加速发展光伏发电保障中国能源的可持续发展

[收稿日期]2011-03-21[基金项目]中国工程院重点咨询项目支持[作者简介]王斯成(1951—),男,山东莱阳市人,教授级高级工程师,研究方向为太阳能光伏发电;E-mail:[e-mail]加速发展光伏发电保障中国能源的可持续发展王斯成(国家发展和改革委员会能源研究所,北京100038)[摘要]光伏发电不受资源和制造材料的限制,是未来最主要的替代能源。我国目前是世界光伏电池的第一大生产国,制造成本近年来大幅度下降,预计5～10年内可以达到“平价上网”,做到与常规电力相竞争。光伏发电在国内的规模化推广有利于实现我国的减排目标和能源的可持续发展,但需要在政策、资金和电网接入等方面做出更大努力。[关键词]光伏发电;平价上网[中图分类号]TK51[文献标识码]A[文章编号]1009-1742(2011)09-0051-121前言2009年,我国在国际上做出了非化石能源满足2020年15%能源需求和2020年我国单位GDP二氧化碳减排40%～45%的承诺。这两个指标成为我国近中期国民经济社会发展的约束性指标,确定了未来10年我国所面临的对外争取发展空间、对内向低碳经济转型的双重艰巨任务,同时也对未来我国可再生能源的发展规模和节奏提出了更高的期望和要求。为了确保国民经济社会发展目标的实现,“十二五”将成为我国经济转型和能源结构调整的关键时期,也将成为我国新能源和可再生能源发展的关键时期。太阳能光伏(photovoltaic,PV)发电不受能量来源、制造材料和发展空间的限制,是我国未来非化石能源和替代能源的主体。世界上水能、风能和生物质能的经济可开发资源是有限的,大约只有8TW,而太阳能的经济可开发资源高达600TW,是唯一能够保证人类未来需求的能量来源;太阳电池的制造材料硅在地壳中的含量高达26%,没有资源短缺和耗尽问题;光伏发电属于固态发电,没有转动部件,发电不用水,能够方便地与建筑结合,规模大小随意,建设周期短,可以直接安装在负荷中心,就地发电,就地使用;太阳能光伏发电无污染、零排放,不存在任何安全隐患,建设运行十分简单,可以做到无人值守;太阳能光伏发电的发展潜力巨大,是我国发展非化石能源和未来替代能源的主体,是我国能源可持续发展战略的重要组成部分,也是保障我国减排目标和非化石能源比例实现的重要途径。光伏产业是资金和技术密集型产业,涉及基础材料、电子信息、装备制造、城市建设、荒漠改造和利用、新农村建设、国际贸易和海外出口等社会生产生活的诸多领域。光伏产业的发展可以带动大量资金、技术和劳动的投入,能为相关装备制造和原材料工业创造很大的市场空间,能够增加众多的高端就业机会,是重要的战略性新兴产业,对经济发展和社会就业具有较强的拉动效应。2发展现状和趋势2.1国际光伏产业发展情况世界光伏市场近10年来经历了飞速发展。从20世纪70年代开始,美国和日本先后制定了一系152011年第13卷第9期列鼓励光伏发电应用的政策。2000年以来,德国率先实施“上网电价法”,该项政策的实施大大拉动了德国国内光伏市场。欧洲其他国家也效仿德国,先后开始实施“上网电价法”,使得整个欧洲的光伏市场迅速上升。从2000年到2010年,全球光伏市场年均复合增长率达到54.1%。2009年虽然经历了全球性的经济危机和西班牙政策的突变,全球光伏市场总体上仍然保持了强劲的增长;2010年世界各国都以开发太阳能作为刺激经济增长的手段,出现了超常规增长,新增装机达到15GW,年增长率超过100%,全球累计装机量达到38.2GW。全球光伏市场发展历程见图1,数据来源:欧洲光伏工业协会(EuropeanPhotovoltaicIndustryAssociation,EPIA)、国际能源署(InternationalEnergyAgency,IEA)、日本光伏能源协会(JapanPhotovoltaicEnergyAssocia‐tion,JPEA)和太阳能工业协会(SolarEnergyIndus‐triesAssociation,SEIA)。全球累计光伏装机量发展历程见图2,数据来源:EPIA。图1全球光伏市场发展历程(2000—2010年)Fig.1PVmarketdevelopmentintheworld(2000—2010)图2全球累计光伏装机量发展历程Fig.2PVInstallationaccordingtoregions从累计装机量的国家和地区分布来看,2004年前,日本是全球最大的光伏市场,美国位居第二。欧洲在2004年超过日本,并一直保持全球第一的位置。2010年,在欧洲近16GW的装机量中,德国占25中国工程科学到一半以上。作为全球第一光伏大国,德国到2010年年底拥有超过17GW的累计装机量。全球光伏产业和市场发展的另一个突出特点是并网发电的应用比例越来越大。国际能源署(IEA)经济合作和发展组织成员国(OECD)包括了所有主要光伏应用国家。从成员国的数据可以看出,并网装机量在1992年只占到光伏应用总量的26%。从2000年后,并网光伏系统成为光伏应用的主体,连续多年并网光伏装机占世界总装机的90%以上。2.2中国光伏产业的总体情况得益于欧洲市场的拉动,中国的光伏产业在2004年之后飞速发展,连续5年的年增长率超过100%,已经连续4年太阳电池产量居世界第一。中国的光伏产量2010年将超过世界总产量的50%。目前国内已经有海外上市的光伏公司16家,国内上市的光伏公司16家,行业年产值超过3000亿元,就业人数30万人。中国太阳电池近几年的产量及占世界产量的份额见表1,资料来源:PVNews。表1中国太阳电池近几年的产量及占世界产量的份额Table1PVproductioninChinaandtheshareintheworld年份2007200820092010(预计)世界光伏产量/MW400079001066016000中国光伏产量/MW1088260040118000所占份额/%27.2032.9137.6350.00世界排名11112009年以来,中国太阳电池的成本持续下降,国际竞争力增强。