太陽能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展與市場前景

_吳鳴 南京凱盛開能環(huán)保能源有限公司

1 我國新能源的發(fā)展形勢

我國隨著工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境問題日益凸顯，因此大力發(fā)展可再生能源發(fā)電，特別是太陽能發(fā)電是解決我國能源危機和保證可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

從長遠(yuǎn)來看，可再生能源將是人類未來的主要能源，因此世界上許多發(fā)達(dá)國家都十分重視可再生能源的開發(fā)利用。在可再生能源中，太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電發(fā)展最快。

根據(jù)國務(wù)院2008年底提出的目標(biāo)，到2020年可再生能源占一次能源消費比重要達(dá)到15%。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，到2020年我國水電裝機要達(dá)到3億kw以上，核電裝機達(dá)到6000萬kw以上，太陽能、風(fēng)電及其它可再生能源利用產(chǎn)生的節(jié)煤量要達(dá)到1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。

根據(jù)專家預(yù)計，2010～2020年全社會用電量的年均增速在8%左右，估計到2020年，中國電力裝機容量將突破12億kW，發(fā)電量將超過6萬億kWh。2020年電力供需的缺口將達(dá)到10.7%，電力缺口正好用可再生能源發(fā)電進行補充，而太陽能光伏發(fā)電技術(shù)成熟，在中國未來的能源供應(yīng)中將占據(jù)重要位置。

2 光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢

光伏發(fā)電技術(shù)研究已有100多年的歷史，目前這一能源高端產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)成熟。我國于1958年開始研究太陽能電池，1971年首次成功地應(yīng)用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上，1973年開始將太陽能電池用于地面光伏電站。

技術(shù)進步是降低成本、促進發(fā)展的根本原因，幾十年來圍繞著降低成本、提高效率的各項研究開發(fā)工作取得了長足的進展。

2.1 太陽能電池效率不斷提高

單晶硅電池的實驗室效率已經(jīng)從20世紀(jì)50年代的6%提高到目前的24.7%；多晶硅電池的實驗室效率也達(dá)到了20.3%；薄膜電池的研究工作也獲得了很大成功，非晶硅薄膜電池、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CIS)的實驗室效率也分別達(dá)到了13%、16.4% 和19.5%。其它新型電池，如多晶硅薄膜電池、燃料敏化電池、有機電池等不斷取得進展，更高效率的新概念電池受到廣泛重視并被列入各國研究開發(fā)計劃。

目前商業(yè)化晶體硅電池效率已達(dá)到15%～20%(單晶硅電池16%～20%，多晶硅15%～18%)；商業(yè)化單結(jié)非晶硅電池效率5%～7%，多結(jié)非晶硅電池效率6%～8%，非晶硅／微晶硅的迭層電池效率8%～10%，而且穩(wěn)定性不斷提高。

太陽能電池效率的提高、光伏產(chǎn)品制造技術(shù)和光伏系統(tǒng)集成技術(shù)的進步，共同促使光伏發(fā)電成本不斷降低和光伏市場的快速發(fā)展。

2.2 太陽能電池厚度持續(xù)降低

降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶體硅太陽能電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進步的重要體現(xiàn)。30多年來，太陽能電池硅片厚度從20世紀(jì)70年代的450～500μm降低到目前的150～200μm，降低了一半以上，硅材料用量減少，大大降低了太陽能電池成本。

2.3 太陽能電池生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大

生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大和自動化程度持續(xù)提高是降低太陽能電池生產(chǎn)成本的另一個重要方面。太陽能電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從20世紀(jì)80年代的1～5MWp/a發(fā)展到90年代的5～30MWp/a和目前的25～1000MWp/a。生產(chǎn)規(guī)模擴大1倍，太陽能電池生產(chǎn)成本降低20%。

2.4 太陽能電池組件成本大幅降低

光伏組件成本30年來降低了兩個數(shù)量級。由于產(chǎn)能過剩，2013年我國光伏組件成本為0.8美元/Wp，售價0.7美元/Wp，每銷售1Wp組件，凈虧0.1美元；國內(nèi)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)投資成本7.5元/Wp；2011年上半年，天津英利光伏發(fā)電的度電成本已降至1元／KWh。

