光伏產(chǎn)業(yè)前景愈顯重要．2009年世界超過10GWp，中國大陸超過4GW，從2007年起已躍居太陽能電池世界第一生產(chǎn)大國．
4)2009年以前我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量較小(累計(jì)140MWp)，光伏市場(chǎng)發(fā)展緩慢，盡管2009年裝機(jī)容量約160MWp超出此前的累計(jì)安裝量，但與產(chǎn)量相比，只是當(dāng)年產(chǎn)量的4%．近幾年，有很大改變，受歐債危機(jī)和美國貿(mào)易壁壘“雙反”反傾銷，反補(bǔ)貼的影響，光伏產(chǎn)品出口大受影響，中國光伏產(chǎn)業(yè)必須轉(zhuǎn)向國內(nèi)．經(jīng)國家大力支持積極推廣，國內(nèi)市場(chǎng)快速增長，裝機(jī)容量從2011年西部地區(qū)掀起了建設(shè)高潮，將拓展全國，延續(xù)至2012年，屆時(shí)，估計(jì)我國累計(jì)裝機(jī)量達(dá)5000MWp以上．5)“十二五”光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)模:并網(wǎng)光伏電站1000萬kW，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，1000萬kW，合計(jì)2000萬kW．6)光伏發(fā)電“平價(jià)上網(wǎng)”預(yù)測(cè)，由于光伏產(chǎn)業(yè)國外市場(chǎng)受到挑戰(zhàn)，受“雙反”貿(mào)易保護(hù)主義影響，國外市場(chǎng)倍受打擊，轉(zhuǎn)向國內(nèi)，光伏組件大幅下降，估計(jì)到2015年初投資，有望達(dá)到1萬元/kW以下，發(fā)電成本0.6元/kWh，發(fā)電側(cè)有達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)可能．經(jīng)過努力，2020年初投資達(dá)到0.7萬元/kW，發(fā)電成本達(dá)到0.4元/kWh，在配電側(cè)有望達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)的可能．
作者：鐘史明單位：東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院