目前,太阳电池的成本仅有1.2～1.4美元/Wp(相当于7～10元/Wp),大约比欧美太阳电池的平均价格低30%。GreenTechMedia最近公布了世界排名前14位的光伏生产商的光伏组件成本,其中8家是中国企业。世界著名光伏企业光伏组件生产成本见表2,数据来源:GreenTechMedia,Oct.,2010。中国光伏产业的潜在风险在于对国际市场的依存度过高,自2006年以来,中国光伏产品的出口比例一直在95%以上,这虽然说明了中国的光伏产品占有质量和价格的优势,但却有很大的风险。从全球来看,太阳能电池需求的短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,这是我们无法控制的。近来,中国光伏产业还受到国际贸易保护主义的严峻挑战,一旦国外补贴政策发生变动或实施贸易保护,对于过度依赖海外市场的中国光伏产业,受打击程度将会是非常严重的。中国光伏产业对海外市场的依存度见表3。表2世界著名光伏企业光伏组件生产成本(2010年)Table2CostofPVmodulesin2010fromPVcompanies排名生产企业组件成本/(美元·W-1p)折人民币/(元·W-1p)1FirstSolar(美国)碲化镉薄膜电池0.7304.892保定英利1.0807.243常州天合1.0807.244无锡尚德1.2008.045Sharp(日本)晶体硅1.2508.386Sharp(日本)非晶硅1.3008.717浙江正泰(晶体硅)1.3008.718SunPower(美国)1.3208.849苏州阿特斯1.3509.0510江西LDK1.3509.0511江苏林洋1.4009.3812江西晶科1.4009.3813三菱(日本)非晶硅1.4209.5114Kyocera(日本)1.50010.05表3中国光伏产业对海外市场的依存度(2010年)Table3PVproductioninChinaandtheproportionofexport(2010)年份20062007200820092010(预计)光伏总产量/MW4001088260040118000出口/MW3901068256038517600国内安装量/MW102040160400出口百分比/%97.598.298.596.095.0中国光伏产业目前的特点是:产量最大,成本最低,95%以上出口,晶体硅光伏技术世界领先,薄膜太阳电池差距较大。2.3中国光伏产业链现状目前,中国太阳电池生产主要以晶体硅电池为主。光伏产业链主要由高纯硅材料制造、硅锭/硅片生产、太阳电池制造、光伏组件封装以及光伏发电系统等多个产业环节组成。2.3.1高纯多晶硅2010年中国主要多晶硅产量和产能见表4,数据来源:2010多晶硅调查组。352011年第13卷第9期表42010年中国主要多晶硅产量和产能Table4SGpoly‐siliconproductionandcapacityinChinain2010省份企业名称2010年产量/t2010年产能/t四川四川新光硅业科技有限责任公司10001000四川四川永祥多晶硅有限公司8501000四川峨眉半导体材料厂12002200四川雅安永旺硅业有限公司6601500四川四川瑞能硅材料有限公司13003000四川天威四川硅业有限责任公司13001500四川乐山乐电天威硅业17003000江苏江苏中能1700021000江苏扬州顺大15001500江苏无锡中彩8001200河南洛阳中硅40005000陕西陕西天宏8801250重庆重庆大全40004300湖北南玻硅业14001500江西LDK496010000其他25005000总计4505063950从中国高精度多晶硅的缺口比例来看,2010年国产多晶硅产品缺口比例约为47%,较2009年的49.1%下降不多,较2007年以前的89%有了明显下降。过去几年多晶硅缺口比例情况见表5。表5中国多晶硅近年产量和缺口情况Table5Poly‐siliconproductionanddemandinChina年份20062007200820092010年(预计)国内多晶硅产量/t300110047292035745050实际需求/t400010000250004000085000缺口/t37008900202711964339950进口百分比/%92.589.081.149.147.0海关最新数据显示,2010年1—6月中国多晶硅进口总量为1.933万t,2010年6月份以后,由于供应不足,多晶硅现货价格出现快速上涨态势,从当月的60美元/kg上涨到当前的100美元/kg。2011年,由于下游产业链在2010年迅速扩产,中国多晶硅产业的内需驱动特征将会继续加强,国内市场需求进一步扩大,预计国内多晶硅需求量将达到10万t左右,根据目前的生产情况,国内多晶硅的产量无法满足要求。多晶硅的生产从开工建设到达到设计产能需要至少2年,稳定生产3年,总共5年的扩产周期,可以预见,今后1～2年内中国的多晶硅仍然会处于紧缺的状态。2.3.2产业链的其他环节中国硅锭/硅片生产厂家已经超过60家,由于硅锭/硅片生产的技术门槛不高,只要有设备和高纯硅原材料就可以投入生产,从2007年以后,中国的硅锭/硅片产量一直与下游太阳电池的产量同步增长。2007年晶硅锭产量达到11810t(其中多晶硅3740t),约折合1100～1200MWp太阳电池。硅片产量与之相当,2008年产量19621t,约合2453MWp,也与太阳电池产量相当;2009年产量32000t,相当于4000MW太阳电池,与下游光伏电池的产量保持基本一致。2010年世界光伏市场需求强劲,中国的光伏企业的产量也有了大幅度增长,预计2010年无锡尚德的组件产量将超过FirstSolar达到1.5GW,成为世界第一。中国其他上市公司的产量也无一例外地翻了一番以上,如表6所示。中国主