太陽能光伏產業研究進展論文

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內容提要近兩年我國光伏產業取得爆發式增長和重大技術進展，正加快形成包括高純硅在內的較完整產業鏈，使得今后我國光伏發電成本的顯著下降成為可能。但是，由于目前仍缺乏領先技術和足夠的經濟競爭力，我國光伏產業面臨著全球市場競爭加劇的壓力和國內市場支撐不足的困擾；不協調的產業和市場結構不利于產業發展和國內節能減排；監管和引導缺失可能增加國內環境污染風險。建議近期要大力扶持壯大“技術推動型”的光伏設備制造業，穩步開拓“離網和并網并行，不同階段各有側重”的國內光伏應用市場，盡快按照“清潔、高效、安全”的基本要求建立健全光伏產業投資準入和監管制度。

關鍵詞光伏產業挑戰對策建議

一、前言

近幾年來，我國光伏產業經歷了高速發展期。特別是在2007年，我國光伏產業呈現出爆發式增長，使得我國一躍成為全球第一大生產國；而且，高純多晶硅技術以及其他許多關鍵生產技術裝備的研發和國產化工作也取得令人鼓舞的進展。

但是，2007年以來，我國光伏產業也集中爆發了一系列相互關聯、引起高度關注甚至激烈爭議的問題，主要包括：不協調的產業鏈結構、絕大部分產品出口國外的市場格局、生產過程導致的國內高能耗和四氯化硅環境污染、全球技術和市場競爭加劇下的產業風險和可持續發展能力、光伏發電的商業化前景和時間表等。這些都是當前廣受熱議的焦點問題，也是推動我國光伏產業發展和太陽能利用的重大問題。

二、國內外光伏產業的最新進展和發展趨勢

(一)我國光伏產業的最新進展

近幾年來，我國光伏產業經歷了爆發式增長，已基本形成了涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。產業鏈各個環節的專用設備和專用材料的國產化加快，許多設備完全實現了國產化并有部分出口。截止到2007年底，全國太陽能電池和組件的生產能力分別達到2.9GWp和3.8GWp，當年產量分別比2006年增長148％和138％，達到1.1GWp和1.7GWp，均占世界總產量的27％以上，使我國成為全球第一大太陽能電池和組件生產國。2007年我國光伏產業的銷售收入也增加到1000億元，從業人員達到8萬人以上。

特別是多年持續嚴重制約我國光伏產業發展的高純多晶硅制造技術，在這兩年內實現了重大技術突破。在科技部和國家發展改革委等有關部門支持下，2007年新光硅業、洛陽中硅、江蘇中能等3個企業分別建成了千噸級高純硅生產線，使得全年高純硅產量大幅增加到1130噸。2008年，隨著江蘇中能二期和重慶大全的各自1500噸多晶硅工程的建成投產，預計國內超純多晶硅的全年產量將超過4000噸。而且，重慶大全和江蘇中能公司實現了還原尾氣回收利用技術和多晶硅還原爐制造技術的重大突破；據介紹，綜合能耗已降到150-180kWh/kg(使得成本降低到約50美元／kg)，顯著低于其他國內同類企業的250-300kWh/kg，主要物料的綜合回收率也超過98％。最近，江蘇中能等一些國內企業還在積極準備開發引進流化床法、硅烷法等新型高純硅生產技術，可望使高純多晶硅生產的綜合電耗降至20-50kWh/kg，成本降至15-25美元／kg。據不完全統計，目前全國至少有33家高純硅生產企業的一期工程產能總計約為4.4萬噸(規劃總產能高達8.8萬噸)，如果這些項目能順利建成投產，預計我國2010年的多晶硅產量將超過3萬噸，將從根本上緩解高純硅材料的供需緊張的矛盾。

隨著我國光伏產業的迅速發展壯大，不少地方和企業近年來積極建設MWp級并網光伏系統(主要是建筑屋頂光伏系統)。據不完全統計，截止到2008年5月，全國已建和在建11個MWp級并網光伏系統，大部分預計在2009年建成。一些光伏設備制造企業還積極探尋建設更大規模光伏發電站的機會；江蘇等省份還提出制定“萬個太陽能屋頂計劃”。我國第十屆中國太陽能光伏會議的《常州宣言》提出了非常積極的目標，力爭在2015年前使光伏發電成本下降到1.5元／kWh，在10年內使光伏發電量占到全國總發電量的1％，這意味著大約500億kWh的年發電量和超過4000萬kW的裝機量。

