2010年隨著國內太陽能光伏發電項目開始升溫,到2010年11月太陽能多晶硅價格上升超過90美元1公斤。
而此前的2009年,國務院連續三次會議叫停多晶硅擴張生產,致使2010年一季度太陽能多晶硅價格下降至60美元1公斤。在國際市場上,七大“壟斷”公司太陽能多晶硅的生產成本是20-30美元1公斤,以往我國生產的太陽能多晶硅電池板95%出口,這方面的加工生產是“高進高出”,獲取微利,而現在國內市場需求上升,各省市大規模上馬太陽能光伏發電項目,讓國際壟斷公司賺取了暴利。不過更令人擔心的是,目前太陽能光伏發電技術和智能電網技術尚不成熟,如此大規模推廣太陽能光伏發電是否陷入一個更深的誤區?
電力部門竭力反對太陽能光伏發電并網
多年來,關于太陽能光伏發電的研討,很少有電力部門的聲音,這是一個值得注意的異常情況。根據我們的調查,電力部門是非常反對并網的,原因主要是:
1、電力系統穩定性不容納外來不穩定電源
火力發電是一個恒定的量。對用電方面來說,如果已經夠用,多出來的供應量就是浪費。如果電力部門放掉一個量由太陽能或風能發電補充進來,補充進來的電源就必須是穩定的。太陽能光伏發電作為一個增量是很不穩定的,時有時無,電力部門不可能當作一個增量來考慮,收購了太陽能光伏發電項目的電力,而總的火力發電量又不能節約,經濟賬沒辦法算。
以往晚間用電有剩余,哪怕用“蓄能水電站”這種模式,白天放水發1度電,晚上要花7度電抽水上去,也在運行并有經濟可行性。這充分說明了火力發電恒定的要求.
2、智能電網的建設遠遠不是想象中那么容易
國外所謂智能電網,主要是解決分布式電源發電問題的。與真正解決太陽能、風能發電并網問題,達到火電少用而節油節煤的目的不能畫等號。
智能電網需要破解的難點,不僅僅是供電系統對整個電網反應靈敏、及時作出配電決斷,更難的是解決滯后效應問題和現有電網的承受能力問題。我國電網規模與歐洲諸國電網規模是兩個概念。數千公里的供電系統,信息反饋時間差問題很難解決。如果智能電網能讓晚間鼓勵用電的半價制度作廢,在低碳經濟方面就已經是很大的貢獻了。
3、電流質量能否達到標準是個問題
太陽能光伏發電,是直流電并且是低壓電,電力部門需要的是高壓交流電。太陽能光伏發電通過逆變器和整頻設備將直流電變成交流電供給電力部門,但是仍有少量直流電進來,交流頻率也不全符合要求。現在逆變器基本上都是從德國高價進口的,并且產品價格高于德國企業在本國的售價。
4、太陽能光伏發電最好直接輸送到居民區,但現有電網恐怕難以承受
我們電網的基礎是很脆弱的,特別是很多舊城區的電線早已老化,電壓、電流不穩定容易出事故,特別易對家用電器造成損傷。
目前太陽能光伏發電成本還太高
經濟問題其實在很多情況下是技術問題,技術問題不解決,在經濟上就沒有可行性。
1、關于能源回收問題
有人說太陽能光伏發電能源回收需要20多年,也有人說是2.5年——這是不考慮綜合成本和整套設備能耗的說法。
業內人士說:一套家用太陽能光伏發電系統20多萬元,加上維修、維護費用,還有蓄電池更換,即使不算這筆錢用于其他方面的投資回報并考慮到電費上漲的可能性,回收成本也要50~100年。有的人提出太陽能光伏發電設備使用壽命是20~25年,此后添加20%費用就能再用20年。然而,常年在太陽下暴曬、遭受風吹雨淋的設備,能用多少年?用40年是神話。這也構成了太陽能光伏發電“一定要并網”的最根本原因,因為只有通過這條路徑,太陽能光伏發電才能“獲利”——從電力部門取得回報。完全走市場化道路,是很少有消費者愿意接受的。
2、關于上網電價和成本
有的人提出敦煌2009年競標是1.09元/千瓦時,這個價格是把20元/千瓦時的財政補貼算進去計算出來的。競價低,主要原因是那些競標公司看好市場前景,現在是“搶資質”的時期,眾所周知,政府采購項目,資質就是資本。當然中標后,企業還有望從國際上拿到低碳補貼。