2.5 晶體硅電池技術(shù)持續(xù)進步，薄膜電池技術(shù)快速發(fā)展

自1998年開始，多晶硅電池市場超過單晶硅電池后一直持續(xù)增長。2006年各種光伏電池的市場份額：多晶硅47%，單晶硅43%，薄膜電池約8%。2013年，薄膜電池占到太陽能電池市場近三成份額，發(fā)展迅猛。目前中國太陽能電池產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的1/3 。

3 光伏發(fā)電市場前景分析

自2004年德國實施了“上網(wǎng)電價法”以來，光伏發(fā)電市場需求急劇增長，光伏產(chǎn)品供不應(yīng)求。2007年太陽能電池／組件的年增長率達(dá)到56.2%，其中亞洲太陽能電池產(chǎn)量約占世界的65%，主要生產(chǎn)國為中國大陸和臺灣地區(qū)以及日本，分別占世界的27.2%、9.2%和23%。

世界光伏發(fā)電市場發(fā)展的一個突出特點是：并網(wǎng)光伏發(fā)電比例愈來愈大，2007年歐洲的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)比例達(dá)到95%以上，世界平均達(dá)到80%以上，說明光伏發(fā)電在世界能源供應(yīng)體系中正發(fā)揮著愈來愈大的替代作用。

2007年世界光伏系統(tǒng)安裝量為2826MWp，比2006年增長了62%，其中德國安裝量為1328MWp，占世界光伏市場的總量47%，位居世界之首，其余依次為西班牙(640MWp)、日本(230MWp)和美國(220MWp)。

2007年歐洲光伏市場占世界的71%，持續(xù)成為世界最大的市場。這主要因為歐洲大部分國家實施了《上網(wǎng)電價法》，有效地推動了光伏發(fā)電市場。亞洲光伏市場只占世界的15%，主要原因是亞洲光伏市場主要在日本，而日本已經(jīng)結(jié)束了政府補貼。

我國政府一直非常重視可再生能源尤其是太陽能發(fā)電的開發(fā)利用。2002年，國家啟動“送電到鄉(xiāng)工程”，在西部七省區(qū)的近800個無電鄉(xiāng)區(qū)建設(shè)光伏電站，該項目快速拉動了我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。經(jīng)過幾年的加速發(fā)展，2007年以后至今，中國太陽能電池產(chǎn)能一直穩(wěn)居世界第一。

2007年太陽能電池產(chǎn)量大于20MWp的全球35家公司中，14家為中國公司(包括臺灣)，依次是無錫尚德、臺灣茂迪、保定英利、河北晶澳、江蘇林洋、南門中電、臺灣E-TON、蘇州ATS-S01ar、臺灣Gintech、寧波太陽能、臺灣Dels01ar、常州天合、江蘇浚鑫、交大太陽。

2009年國內(nèi)太陽能電池總產(chǎn)量達(dá)3500MW，其中硅太陽能電池產(chǎn)量為3400MW，薄膜太陽能電池產(chǎn)量為100MW。大部分太陽能電池出口歐美，國內(nèi)市場應(yīng)用不到5%，國內(nèi)市場亟待拓展。

截止2013年底，我國太陽能電池累計裝機已經(jīng)達(dá)到90萬kW，但大多是獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)光伏發(fā)電所占份額很小，還不到10%，說明我國的光伏發(fā)電應(yīng)用還處在起步階段，市場前景十分廣闊。

隨著國家加大對中西部地區(qū)的扶持力度，尤其是“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實施，為我國的經(jīng)濟和社會發(fā)展創(chuàng)造了難得的機遇和條件。充分利用西部地區(qū)豐富的太陽能資源，把太陽能資源的開發(fā)利用作為今后當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，以電力發(fā)展帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和礦產(chǎn)資源開發(fā)，促進本地經(jīng)濟健康、可持續(xù)發(fā)展。

光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾個主要階段所呈現(xiàn)出的一些特征，即：政府補貼——企業(yè)盈利——擴大規(guī)模——規(guī)模效應(yīng)——成本下降政府補貼逐漸退出——自由市場。從目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段來看，光伏行業(yè)發(fā)展處于“發(fā)電成本下降、海外政府補貼逐漸退出”的階段。