(二)國際光伏產業的進展和發展前景

在國際上，光伏發電產業得到了許多國家的持續政策扶持，光伏發電的成本也隨著太陽能電池技術進步、硅原料和組件供需形勢逐步緩解而快速下降，使光伏發電成為增長速度最快、初步實現規?；l展的可再生能源發電技術。

日本2008年恢復了中斷兩年的居民屋頂并網光伏發電系統的投資補貼政策。美國目前30多個州都實施屋頂并網光伏發電凈電量計量法政策；美國聯邦政府2008年又延長了光伏投資稅減免政策。德國繼續對光伏發電實行為期20年的固定電價，2008年平均上網電價為45.7歐分，kWh。

國內外光伏產業界已開始描繪以居民銷售電價和峰谷電價為臨界點的并網光伏發電商業化時間表。德意志銀行預計多晶硅太陽能電池技術的發電成本最低可降到$0.1/kWh以下(約合0.7元人民幣，kWh)，樂觀估計大約在2015-2016年左右可降到$0.15/kWh(約合1元人民幣／kWh)，使得光伏發電將于2010-2013年期間首先在日本、德國、西班牙等實行較高平均零售電價的國家開始商業化發展。

在扶持政策和發展前景激勵下，2002年以來，全球光伏發電裝機年均增長率超過40％。2007年全球新增裝機量同比增長62％，當年統計安裝量為2.83GWp，累計總裝機容量大約為12GWp。據有關預測或展望，未來數年全球光伏市場將以大約60％的速度增長，2020年累計裝機將達到200GWp，絕大部分為并網光伏發電。

值得注意的是，2007年以來愈演愈烈的金融危機乃至可能的經濟危機，預計會減弱全球光伏發電市場增長速度，并影響光伏設備制造業的發展。主要原因包括：一是全球金融危機普遍增加融資難度，而資金密集型的光伏產業也不能獨善其身；二是國際能源價格(以油價為代表)的大幅回落將扭轉各國銷售電價持續增長的趨勢，從而延遲光伏發電實現電網平價(gridparity)的時間點；三是各國在金融危機和財政能力影響下，其今后的光伏產業補貼政策將存在一定的不確定性。

三、我國推動光伏產業發展和市場應用的障礙和挑戰

雖然我國光伏產業近年來實現了長足進步，但也存在不容忽視的技術、環境和市場風險；近期推動國內光伏市場應用也面臨成本高、上網難、缺乏經驗等障礙。

(一)國內光伏技術仍存在總體水平不高、內在競爭力不強和短期環境風險

由于我國光伏產業發展歷史短、基礎研究工作薄弱，目前我國光伏技術總體水平仍然不高，太陽能電池及組件的效率和質量水平仍然普遍低于世界先進水平，在新型高效的太陽能電池和高純硅生產技術的研究開發方面也落后于歐美日發達國家，許多裝備主要依賴國外引進。因此，目前我國太陽能光伏產業仍主要依靠市場驅動而非技術驅動，缺乏強大的內在競爭力。特別是目前國內大多數高純多晶硅企業仍面臨物料閉路循環和廢液廢氣污染物回收處理等方面的技術瓶頸，存在四氯化硅副產品的環境污染風險，成為我國高純硅行業發展的重大制約因素。

(二)產業和市場發展不平衡，不利于產業持續穩定發展和節能減排

過去幾年內，我國光伏產業界抓住歐美國家光伏市場的快速增長的機遇，利用國內人力和資源成本較低的比較優勢，實現了迅速起步與發展壯大。但業界普遍預測，由于近年全球光伏產業的產能迅速擴張以及金融危機影響，未來兩年內世界光伏組件和高純硅材料市場將呈現供過于求的趨勢，使光伏產業面臨大規模洗牌。