崇明的當時國內最大兆瓦級太陽能光伏電站,上海市電力公司2007年表示,發電成本約為每度7元。世博會的太陽能光伏發電成本大約在每度4元以上。火力發電,一般每度僅為0.35~0.60元。如果要討論經濟可行性,一般都是在兩者相差百分之幾最多是百分之幾十的情況下討論的,如果是相差10倍,又要財政補貼,又要電力部門虧本收購,那還有什么可討論的?當然因為技術進步很快,太陽能光伏發電成本也可能大幅度下降。但是這需要市場檢驗。
3、關于蓄電池
到目前為止,蓄電池性能和成本問題仍然是新能源應用的一大瓶頸,如果蓄電池過關,至少風能、太陽能光伏發電就能給蓄電池充電,用于新能源汽車,這可以大大降低石油消耗。可是迄今為止所有類型蓄電池的價格都不低,使用壽命也很有限。這個軟肋,很多人根本不愿意提起。
太陽能光伏發電產業轉移過程隱含國際陰謀
從國際產業轉移的角度看,從國際戰略來看,還有很多問題。郎咸平的觀點是:“低碳經濟”是發達國家在忽悠我們,是想向我們征稅,氣候變暖數據是英國五流大學捏造的。通過碳減排的議題阻撓中國的發展。
勾紅洋著的《低碳陰謀》主要是說:美國和歐盟等發達國家借力環保問題企圖扼殺中國等發展中國家的生存空間,讓發展中國家為溫室氣體排放和此次金融危機買單,繼續牽制和盤剝發展中國家,以維持兩極世界的格局。
這幾年我國多晶硅的產業發展過程,主要有兩個方面值得我們注意:第一就是多晶硅的價格走勢;第二是我國多晶硅產業相對國際上的技術水平和生產成本。
太陽能多晶硅的價格走勢,2003年的時候是30美元1公斤,到了2006年是100美元1公斤,到了2008年的10月份最高達到500美元1公斤。
到了金融危機以后多晶硅價格就一直下降,到2009年跌到了80美元1公斤,2010年3月是60美元1公斤。從國內來講,連續幾年的多晶硅產量、產能高增長是因為很多地方都上馬了多晶硅生產線,到2009年底國內多晶硅廠家有五六十家,已經能開工生產的有20多家。所以國務院有連續幾次會議叫停多晶硅產業。而科技部發布的信息說我國多晶硅生產沒有供過于求。其實分歧只是:是總量過剩,還是結構性過剩。
結構性過剩關系到兩個問題:一個是價格問題,另一個是技術問題。目前高端的多晶硅技術是掌握在世界上七大公司手里,主要是美國、德國和日本的公司,它們的生產成本是每公斤20到30美元;而我們國家的多晶硅生產成本是每公斤50到70美元。
我們以非常低的價格出口低純度多晶硅,然后高價進口高純度多晶硅。國務院38號文件說多晶硅太陽能電池98%是用于出口的。那么關于多晶硅價格從2003年30美元1公斤上漲到2008年的500美元1公斤這個過程,我們就要打一個問號。這么高成本拿進來的多晶硅做成的太陽能電池出口給誰?有業內人士2009年上半年做過一個調查:2006年以后到2008年這一段,價格上升的這個階段拿進來的多晶硅不是真正的國際市場價格。這里面的市場黑幕,還沒有人去揭露。在這種暴利里面我們可以看到另外一個背景就是國際上的動態。國際上七大公司有擴產的舉措,但是它們的量很少,別的國家都沒有明顯的舉措。
聯合國公布的數字是說,在清潔能源投資當中,2008年投資增長的主要是新興經濟國家,美國下降2%,歐洲增長2%,我國增長18%,還有巴西增長也是很高的。作為另外一個產業轉移的背景,我們拿到的產業是技術含量很低的,我們的成本比人家高一倍。這個問題一直到了美國有文章說我國出口了“清潔”,留下了“污染”,說我國發展的多晶硅和太陽能產業等于是在向國外輸出能源,才引起了國內的重視。
低技術的多晶硅生產有嚴重污染,后續產業鏈的發展也有問題
關于多晶硅生產是否有污染,爭論很激烈。有人認為國際上七家大公司沒有污染,因此不能將多晶硅產業劃為污染型產業。但理論和現實是兩回事,理論上可以沒有不等于現實中沒有。國內現存的那些小廠,確實發生過亂排放的事情。有的工廠將尾氣收集起來,將四氯化硅以每噸2000元的承包價格交給污染處理廠商處理,問題是運輸的罐裝車開到半路就排放了。同時,在國內多晶硅產業爆炸性增長的同時,一些下游化工企業沒有發展起來,致使多晶硅生產企業尾氣收集以后也沒有地方送。而四氯化硅是劇毒的,“改良西門子法”方法每生產1噸多晶硅就要產生15噸劇毒的四氯化硅,有的高達20噸。
