太阳能光伏发电的现状与发展

摘要：

太阳能光伏产业近年来发展迅速，从大型的光伏发电机组到太阳能光伏电池，各国对光伏产业的重视程度也日益上升；光伏发电的原理与应用；总结了光伏发电的成本；预测了国内外光伏产业的现状与发展趋势。

前言:

传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构。丰富的太阳能是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。其中，光伏发电是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。从美国贝尔实验室第一块结晶体硅太阳电池的产生，到现在国防、民用的大量应用，近几年国际上光伏发电快速发展，世界上已经建成了多座兆瓦级光伏发电系统。

光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。

国内外研究现状： 国内

中国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。经过30多年的努力，已迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。

我国太阳能资源非常丰富，从全国太阳年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带均为太阳能资源丰富或较丰富的地区。

我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积100余万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。

我国政府对太阳能产业也给予了充分的扶持。2006年1月，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，此法在资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广与应用、价格管理与费用分摊、经济激励与监督措施、法律责任等方面做出了规定。随后，国家又陆续出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》等支持可再生能源发展的实施细则，使国家在可再生能源领域方面的扶持政策日趋明朗化。这一系列法律、政策无疑有力的支持了我国太阳能发电产业的发展。

近20年来，我国太阳能发电产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2005

年后，产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。而且，浙江、保定（我是一个保定人，当时就突然发现街上的路灯及交警灯就都安上了太阳能电板）、四川等地的公司已经开始多晶硅太阳电池的生产或试车，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打电池产品的局面。目前，我国非多晶硅薄膜电池产业也展现出迅猛发展的势头，很多国内公司通过与国外公司的合作已经开始进行或计划进行非多晶硅薄膜电池项目的投资。

到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦（100MW），成为仅次于日本的全球第二大光伏制造基地，从事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能电池生产能力达到290万千瓦（2900MW），太阳能电池年产量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环节组成的完整产业链，特别是多晶硅材料生产取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国光伏发电的规模化发展奠定了基础。2007年是我国太阳能光伏产业快速发展的一年。受益于太阳能产业的长期利好，整个光伏产业出现了前所未有的投资热潮。但国内光伏系统安装量仅约20 MW，光伏系统的累积装机容量达100 MW，相当于世界当年安装量的0.5%和世界累计安装量的0.8%。其中：农村电气化（包括道路照明）累计装机容量41MW，通讯和工业应用30MW，光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等）22.7MW，并网光伏发电6.3MW。目前，我省已建成和在建、拟建的光伏并网项目包括省委大院10KW光伏照明系统工程、镇江、丹阳的2个4KW的光伏并网系统、无锡国家工业设计园300KW光伏并网电站工程、无锡机场800KW屋顶光伏并网系统工程、尚德光伏研发中心大楼1000KW 光伏建筑一体化（BIPV）光伏并网电站、无锡五星花园小区屋顶300KW光伏并网系统、苏州国检屋顶光伏电站等，目前这些项目尚未取得国家太阳能光伏电站上网电价的批复。

虽然目前中国太阳能光伏产业规模居全球第一，但产业链发展不协调，且产业整体技术薄弱。在整个太阳能光伏产业链技术壁垒最大的多晶硅的生产中，国外的主要厂商采用的是闭式改良西门子方法，而这在中国还是空白。中国的多晶硅生产企业使用的多为直接或者间接引进的俄罗斯的多晶硅的提纯技术，其成本高、耗能量，重复性建设严重，在整个国际竞争中处于劣势，这也是在 2009 年初中国出现多晶硅产能过剩的主要原因。 其次，目前中国国内的太阳能电池市场规模较小，国内生产的太阳能光伏电 池的 97%都出口到了海外市场。这种过度依赖出口的产业发展模式导致行业风险 很大，易受国际需求量变化的影响。如在 2008 年的全球金融危机中，因西方国 家消减了对光电产品的价格补贴，直接导致了中国许多光伏企业的倒闭。中国太阳能光伏产业发展趋势分析 当下，许多国家已把发展可再生能源作为未来实现可持续发展的重要方式，而中国也将以太阳能为代表的可再生能源作为未来低碳经济的重要组成部分。 近年来，国家财政对太阳能产业的补贴力度逐年增强。2008 年，中国开始启动屋顶和大型地面并网光伏发电示范项目的建设；2009 年初完成了甘肃敦煌 10MWp 同时太阳能屋顶计划与金太阳示范工程的 级大型荒漠并网光伏电站的招标工作； 财政补贴项目也相续推出， 这一系列的政策措施给中国未来的太阳能光伏产业提供了一个广阔的发展空间。