最近我國光伏企業已普遍停止擴產、削減產量。在這個洗牌過程中，利潤率最高的環節也將逐漸轉向下游的光伏發電運營業，使得出售光伏電力比出售光伏組件和系統具有更長遠穩定的回報，這也是傳統光伏產業界(光伏設備制造業)日益重視、極力呼吁啟動國內光伏市場的根本原因。但是，我國光伏市場的發展卻滯后于國內光伏產業和國際光伏市場，2007年我國新增光伏發電裝機量為20MWp，僅為當年國內太陽能電池產量的2％和全球總新增裝機量的0.71％，其中并網光伏發電裝機僅為2MWp。因此，目前這種產業和市場格局意味著我國光伏產業面臨日益突出的市場風險。而廣受爭論的光伏產業的高能耗問題，其實質問題也在于產業和市場發展不平衡，即取決于國內光伏產業鏈建設和國內外市場的選擇。相關研究已達成基本一致的結論，目前多晶硅太陽能光伏發電系統的生產過程所耗能量的回收期只有兩到三年。但是，如果在國內生產高純硅料及硅棒／錠和硅片(占光伏系統生產總能耗的70％-80％)、在國外應用光伏發電系統，則光伏產業對我國而言即是高能耗的出口加工業。(三)光伏產業在近中期仍缺乏足夠經濟競爭力，有賴于政府政策扶持

并網光伏發電的初投資目前大約為5-6萬元／kW，預期上網電價3-5元／kWh，離網光伏系統的投資和供電成本更高，需依賴優惠的價格和財稅政策扶持。最近數十年全球光伏市場的重心隨著各國光伏市場政策的變化而先后從美國(1996年以前)轉移到日本(1996-2002年)和歐盟(2002年以來)，即充分反映了全球光伏市場的需求主要是由扶持政策推動的。目前我國還未制定比較系統完善的光伏發電經濟激勵政策，全國已建成的100多個并網光伏發電項目中只有2個項目在2008年6月經國家發展改革委準予享受4元／kWh的優惠上網電價，有待于加快制定必要適度的財政補貼和優惠上網電價扶持政策。

(四)有待于制定落實光伏發電上網的具體政策措施

由于光伏發電系統增加了不可調度的電力裝機，目前的技術標準也沒有關于無功補償以及電網調度等問題的相應標準和管理規程，使得電力部門不愿接受光伏發電上網。我國已建成的光伏并網發電示范項目都處于試驗性并網狀態，不允許光伏電力通過電力變壓器向高壓電網(10kV)反送電，只允許在低壓側(380V/220V)自發自用。因此，目前我國還缺乏真正的光伏發電上網項目和充分的經驗。

四、關于我國光伏產業發展道路的探討

為應對根據我國光伏產業面臨的挑戰，切實建立符合國情的產業發展道路和政策措施，我國需要正確處理產業、技術和市場的關系，解決以下三個主要問題。

(一)如何增強國內光伏產業的技術水平和持續發展能力

產業發展從根本上取決于技術驅動(競爭力增強)和市場拉動。雖然不少業內人士呼吁立即啟動國內規?；⒕W光伏發電市場以支撐我國光伏產業，但目前的高成本使得大規模發展光伏發電目前仍難以承受。而且，如果我國在當前啟動大規模光伏市場和補貼，必將立刻扭轉光伏市場的回落趨勢，推高光伏發電成本。另一方面，國際光伏市場仍保持增長態勢，仍為國內光伏產業提供了必要的支撐。鑒于此，近期仍要努力通過技術進步、健全產業鏈、鞏固開拓國際市場、建設國內示范項目來進一步降低成本、增強產業的持續發展能力。在產業鏈中，太陽能電池和組件制造業符合我國的人力資源優勢和擴大就業政策導向，仍是應首要鼓勵發展的環節。自主化生產高純硅是中國光伏產業降低價格的必由條件，但必須重點支持清潔高效、低成本的高純硅生產技術的研發和產業化。

(二)近中期國內光伏市場應確立的主要發展方向

由于歐、美、日等國家早已實現電力普遍化服務，其太陽能光伏的推廣應用在上世紀90年代就瞄準了并網光伏系統(主要是屋頂并網光伏系統)，并于近年來加快大規模應用，包括大規模地面并網光伏電站。而我國目前還有大約100萬無電戶需要在2020年以前采用光伏和風光互補發電系統解決用電問題，潛在市場容量為200-1000MWp(1GWp)，應成為近中期首要考慮、予以扶持的光伏市場。雖然某些企業認為必須依靠并網光伏發電而非離網發電來支撐光伏產業發展，但其實質問題在于只有并網光伏發電才能使得光伏企業進入下游市場并實現穩定售電收入，故而光伏企業十分熱衷于并網光伏發電。不過，從政府的公共服務責任和有限財政資源來看，我國近期光伏發電的首要方向仍然是面向無電區的電力建設，同時可根據相關科技攻關和前期產業化工作要求建設一批并網光伏系統／電站，為啟動大規模并網光伏發電市場做好技術性準備。

