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能源与人类是息息相关的大事,没有能源 ,就没有社会的进步和发展,能源是人类生存与科技创新、社会发展的重要物质基础 ,而太阳能光伏发电又是电能开发的重要能源、资源,前景十分广阔。近几年,国际光伏市场竞争趋于激烈,造成行业内产能过剩,整体利润持续下滑,尤其是美国双反和欧盟的反倾销更使中国光伏企业产品出口雪上加霜,今年以来我国已有60个光伏发电项目获批,有利于缓解目前光伏产品产能过剩压力。
1.1“光伏发电”是将太阳光直接转换成电能的一种发电形式。1839年,法国科学家贝克勒尔首先发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)”。然而,第一个实用单晶硅光伏电池(Solar Cell)直到一个多世纪后的19574年才在美国贝尔实验室研制成功。20世纪70年代中后期开始,光伏电池技术不断完善,成本不断降低,带动了光伏产业的蓬勃发展。
光伏发电原理如图1左图所示,PN结两侧因多数载流子(N+区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电荷区W,建立自建电场Ei。它对两边多数载流子是势垒,阻挡其继续向对方扩散;但它对两边少数载流子(N+区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用,能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时,少数载流子极少,难以构成电流和输出电能。但是,如图1右图所示,光伏电池收到太阳光子的冲击,在光伏电池内部产生大量处于非平衡状态的电子-空穴对,其中的光生非平衡少数载流子(即N+区中的非平衡空穴和P区中的非平衡电子)可以被内建电场Ei牵引到对方区域,然后在光伏电池中的PN结中产生光生电场Epv,当接通外电路时,即可流出电流,输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起,构成光伏电池组件,便会在太阳能作用下输出功率足够大的电能。
太阳能光伏发电系统是利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高;在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行,省去蓄电池,不仅可以大幅度降低造价,而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
2.1制造光伏电池的商品化实用半导体材料主要是硅(产量占光伏电池的94%),包括:a,单晶硅b,多晶硅c非晶硅
基本组成:一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成,下图为建筑型光伏发电系统解决方案:(图2)
光伏组件的输出电流经汇流箱、配电柜、逆变器后,可直接作为电源驱动负荷。亦可切换到外部三相电网,实现小型光伏并网系统的运行。为保证系统安全可靠运行,还需要综合设计防雷系统、保护系统、测控系统等配套设施。
光伏发电系统的规模确定之后,就可以开始规范系统的布局,选择满足设计要求的设备,有序的安排设备的施工。根据设计需要选择合适的太阳能光伏板,然后为光伏阵列选择适当的安装方法与安装场所,包括安装地点(地面、屋顶、建筑立面等)占用面积的选择,建筑体的支撑强度,如果安装在建筑物屋顶,应考虑屋顶的有效安装面积、屋顶结构及屋顶的密封方法,是否能够满足光伏板的承重等;同时还应考虑电池板安装架设仪器的摆放。
并网光伏发电系统中,最佳倾角是指能获得全年最大光辐射量的组件倾角,通过调整组件的放置支架得到。 光伏组件支架有可变倾角和固定倾角 2种形式。可变倾角适用于大型光伏发电系统;固定倾角支架相对较为简单,一般按能获得全年最大辐射量的组件放置角度来制作。屋顶太阳能光伏发电系统设计规模较小,主要用于光伏发电系统的研究与验证,故文中采用固定倾角方式的支架,根据相关文献【2,3】向坡面的分月总辐射最佳倾角随季节变化而各不相同。 南宁全年各月最佳辐射倾角的平均值为 17°,将该角度设定为放置光伏组件支架的水平倾角。
对于屋顶安装的太阳能电池阵列,为避免光伏板之间的相互遮挡,并获取全年最大的发电量,安装过程必须要考虑电池阵列的安装间距,大多数屋顶安装的太阳能电池板为了获取全年最大的发电量,其安装位置都是南向,并根据具体地理纬度的不同有一定倾斜角度,该倾斜角度的大小又可以根据不同季节太阳高度角的变化而进行调整。两组光伏阵列间的距离D与该阵列的宽度A有如下的关系,见表1所示。
光伏阵列间距的确定原则是冬至日当天9:00至15:00,光伏阵列不会互相遮挡,根据下面公式文献【1】确定最小间距。详图3。
随着我国经济的发展,对能源的需求也越来越大,我国已经成为世界第一大能源消耗大国,国内对传统化石能源的生产速度已经跟不上我国能源的消耗速度,为了保持一定的能源储备,我国消耗的能源大多需要依赖国外进口,但是全球性的能源供应紧张,导致能源成本上升,为了寻找更丰富、更便宜、更干净的新能源,我国把能源发展方向转移向了风能和太阳能,并都取得了一定的成果。在多种绿色能源中,太阳能是一种具备可以再生,具有清洁性能,符合低碳经济以及绿色经济的发展要求的能源。光伏发电技术的发展也在较大程度上解决了一些通信领域以及偏远地区等特殊领域的用电需求,也使得太阳能的应用性更加广泛,太阳能逐渐受到人们的亲睐。
我国的光伏产业起步于上世纪70年代,经过20年的发展后,进入了稳步增长期,到了21世纪初期,我国的光伏产业已经进入了快速增长阶段,尤其是近10年来,我国光伏产业的年增长率一直保持在40%以上。从2009年开始,我国已经发展成为个球最大的光伏产品生产销焦国,2013年,我国多晶硅产量8.4万吨,多晶硅进口量达到8万吨,电池组件产量约26000兆瓦,占个球份额超过600k,出口量16000兆瓦,出口额约127亿美元。
我国光伏产品的主要销焦对象是欧美国家,国内对光伏产品的需求不大,导致我国光伏产品的产能出现了过剩的问题2000年以来,我国的光伏累计装机容量虽然一直在稳步上升,但是到2009年也仅仅是达到了270兆瓦,比起当年4000兆瓦的年产量,内销所占百分比不足70%,即使是到了2012年,光伏电池组件内销比例也不足30%,有着世界五分之一人口的中国却出现了严重消费不足的问题,而且根据对全球光伏产量和需求量的估算,产能过剩的情况将还会持续至少三年以上。
由于我国东部地下。经济较为发达,城市的建设已经具有一定的规模,相应的电网系统也已经完善成型,无法对光伏产品进行大规模的应用。所以我国光伏发电的市场主要应用于农村和偏远地下,集中在通信行业和工业用电,也有一部分应用在并网发电系统,只不过光伏并网发电系统的份额很少,所以光伏市场在我国内的发展情况并不容乐观。
近几年,我国许多地方都掀起了新能源开发热潮,上百个城市提出建立新能源基地。就拿原材料多晶硅来说,2012年国内多晶硅产能为19万吨/年,实际产量、进口量和需求量分别为6. 3万吨、8.2万吨和15万吨。这一数据充分揭露了多硅晶产能过剩的问题。
