中國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和展望

1、中國(guó)光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和展望一、中國(guó)光伏發(fā)電的戰(zhàn)略地位1.1 中國(guó)的能源資源和可再生能源現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)；不管從世界依舊從中國(guó)來(lái)看，常規(guī)能源差不多上專門有限的，中國(guó)的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的10。圖一給出了世界和中國(guó)要緊常規(guī)能源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可再生能源將是以后人類的要緊能源來(lái)源，因此世界上多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和部分進(jìn)展中國(guó)家都十分重視可再生能源對(duì)以后能源供應(yīng)的重要作用。在新的可再生能源中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是進(jìn)展最快的,世界各國(guó)都把太陽(yáng)能光伏發(fā)電的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和利用作為重要的進(jìn)展方向。依照歐洲JRC 的預(yù)測(cè)，到2030年太陽(yáng)能發(fā)電將在世界電力的供應(yīng)中顯現(xiàn)其重要作用，達(dá)到10

2、%以上，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到30；2050 年太陽(yáng)能發(fā)電將占總能耗的20%，可再生能源占到50以上，到本世紀(jì)末太陽(yáng)能發(fā)電將在能源結(jié)構(gòu)中起到主導(dǎo)作用。圖二是歐洲JRC 的預(yù)測(cè)。中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)大國(guó)，也是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)。2003 年能源消費(fèi)總量約為16.8 億噸，比2002 年增長(zhǎng)13%，其中：煤炭占67.1%、石油占22.7%、天然氣占2.8%、水電等占7.3%，石油進(jìn)口達(dá)到9700 萬(wàn)噸。由于能源需求的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例有所提高，比2002 年提高1 個(gè)百分點(diǎn)。圖三給出了我國(guó)2003 年一次能源消費(fèi)構(gòu)成。我國(guó)政府重視可再生能源技術(shù)的進(jìn)展，要緊有水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能

3、、太陽(yáng)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿?。我?guó)目前可再生能源的進(jìn)展現(xiàn)狀如下：水能：我國(guó)經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)的水能資源量為3.9 億千瓦，年發(fā)電量1.7 萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中5 萬(wàn)千瓦及以下的小水電資源量為1.25 億千瓦。到2003 年底，我國(guó)已建成水電發(fā)電裝機(jī)容量9000 萬(wàn)千瓦，其中小水電容量3000 萬(wàn)千瓦。風(fēng)能：我國(guó)瀕臨太平洋，季風(fēng)強(qiáng)盛，海岸線長(zhǎng)達(dá)18000 多公里，內(nèi)陸還有許多山系，改變了氣壓的分布，形成了分布專門廣的風(fēng)能資源。依照全國(guó)氣象臺(tái)風(fēng)能資料估算，我國(guó)陸地可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量約2.5 億千瓦，海上風(fēng)能資源量更大，可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量在7.5 億千瓦,總共可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量10 億千瓦。目前全國(guó)已建成并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量

4、57 萬(wàn)千瓦，此外，還有邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧民使用的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)約18 萬(wàn)臺(tái)，總?cè)萘考s3.5 萬(wàn)千瓦。太陽(yáng)能：目前太陽(yáng)能利用方式要緊有熱利用和光電利用兩種，到2003 年底，全國(guó)已安裝光伏電池約5 萬(wàn)千瓦，要緊為邊遠(yuǎn)地區(qū)居民及交通、通訊等領(lǐng)域提供電，現(xiàn)在已開(kāi)始進(jìn)行并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的試驗(yàn)和示范工作。全國(guó)已有太陽(yáng)光伏電池及組裝廠10 多家，制造能力超過(guò)2 萬(wàn)千瓦。到2003 年底，全國(guó)太陽(yáng)熱水器使用量為5200 萬(wàn)平方米，約占全球使用量的40%，年生產(chǎn)量為1200 萬(wàn)平方米。生物質(zhì)能：生物質(zhì)能要緊有農(nóng)、林生產(chǎn)及加工廢棄物、工業(yè)廢水和都市生活垃圾等。目前，全國(guó)農(nóng)村已有戶用沼氣池1300 多萬(wàn)口，年產(chǎn)沼氣約