仅在几年前，太阳能光伏电池板发电成本是传统能源发电如燃煤电厂的两倍

之多。太阳能光伏发电技术的显著改善、多晶矽价格的暴跌以及太阳能光伏电池板产能的大幅增长推动了太阳能光伏发电价格的下降。彭博社表示，由于晶矽制造商产量的增倍以及欧元区需求的下降，晶矽太阳能光伏电池板的价格在去年下降了一半。毫无意外，中国一直在太阳能光伏电池板生产中处于制高点。目前，中国太阳能光伏电池板和组件产量占世界总产量的一半左右。而早在1995年就生产了全世界40%的光伏电池板的美国在2010年仅占全球总产量的7%。

据北京市供电局数据显示，2011年5月北京地区大工业用电尖峰价格为0.995元/度。这意味着，光伏发电想要跻身一直由火电独霸天下的市场，就必须将发电成本压低至1元/千瓦时以内。然而，相对于0.995元/度的大工业用电尖峰价（最高价），其谷段价（最低价）却仅为0.369元/度。依此推算，即便有朝一日，光伏发电成本降至1元/千瓦时，想要与大工业0.682元/度的平均电价相抗衡也仍显乏力。在光伏领域，围绕“电价1元/度”展开的竞赛、争论无时不刻地发生着。2009年4月，英利集团、无锡尚德、晶奥太阳能等13家知名中国光伏企业共同签署了《推动光伏发电“一元工程”建设倡议书》，以求形成合力，争取在2012年实现光伏发电成本降至1元/千瓦时的目标。至此，“1元/度”正式成为行业标杆。

目前，各主要发达国家均从战略角度出发大力扶持光伏产业发展，通过制定上网电价法或实施“太阳能屋顶”计划等推动市场应用和产业发展。国际各方资本也普遍看好光伏产业：一方面，光伏行业内众多大型企业纷纷宣布新的投资计划，不断扩大生产规模；另一方面，其它领域如半导体企业、显示企业携多种市场资本正在或即将进入光伏行业。

从我国未来社会经济发展战略路径看，发展太阳能光伏产业是我国保障能源供应、建设低碳社会、推动经济结构调整、培育战略性新兴产业的重要方向。“十二五”期间，我国光伏产业将继续处于快速发展阶段，同时面临着大好机遇和严峻挑战。

（一）我国光伏产业面临广阔发展空间 世界常规能源供应短缺危机日益严重，化石能源的大量开发利用已成为造成自然环境污染和人类生存环境恶化的主要原因之一，寻找新兴能源已成为世界热点问题。在各种新能源中，太阳能光伏发电具有无污染、可持续、总量大、分布广、应用形式多样等优点，受到世界各国的高度重视。我国光伏产业在制造水平、产业体系、技术研发等方面具有良好的发展基础，国内外市场前景总体看好，只要抓住发展机遇，加快转型升级，后期必将迎来更加广阔的发展空间。

（二）光伏产业、政策及市场亟待加强互动 从全球来看，光伏发电在价格上具备市场竞争力尚需一段时间，太阳能电池需求的近期成长动力主要来自于各国政府对光伏产业的政策扶持和价格补贴；市场的持续增长也将推动产业规模扩大和产品成本下降，进而促进光伏产业的健康发展。目前国内支持光伏应用的政策体系和促进光伏发电持续发展的长效互动机制正在建立过程中，太阳能电池产品多数出口海外市场，产业发展受金融危机和海外市场变化影响很大，对外部市场的依存度过高，不利于持续健康发展。