我国光伏发电行业起步晚,发展相对缓慢。光伏发电最上游原料多晶硅和最下游的应用都在国外。由于核心技术缺乏,我国所用的多硅晶绝大多数依靠进口,同时98%以上的太阳能电池都用于出口。这种原料和市场两头在外的产业,大幅度消耗我国能源,造成大量污染。
虽然太阳能开发利用取得了很大提高与发展,但太阳能使用率却并不高,甚至不到总能耗的1%。高成本严重制约了其广泛应用。导致高成木最主要的原因太阳能的存储技术。目前主要使用的是高成木的压缩空气和电池存储。国内多硅晶生产成本约70美元每千克,然而,国际大企业的成木每千克却只需要25到30美元,并且质量高于国内。这就导致国内下游企业纷纷进口国外低价高质的多硅晶。目前,光电薄膜技术中最成功的是碲化辐。这一技术,必须依赖于蹄这一世界稀有金属。近年来,蹄的价格迅猛增长,由于受其稀有性的约束,只要扩大薄膜太阳能电池生产,碲资源就必然更加短缺。目前,碲主要是从铜里面提炼出来的,随着开发成木变高,蹄的价格必然会上涨。
虽然光伏发电是绿色环保产业,但是发电过程中必须要用到多晶硅。多晶硅的提炼过程中耗电量非常巨大。国外领先企业综合耗电量月150KW.j/kg,然而由于工艺水平影响,我国综合耗电量几乎是国外的2倍。太阳能电池其它环节也需要耗费一定的电量。
产品质量和成木效应直接决定了企业能否在国际多晶硅行业生存和发展。核心技术缺失导致提炼多晶硅的纯度不够。直接导致了产品质量相对较差,国际竞争力降低。
对光伏发电部分的补贴双轨可以统一为电价补贴,补贴资金全部通过可再生能源电力附加解决;简化补贴发放流程,权利下放地方相关电网企业;国家通过相关措施应尽快打通西部地区向东部缺电地区电力输送的通道,以解决西部光伏电力消纳问题;完善分布式光伏发电机制;
认清光伏发电相关标准与国际的差距,积极参与国际光伏行业的标准制定工作,尽快完善行业标准;建立高端光伏实验室,积累和提炼相关经验,使得国家具有新标准的研发能力;建立太阳能标准测量和标定平台,使得光伏行业具有与世界太阳电池测量标准相对应的标准测量与标定体系,从而填补国内这方面的空自;国家应该加大光伏行业破产整合力度,使得行业有利平稳的发展。
在进行太阳能光伏电站运行管理时,要进行政府的统一监管,同时进行规范企业的管理制度。政府等相关的管理部门要制定出一套完善的管理制度,以规范其管理。企业内部进行管理的时候要明确其部门职能,按照当地的实际情况进行管理。在进行管理时要设立相关的监督部门进行管理监督,减少管理人员的不规范行为,提升管理效率。
在进行管理时,企业要加强对相关管理的专业素质的培养,提高相关人员的综合素养,使其在面对紧急的事情可以及时的处理。要加强对技术人员的技术培训,及时发现电站的运行问题,及时维护,减少损失。
由于太阳能光伏电站大都建立在比较偏远的地方,因此对于分布式光伏电站,政府要进行用户居住地的管理,将游牧民族的居住集中在供电区域附近,供电站能够满足其范围内的用户供电。根据当地的用户情况进行电力的合理配置,使之既能满足用电需要,同时还能减少资源的浪费,最大效率的利用资源。
光伏电站运营管理模式主要有三种:第一种是承包商建设光伏电站,光伏电站项目业主管理光伏电站模式,业主在光伏电站建设初期投入工作,在光伏电站全部竣工验收前完成庞大的人员培训计划和维护光伏电站网络建设计划,光伏电站管理成本大,光伏电站建设需要政府在资金和政策方面给予大力支持;第二种是总承包商成为业主并经营管理电站模式,总承包商在光伏电站项目建设的同时利用光伏电站项目建设资金完成的机手的培训和运程监控管理系统,待光伏电站项目竣工验收合格后,光伏电站项目要有高素质专业维护管理人员,使光伏电站项目运行维修网络系统正常运转,实现光伏电站项目远程监控管理。
据欧洲光伏工业协会EP1A预测,太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位,小但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。
总言之,近年来面对日益紧张的能源消耗和日趋严重环境污染,开发利用清洁能源成为全球可持续发展的不二选择,太阳能发电正在逐步得到研发投产,光伏电站建设是开发利用太阳能的有效途径。在以后的实际发展过程中要得到一定的重视。
[1]向树民 唐海涛 周兵. 中国太阳能光伏产业的发展现状及前景[J]. 资源节约与环保,2014,07:18-19.
[2]李建春. 小功率太阳能光伏并网发电技术研究[J]. 电子世界,2014,12:45.
随着人类社会的不断发展,传统能源被不断的消耗,同时也带来了严重的环境问题。为了减少环境的污染,保证能源的可持续利用,就必须改变现有的能源结构,重视新能源的开发和利用。从长远发展的角度看,可再生资源是人类未来的主要能源来源,因此,世界上很多国家都开始重视太阳能等新能源的开发利用。在这些可再生资源中,光伏发电的发展速度最快,而太阳能光伏发电已经成为可再生能源领域中继风力发电之后产业化发展最快、最大的产业。世界各国都非常重视太阳能光伏产业的发展,我国拥有丰富的太阳能资源,对太阳能的开采具有很大的优势,因此,太阳能光伏发电成为我国开发新能源的重要内容。本文介绍了光伏发电系统的组成,并对太阳能光伏发电系统的现状及前景进行分析。
一般的太阳能光伏发电系统主要是由光伏电池组件,交直流逆变器、蓄电池和光伏系统电池控制器组成。首先,通过光伏电池组件将太阳能转换为电能,其次,再利用交直流逆变器将直流电转变成交流电,同时逆变器还可以自动稳定电压,改善光伏发电系统的供电质量。利用蓄电池将电能存储起来,在需要的时候在释放出来。充放电控制器则是可以防止太阳能光伏电源系统的储能蓄电池组过充电和过放电的设备,它是光伏发电系统的核心组成部分。
作为20世纪80年代世界上增长最快的高新技术产业之一,太阳能光伏发电产业快速发展。截止2004年,世界太阳能光伏发电系统的装机总容量达到了964.9 MW。到了2006年底,这个数据达到了4961.69MW。像单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、带状硅电池、聚光电池以及薄膜电池等太阳能光伏电池已经商品化和实用化。在国际市场上,太阳能光伏电池的价格一般在3.15美元左右,并网后的价格为每瓦6美元,发电成本为每千瓦时0.25美元。光伏电池的发电效率在不断的提高,晶体硅光电池的转换率为15%,而单晶硅电池转化率则达到了23.3%,砷化镓光电池更是达到25%的转化率。同时太阳能光伏电池组件的使用寿命也大大的延长,最多可达30年之久。目前,世界上太阳能光伏发电系统应用最多的国家为美国、日本和欧盟,它们的太阳能发电总量占世界光伏发电量的80%。专家预测,日后的世界太阳能光伏发电系统将会朝高效率、高寿命、低成本和美观实用的方向发展,太阳能光伏发电系统的发电总量也将占13-15%,预测到2100年光伏发电总量将占60%以上。
我国太阳能光伏发电系统的启用较晚,20世纪90年代以来我国光伏发电快速发展。在这一阶段我国光伏组件的生产能力不断提升,产品生产成本降低,市场不断扩大并出口到国外,装机总容量也逐年增加。截止2006年底,我国光伏发电总量为35MW,占世界总量的3%。到2020年之前,我国太阳能光伏发电技术不断发展和完善,光伏市场也将发生巨大的变化。发电成本也逐渐降低,2010年我国光伏发电的价格约为每千瓦时1.2元人民币,预计到2020年,这个价格将会降低为每千瓦时0.6元人民币。