5、33 億立方米；大中型沼氣工程2200 多處，年產(chǎn)沼氣約12 億立方米；生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量200多萬(wàn)千瓦。其它可再生能源：除上述水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能外，還有地?zé)崮?、海洋能等可再生能源資源。目前所占比例不大。我國(guó)目前新技術(shù)利用可再生能源（不含傳統(tǒng)秸稈燃燒和5 萬(wàn)千瓦以上的大水電）總量為5000 萬(wàn)噸標(biāo)煤，占能源消耗總量3?？稍偕茉词强裳h(huán)利用的清潔能源，是滿足人類社會(huì)可持續(xù)進(jìn)展需要的最終能源選擇。目前，小水電、風(fēng)電、太陽(yáng)熱水器和沼氣等可再生能源技術(shù)差不多成熟，生物質(zhì)供氣和發(fā)電技術(shù)也接近成熟，具有寬敞的進(jìn)展前景?？赡芙窈?0-30年內(nèi)，可再生能源將逐步從微小地位走向能源主角，將對(duì)經(jīng)濟(jì)和社

6、會(huì)進(jìn)展做出重大貢獻(xiàn)。我國(guó)可再生能源2010，2020 直至2050 年的進(jìn)展預(yù)測(cè)如下：1.2 中國(guó)電力現(xiàn)狀和以后電力缺口分析中國(guó)的電力供應(yīng)在2000 年往常不緊張，2001 年以后，由于經(jīng)濟(jì)進(jìn)展迅猛，電力需求以每年超過(guò)20的速度增長(zhǎng)，2003 年全國(guó)出現(xiàn)電力供應(yīng)嚴(yán)峻不足的現(xiàn)象，電力供應(yīng)的緊張情況在今后23 年內(nèi)可不能緩解。2002 年全國(guó)電力裝機(jī)35657萬(wàn)千瓦，煤電占74.5，發(fā)電16542 億千瓦時(shí)，煤電占81.7。下表給出了2002年我國(guó)電力裝機(jī)和發(fā)電情況：按照目前的經(jīng)濟(jì)進(jìn)展趨勢(shì)和中國(guó)的資源情況，2010 年和2020 年的電力供應(yīng)單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的，尚存在一定的缺口，需要由可

7、再生能源發(fā)電來(lái)填補(bǔ)。二、世界光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和進(jìn)展預(yù)測(cè)太陽(yáng)電池是利用材料的光生伏打效應(yīng)直接將太陽(yáng)能變成電能的半導(dǎo)體器件，也稱光伏電池。1954 年，第一塊有用的硅太陽(yáng)電池（6）與第一座原子能發(fā)電站同時(shí)在美國(guó)誕生，1959 年太陽(yáng)電池進(jìn)入空間應(yīng)用，1973 年能源危機(jī)后逐步轉(zhuǎn)到地面應(yīng)用。光伏發(fā)電分為獨(dú)立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨(dú)立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽(yáng)能戶用電源系統(tǒng)，通信信號(hào)電源，陰極愛(ài)護(hù)，太陽(yáng)能路燈等各種帶有蓄電池的能夠獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。目前從技術(shù)上能夠?qū)崿F(xiàn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的方式有：屋定并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和沙漠電站系統(tǒng)

8、。屋頂系統(tǒng)是利用現(xiàn)有建筑的屋頂有效面積，安裝并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其規(guī)模一般在幾個(gè)kWp 到幾個(gè) MWp 不等。沙漠電站則是在無(wú)人居住的沙漠地區(qū)開(kāi)發(fā)建設(shè)大規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其規(guī)模從10MWp 到幾個(gè)GWp 的規(guī)模不等。近年來(lái)，世界太陽(yáng)電池年產(chǎn)量迅速增加，連續(xù)8 年增速在30%左右，2004 年的年增長(zhǎng)率甚至超過(guò)60%，達(dá)到1200MW。圖二給出世界歷年太陽(yáng)電池產(chǎn)量：三、中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3.1 中國(guó)太陽(yáng)電池的市場(chǎng)進(jìn)展我國(guó)于1958 年開(kāi)始研究太陽(yáng)電池，于1971 年成功地首次應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星上。于1973 年開(kāi)始將太陽(yáng)電池用于地面。我國(guó)的光伏工業(yè)在80年代往常尚處于雛形

