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太阳能光伏产业突破与隐忧--互联网
  来源:转载网络   点击:6722   时间:2009/11/13 22:01:09

    在世界性对可再生能源渴求的大背景下,本文介绍了我国太阳能资源状况、太阳能光伏产业现状与趋势,分析了当前我国太阳能光伏产业发展面临的主要问题,并在国家战略层面、产业链体系、技术创新体系、技术发展线路图等方面提出了相关建议,具有较强的参考价值。
    伴随我国经济社会的发展,能源需求紧张、能源安全局势日益紧迫,加速了以太阳能、风能等可再生能源来调整我国能源结构,推动了持续能源的可持续发展,使太阳能光伏产业成为我国未来抢占经济发展制高点、提升能源国际竞争力的重要支撑之一。
    正在实现的飞跃
    我国具有非常丰富的太阳能资源。据不完全统计,陆地表面每年接受的太阳辐射能约为5.0×1019KJ。太阳能资源分布按照接受太阳能辐射量大小全国大致可分为五类地区,其中,一类地区西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部年日照时数长、辐射量高;西藏因地势高、太阳光透明度好,太阳辐射总量的最高值仅次于撒哈拉大沙漠,居世界第二位。
    我国太阳能资源分布的独特地域特征,为太阳能产业发展提供了良好的资源条件。
    产业发展规模壮大
    我国太阳能光伏电池产业的发展始于20世纪80年代初期,当时由于受电池成本及产量的制约,产业发展比较缓慢。
    “六五”、“七五”期间,我国开始对光伏产业及市场发展予以支持,促进了光伏电池在微波中继站、军队通信系统、水闸和石油管道的阴极保护系统、农村载波电话系统、小型户用系统等应用领域建立示范工程。“七五”期间,先后从国外引进了兆瓦级单晶硅及非晶硅电池生产线,使太阳能电池年度产量达到0.5MW,年度装机1.55MW,累积装机6.63MW,提升了我国太阳能电池的生产能力,但是,太阳能电池的成本依然相对较高。
    20世纪90年代以后,我国光伏产业步入稳健发展期,太阳能光伏电池成本的降低,推动了光伏电池向工业和农村电气化应用领域拓展。随着西藏“阳光计划”、“光明工程”、“阿里光伏工程”以及光纤通讯、石油管道阴极保护、村村通广播电视、大规模推广农村户用光伏电源系统等国家与地方政府光伏发展计划的实施,我国光伏市场规模进一步扩大。
    步入21世纪,我国相继实施包括“光明工程”、“西部新能源行动”等促进光伏发展的电力和科技扶贫项目,国家发改委启动“送电到乡”项目以及荷兰、美国、德国、法国和日本等国实施的光伏发电双边援助计划,极大地加速了我国光伏产业的发展,推动了我国光伏成本的进一步降低。
    “十一五”以来,太阳能光伏产业进入快速发展期《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006―2020)》、《国家“十一五”科学技术发展规划》、《可再生能源“十一五”规划》中均部署了与发展太阳能光伏发电技术相关的重点及重大示范工程项目。截至2008年底,我国太阳能光伏电池的年产量达到1781MW,跃居全球首位,我国太阳能光伏产业的发展实现了新的历史性飞跃。
    关键技术逐步实现突破 技术整体水平不断提升
    我国太阳能光伏电池研究始于20世纪60年代末,1971年首次成功应用于第二颗人造地球卫星,1973年开始地面应用。1979年开始用半导体工业次品硅生产单晶硅电池,由于光伏电池成本的不断下降,逐步开头了地面市场。1973年到1987年,先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳能光伏电池生产线,促进了我国太阳能光伏电池相关技术水平及生产能力的提高。
    伴随对太阳能光伏电池技术研发重视程度的加深,“七五”期间,将非晶硅半导体研究列入国家重大课题;“八五、九五”期间,重点研发大面积太阳能电池等相关技术;“九五”期间,“攻关计划”部署了晶硅太阳能电池的规模生产制造技术研发,“973计划”设立了低成本长寿命的太阳能电池研发等的系列项目,加速了晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池以及应用系统等相关关键技术的研发。