随着我国光伏企业的不断发展,近年来受到西方国家的反倾销等政策的打击,一些光伏组件的生产厂商面临着巨大的挑战。在这个背景下,太阳能光伏发电系统的开发应用应该转向国内,中国太阳能资源丰富,尤其是西北等内地地区,光照充足,必须加大财政支持,推进太阳能光伏发电系统在中国的应用,促进光伏产业的健康发展。
随着太阳能的开发和利用,我国光伏发电系统的应用快速成熟起来。太阳能光伏发电系统不但具有环保的特点,而且科技含量高,发电成本低,是对传统发电模式的重大突破。但是,光伏发电系统的使用率还不高,主要原因是光伏发电系统的组成科技含量高,对材料的使用要求严格,因此必须加快研发太阳能光伏电池的新材料,提高光伏发电的效率,降低发电成本。加大对光伏产业的扶持力度,开发国内市场,将光伏发电系统广泛的应用到国内,提高光伏产业竞争了,不断推进光伏产品的更新和升级,为我国的电力供应开辟新的途径。
福建省非常重视太阳能光伏产业的发展。2007年4月起,先后出台了《福建省促进LED和太阳能光伏产业发展的实施意见(2007~2010年)》《太阳能产业发展行动计划2007-2009》,《福建省新能源振兴实施方案》。这些文件包括推进公共应用,奖励自主创新,推广ED和光伏产品,对产业实行优惠的财税和用电政策,鼓励优先采用省内生产的LED和光伏产品,建立公共技术服务平台等。在这些政策的推动下近年来,福建省太阳能光伏产业迅速发展,已经形成矿山开采、粗晶冶炼、精制提纯、晶体制作、硅片切割、扩散印刷、组件封装等环节在内的较为完整的产业链。2010年LED和太阳能光伏产业规模约200亿元,其中LED外延片和芯片产能占全国50%以上。主要分布在福州、厦门、漳州云霄、龙岩永定、泉州晋江和南安、莆田城厢等光电园区。
工业硅。福建硅矿资源丰富,产量约占全国的9.4%,世界的6.7%,是国内乃至世界上品位,纯度最高的矿区之一,这为当地较低成本获取多晶硅原材料提供了充足的资源储备。福建省的硅石资源丰富、品位高;而且小水电站遍布全省各区,由于丰水季节电价较低有利于与硅矿资源配套,降低了生产成本,为福建省的初级硅提纯提供了重要的基础。目前省内硅材料生产企业多集中在硅石资源与水电资源相对丰富且配套的山区县,尤以三明、龙岩地区为主。2010年福建有各类工业硅冶炼企业40多家,工业硅年产量约10.85万吨,产能20余万吨,已成为国内重要的工业硅生产地。
多晶硅材料。目前,福建省还不能规模化生产太阳能级硅材料,均由省外国外采购。2010年福建多晶硅产量614吨,仅占全国的0.14%,世界的0.04%。福建的企业、科研单位从上世纪90年代中后期开始就一直在探索采用物理冶金法从工业硅中提取高纯度硅相关技术。长期以来福建多晶硅提纯技术落后,2012年8月中科院福建物质结构所承担的太阳能级多晶硅材料提纯关键技术研发及检测服务平台标准化建设项目通过验收,项目成果已在福建亿田硅业有限公司获得应用,大规模产业化在即。
太阳能电池制造。福建晶硅电池目前不具备规模生产能力,但非晶硅薄膜电池有优势,南安市三晶电力阳光有限公司,福建钧石能源有限公司,台资企业创辉,金宝利公司等一批光伏电池企业先后建成投产,2009年福建太阳能电池组件产能达500兆瓦。福建LED和光伏产业专业园区建设已进入高潮,企业超150家,产值超100亿元。全省12个专业产业园区,分布在福州,厦门,泉州及云霄,华安,长汀等地,区域性光电产业聚集效应显现。福建光伏产业链正逐步完善,发展规模也跃居全国前列。
经过多年的发展,福建光伏产业的产业链比较完整,上游有多晶硅生产企业、硅片生产商,中下游则有阳光大地等太阳能电池及组件生产企业。自2011年以来,受债务危机的影响,欧洲光伏市场需求下降,这对福建光伏产业造成重创。在困境面前,只有促进国内市场发展,光伏产业才有可能得以突破重围,健康发展。
随着全球能源短缺和环境污染等问题的日益突出今天,人们不得不越来越依赖新能源,太阳能光伏发电是最具发展前景的新能源发电技术,今后会不断地发展壮大,并最终成为人类能源的主体。太阳能光伏发电具有十分明显的优势,首先是资源丰富,且不会枯竭,是可再生清洁能源,特别是光伏发电过程不耗水,光伏电站建设不受水资源制约,可以在任何空闲土地上、特别是可以在沙漠土地上建设光伏电站。其次是光伏电池安装建设简单,装机规模灵活,运行管理方便,既可以利用空旷场地进行建设,也可以与建筑物结合建设,几乎不需要进行运行维护,开发利用的潜力很大。
福建省“十二五”能源发展专项规划提到至2015年全省光伏发电装机容量达10万千瓦。新增太阳能热水器40万平方米,2015年累计保有量达100万平方米。太阳光伏制造业方面到2015年福建省要实现LED与太阳能光伏产业销售收入1200亿元以上,其中太阳能光伏产值达600亿元。但欧债危机及美国的光伏电池“双反”案件势对福建省这一产业发展带来不利影响。只有加快启动国内市场,才能走出困境。
太阳能被视为取之不尽、用之不竭的清洁能源,国内市场潜力巨大,用途广泛。福建海岸线长、岛屿多,太阳能可供应岛上居民用电和渔民出海打鱼使用。城乡公交亭使用太阳能的棚顶,既能遮风避雨,又能充电照明。太阳能还可用于农村灌溉用电,解决景区、偏僻农村用电难,也可用于城市夜景工程,既经济又省力。
2011年我国光伏安装量达到2.2吉瓦,首次突破吉瓦级,成为全球第三大光伏安装国。从资源优势、技术水平、生产能力、产业基础等各方面来看,我国都已具备了加快启动光伏市场的条件基础。而迫切需要生产生活用电并拥有丰富土地资源的农村市场,则成为光伏内需的新增长点。
光伏系统初始投资成本及发电成本大幅下降。2008年,国家批准的4个上网的光伏系统上网电价是4元/ k W h。受金融危机的影响,2008年底和2009年初光伏产品价格出现了大幅下降,使光伏电站建设的初始投资大大减少。2009年3月,国家能源局启动的特许权招标结果,产生了1.0928元/kWh的上网电价,光伏发电成本已经不像早些年那样高不可攀。并网型地面光伏系统和附加在建筑物屋顶的光伏系统初始投资已经下降为2万~2.5万元/ k W p,在资源条件好的地区,上网电价已经接近1元/kWh。离网系统的初始投资,也已经下降到约4.5万~5.5万元/kWp。
太阳能电池及组件主要供应两大应用领域,一是电站建设与商业供电,一是居民消费品及照明应用。目前电池组件价格的下跌总体有利于下游应用产业降低成本,增强其产品竞争力,延展应用领域等。太阳能电站发电成本目前已降至每千瓦时0.8元,预计未来仍将持续下降。虽然与煤电0.2至0.3元的发电成本相比仍有很大差距,但从环境成本及成本趋势等综合分析,太阳能发电已日趋现实。一旦通过提高太阳能转换率降低电池生产成本,最终实现光伏发电平价上网,中国光伏业将彻底完成从政府补贴型向市场驱动型的转变,整个行业才能迎来变革式的大发展。
近20年来,光伏产业的发展已初具规模,但同国外相比在总体生产水平上还有很大的差距,光伏产业“两头在外”,福建没有高纯多晶企业,光伏应用市场弱小,即外销工业硅――购进高纯多晶及电池片――外销电池组及太阳能产品(太阳能灯及工艺品),市场、原料均高度以来外部,市场风险大。太阳能光伏产业发展不尽如人意,存在核心技术落后、产业链发展不平衡、产品附加值低等问题。而产业链的发展与产业前景关系密切。其主要表现以及制约因素有以下几点:
1 、生产数量巨大,国内消费较小。虽然现在我国太阳能电池制造厂的生产能力较大,但其成品主要出口,国内的需求并不是很大,这就势必造成生产与消费的不均衡,同时也就制约了光伏行业的发展。福建的光伏应用市场。我国生产的太阳电池连续5年96%以上出口,国内安装量不足2%~4%。2009年我国当年安装量约占全球2.2%,累计安装量只占到1%左右。目前省内光伏应用产品基本是太阳能灯系列,以外销为主。
2、 主要材料需进口。光伏发电系统的核心是太阳能电池板,而太阳能电池板的主要原材料为晶体硅,在目前就技术而言,我国的硅生产能力虽然达到一定的水平,但是大多数还是需要进口,然而成品加工完毕以后又大多数出口,这就造成了“两头在外,大进大出”的发展模式,造成了太阳能光伏产业发展和应用市场发展出现极大的不平衡,极大严重阻碍我国光伏技术的跨越式发展。同时国外对光伏行业的一系列政策等都会给我国光伏产品的出口带来直接影响;
3、 光伏技术研发投入有限,研发能力和技术创新能力薄弱。相比国外而言,我国的光伏技术比较之后,另外,虽然国家近几年的投入资金研发的力度比较大,但是总体比国外还相差甚远。再者,在国内对光伏行业的教育力度还远远不够,国内大学中开设与之相关专业的本科学校共计两所。这就造成了相关的专业人员的短缺,从技术方面极大地制约了行业的发展;
在资源日趋匮乏,可再生能源逐步为人所重视的今天,光伏产业前景依然被看好,目前的困境只是暂时的。那么,靠什么来复兴光伏产业呢?国家出台了一系列的政策鼓励、扶植,这就相应的给光伏发电企业带来了又一个春天。对于光伏企业的可持续发展可以从以下几点来着手:
随着2014年1月23美国第二次对中国光伏产品发起“双反”调查,意味着今后相当长时间,我国光伏产业主要依赖国际光伏市场的状况将难以持续,政府必须着力扩大我国国内光伏发电市场,为我国光伏产业发展提供基本的支撑。我国是能源消费大国,煤炭占能源消费结构的70%左右,面临的资源和环境压力巨大,发展光伏发电势在必行,国内需求是新兴产业发展的动力。2011年我国新增太阳能发电装机容量约220×104kW,仅为欧盟新增容量的1/10,与发达国家相比,我国太阳能发电上网发电的比例较低,除了技术水平因素外,太阳能发电并网消纳不足更多是体制原因,是体制性过剩。在新能源领域,中国无疑具有优势,最大的优势在于广阔的市场,我国正处于工业化、城市化进程中,能源需求增量大,而新能源在能源结构中比例微小。太阳能资源的主要特点是分布广泛,有太阳照耀的地方就有太阳能资源,因此太阳能光伏发电的优势是分布式应用,应该采取与用户用电相结合的方式安装光伏系统,低电压接入配电网,实现就近开发就近利用,不应该集中建设大型光伏发电,以远距离高压输电方式利用,或者说至少在近期不应该以这种方式大规模建设光伏电站。
解决光伏产业产能过剩必须经历行业整合,这是一个残酷的过程,也是一个重生的过程,政府应该拯救光伏行业,施以必要“援手”维持中国光伏产业的国际地位,不能由于一些国家和地区的贸易保护使其受挫。我国太阳能产业在国际上已经占有一席之地,维持领先地位是使我国在新能源革命中立于不败之地的重要保障,同时一些龙头光伏企业已经存在“大而不倒”的问题,光伏产业的兴衰已经影响到银行贷款、当地就业、地方税收等方方面面,如果出现大规模的倒闭潮,必将引发关联企业破产、银行受损、失业增加等一系列严重问题。不过,“救市”不是救企业,而是救行业,政府应该在光伏企业整合过程中,尽量把手从企业当中抽出来,将企业的优胜劣汰交给市场决定,只要加强行业指导即可。
危机本身也是机遇,面对当前我国光伏产业的困境,光伏行业应该加强技术创新、降低成本、提高转换效率,通过技术取暖来度过寒冬。光伏发电技术包括光伏电池材料、光电转化效率、光伏电池生产装备、光伏系统集成和建设,以及以光伏发电系统为主的电力系统的运行管理等等,目前这些技术仍然处于发展初期,全球的差距并不很大,但我国光伏发电技术及其应用水平相对落后,缺乏自主创新和发展能力,要使我国光伏产业在未来的发展中立于不败之地,必须把光伏发电技术的研发放在更加突出的位置,这就要加大光伏产业技术创新力度。福建省太阳能产业发展重点:一是太阳能电池为代表的光伏产业。重点发展低成本太阳能级硅材料提纯工艺技术及其关键设备、高光电转换率的晶体硅电池和薄膜电池;发展太阳能发电、太阳能LED一体化、太阳能光电建筑一体化、离网型太阳能发电模块化产品,支持开发大功率太阳能并网发电系统集成设备,推进太阳能光伏专用玻璃、电池生产辅助材料、组件封装用相关辅助材料、照明器件等配套产业发展,发展硅锭和硅片制造、太阳能电池制造以及封装等光伏制造设备,形成晶硅铸锭、硅片切割、电池组件、光伏发电产品、辅助材料及装备、工程设计施工与应用产业链,逐步实现太阳能光伏产业相关制造设备省内配套。二是太阳能发电设备。重点支持开发或引进大功率太阳能并网发电系统集成设备。到2015年,产业规模将突破1100亿元,其中LED500亿元,太阳能光伏600亿元。
光伏发电与常规电力相比经济性较差,目前尚缺乏市场竞争力,要通过优化资金使用,以有限的补贴带动尽可能多的光伏发电,通过合理的制度安排和竞争机制,促进光伏发电成本不断下降,最终达到可以与常规电力相竞争的水平。近年来推动的“金太阳工程”就是以投资补贴的方式支持用户端分布式光伏发电系统的应用,但实施的效果并不理想,应尽快调整新能源产业政策,把政策重点由过去的扶持产业转到培育与扩大国内新能源市场方面,促进新能源产业从生产到消费的均衡发展。要改变补贴方式放大带动效应。将光伏发电补贴方式从补贴装机改为补贴发电量,从补贴发电端改为补贴用户端,补贴发电量可避免虚报装机、以次充好,补贴用户端相当于降低了部分销售电价水平,可比补贴发电端效率提高数倍。
1、魏政,于冰清:《我国光伏产业发展现状与对策探讨》[J].中外能源,2013(6)
2、邓洲:《国内光伏应用市场存在的问题、障碍和发展前景》[J].中国能源,2013(1)
产业技术路线图(technology road mapping of industry)是指“以产业知识和洞见为基础的、关于产业前景的共识(consensus)”。它不仅包括路线图结果本身,还包括路线图的构建和调整过程;不仅考虑技术变量,还要综合考虑政治、经济、文化等变量,综合考察产业发展规律和达致愿景的条件和最优路径。
与以往产业规划方法相比,产业技术路线图有三个显著特点:一是分析理念不同,技术路线图不是以现有资源推动为动因,而是以未来市场拉动为动因,产业资源创新必须满足未来市场对产业的需求。二是驱动力不同,以往产业规划以目标驱动为动因,采取非竞争性资源利用战略;而产业技术路线图是以市场拉动为动因,采取竞争性能力和机会发展规划。三是产业技术路线图的制定过程集聚了来自不同领域的人员和信息,提供了全景创意思维情景和方法。四是清晰的时间维度,以确保政策、技术、产品等产业要素协调演进。
技术路线图理论在西方发达国家得到广泛应用。20世纪70年代末,摩托罗拉、通用等一些国际知名企业制定了企业技术发展路线图,随后,技术路线图理论在产业布局及国家或地区中长期科技战略规划中得到高度重视,美国、日本、韩国等先后制定了国家层面的产业发展技术路线年,中国广东省科技厅最先在国内研究制定了基于地区的产业发展技术路线图。