9、，太陽(yáng)電池的年產(chǎn)量一直徘徊在10KW 以下，價(jià)格也專門昂貴。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制，市場(chǎng)的進(jìn)展專門緩慢，除了作為衛(wèi)星電源，在地面上太陽(yáng)電池僅用于小功率電源系統(tǒng)，如航標(biāo)燈、鐵路信號(hào)系統(tǒng)、高山氣象站的儀器用電、電圍欄、黑光燈、直流日光燈等，功率一般在幾瓦到幾十瓦之間。在“六五”(19811985)和“七五”(19861990)期間，國(guó)家開(kāi)始對(duì)光伏工業(yè)和光伏市場(chǎng)的進(jìn)展給以支持，中央和地點(diǎn)政府在光伏領(lǐng)域投入了一定資金，使得我國(guó)十分微小的太陽(yáng)電池工業(yè)得到了鞏固并在許多應(yīng)用領(lǐng)域建立了示范，如微波中繼站、部隊(duì)通信系統(tǒng)、水閘和石油管道的陰極愛(ài)護(hù)系統(tǒng)、農(nóng)村載波電話系統(tǒng)、小型戶用系統(tǒng)和村莊供電系統(tǒng)等。同時(shí)，在“

10、七五”期間，國(guó)內(nèi)先后從國(guó)外引進(jìn)了多條太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，除了一條1MW 的非晶硅電池生產(chǎn)線外，其它全是單晶硅電池生產(chǎn)線，使得我國(guó)太陽(yáng)電池的生產(chǎn)能力猛增到4.5MWp/年，售價(jià)也由“七五”初期的80 元/Wp 下降到40 元/Wp 左右。九十年代以后，隨著我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)初步形成和成本降低，應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始向工業(yè)領(lǐng)域和農(nóng)村電氣化應(yīng)用進(jìn)展，市場(chǎng)穩(wěn)步擴(kuò)大，并被列入國(guó)家和地點(diǎn)政府打算，如西藏“陽(yáng)光打算”、“光明工程”、“西藏阿里光伏工程”、光纖通訊電源、石油管道陰極愛(ài)護(hù)、村村通廣播電視、大規(guī)模推廣農(nóng)村戶用光伏電源系統(tǒng)等。進(jìn)入21 世紀(jì)，特不是近3 年的“送電到鄉(xiāng)”工程，國(guó)家投資20 億，安裝20MW，解決了我國(guó)8

11、00 個(gè)無(wú)電鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用電問(wèn)題，推動(dòng)了我國(guó)光伏市場(chǎng)快速、大幅度增長(zhǎng)。與此同時(shí)，并網(wǎng)發(fā)電示范工程開(kāi)始有較快進(jìn)展，從5kW、10kW 進(jìn)展到100kW 以上，2004 年深圳世博園1MW 并網(wǎng)發(fā)電工程成為我國(guó)光伏應(yīng)用領(lǐng)域的亮點(diǎn)。截止2004 年底，我國(guó)光伏系統(tǒng)的總裝機(jī)容量約達(dá)到65MW。深圳、汕頭、廣州和浙江等地，大量出口太陽(yáng)能庭院燈，年銷售額達(dá)5 億之多。庭院燈用的電池片通常進(jìn)口，然后用膠封裝，工藝簡(jiǎn)單。所用電池片每年達(dá)6MW 之多，是太陽(yáng)電池應(yīng)用的一個(gè)大戶(這部分未入統(tǒng)計(jì))。3.2 中國(guó)太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀上世紀(jì)七十年代末到八十年代中，我國(guó)一些半導(dǎo)體器件廠開(kāi)始利用半導(dǎo)體工業(yè)廢次單晶和半導(dǎo)體器件工藝