（三）面临国际经济动荡和贸易保护的严峻挑战

近年来全球经济发展存在动荡形势，一些国家的新能源政策出现调整，相关补贴纷纷下调，对我国光伏产业发展有较大影响。同时，欧美等国已发生多起针对我国光伏产业的贸易纠纷，类似纠纷今后仍将出现，主要原因有：一是我国太阳能电池成本优势明显，对国外产品造成压力；二是国内光伏市场尚未大规模启

动，产品主要外销，可能引发倾销疑虑；三是我国相关标准体系尚不完善，存在产品质量水平参差不齐等问题。

（四）新工艺、新技术快速演进，国际竞争不断加剧

全球光伏产业技术发展日新月异：晶体硅电池转换效率年均增长一个百分点；薄膜电池技术水平不断提高；纳米材料电池等新兴技术发展迅速；太阳能电池生产和测试设备不断升级。而国内光伏产业在很多方面仍存在较大差距，国际竞争压力不断升级：多晶硅关键技术仍落后于国际先进水平，晶硅电池生产用高档设备仍需进口，薄膜电池工艺及装备水平明显落后。

（五）市场应用不断拓展，降低成本仍是产业主题 太阳能光伏市场应用将呈现宽领域、多样化的趋势，适应各种需求的光伏产品将不断问世，除了大型并网光伏电站外，与建筑相结合的光伏发电系统、小型光伏系统、离网光伏系统等也将快速兴起。太阳能电池及光伏系统的成本持续下降并逼近常规发电成本，仍将是光伏产业发展的主题，从硅料到组件以及配套部件等均将面临快速降价的市场压力，太阳能电池将不断向高效率、低成本方向发展。

国外

我国光伏产业仍然处于较高成本的发展，而相对于我国来说，国外的发展就成熟许多。美国第一太阳能公司的制造成本在2004~2011年间下降了75.5%，从2004年每瓦2.94美元降至2011年每瓦75美分。第一太阳能公司还使薄膜和玻璃太阳能电池板效率从2009年的10％提高到2011年的11.2％。该公司的路线图要求到2014年使每瓦成本降低至64美分。第一太阳能公司预计到2012年将生产2.9 GW。太阳能电池生产商夏普公司预计2011年太阳能发电成木将下降50%，大多数行业专家都表示，太阳能发电的成本现约为0.50美元/KWh，年下降率约为5%。预计到2020年，太阳能发电成木将进一步降低，将为2010年的一半，到2030年预计为2020年水平的一半。

日本2009年安装484MW，重启的屋顶项目和地方当局及企业的支持是其成功的原因。日本在2010年通过政策推动达到GW级规模，并在2012年趋于稳定。日本已经制定了2020年28GW和2030年53GW总安装量的目标。日本的光伏已经广泛的应用在建筑上，同时大型电站开始成为较为成熟的住宅市场的一个补充。 2014年，日本在温和局面下可达1.2GW，政策驱动下可以达到2.4GW，是前者的两倍。

日美两国正在日本冲绳和美国夏威夷进行智能电网的实证试验，并且将在日美两国的智能电网技术基础上制定国际标准。我国也将在2020年以前投资40 000亿元建设智能电网。智能电网是发展太阳能发电和风力发电等可再生能源电力的不可欠缺的技术，但也是一项“ 奢侈” 的供电技术，需要电网基础设施完善，与之配套的通信系统也要完善，因此，初期阶段成本比较高，费效比差。日本的电网基础设施堪称一流，通信系统也是一流的，需要进一步完善的地方已经不多，即使如此，日本电力公司仍取谨慎姿态，担心成本会大幅上升。事实上，任何一项应用技术在起步阶段都是昂贵的，智能电网技术也不例外。展望将来，随着技术的完善和成本下降，智能电网技术最终会以全新的姿态替代传统的电网

技术。

德国高达10GW的安装总量使得德国全球最大光伏市场的地位无可动摇，在竞争对手西班牙2009年一蹶不振之后，德国恢复了世界最大的光伏市场的称号。成熟的FIT计划，良好的融资机遇，经验丰富的大型企业及公众良好的光伏