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关注新能源:光伏产业切勿“暴生暴滥”
发布时间:2009-8-11 阅读:2924

由于技术的持续改进和突破,光伏产业正摆脱其高能耗、高污染的形象,展露出较大的发展潜力。中国光伏产业在过去几年经历了高速增长,但也存在诸如投资盲目、恶性竞争、创新不足等问题。随着企业技术能力的不 ...
  由于技术的持续改进和突破,光伏产业正摆脱其高能耗、高污染的形象,展露出较大的发展潜力。中国光伏产业在过去几年经历了高速增长,但也存在诸如投资盲目、恶性竞争、创新不足等问题。随着企业技术能力的不断提升,国家必须及时对光伏产业进行政策引导和调整,防止其重蹈

  一些产业“暴生暴滥”的覆辙。

  光伏产业技术进步加快,经济性持续改进

  1、光伏技术进步较快,并孕育着新的技术突破

  (1)多晶硅的转化率和硅片的薄型化技术获得持续突破。对目前占据光伏市场90%的晶体硅太阳电池来讲,转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途径。从2004年以来,多晶硅电池的转化效率从14.5%快速提高到16.5%,使太阳电池系统成本降低14%左右(见图1);硅片厚度从300um大幅度降低至170um,硅材料消耗从12kg/kw显著降到8.5kg/kw,使硅材料成本降低30%左右。最新的实验数据显示,多晶硅太阳电池最高效率可达20.3%,单晶硅太阳电池最高效率可达24.7%。


图1多晶硅转化率变化
数据来源:欧洲光伏工业协会(EPIA)

  (2)薄膜电池、背接触电池、聚光太阳电池、带有自动跟踪的平板太阳电池系统等新技术大量出现,多元技术竞争的格局已经形成。薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上敷上厚度只有几微米的感光材料制成。与厚度接近180—200微米的晶硅太阳电池相比,薄膜太阳电池厚度只有几个微米,是前者的1%左右,可使太阳电池从2.5美元/Wp下降至1.2美元/Wp。目前薄膜太阳电池的转换效率也有较大提升,商业化产品的转换效率已达到11%,实验室的最高效率可达19.9%。薄膜电池已进入实用化、产业化发展阶段。背接触电池技术也已经发展到产业化程度,转换效率可达到20%,目前实验室最高效率可达到26.8%。聚光太阳电池通过聚光器而使较大面积的阳光会聚在一个较小的范围内,形成“焦斑”或“焦带”,将太阳电池置于这种“焦斑”或“焦带”上,增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能输出,其实验室转换效率最高可达40.7%,虽然还需进一步解决经济性等问题,预测不久也将进入产业化阶段。带有自动跟踪的平板太阳电池系统是基于现有的单晶硅或多晶硅电池,通过自动跟踪技术使电池始终对准太阳,可提高系统的发电量达20%—50%。自动跟踪的平板太阳电池系统很有可能成为未来光伏发电系统的主流。

  2、光伏产品的成本下降速度超出预期,加快了大规模产业化的步伐

  在技术进步、应用规模扩大和原材料价格下降等多重因素作用下,光伏发电的成本呈逐年快速下降趋势。目前占光伏组件总成本近40%的多晶硅价格,已由2006年的250美元/kg下降到2008年的140美元/kg,光伏发电的成本下降到2.3—1.7元/KWh,且还有很大的下降空间。这种下降速度远远超出了当年众多学术机构和投资者的预期。目前国际上一些权威机构对未来光伏发电成本的预测都持很乐观的态度,其中最为乐观的预测认为,到2015年光伏发电的成本会降到1.0—0.7元/KWh,也就是说再用五年左右的时间就可实现光伏发电成本达到传统电力的水平。中国的尚德、天合等光伏企业更是提出只用三年左右时间实现光伏发电成本下降到 1.0 元/KW h。

  3、光伏产业并不是“高能耗”、“高污染”产业

  现在人们经常用“提炼一吨多晶硅要消耗16万度电”来认定光伏就是高耗能产业,这种观点是片面的。从单位产值能耗看,在现有技术条件下,我国每万元光伏组件产值耗能(含多晶硅提炼环节)约900度电,而钢铁行业每万元产值能耗3900度电左右,电解铝每万元产值能耗6000度左右,光伏产业的产值能耗远低于钢铁和电解铝行业。从光伏产品全生命周期总能耗看,光伏产品是一种在生产过程中耗能而在使用过程中产能的能源产品,其产能远大于耗能。2009年1kw晶硅电池能耗约2600kwh,安装运行后以平均年发电1300小时计,1kw晶硅电池年发电量约是1300度左右,也就是说其两年左右就可回收生产中的能耗,以其使用寿命为20年计(通常认为寿命25—30年),1kw晶硅电池至少还会有18年的净能量回收期,约产能23400度电。从占全国耗电总量上看,即使假定到2020年全国光伏行业产量达到30GW,年耗电总量约525亿度电,占全国耗电总量为0.69%。而钢铁行业2008年耗电量约为3940亿度电,占全国耗电总量的9.8%;电解铝行业2008年耗电1500多亿度,占全国耗电总量的4.5%。总之,单纯以多晶硅的吨能耗来认定光伏产业是高耗能产业是不科学的,目前能耗较高的晶硅企业都是那些产能落后、应该淘汰的企业。国内主流晶硅企业吨晶硅的能耗均在14万度电以下,技术的进步还在使多晶硅的吨能耗大幅降低。