12、生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池，我國(guó)光伏工業(yè)進(jìn)入萌發(fā)時(shí)期。八十年代中后期，我國(guó)一些企業(yè)引進(jìn)成套單晶硅電池和組件生產(chǎn)設(shè)備，以及非晶硅電池生產(chǎn)線，使我國(guó)光伏電池組件總生產(chǎn)能力達(dá)到4.5MW，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)初步形成。九十年代初中期，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)處于穩(wěn)定進(jìn)展時(shí)期，生產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。九十年代末我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)展較快，設(shè)備不斷更新。2003 年、2004 年在我國(guó)送電到鄉(xiāng)工程及國(guó)際市場(chǎng)推動(dòng)下，一批電池生產(chǎn)線、組件封裝線、晶硅錠硅片生產(chǎn)線相繼投產(chǎn)和擴(kuò)產(chǎn)，使我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的能力有大幅度上升，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入全面快速進(jìn)展時(shí)期。截止2004 年底，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)總的年生產(chǎn)能力為：組件150MW，電池生產(chǎn)67MW，硅錠硅片生產(chǎn)54M

13、W；生產(chǎn)量約為組件100MW，電池42MW(其中非晶硅4MW)，硅錠硅片46MW。最近3 年由于送電到鄉(xiāng)工程和國(guó)際市場(chǎng)的推動(dòng)，我國(guó)太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)，2004 年的產(chǎn)量是2002 年的6 倍。電池和組件性能不斷提高，商業(yè)化電池效率由八十年代的1012提高到1214。太陽(yáng)電池組件成本20 年來(lái)不斷降低，售價(jià)由八十年代初的6570 元Wp 降到2003 年的2428 元Wp，2004 年由于太陽(yáng)級(jí)硅國(guó)際性緊缺，售價(jià)又回升到2832 元Wp。2004 年我國(guó)太陽(yáng)電池的實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到50MWp，國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)消化掉不到10MWp 的光伏組件，產(chǎn)品絕大部分出口到國(guó)外。盡管我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)展迅速，產(chǎn)業(yè)規(guī)模

14、和技術(shù)水平都有相應(yīng)提高。但同發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在專門大差距，如：專用原材料國(guó)產(chǎn)化程度不高，品種不全，差不多實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的材料和部件，其性能比國(guó)外偏低，如銀、鋁漿、EVA 等。組件封裝低鐵絨面玻璃、TPT 尚未投放市場(chǎng)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游小、下游大的不平衡狀態(tài)，其中最嚴(yán)峻的是太陽(yáng)級(jí)多晶硅生產(chǎn)是空白，完全依靠進(jìn)口。其它環(huán)節(jié)的差額部分需要進(jìn)口，如電池片、硅錠硅片，配套材料等，如圖5 所示。產(chǎn)業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)水平和制造能力落后。多晶硅鑄造爐、線鋸、破錠機(jī)完全需要進(jìn)口；PECVD 氮化硅沉積設(shè)備、絲網(wǎng)印刷機(jī)、電池片分選機(jī)、串聯(lián)焊接機(jī)等性能均不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)需要。這些設(shè)備都需要全套引進(jìn)，等等。這些差距同研發(fā)基礎(chǔ)和工