光伏产业是低能耗、微污染、高产出的朝阳产业,符合国际和中国经济结构调整方向。光伏产业还是新兴的高科技新能源产业,光伏产业的发展有利于缓解全球能源紧张局势、减少温室气体排放。随着石油、煤炭等传统能源日趋紧缺,各国都特别重视光伏产业发展,并制定了相应的国家发展战略和扶持计划。2004年西班牙实施《购电补偿法》,采用政府补贴的方式鼓励光伏发电产业发展;2008年,德国下议院通过《上网电价法修正案》,刺激光伏发电企业的发展;美国自2005年起施行光伏投资税减免政策。中国也把光伏产业作为重点扶持的新能源产业之一。总理在2009年的《政府工作报告》中指出:支持和推进新能源等技术研发和产业化。大力发展清洁能源,积极发展核电、风电、太阳能发电等清洁能源。2009年8月,财政部、科技部和国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》,正式启动“金太阳工程”,这标志着中国大规模补贴光伏发电的开始。
光伏产业在河北省经济社会发展中具有重要地位。河北省拥有天威英利和河北晶龙集团两大光伏龙头企业,其在全国光伏产业具有举足轻重的地位。天威英利目前是中国最大的多晶硅生产基地,拥有从硅料生产到太阳能多晶硅电池的完整产业链;河北晶龙集团是世界最大的单晶硅生产基地,其产品质量和性能都达到同行业最高水平。但是,两企业都面临着“原料依赖进口、产品依赖外销”的发展困境。由于未能掌握高纯硅料生产技术,两企业95%的太阳能硅料依赖进口;另一方面,由于缺乏相应的产业政策支持,企业生产的光伏电池95%依赖外销。受国际金融危机的影响,国际市场对太阳能电池的需求大幅缩减,多晶硅价格暴跌近70%,但由于国内光伏企业的恶性竞争,进口硅料的价格却不断攀高,光伏产品利润锐减。金融危机将河北省光伏产业“缺乏核心技术、两头在外”的结构弊端暴露无遗,如何改变这种困境,实现河北省光伏产业的持续健康发展,是一个需要高度重视的战略课题。
在此情形下,我们认为,应用技术路线图理论研究和制定河北省光伏产业技术路线图是必要而重要的。这是因为:其一,技术路线图理论在指导新兴产业发展上,具有其他产业规划理论不可比拟的优势,摩托罗拉、通用等知名企业以及美国、日本等发达国家的实践都已证明了这一点。光伏产业作为新兴的高技术、新能源产业,发展前景广阔,但在发展初期,难免出现盲目发展的弊病。研究制定符合光伏产业发展规律的技术路线图,对于保持河北省光伏产业健康发展、提高国际竞争力具有指导意义。其二,能源市场的多元竞争格局要求必须密切结合市场需求,谋求产业未来发展。随着石油、煤炭等资源的日益枯竭,太阳能、风能、氢能等新兴能源产业得到更多支持和发展,谁能在新兴能源产业中占据主流尚未可知。在此情形下,河北省光伏产业必须抓住能源产业结构调整的良好契机,结合国内外市场需求及自己实际情况,精确定位未来发展愿景和产业技术路线图,理性应对各种挑战和机遇。其三,河北省虽然拥有保威英利和晶龙集团两大光伏龙头企业,但由于未能掌握硅料制备技术,在光伏产业链上仍处于劣势地位,因此,整合各种社会资源,尽快实现在硅料制备、光伏发电等关键技术上的突破,是提高河北省光伏产业竞争力的关键环节。而技术路线图理论作为一种技术创新管理工具,对于寻找关键技术创新突破口以及实现技术创新目标的最优路径具有指导作用。其四,正如广东省率先在国内制定区域性产业技术路线图那样,研究制定河北省光伏产业技术路线图,对于其他省以至全国光伏产业发展规划具有借鉴价值,有利于提高中国光伏产业的整体发展水平和国际竞争力。
第一,弹性原则。产业技术路线图不是封闭的“黑箱系统”和僵化的教条,制定产业技术路线图既要遵循路线图制定的一般方法,又要根据实际情况做出灵活调整,以适应特定的研究对象。制定河北省光伏产业技术路线图,既要充分考虑光伏产业在河北发展的实际,又要考虑河北省产业结构的整体布局和发展目标,还要充分考察国际金融危机影响河北光伏产业发展的传导机制和应对策略。第二,整合原则。如上文所述,产业技术路线图的优势源于路线图的制定过程,而不仅仅是路线图本身。在这个过程中,聚集了不同领域的人,为信息和观点的共享创造了机会,并且提供了一个整体考虑问题和创意思维的方法。要充分实现路线图的好处,可能需要若干次反复过程,正是在路线图的不断整合优化过程中,它有力地推动了产业战略规划。第三,时间原则。产业技术路线图不仅要标明实现产业发展愿景的关键路径,而且要清楚地表明实现路径的时间维度,从而确保政策、资金、技术、产品、服务等要素的协同发展,并及时反映产业发展环境的动态变化等。第四,协调原则。产业技术路线图的制定需要政府、企业、研发机构等多个部门或组织的共同参与,因此,需要统筹协调各参与主体的利益诉求与意愿,在技术路线图制定过程中,尽量利用一切可以利用的资源,促进知识共享,达成并实现共同愿景,推进技术路线图工作健康发展。第五,保密原则。产业技术路线图是对特定范围特定产业未来发展的总体规划,其中可能涉及到相关参与者的核心利益,因此,对于涉及国家安全和企业核心竞争力的信息应事先明确并签订保密协议,产业技术路线图的制定过程及结果应根据事先协议在特定范围内公开和共享 [4]。
组织制定技术路线图的主体和领域不同,绘制技术路线图的步骤也不尽相同,制定河北省光伏产业技术路线图可遵循如下步骤:
在制定河北省光伏产业技术路线图时,不仅要充分把握国内外光伏产业的现状和发展趋势,还要认真研究河北省光伏产业的现状。河北省的光伏产业起步较早,但河北省的光伏产业仍属后发区域,产业结构、技术水平、政策环境等与发达国家和地区相比有很大差异和差距,需要针对特定案例进行深入分析。
根据产业技术路线图原理,我们认为,制定河北省光伏产业技术路线图应遵循以下分析路径:产业现状分析产业市场需求分析产业发展目标分析产业关键要素项目研发需求分析。
根据以上分析路径,河北省光伏产业技术路线图的分析路径可包括以下内容:(1)光伏产业现状分析,包括国内外省内外光伏产业发展现状、影响河北省光伏产业发展的环境因素等;(2)光伏产业市场需求分析,包括光伏产业在河北省经济发展中的地位、发展趋势和发展动力、产业关联度、产业资源现状、未来产品市场等;(3)光伏产业发展目标分析,包括未来市场对光伏产品的需求、相关产业目标要素、国家及河北省光伏产业发展目标等;(4)光伏产业关键要素分析,包括影响产业发展目标实现的关键技术、政策、管理等以及需要优先解决的关键要素等;(5)项目研发需求分析,包括突破关键要素瓶颈需要培育和提升的能力、技术、政策和管理创新模式。
产业技术路线图的制定大致包括准备、开发和修正三个阶段。准备阶段的主要工作有:选择制定产业技术路线图的产业,界定产业技术路线图的范围和边界,选择制定技术路线图的参与者,成立课题组和组建工作团队,确定工作流程以及查阅搜集相关文献资料等。开发阶段的主要工作有:设计德尔菲调查问卷,召开头脑风暴系列研讨会,分析判断市场需求、产业发展目标、阻碍产业目标实现的关键要素,绘制产业技术路线图等。修正阶段的主要工作有:研发项目凝练,制定研发投资决策和行动计划,对产业技术路线图进行定期评估与更新等。