  人们所提到的光伏产业的污染问题主要是指在多晶硅生产环节的副产物四氯化硅能否妥善处理回收,因为四氯化硅具有强腐蚀性。目前国际上采用的改良西门子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技术和应用原理是将四氯化硅加氢还原为三氯化硅,进一步作为原料加工成纯硅,再进入生产循环。另外,一些企业还将四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氢,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工业原料。多晶硅生产环节可以做到清洁生产,完全没有污染。国内光伏企业之所以造成污染,是环境监管不力和企业投机取巧的结果,并不能说明光伏产业本身具有污染特性。

  4、发达国家积极出台拉动光伏市场的政策,抢占技术制高点

  近年,发达国家立于能源未来发展的战略高度,积极推动太阳能光伏产业的发展,出台支持政策,提前大幅度投入,抢占技术前沿,使光伏产业已成为本世纪初世界发展最快的行业之一。2008年世界光伏电池产量从2002 年的561MW 猛增到7241MW,以年均约40%的速度增长,2008年全球累计产量和安装量都达到了19.5GW。金融危机发生后,这些国家又纷纷将其作为抵御危机、振兴经济的重要拉动点,加大投资力度,调整市场预期。国际光伏机构预测,受金融危机的影响,2009年光伏电池组件的产量可能会负增长,跌到约4.9GW,但是很快会恢复快速增长,预期 2013 年的产量会达到15GW p,甚至28GW,2030年全球太阳能光伏安装量有望达到1864GW,年发电量达到2646TWh。美国新任总统奥巴马上台后宣布,将可再生能源(包括太阳能、风能和地热能)电力占总用电量的比例,到2012年提高到10%,到2025年提高到25%,并承诺未来十年内在可再生能源领域投入1500亿美元。日本宣布从今年1月份开始,重新恢复对太阳电池板行业的所有补贴政策,发布了《低碳社会行动计划》,提出到2020年光伏累计装机达到14GW,到2030年达到53GW,发电成本降低到7日元/kwh(约合7美分/kwh)。(见表1)

 

  我国光伏产业已有一定产业基础,但在发展中也暴露出严重问题

  1、我国光伏产业的产业链渐趋完整,技术能力迅速提高

  中国已是全球最大的光伏电池生产国,光伏电池产量占全球总产量的三分之一,在全球排名前30位的光伏电池生产企业中,中国已占了10家。

  我国光伏产业早期发展的突出特征是“两头在外”:关键材料多晶硅来自国外、产品销往国外。前者是因为国内缺乏技术能力,后者是因为国内难以承受光伏发电的高成本。发展模式是先从封装组件等技术含量较低的产业低端做起,然后快速向多晶硅生产等产业高端环节升级。这种发展模式比较适合中国国情,在发展初期缺乏核心技术并只能依靠进口多晶硅材料的情况下,为快速抢占国际市场,国内以民营资本为主的光伏企业充分利用本土低成本制造优势,通过在境外资本市场上市获得资金支持,先从产业下游的组件封装和电池干起,很快就占领了全球电池生产和组件封装市场。2008年中国光伏电池产能达3GW,产量达2.3GW,封装能力达5GW,光伏组件产量达3GW。近年来当国内多晶硅瓶颈制约越来越突出的时候,一些已有一定产业经验和资金积累的国内企业,从2006年起开始进入多晶硅生产领域,目前国内已有近50家企业投资多晶硅生产,2008年我国多晶硅产量达到4500吨,产能达到2万吨,在建产能估计已超过4万吨,中国多晶硅只能依靠进口的局面很快就会改变(见表2)。

  国内巨大产能扩张的背后也涌动着一轮新的技术变革。目前国内一些公司在利用物理法(硅在整个处理过程中,不发生化学反应的多晶硅生产法)获取高纯度硅的技术方面已取得实质性进展,可用物理法提纯出6—9个“9”(99.9999999%)的多晶硅,转换效率达到14%,而投资成本只是西门子法的1/10。这些新的技术如得到广泛采用,国内多晶硅的成本和能耗等都会有几何级的降低,会对全球已有光伏产业格局产生颠覆的影响。

  中国由于光伏产业规模大、制造成本低,产业竞争更为激烈,在降低光伏发电成本方面很可能走在全球前列。2009年3月,中国敦煌10MW并网型光伏发电项目招标中,所有投标都低于2元/KWh,最低标0.69元/KWh,次低标1.09元/KWh,这说明中国光伏企业已具有相当的价格承受能力。

 
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