15、業(yè)基礎(chǔ)薄弱有關(guān)。企業(yè)通過(guò)引進(jìn)消化汲取能夠在短時(shí)刻內(nèi)建立起現(xiàn)代光伏產(chǎn)業(yè)，但配套的專用材料和設(shè)備一時(shí)還跟不上，其中太陽(yáng)級(jí)多晶硅材料尤其突出。國(guó)家應(yīng)組織光伏產(chǎn)業(yè)同化工、機(jī)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，同時(shí)積極尋求國(guó)際合作，以太陽(yáng)能級(jí)硅為切入點(diǎn)，避開(kāi)半導(dǎo)體級(jí)硅的技術(shù)封鎖。四、中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)預(yù)測(cè)和規(guī)劃建議4.1 總體分年度進(jìn)展目標(biāo)“十一、五”以及到2020 年光伏進(jìn)展年度規(guī)劃目標(biāo)預(yù)測(cè)如下： 4.2 “十一、五”建設(shè)重點(diǎn)布局“十一、五”期間，應(yīng)把實(shí)施農(nóng)村離網(wǎng)光伏發(fā)電打算，落實(shí)開(kāi)闊地（荒漠）大型并網(wǎng)光伏電站先導(dǎo)項(xiàng)目以及“中心都市建筑光伏并網(wǎng)”打算作為重點(diǎn)。關(guān)于光伏商業(yè)化進(jìn)展也給予政策方面的積極扶持和支持。4.

16、2.1. 農(nóng)村離網(wǎng)光伏發(fā)電打算我國(guó)還有大約28,000 個(gè)村莊，7 百萬(wàn)戶，3,000 萬(wàn)人口無(wú)電。這些無(wú)電人口大都分布在我國(guó)西部地區(qū)和一些海島，其中一些無(wú)電村莊使用柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，每日供電23 小時(shí)；有些連柴油發(fā)電機(jī)也沒(méi)有，只能點(diǎn)酥油燈、煤油燈和蠟燭照明。這些無(wú)電地區(qū)有專門豐富的太陽(yáng)能資源，光伏發(fā)電在如此的地區(qū)有寬敞的市場(chǎng)前景。下表列出了中國(guó)當(dāng)前無(wú)電村和無(wú)電戶的分布情況：無(wú)電鄉(xiāng)的供電問(wèn)題差不多通過(guò)“送電到鄉(xiāng)”工程差不多解決。還有無(wú)電村和無(wú)電戶需要解決供電問(wèn)題。假如每個(gè)無(wú)電村按照10KWp,每個(gè)無(wú)電戶按照400Wp 規(guī)劃，再考慮到已建電站的擴(kuò)容，則潛在市場(chǎng)大約是3,000 MWp。從目前的國(guó)力

17、和政策看，2010 年往常，爭(zhēng)取全部解決西部50 戶以上的無(wú)電村和15%的散居無(wú)電戶的用電問(wèn)題，2006-2010 年間，爭(zhēng)取解決10000 個(gè)無(wú)電村和100 萬(wàn)無(wú)電戶的用電問(wèn)題,新增光伏用量265MWp，累計(jì)用于農(nóng)村電氣化的太陽(yáng)電池達(dá)到300 MWp，分年度打算如下：4.2.2. 開(kāi)闊地大型并網(wǎng)光伏電站建設(shè)從目前的國(guó)力和政策看，2010 年往常，應(yīng)先開(kāi)展開(kāi)闊地大型光伏電站試驗(yàn)，所選擇的試驗(yàn)地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具備如下條件：靠近主干電網(wǎng)（最好在50 公里以內(nèi)），以減少新增輸電線路的投資；主干電網(wǎng)具有足夠的承載能力，在不改造的情況下有能力輸送光伏電站的電力；距離用電負(fù)荷中心在100 公里以內(nèi)，以減少輸電損失；假如附近沒(méi)有用電負(fù)荷中心，則最好有大型水電站，能夠?qū)⒐夥娬镜碾娏νㄟ^(guò)抽水蓄能轉(zhuǎn)換。規(guī)劃在2010 年往常建立23 座1020MWp 左右的開(kāi)闊地(荒漠)先導(dǎo)示范電站，總裝機(jī)達(dá)到30MWp，以實(shí)驗(yàn)其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的可行性。20102020 年正式啟動(dòng)中國(guó)開(kāi)闊地（荒漠）光伏電站打算，爭(zhēng)取2010-2020年新增光伏電站裝機(jī)