光能是一种可再生的绿色资源,随着世界能源危机的到来和环境的恶化,如何更好的发展光伏产业成为各个国家的重点话题之一。对于我国而言,分布式光伏产业的发展,对我国新能源的开发来说无疑是一件好事。但在当前的背景下,分布式光伏企业的发展在面临机遇的同时也面临着巨大的挑战,需要企业积极的行动起来抓住机遇应对挑战。
相比于大型的光伏发电站来说,分布式光伏发电有其突出的优势。首先分布式光伏发电单个项目的投资较少,光伏发电厂可以分布在每一个用户的场地上,所发的电就地利用。分布式光伏发电每个站点的建设规模较少,每兆瓦需要投资的金的大约在1000万左右。每个家庭的装机容量大约在4千瓦左右,如果每家每户都改用分布式光伏发电,每个家庭改装费用大约在4万元左右。从这点便可以看出分布式光伏发电的投建成本较低,适合进行大规模的推广。其次分布式光伏发电对电网的要求较高,建立分布式光伏发电的电网要求电网整体可以实现“自发自用、余量上网,电网平衡”。这就要求在分布式光伏发电的地区要实行电网的升级,以实现响应的功能。当前电网建设较为成功国家是德国,德国的分布式光伏电网系统的智能化较高,但电网建设的成本也比较高,这无疑成为分布式光伏发电推广过程中的阻碍。
对于我国的分布式光伏企业来说,进行分布式光伏发电系统推广的困难无疑来自两个方面,一是市场,二是政府。对于市场来说,当前我国光伏组件的产能是过剩的。据统计2012年全球光伏组件的产能是50GW,这其中中国的产能就有35GW。仅2012年一年我国的光伏组件产能达到21GW,但我国国内的光伏组件需求量仅为2.8GW,大部分的过剩的产能需要依赖出口。但由于欧美国家对我国光伏组件的“双反”调查,我国的光伏组件的出口受到严重的限制,这导致我国光伏产业受到巨大的冲击。分布式光伏产业的推广和发展可以拉动国内市场对光伏组件的消耗,通过拉动内需的方式帮助我国的光伏市场消耗过剩的产能,这对整个光伏市场来说是一件好事。国内光伏发电产业发展空间巨大,依靠投融资支持推动分布式光伏发电产业对消化国内光伏企业光伏组件过剩产能具有积极意义。
对于政府而言,随着世界气候的变化和我国环境问题的日益凸显,政府也要积极的行动起来解决当前的危机。分布式光伏发电作为一种绿色健康的新型能源,对缓解我国对燃煤的依赖、减少排放有着十分重要的意义。面对当前越来越严重的环境污染问题,必须优化现有能源结构,减少对燃煤的依赖,加快发展新能源。我国中东部地区经济较发达,环境污染问题也相对较为严重。特别是京津冀、长三角、珠三角等地区,个别城市每年出现雾霾天气的天数超过200天。据统计,我国东部地区面积仅占我国国土面积的8%左右,却消耗了全国近半的煤炭、石油、钢铁、水泥等资源,形成了大量的二氧化硫、氮氧化物和烟尘等环境污染物的排放。同时我国中东部地区又是太阳光照较强的地区,分布式光伏发电的推广应用将有效缓解我国能源消耗和我国能源产业对燃煤的依赖,减少有害气体的排放。
在我国分布式光伏产业的前景是十分广阔的,就市场而言我国有足够的光伏组件产量,可以满足分布式光伏市场的需求。同时对政府来说,我国的政府大力的支持分布式光伏产业的发展,这对当前的分布式光伏企业来说是机遇。例如很多地区针对分布式光伏发电项目小、单个项目投资少、成本较高的特点,设计并采用了不同的补贴结构和模式:一是对“事前补贴”和“事后补贴”采取不同的资本金比例、偿债覆盖率要求等;二是对“事前补贴、“事后补贴”和“无补贴”等不同类别项目的信用结构做出有区别的合理安排,极大的降低分布式光伏设备在地方的推广难度。
分布式光伏企业应当抓住这个机遇,通过市场积极的推广自己的产品,通过优惠的政策吸引人们对自家的供电设备进行改造,迅速的占领市场。但在开放的市场环境下分布式光伏企业也同样面临着不小的挑战。
首先是资金问题,光伏产业的建设的投入资金一般较大,如果盲目的扩大市场将会造成整个企业的资金困难,严重的会使整个企业的资金链断裂,因此盲目扩大市场的方式是十分危险的,企业应当适当放慢分光伏设备推广的脚步。由于我国是以火电为主,火电对于普通居民来说成本低廉,这就给分布式光伏设备的推广带来了巨大的困难。除此之外也是最为重要的一个问题,当前我国的电网建设还没有针对分布式光伏设备进行具体的改造,单方面的将分布式光伏发电系统融入到整个电网中的难度很大,成本也很高,这在无形中降低了分布式光伏发电设备在市场中的竞争力。这些都是当前分布式光伏发电产业必须要解决的问题,这对每一个分布式光伏发电企业来说都是不小的挑战,只有解决这些问题才能真正推动分布式光伏产业的发展。
随着我国光伏产业的发展,产能过剩的问题日益严重,应当通过拉动内需的方式解决当前的危机。分布式光伏设备无疑是当前技术较为成熟,可以进行大面积推广的一种光伏发电技术。因此,分布式光伏企业应当抓住机遇,面对挑战迎难而上,解决分布式光伏产业在推广和建设中遇到的困难,推动我国光伏产业更好的发展。
随着人口数量的快速增长,传统化石能源(以石油、天然气及煤炭为代表)正面临消耗殆尽的危机,能源危机问题已经发展成为一个世界性的难题。除此之外,在使用化石能源的过程中,将会产生一系列环境污染问题,给生态失衡造成了严重的影响,制约了人类社会的进一步发展。寻找并开发新能源已经成为世界各国的一项重要战略任务。众所周知,太阳能资源不仅丰富,而且分布广泛,同时具有环保的特点,是各国公认的清洁能源。
对于光伏发电而言,太阳能电池属于核心部分。所谓的光伏发电指的是在太阳能电池的帮助下,实现光能到电能的一系列转化过程。光伏发电的历史可追溯到19世纪40年代末期,科学家在科研实验的过程中发现了光生伏打效应,奠定了太阳能电池诞生的理论基础。太阳能电池工作原理如下:在光照条件下,其芯片PN结中的电子将会吸收光能,进入自由电子状态,并在晶体里高速移动,由此产生的空穴也会以晶体为中心按照一定的规则围绕移动,最终自由电子完成在N 结的聚集,而空穴完成在 P 结聚集,此时,PN结之间将会存在一个电势差,并发挥出电源的功用。[1]
光伏发电系统包括以下几个主要部分:1)太阳能光伏电池板;2)储电装备;3)控制器存;4)逆变器。利用太阳能光伏电池板可实现太阳能到电能的转换,然后再利用逆变器进行相关转化之后,便可输送给用户了。
前文提到,在光伏发电系统中,太阳能光伏电池板是核心组成部分。目前,有相当数量的企业在从事相关的生产以及销售工作。纵观世界市场,太阳能光伏电池板的年均总产量已经多年保持在4000MW以上。中国在该领域所占的份额位居世界前列。以无锡尚德公司生产情况为例。该公司的产能在327.0MW/年(2007年数据),在中国排行第一,在世界范围内位居第三。由此可见,我国在光伏发电系统设备生产方面的巨大优势和潜力。[2]
值得一提的是,中国在光伏发电系统的装机容量方面远逊于光伏电池产业。2007年,中国光伏发电系统的装机容量仅为世界当年累计安装量的1%。
除了太阳能光伏电池之外,光伏控制器也是相关厂家的关注焦点。在世界范围内比较,我国在这一领域的生产方面并不占优势,落后于欧洲以及日本等先进地区和国家。另外,在光伏控制器的自主创新及研发方面还有待提高。
在我国,太阳能资源不仅丰富,而且分布广泛,整体资源占有量超过 5000兆焦/(平方米·年)。所以,中国在发展太阳能光伏发电方面具备一定的先天优势。在我国,光伏发电的应用主要集中在下列四个方面:1)农村以及边远地区;2)通信和工业;3)太阳能光伏产品;4)光伏并网发电系统。近些年来,国内陆续建成了一批示范性光伏发电系统。如600W光伏提水系统,其输出电压为220VAC,日发电量为1.8kWh,日提水量为30m/(20m)。又如100kw并网型光伏供电系统,其输出电压为220VAC,日发电量达350kWh。光伏发电产业属于政府推动的示范性工程,其商业化应用还有很长一段路要走。[3]