    “十五”期间,国家在“863计划”、“科技攻关计划”、“973计划”中,部署了一批提升太阳能光伏电池技术及装备生产能力的重大技术项目,太阳能光伏电池技术水平进入逐步上升的发展时期,大幅度提高了光伏发电技术和产业的水平。通过能源研究开发与示范等工程,加速了太阳能技术和产品的集成开发及太阳能发电产业化,使商业化的光伏电池封装及配套装备规模已达数十兆瓦级,其中非晶硅薄膜电池的规模化生产能力达10MW,我国成为世界非晶硅薄膜电池主要供应商之一。
    “十一五”期间,太阳能光伏电池技术水平将进入稳步跃升的发展时期。为突破能源高效开发利用的技术瓶颈,提高资源和能源的综合利用效率,初步缓解制约经济社会发展的能源需求及资源环境问题,国家提出“可再生能源低成本规模化开发利用”等优先发展主题,重点包含了“高性价比太阳光伏电池及利用技术、太阳能建筑一体化技术”等制约可再生能源高效利用的关键技术。《国家“十一五”科学技术发展规划》能源领域“建筑节能关键技术研究与示范”重大项目中,为重点突破太阳能光伏发电关键技术,实现太阳能光伏发电的低成本、规模化及产业化利用,已相继部署实施了“聚光太阳能电池及系统集成技术”、“太阳能光伏发电技术”、“太阳能光电―光热综合利用技术”、“兆瓦级光伏发电”等科技攻关项目。
    经过半个多世纪的发展,我国已在太阳能光伏电池及应用的系统关键技术逐步实现突破,使太阳能光伏电池转换效率不断提高,成本逐渐下降,并逐步建立了相对比较完备的太阳能光伏发电技术体系。
    光伏设备已基本具备整线供给能力
    随着我国太阳能光伏产业的兴起、发展和壮大,太阳能光伏设备发展逐渐形成规模,为太阳能光伏产业发展提供了强大的设备支撑。目前,国内专业或兼顾从事太阳能电池相关设备研发、生产的厂家已有20多家。
    自2002年以来,通过和国外一流企业合作并引进先进的工艺技术,历经多次技术升级,使在国产设备及进口设备混搭的主流大生产线中,国产设备已占据较大的份额,基本实现了整线供给能力。在太阳能电池产业电池制片的十四个环节,几乎涵盖支撑太阳能电池产业发展的全部重要设备。
    目前,在太阳能电池生产线的10种主要设备中,六种已在国内生产线中占据主导。其中,扩散炉、等离子刻蚀机、清洗制绒设备已达到或接近国际先进水平,性价比优势十分明显。但是,多晶电池绒面制作的制绒机与进口设备还有一定差距,用于周边刻蚀的激光刻阻机及湿法化学刻蚀设备尚未成功开发。全自动丝网印刷机、自动分检机、平板式PECVD等三种设备近期内尚需完全依赖进口。
    产业全面提升下的隐忧
    2008年以来,我国太阳能光伏产业的发展受全球金融危机的冲击,订单缩减、业绩有所下滑,不过,受国际、国内的市场拉动以及国内相关产业政策的推动,我国太阳能光伏产业出现了快速增长。其中,太阳能多晶硅产量已突破4000吨,太阳能电池产量接近2000MW,居全球首位。但是,当前我国太阳能光伏产业整体水平,尤其在事关产业发展的核心关键技术、装备以及相关产业政策等诸多方面,与技术领先国家相比较还存在较大的差距,导致光伏产业发展面临一系列问题。
    国家战略层面缺乏系统完备的“顶层设计”
    德国、西班牙、美国、日本等发达国家的光伏产业发展实践表明,制定并确立长远的光伏产业发展规则、遵循或建立保障机制、实施政府补贴等政策是光伏产业发展与壮大的动力和源泉。当前,全球最受世人瞩目的光伏产业发展计划是美国、日本制定的“面向2030年的光伏工业线路图”。该计划均是立足于国家层面的光伏产业发展计划,其中美国的目的是由“以出口带动光伏产业发展转变为”投资国内技术和市场,扩大内需,带动产业显著增长,设定了2030年累积装机容量达200GW的宏大目标,每年新增装机容量19GW。届时,光伏发电将占据电力市场较大份额,并成为电力的主要来源。