所以國務院的38號文、10部委聯合發布的產業政策都是正確的,劃出的“3條紅線”很有現實針對性的。
太陽能光伏發電軟肋很多,后續管理和服務也有嚴重問題
太陽能電池板的效能發揮有許多限制條件。首先是安裝的傾斜角度問題。按照最佳角度——利用陽光效率最高安裝的太陽能電池板一般角度不能傾斜過大甚至比較平坦(25~30度),否則發電效率大大下降。因此就有一個降塵自清潔和人工清潔的問題。在沙塵暴多發的地區,太陽能電池板的清潔問題是個很大的難題。
其次是空氣質量問題。根據我國環保監測部門發布信息,汽車尾氣導致我國許多城市空氣污染嚴重,部分地區甚至出現1年200天的陰霾天氣。因此,太陽能光伏發電建設項目基本上都達不到設計效果,例如日照時間,寧夏的氣象日照資料是2900小時一年,有個項目設計是以3000多小時/年上報的,可實際發電是1700多小時/年。
大規模建造的太陽能光伏發電項目后續管理維護是大問題。太陽能光伏發電項目是技術含量很高的,一旦發生損壞,往往牽涉到一個系統的問題。由于發展快速,技術力量成為問題,缺少后續管理、服務及維護人才。
太陽能光伏發電系統是一個“脆弱”的系統。
太陽能光伏發電總是需要由很多太陽能電池板組合成一個系統。在正常情況下,只要有一塊電池板被陰影或碎片遮蔽,出現失配現象,便會降低整個太陽能系統的發電量。具體來說,只要有10%的電池板面積被陰影遮蔽,系統總發電量便會下跌50%。
2009年6月8日,美國國家半導體公司的SolarMagic源優化器榮獲全球知名的Intersolar光電技術類創新大獎。
遇到電池板被陰影或碎片遮蔽,出現失配現象,若采用SolarMagic電源優化器,就可挽回超過50%以上損失的發電量。這也就是說,即使采用了最先進的技術,如果有10%的電池板面積被陰影遮蔽,系統總發電能力最多也只能達到78%的設計值。在上述種種問題沒有得到解決前,如果大規模推廣太陽能光伏發電,怎能不令人擔憂?
(作者系上海社科院部門經濟研究所研究員)
光伏發電為何“墻內開花墻外香”
九成以上產品出口,不僅使我國的光伏產業受制于人,也違背了該產業發展的初衷在我國的各種可再生能源中,恐怕沒有哪一種像太陽能光伏發電這樣,既如此輝煌、又如此尷尬。
2010年,我國的光伏電池產量約占全球總產量的50%,在“世界第一”的交椅上坐得更加穩當;與此形成巨大落差的是,我國生產的光伏電池出口比例依然保持在95%左右,與上年相比變化不大,真正在國內安裝并提供綠色電力的少之又少。《世界能源統計回顧2011》報告顯示,中國的光伏發電裝機容量2010年末為893兆瓦,但占世界的份額僅為2.2%。
真正享受太陽能這一清潔能源之利的,依然是歐美和日本。《世界能源統計回顧2011》報告顯示,到2010年年末,歐洲累計安裝29617.145兆瓦,占世界光伏發電裝機總容量的74.5%。以國家而論,世界最大的光伏發電國家是德國,2010年末裝機容量高達17320兆瓦,占世界份額的43.5%;西班牙和日本裝機容量分別為3892兆瓦和3617.2兆瓦,占世界的份額為9.8%和9.1%;意大利、美國分居世界第四和第五位,占世界的份額為8.8%和6.3%。
不可否認,憑借海外市場的旺盛需求,我國的光伏產業得以迅猛發展。據統計,中國目前從事光伏產業的企業數量接近600家,涌現出無錫尚德、保定英利、濟南力諾等知名企業;從業人數約為30萬人,形成了包括高純多晶硅制造、硅錠和硅片生產、電池制造、光伏組件封裝以及光伏系統應用等較為完整的產業鏈,生產工藝和相關技術得到大幅提升。
但是,“出口為主”的格局導致中國光伏產業發展嚴重依賴國際市場。一旦國際市場出現大的波動,就勢必影響整個產業鏈的健康發展。在2008、2009年的國際金融危機和今年的歐洲債務危機中,表現得尤其明顯,許多企業叫苦不迭。