我国光伏发电存在的主要问题有:1)在太阳能的开发方面缺乏战略意识。政府没有将太阳能开发作为政府的日常工作的一部分。另外,相对于常规能源建设项目而言,太阳能开发项目缺少固定的资金投入又或者资金渠道不够通畅,同时还缺乏科学、有效的激励政策;2)相较常规能源产业而言,新能源的开发还处于起步阶段。多元化、多层次的能源结构体系尚未建立。边远地区的能源紧张问题仍旧存在,生态环境的持续恶化短时间内难以改变。以上问题制约了边远地区的进一步发展;3)和太阳能光伏发电相配套的市场运行机制(包括管理和服务两大方面)还不完善,该领域的竞争尚处于无序、混乱状态;4)光伏发电市场的培育度不够,没有形成规模产业链。受经济因素和技术因素的制约,表现出了高技术含量不足的问题;5)产品质量评价标准不统一,导致光伏产品在质量方面参差不齐;6)对综合型能源系统的投入、开发力度不够。[4]
太阳能光伏发电可以向农村以及边远地区提供满足日常需求的非联网电力,且成本较低。结合当地的具体情况,加大对太阳能的开发力度,可将其转化为高品质的生活用电和工业用电。推动光伏发电事业的发展,不仅有利于脱贫致富,而且有利于维持人和环境协调发展,这对于我国可持续发展的战略而言具有非常重要的现实意义。[5]
光伏发电的相关发展措施:1)政府应加大投入,加强引导,从而推进太阳能这一新能源的应用进程;2)结合市场规则,促进新能源产业的市场化转变,同时对现行产业结构中的不当之处进行大刀阔斧的整改,建立起科学、规范、高效的市场运行机制;3)完善光伏发电系统相关产品的质量检测标准,使其规范化、规模化;4)建立完善的技术培训体系,结合实际需要培养不同层次的新能源技术人才,提高加工、应用相关的技术水平,从而获取更大的经济效益;5)在推广应用过程中,切忌急躁,要稳步发展。如根据当地情况,先推广那些技术条件已经相对成熟的光伏发电设备,同时将维修、管理、宣传等一系列基础工作落实到位;6)政府应制定各项优惠政策,建立高效的投融资机制,营造良好的投资环境,以此吸引国内外的人才、技术以及资金,保证光伏发电产业的可持续发展。[6]
目前,我国光伏企业的市场重心集中在欧美等发达国家和地区,为改变这一现状,我国相继出台了诸多光伏补贴政策,以促进国内市场的开放与发展,相信不久的将来,我国光伏企业大有希望摆脱当下这种生产过剩的局面。国家已经明确提出了,在中东部地区建设分布式光伏发电系统的计划,并提出了结合城市建筑的理念,所以,我国光伏产业在未来的一段时间里将会致力于分布式光伏发电和建筑光伏一体化的研究。由此可以预见,光伏产业正在由高端市场转战下游市场,那些生产太阳能照明设备以及屋顶太阳能的相关企业将会迎来发展的契机。光伏企业应该将主要精力投入到更高层次技术的开发、研究与应用中去,例如以下几个方面:1)光伏并网电路的拓扑结构;2)分布式光伏发电系统的能量管理问题;3)对系统的显示以及远程监控技术等。与此同时,还需要提供一系列安装维护等方面的增值服务。就目前市场而言,晶硅太阳能板仍旧同类产品中主流蓝狮在线注册开户,但是越来越多的企业开始将人力、物力投向了对薄膜太阳能板技术的研究。同晶硅太阳能板相比,薄膜太阳能板具备了更强的高温潮湿适应能力,因此多见于下游的建筑幕墙,造价方面也具有优势,在制造环节所消耗的能源还不到晶硅太阳能板的1/2。在全球经济衰退的大环境之下,薄膜太阳能板市场不见颓势,仍在稳定增长之中。[7]
我国幅员辽阔,拥有大量的、可利用的太阳能资源。太阳能光伏发电技术不仅是一种清洁能源技术,而且在转换率方面也在日益提高,相信光伏产业的未来发展前景将会更好。随着电价补贴政策的落实以及光伏发电的使用时间增加,相信在不久的将来,太阳能发电成本将会大幅下降,甚至达到和常规电价极为接近的水平。我国石油、煤炭以及天然气等化石能源的储量正在减少,如果不采取有效的解决措施,将来必然会陷入能源危机之中。在此背景下,开发、利用太阳能等清洁能源已经成为能源领域的一个必然发展方向。
[1] 熊燕,刘鑫,马胜红. 中国城市规模化光伏发电应用条件分析[J]. 可再生能源. 2012(01).
[3] 张立文,张聚伟,田葳,张晓红. 太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 应用能源技术. 2010(03).
[4] 李芬,陈正洪,成驰,蔡涛,杨宏青,申彦波. 武汉并网光伏电站性能与气象因子关系研究[J]. 太阳能学报. 2012(08).
10月19日,美国国际贸易委员会发出公告,称“收到美国7家太阳能电池制造商向英利、尚德、晶科能源、天合光能等中国75家光伏企业提出‘双反’(反倾销和反补贴)书,要求对中国光伏产品征收100%的惩罚性关税。产品是中国出口到美国的太阳能电池板,理由是中国政府对光伏产品的补贴力度过大,导致美国光伏电池企业倒闭,2000多名员工失业”。这一纸诉状,几乎崩紧了国内所有光伏生产企业的神经。公告还称,“美国太阳能制造联合会提供数据显示,中国向美国出口的太阳能电池和电池板总量在2008年至2010年内增加了逾350个百分点。仅2011年7月一个月,由中国进口的晶硅光伏电池板和组件就已超过2010年全年的进口量。这种增长成为了去年全球产品价格下降40%的主要原因。” 11月2日,美国总统奥巴马强硬表态,称“中国能源公司的贸易行为存在问题”,其支持美国光伏公司要求政府向中国光伏组件征收惩罚性关税的诉求。11月9日,美国商务部决定暂缓对中国光伏企业“双反”立案,延迟20天后再做决断。
其实,这已不是美国第一次向中国新能源行业提出类似诉讼。2010年10月,美国钢铁工人联合会以长达5800页的申诉书,建议对中国清洁能源政策措施启动“301”调查,称中国为支持本国清洁能源部门而采取的补贴措施违反世贸组织规则。此后不久,美国经济政策研究所就了一系列数据,用以证明中国清洁能源补贴导致对华贸易逆差激增。
而中国光伏企业“被抓住现行”的案例,是近来在美国和德国举行的国际光伏展上,中国参展光伏企业相继报出了“晶硅电池组件令业界无法招架的惊人低价”――0.93美元/瓦以及0.86美元/瓦的价格。而据PVinsights的调查,当前世界晶硅电池组件每瓦平均报价为1.175美元。这之后,美国3家太阳能公司急流勇退,申请破产,而中国企业则成了这一死因的“罪魁祸首”。
专家认为,这次对中国能源产品启动“双反”调查,涉及数十万就业人员、上千家企业、近百亿美元,中美贸易战一触即发。但不管是中国还是美国太阳能贸易团体都认为,一旦对中国电池板施加关税制裁,将两败俱伤,没有赢家。据统计,2010年,中国光伏产品对美出口不到20亿美元,但进口美国的上游材料与设备则超过40亿美元。更令中国企业后怕的是,一旦美国最终对中国光伏企业征收惩罚性关税,作为全球光伏第一大消费市场的欧盟很可能效仿,届时以出口欧洲为主的中国光伏产品或将遭至“致命一击”。根据solarbuzz机构的数据,2010年,欧洲市场占全球光伏运用80%的比重,是世界最大的光伏需求地,而中国则是全球最大的光伏组件生产国,销往欧洲的光伏产品占据中国光伏企业近80%的销售