    日本的目的是使未来的光伏研发从“政府指引研发以创建初期光伏系统市场”转变为“基于学术界、产业界和政府间的任务共担与合作的研发模式以创建成熟的光伏系统市场”,设定了2030年累积装机容量达100GW的发展目标。届时,其光伏发电可以提供约50%的日本居民电力消费(约占总电力消费的10%)。
    我国出台的《国民经济和社会发展“十一五”规划纲要》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源发展“十一五”规划》等均涉及太阳能光伏产业发展,明确了未来发展的长远目标。但是,从当前我国光伏产业发展现状、总体趋势看,《可再生能源中长期发展规划》中,2010年的光伏装机容量300MW、2020年的1.8GW、2030年的10GW以及2050年的100GW等发展目标设定明显偏低,相比当前世界光伏产业发展势头显得滞后。在涉及制约产业发展的核心技术、装备等方面,所需攻克的关键技术、突破方向、发展路径等尚未提出明确目标;在涉及光伏并网发电问题方面,并网及运行管理行业标准、并网价格以及系统维护等缺乏相对完整、系统的管理办法和政策细则。
    产业链构建畸形,高纯多晶硅材料成为产业发展瓶颈
    从全球太阳能光伏产业发展整体视角看,产业上中下游构成一个典型的“金字塔”模型,即产业上游企业数量相对较少,产业中游企业数量比上游多,产业下游企业数目最多。为此,相对完整、合理的产业链结构,有利于太阳能光伏产业的发展与壮大,但是,当前全球光伏产业链的结构已经发生了明显变化。
    当前,我国太阳能光伏产业已逐步拓展步入蓬勃发展时期,多晶硅产能、产量不断扩大,2008年太阳能光伏电池产量已接近2GW。据有关统计数据。自2005年以来,我国多晶硅产量、产能出现爆发式增长,2008年产量接近4480吨,产能超过一万吨;预计2009年的产量将超过三万吨,产能面临巨大过剩风险。从产业链的构成、产业发展的整体看,产业链发展已经呈现出“畸形”,“金字塔”模式不复存在,未来产业前景不容乐观。
    2008年,全球光伏产业受金融危机影响,多晶硅现货价格一路滑落,使未来我国相关企业面临严峻挑战。同时,在高纯多晶硅制备方面,我国与美、日以及德、意、挪威等欧盟技术领先国家存在较大差距,是制约我国太阳能光伏产业发展的瓶颈。
    自主知识产权缺乏,核心技术和设备有待突破
    多晶硅制备,是一项相对复杂的高技术,涉及化工、电子、电气、机械和环保等多个学科。当前,太阳能级多晶硅技术主要包括物理法和化学法。目前,最常用方法是“改良西门子法”,占据了全球太阳能级多晶硅产量的76%以上,但是,“改良西门子法”对原材料、技术要求很高。与国外技术领先国家相比,我国国内多晶硅厂商主要采用引进“改良西门子法”,整体的制备工艺、关键核心设备仍依赖引进。
    另外,其他太阳能级多晶硅制备技术方面,如日本川崎制铁公司及德国的湿法精炼法、日本德山公司的熔融析出法、美国国家可再生能源实验室的无氯技术等工艺已经逐步成熟,并步入规模化生产,而我国在上述相关技术、工艺方面尚未涉足。
    行业标准体系尚未建立,缺少应对竞争手段
    当前,全球太阳能光伏产业中,国际通用的光伏模组检验标准分别为美国的UL标准以及欧盟的IEC标准。由于不同国家、地区标准不同,使光伏生产商在产品准入、监测等方面的成本、关税大大增加。
    我国光伏产业没有统一的国家行业标准和检测机构,造成市场不规范,企业间不正当竞争频出,市场相对混乱;同时,国外光伏产品进入我国市场,不需要进行任何机构的监测,关税也几乎为“零”,反之,我国光伏产品进入欧美市场,却要经过严格的监测,并取得认证资格,导致我国光伏产品在国际上的竞争力明显降低,与技术领先国家竞争手段匮乏。
    高层次人才短缺,自主创新能力不强
    目前,发达国家已经建立了相对完善的技术研发机构,形成了比较完善的产业技术服务体系。我国太阳能光伏产业发展相对较晚,研究发展的基础相对较差,特别是技术发展的整体水平、人才能力培养等相对滞后,缺乏多学科和综合型的技术人才,不能尽快满足快速增长的光伏产业对高层次人才需求,导致国内产业整体研发能力相对薄弱,自主创新能力不强,使制约产业发展的核心技术、关键设备未能完全获得突破。
    产业发展政策未能及时出台,制约产业进一步发展