更不容忽略的是,九成以上的光伏電池出口國外,形成了“產品出口國外、碳排放留在國內”的節能減排倒掛現象。中國電力企業聯合會的數據顯示,2009年中國電力裝機總容量為87.4萬兆瓦,其中光伏發電累計裝機容量僅為300多兆瓦,占電力裝機總容量的比例不到萬分之四。
誠如專家所言,中國光伏產品長期“墻內開花墻外香”,不僅造成產業發展受制于人的被動局面,使整個行業難逃潛在的風險,也使得光伏產品生產過程中消耗的能源沒有在國內得到補償和再生,中國老百姓沒有享受到光伏產業發展所應有的環保收益。
只有大規模應用才會降低成本,國內市場滯后的瓶頸是上網電價
作為全球的光伏電池生產大國,中國為什么自己不大規模使用?最為流行的說法是:光伏發電的成本太高,老百姓用不起,政府補貼不起!
與四五毛錢一度的火電相比,四五元一度的光伏發電的確是太高了。
“光伏發電成本高,這個問題要辯證地看。”山東最大的光伏企業——力諾光伏集團電力工程公司總監司昌雷認為,與火電、水電等傳統能源相比,光伏發電畢竟還處在發展初期,成本高并不奇怪。“任何具有替代潛力的新興產品,在發展初期都會由于材料不充足、技術不成熟、規模不夠大等原因,成本和價格高于傳統產品。但隨著市場需求的擴大、生產規模的擴張,必然會帶來企業的充分競爭和技術的長足進步,價格自然會由高變低。”
英利集團銷售總公司副總經理張哲告訴記者,光電轉換效率,是價格下降的關鍵因素。近年來英利的多晶硅光伏電池光電轉化率持續提高,2007年為14.5%,2008年為15.3%,今年則穩定在16.8%;其中的最新產品“熊貓”組件,今年的實際光電轉換率達到18.5%。光電轉換率提高的結果,是光伏發電價格的下降:每度電的價格,已由2009年的1.7元,降到今年的1.2元。
毋庸諱言,光伏發電價格的降低,主要源自國外市場的拉動。
國內市場怎樣才能快速啟動?答案是標桿上網電價政策。該政策又稱固定電價政策,是全世界普遍通行、效果最佳的光伏發電扶持措施。
“德國就是最好的例子。” 中國可再生能源學會副理事長、光伏專委會主任趙玉文介紹說,德國光伏市場的年新增裝機容量的增速高峰出現在2000年及2004年,增速分別達到200%和300%以上,這兩次超常規增長的主要推動因素是德國首創的上網電價補貼政策的推出和修訂。2000年中,德國首次出臺其可再生能源法案(EEG),將其上網電價提高了3 倍以上。經過兩年的遞減之后,2004年,德國政府修訂了EEG 法案,對上網電價做了進一步細化,對民用細分市場提高了電價,同時規定了新的價格降低速度。上網電價補貼政策的實施,有效啟動了市場,帶動了光伏產業和光伏技術的快速發展,使發電成本迅速下降。原來德國預計每年成本會下降5%左右,開始幾年就是按照這個幅度實施的。多年實際效果證明,市場啟動速度、對產業和技術的拉動速度和成本下降速度,比預想的要快。2009年,德國把下調幅度提到15%。“事實上成本下降幅度要大于15%,企業的利潤空間并不比以前小。”不光是德國,西班牙、意大利等國家采取的也是這一辦法,目前都已成為全球的太陽能利用大國,本國的節能減排和技術進步受益匪淺。
由于種種原因,我國自2006年實施《可再生能源法》后,對光風電采取了上網電價的辦法,光伏發電則被排除在外。為啟動國內市場,有關部門于2009年啟動了“太陽能屋頂計劃”和“金太陽示范工程”,并在西部光伏電站建設中采取特許權招標制。這些扶持措施雖然在一定程度上推動了國內光伏市場,但畢竟“僧多粥少”,對“九成以上出口”的格局改變不大。
趙玉文指出,光伏產業市場啟動速度太慢,市場和產業不協調,造成內需嚴重缺乏,是我國光伏產業發展的最大瓶頸。
“1元上網電價”揭開新篇章,九成以上出口的歷史有望改寫
這是一個國內光伏企業期待已久的驚喜:8月1日,國家發改委發布了《關于完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知》:2011年7月1日以前核準建設、2011年12月31日前建成投產、國家發改委尚未核定價格的太陽能光伏發電項目,上網電價統一核定為每千瓦時1.15元(含稅,下同);2011年7月1日及以后核準的太陽能光伏發電項目,以及2011年7月1日之前核準但截至2011年12月31日仍未建成投產的太陽能光伏發電項目,除西藏仍執行每千瓦時1.15元的上網電價外,其余省(區、市)上網電價均按每千瓦時1元執行。