由于前幾年歐美“雙反”貿(mào)易壁壘政策而造成的光伏產(chǎn)業(yè)寒冬和歐美金融危機并沒有摧垮光伏產(chǎn)業(yè)。目前全球市場需求旺盛，同時國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)能也相當(dāng)強勁，歐美“雙反”貿(mào)易壁壘雖然在短期內(nèi)影響了我國光伏組件的出口和生產(chǎn)，但從長遠(yuǎn)看，卻極大地促進了國內(nèi)光伏消費市場的健康可持續(xù)發(fā)展。

4 光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用與經(jīng)濟分析

光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是指太陽能光伏發(fā)電不與國家電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲電能以供夜晚使用。

并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電方式，成為國家電網(wǎng)的補充，典型特征為不需要蓄電池。

光伏發(fā)電系統(tǒng)價格包括：光伏電池組件、并網(wǎng)逆變器、配電設(shè)備及電纜、電站建設(shè)安裝費用等。

當(dāng)前晶體硅光伏電池組件成本價在3～4元/Wp，地面光伏發(fā)電系統(tǒng)工程成本價在7500元/kWp左右，屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)工程成本價在12000元/kWp左右，光伏逆變器成本價在300～400元/kWp，光伏逆變器單臺最大容量可達(dá)1500kW。

其中太陽能電池是構(gòu)成光伏電池組件的核心元件，太陽能電池應(yīng)用的大致比例：電力行業(yè)占45%，通訊行業(yè)占22%，消費性電子產(chǎn)品占12%，交通運輸業(yè)占8%，其它方面占13%。

火力發(fā)電廠的投資回收期通常為15～30年,光伏發(fā)電站投資回收期在實行度電補貼政策以前一般是10～15年。2013年8月，國家已經(jīng)明確：對分布式光伏發(fā)電項目實行按照發(fā)電量進行電價補貼政策，電價補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.42元/kWh，加上節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤的財政補貼260～300元/t，效益比較可觀。因此，在太陽能三、四類地區(qū)，光伏發(fā)電站的投資回收期大約在5～7年左右；在太陽能一、二類地區(qū)，光伏發(fā)電站的投資回收期大約在3～5年左右。

5 主要光伏產(chǎn)業(yè)政策

2005年2月28日中國人大通過的《可再生能源法》要求中國的發(fā)電企業(yè)必須用可再生能源（主要是太陽能和風(fēng)能）生產(chǎn)一定比例的電力。自2006年1月1日開始實施。

2007年4月國家發(fā)展和改委所作的《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中再次強調(diào)了在可再生能源領(lǐng)域要重點建設(shè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2011年8月初，國家發(fā)展和改委發(fā)布了《關(guān)于完善太陽能光伏發(fā)電上網(wǎng)電價政策的通知》，明確規(guī)定2011年7月1日前后核準(zhǔn)的光伏發(fā)電項目的上網(wǎng)電價分別定為1.15元/kWh和1元/kWh。

2012年出臺的屋頂式光伏工程的補貼政策是7000～8000元/kw。

2013年7月，國務(wù)院出臺《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，提出2013～2015年，年均新增光伏發(fā)電裝機容量1000萬kW左右，到2015年總裝機容量達(dá)到3500萬kW。

2013年8月30日，國家發(fā)展和改委發(fā)出通知，新的光伏發(fā)電價格政策，明確規(guī)定了光伏發(fā)電分區(qū)域的標(biāo)桿上網(wǎng)電價政策，根據(jù)各地太陽能資源條件和建設(shè)成本，將全國分為三類資源區(qū)，分別執(zhí)行0.9元/kWh、0.95元/kWh和1元/kWh的上網(wǎng)電價標(biāo)準(zhǔn)。

對分布式光伏發(fā)電項目進行電價補貼，實行按照發(fā)電量進行電價補貼的政策，電價補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.42元/kWh。

6 總結(jié)

我們應(yīng)抓住國家大力鼓勵發(fā)展分布式能源歷史機遇、與時俱進，加快分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)集成技術(shù)研發(fā)和市場開拓，以滿足我國今后強勁的用電需求，促進我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。