    美国、德国、日本等发达国家光伏产业的发展实践证明,除国家层面制定的鼓励计划和法律法规外,出台鼓励和扶持政策成为推进、加速光伏产业发展的强大动力。西班牙、德国、日本光伏产业发展的政策,极大促进了光伏产业的成功。
    日本早在1974年就执行了“阳光计划”,规定以居民屋顶并网发电为主要目标,对光伏系统初始的政府补贴达到了光伏系统造价的70%;另外,“七万屋顶计划”中的最初50%现金补助,全部由政府资助,从而使日本成为光伏产业大国。
    我国为促进光伏产业发展,已相继出台和实施了10部相关法规。但是,从光伏产业发展整体视角看,我国在促进光伏产业发展的有关财政贴息和税收优惠等政策制定方面,还与德国、日本等发达国家存在较大差距,特别是太阳能光伏发电并网标准、发电并网价格等,缺乏相关法律法规。
    相关产业发展政策建议
    1、加强国家层面“顶层设计”,制定系统完备的光伏产业发展规划
    太阳能光伏产业的发展,不应是局部的、区域性的,应在以往有关规划、计划基础上,立足全球视角,从国家能源发展战略出发,进行“顶层设计”,在能源的开发、供给、利用等多方面统筹考虑,编制适合光伏产业发展的长远规划,确立未来光伏产业发展目标,提出解决制约光伏产业发展的核心技术、装备等思路、突破方向、发展路径,以及涉及光伏发电并网和运行管理行业标准、并网价格及系统维护等关键问题的方法和政策细则。
    2、培育完整的产业链体系
    西班牙、德国、美国等发达国家发展经验表明,光伏产业发展初期,基本都是从产业中某一特定环节切入,较快进入垂直整合阶段,形成完整的、垂直分布的产业链。为此,应培育并构建相对完整、协调、健康的光伏产业链体系,引导上下游企业理性扩充产能、合理配置资源,进而提升国际竞争力。
    3、构建技术创新体系,提升自主创新能力
    以新型企业、科研机构与高等院校为基础,依据产业发展的实际情况,培育与扶持具有自主知识产权、自主知识品牌和持续创新能力的企业、科研院所,攻克当前制约产业发展的多晶硅制备的核心技术与装备,形成以企业为主体市场为导向,产学研结合的产业技术创新体系。
    4、制定产业技术发展路线图
    根据全球光伏产业发展趋势和我国现实国情,科学制定我国光伏产业技术发展路线图,主要包括明确光伏产业技术发展方向、发展目标、发展路径以及相应的保障措施等;针对光伏产业技术的进步和产业发展需求,对技术发展核心、关键问题,提出解决问题的科学、合理思路及发展路径。另外,应综合考虑未来光伏市场因素对光伏产业发展的影响,制定国家层面的、科学的、清晰的路线图计划。
    5、构建技术平台体系、产业基地及产业联盟,提升产业国际竞争力
    联合企业、科研机构、高等院校,包括国家重点实验室和国家工程技术研究中心,通过建立共享机制和有效管理机制,逐步建立国家级光伏产业研发中心、检测中心、认证中心、信息中心和培训中心,有效实现对资源的整合、共享、完善和提高,并在此基础上,共同搭建光伏产业技术服务平台体系;通过优化资源配置,在具有良好发展基础条件的特定区域,建立光伏产业发展基地,组建以有实力、有创新能力的企业为主体,创建“光伏产业技术创新联盟”,联合开展核心技术研发和产业化推进,适时制定光伏产业技术规范、产业技术标准,规范光伏产业市场及促进企业间的合理、有序竞争。
    6、加强产业技术合作,积极参与国际竞争
    全球范围内的能源危机、温室气体排放导致的气候变暖是全球各国实现可持续发展面临的一个巨大挑战,发展光伏产业、实现可再生能源的高效、清洁利用已成为世界各国新能源发展的共同目标之一。因此,我国应充分利用国际科研资源,加强与光伏产业技术领先国家及科研机构的技术交流与合作,积极参与国际可再生能源发展计划,联合建立一批我国光伏技术应用示范项目和合作基地,通过引进并逐步培养光伏产业研发、产业化的高层次人才,进而不断汲取国际上的先进成果,鼓励并推动国内企业“走出国门”,逐步扩大并开拓国际市场,积极参与国际光伏产业技术标准的制定,进而增强我国光伏产业的国际话语权,推进并加速我国光伏产业技术的发展进程。

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