業內人士普遍認為,在當前光伏組件價格大幅下降、模塊化使電站建設速度提高的情況下,上網電價政策的出臺無疑將成為加快光伏發電規模化應用的重要“推手”。
“‘1元標桿上網電價’的出臺,開啟了光伏產業國內市場開發的新篇章。” 昌雷認為,從產業規律看,隨著這一政策的出臺,光發電上網率必然會增加,產業會更加成熟,價格回歸到合理水平是必然的。
但他同時指出,“通知”沒有重視“東西不均”的問題:不同地區的日照時間不同,所產生的效益是不一樣的。例如,青海的平均日照時數為每年3000多個小時,而山東則是2600個小時;同樣一個光伏電池板,青海1瓦光伏電池可發1.629度電,在山東只能發1.23度電。“產出效益不一樣,補貼也應該不一樣。差異化規定對光伏產業在全國的發展更有意義。”
“無論怎么說,標桿上網電價的出臺都是一個良好的開端。”趙玉文認為,這是我國光伏發電產業發展的一個重要里程碑,光伏發電有望快速實現規模商業化,“九成以上出口”的歷史將會改寫。
“去年我們國內的銷量只占總產量的5%,今年的目標是超過15%。”英利集團董事長苗連生說,“隨著國內標桿上網電價辦法的實施、完善,普通百姓用上光伏發電的時間應該不會太遠。”
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太陽能光伏技術(Photovoltaic)是將太陽能轉化為電能的技術,其核心是可釋放電子的半導體物質。最常用的半導體材料是硅。地殼硅儲量豐富,可以說是取之不盡、用之不竭。太陽能光伏電池有兩層半導體,一層為正極,一層為負極。陽光照射在半導體上時,兩極交界處產生電流。陽光強度越大,電流就越強。太陽能光伏系統不僅只在強烈陽光下運作,在陰天也能發電。
早在1839年,法國科學家貝克雷爾(Becqurel)就發現,光照能使半導體材料的不同部位之間產生電位差。這種現象后來被稱為“光生伏打效應”,簡稱“光伏效應”。1954年,美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了光電轉換效率為4.5%的單晶硅太陽電池,誕生了將太陽光能轉換為電能的實用光伏發電技術。
此后太陽能光伏產業技術水平不斷提高,生產規模持續擴大。在1990—2006 年這十幾年里,全球太陽能電池產量增長了50 多倍。隨著全球能源形勢趨緊,太陽能光伏發電作為一種可持續的能源替代方式,于近年得到迅速發展,并首先在太陽能資源豐富的國家,如德國和日本,得到了大面積的推廣和應用。
據歐洲光伏工業協會EPIA 預測,太陽能光伏發電在21世紀會占據世界能源消費的重要席位,不但要替代部分常規能源,而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年,可再生能源在總能源結構中將占到30%以上,而太陽能光伏發電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年,可再生能源將占總能耗的50%以上,太陽能光伏發電將占總電力的20%以上;到21世紀末,可再生能源在能源結構中將占到80%以上,太陽能發電將占到60%以上。這些數字足以顯示出太陽能光伏產業的發展前景及其在能源領域重要的戰略地位。
根據所用材料的不同,太陽能電池還可分為:晶硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池等。目前應用最廣的是晶硅太陽能電池,包括單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜電池3種。
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