今年第三季度后,欧洲债务危机使得经济不景气,财政赤字加大,光伏补贴迟迟未见落实,银行的融资难度也日益加大,这使得欧洲市场的消费需求大为放缓。德国出台2012年上半年削减15%光伏补贴和其他一些国家也将相应削减补贴的消息,使得市场对2012 年上半年的需求前景更为悲观。这也使德、英、荷等太阳能企业对中国企业心存不满、虎视眈眈,早已欲借政府之力打击中国企业。
2010年9月,国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。全国东南西北各个省市,无不把战略性新兴产业作为推动当地GDP发展的核心动力,而作为太阳能电池板主要原料之一的多晶硅利润巨大,众多地方政府、企业投资者更是有条件上、没条件也上,一窝蜂争吃这块“大肥肉”。一时间,光伏基地、光伏工业园遍地开花,造成严重重复建设,产能大量过剩。
据国家发改委能源研究所资料显示,全国31个省市自治区均把光伏产业列为优先扶持发展的新兴产业;600个城市中,有300多个大力发展光伏太阳能产业,100多个建设了光伏产业基地。全球多晶硅产量20万吨,我国就占近9万吨,却没掌握核心技术,低水平重复、同质化竞争十分严重;产能巨大,国内市场需求总量却很低,严重依赖国际市场。中国2011年光伏组件总产能将达30GW,但全球今年实际市场需求的装机量只有20GW,2012年至多25GW。目前,全球光伏组件库存有10GW左右需要消化,其中8GW来自中国,过剩的部分至少需要两年时间才能消化完。这使中国的光伏企业有1/3处于停产和半停产状态。
与产能过剩相对应的是价格暴跌、利润大降。今年以来,欧洲需求急剧降低,光伏组件价格跌幅超50%。截至今年10月,国内行业利润率从139%下滑到20%,浙江、广东等省中小太阳能企业利润率还不到8%,已触及生存底线。
是生或死,已成为时下全球太阳能光伏企业集体面临的痛苦决择。在过去几个月里,不只有美国光伏企业倒下,中国已有50多家太阳能光伏企业相继“英年早逝”。就连全球两大光伏组件厂商、国内标杆公司无锡尚德、江西赛维LDK近两月也先后陷入破产传闻,令人对中国光伏行业的前景感到丝丝寒意。专家预言,未来两三年光伏行业将出现一轮大洗牌,有超过35%的光伏企业尤其是小企业或将被淘汰。
全球气候变暖以及酸雨、光化学烟雾的一系列环境问题使得人类不断探索新的低碳经济,而太阳能作为一种新型的环保清洁能源,以其在分布、技术、安全性的极大优势具有广阔的发展前景和市场。目前,我国太阳能光伏发电产业发展迅速,但光伏企业的发展模式比较落后,技术含量低,同时受到后补贴时代的影响,太阳能光伏产业的投资存在很大的风险,因此,要正确认识光伏产业的投资风险,并提出合理的解决方案,积极发展太阳能光伏产业。
截至2015年底,我国光伏产业制造总产值超过2000亿元,我国光伏发电装机容量将达到4300万千瓦左右,1―9月,我国光伏相关企业投资807.9亿元,同比增长35.8%。同时,我国光伏产业在自主研发新技术的道路取得很大成就,高效多晶硅电池平均转换率、单晶硅电池平均转换率以及汉能薄膜发电技术达到国际领先水平。但我国太阳能光伏企业的投资存在很多风险,国内市场的狭隘,欧盟补贴政策的淡化,以及电价、补贴政策等影响我国光伏产业的发展。
目前,世界上90%以上的太阳能光伏电池是由单晶硅或多晶硅为原料生产,而晶硅电池和薄膜电池是光伏产业的主要技术路线,目前我国硅片技术仍存在很大的风险。以多晶产业为例,中国国内在多晶硅原料生产技术比较滞后,国内产量供应不足,对国外的依存度高,改良的西门子法是我国进行多晶硅生产采用的主要技术,工艺简单落后,与发达国家相比耗能高,同时,四氯化硅的高排放和高污染问题也是阻碍多晶硅技术发展的主要问题。
在2015年国家补贴标准中,分布式光伏电补标准为0.42/千瓦时(含税),一类资源区上网电价0.9/千瓦时,二类资源区上网电价0.95/千瓦时,三类资源区上网电价1.0/千瓦时,中国光伏产业的发展严重依靠政府补贴,但预计2016年光伏发电补贴将有所下调,因此急切需要光伏产业提高生产技术,完善企业管理,同时补贴政策的下调也增加了光伏产业的投资风险。
2008年全球金融危机,欧盟主要国家为节省开支,调整缩减光伏支持政策,2009年初,西班牙的国内太阳能产业补贴规模缩减为500兆瓦,2010年一月,德国屋顶光伏系统和地面光伏系统上网电价下调15%,等等。欧洲光伏补贴政策的淡出,导致光伏产业的后补贴时代来临。对于长期以出口为向导的中国光伏企业来说,光伏产业的后补贴时代一方面使国内国内中小型光伏企业因为竞争力薄弱而淘汰,另一方面与国外光伏产业的竞争加剧,国际贸易摩擦不可避免。
PEST即政治(political system)、经济(Economice)、社会(Social)、技术(Technological)的总称,为明确目前企业的状态,分析企业面临的风险,都会采用不同的分析方法,但都会考虑政治、经济、技术、社会的因素。政治、经济、技术、社会等因素是影响太阳能光伏产业发展的主要因素.
在政治上,以美国为例,美国政府对太阳能的政策支持已经实施了30年,包括能源部的阳光活动计划、洛杉矶的太阳能利用计划等,2015年9月,奥巴马政府提供1.2亿美元以推动美国太阳能的发展,主要是为了降低太阳能系统成本的新设备和技术,推动新的光伏电池和组件性能,用于将为电力、制冷、烹饪提供太阳能发电的项目。2015年12月,太阳能减税优惠法案延长5年。政府提供金融优惠政务,主要包括太阳能项目的贷款和项目的担保,美国能源部推出为12个发电项目提供总额约为130亿元的“贷款担保项目”。在经济方面,2015年,全国光伏市场迅速增长,新增装机容量超过50GW,同比增长16.3%,累计光伏容量超过230GB。传统市场如日本、美国、欧洲的新增装机容量分别达到9GB、8GB、7.5GB,依然保持强劲发展的势头。新兴市场不断涌现,光伏产业在东南亚、拉丁美洲的发展迅速,印度、智利、墨西哥、泰国等装机规模迅速提升。在社会角度上来说,发展新兴清洁能源一直是各国贯彻落实可持续发展道路的重要战略,同时也是各国能源战略的重要方向。太阳能作为一种清洁可再生资源,开发利用可以有效减少石油燃料的燃烧污染,发展前景开阔。
(1)完善市场控制机制,发挥市场调节作用。通过挖掘国内强大的市场内需,竞争淘汰落后产能,提高行业的整体水平和企业核心竞争力,启动多元化的太阳能发电市场,一方面实现太阳能市场的就地消化,为当地生产生活提供清洁能源,另一方面加快电网建设,解决发电用电供需不平衡问题。
(2)企业技术与管理。延长光伏产业价值链中附加值较高环节的产业线,实施好对太阳能电池生产的统筹规划,合理制订硅原料提纯生产企业的产业计划。同时要在多晶硅的大规模合成、四氯化硅氢化、高效提纯、低耗电还原等技术方面实现突破,持续加大对先进技术的吸收借鉴和创新,缩小国内与西方发达国家光伏技术上的差距。
(3)政府政策扶持。太阳能开发和使用成本较高,太阳能光伏产业的发展需要政府的扶持。政府在经济、财政、税收等方面给于支持,积极稳定的推动财政补贴、购电价格、税收优惠等政策,同时加快农村、郊区、山区的政策支持力度和资金支持力度,为当地生活提供清洁能源。丰富太阳能的利用形式,积极推广太阳能温室大棚、太阳能光伏发电厂、光电建筑以及清洁能源循环利用等。