(三)我國應制定光伏產業和國內市場應用扶持政策

按照前述的光伏產業政策目標和國內市場應用方向的相關思路，我國在當前和近期仍要堅持并加強相關科技、財稅、外貿優惠扶持政策，以進一步提高核心技術能力、完善產業鏈條、擴大中游電池組件產業能力及國際市場份額。另外，根據國內無電區電力建設和并網光伏發電示范項目建設的需求，予以必要適度的財政補貼和優惠上網電價支持。鑒于我國還沒有并網光伏發電的充分經驗和可靠成本評估，也缺乏相近電價的支撐，而且地區差別較大，故而難以立即制定頒布統一的固定電價，而需要通過招標等途徑探索相關經驗，積累必要數據。

五、結論和建議

我國的光伏產業通過持續開展技術研發和市場化運作，迅速建立了基本完整的產業鏈，使我國一躍成為世界太陽能電池和組件生產大國，為我國加快開發利用太陽能資源初步奠定了堅實基礎。但是，光伏發電價格仍然高昂，我國光伏產業仍未完全擺脫“低水平擴張的出口依賴型產業”特征。為此，我國在近期宜制定實施以“提高技術和產業持續發展能力、促進經濟發展和增加就業、提供國內電力普遍服務”為中心目標的產業發展戰略和政策，近期應抓緊開展如下工作。

(一)大力加強先進技術的研發和產業化，扶持“技術推動型”的光伏設備制造業

要重點研發清潔高效、低成本、新型的高純硅和太陽能電池生產技術，近期重點支持企業逐步完善改良西門子法，開展流化床法、硅烷法、冶金法等新興高純硅生產技術研發和產業化工作。應支持技術領先的企業擴大產能，建立國家光伏技術研發和產品檢測中心。要加強相關科技、財稅、外貿優惠等扶持政策，鼓勵支持發展符合我國的人力資源優勢和擴大就業政策導向的太陽能電池和組件制造業，鞏固和擴大國際市場份額。

(二)穩步開拓“離網和并網并行，不同階段各有側重”的國內光伏應用市場

在近期(估計2015年前)，應在難以延伸電網或建設水電站的無電地區加快建設光伏電站和推廣戶用光伏系統，另外根據技術研發和項目示范工作需要建設一批集中并網的大型建筑屋頂光伏系統、分散并網的居民屋頂并網光伏系統及新型太陽能建筑一體化光伏系統。在中期(估計2015年左右)，隨著無電區電力建設接近尾聲和光伏發電成本趨近銷售電價，首先擴大建筑屋頂和建筑一體化并網光伏市場，并穩步建設地面并網光伏系統。在長期(預計2020年以后)，隨著光伏發電成本接近常規發電成本，全面擴大各類并網光伏市場。

為此，近期應研究制定用戶側低壓端光伏系統的發電上網和電量監控技術規程，制定頒布針對工商業和居民的“凈用電量計費”管理辦法，制定實施投資補貼和稅收優惠政策；制定大型地面并網光伏電站示范項目的實施投資經營主體和上網電價的招標辦法等。在中期(2015年左右)，隨著經驗和成本數據的積累再引入建立“控制總量規模的固定電價制度”，為在2020年后全面實施固定電價制度做準備。

(三)按照“清潔、高效、安全”的基本要求建立健全光伏產業投資準入和監管制度

近期要加強光伏產業特別是高純硅制造業的能效、環保和安全監管，盡快制定實施能耗標準(比如綜合能耗不高于150kWh/kg)，嚴格實施全閉環生產和“三同步”制度(環保設備與生產工程的同步設計、同步建設和同步運營)，懲處那些違反環保法規肆意排放污染物的企業，確保四氯化硅等有害污染物的完全回收循環利用或妥善處理。應堅決避免成為高能耗高污染的高純硅材料生產大國甚至世界工廠。