【文章內(nèi)容簡介】 1 1000 1200 1500 1700 美國 2 1000 1200 1500 2021 1 3000 3400 3900 4500 中國 2 100 300 600 1000 1 150 600 1200 2021 印度 2 60 80 120 300 1 200 250 300 600 韓國 20 2 150 220 300 400 1 350 450 700 1000 全球其他 2 300 300 300 350 1 600 800 1000 1600 總計 2 6000 7540 9610 12250 1 10790 13810 17385 22325 根據(jù)美國國家光伏中心的預測，至 2020 年全球光伏總裝機量將達 200GW，表明世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著廣闊的市場空間。 2020 年光伏發(fā)電成本可以降低到每度電 10美分以下，在幾乎整個電力市場上都具有競爭力。隨著太陽能電池成本的降低，MW級光伏電站將不斷出現(xiàn)。德國、美國、日本等目前都在部署更大規(guī)模的未來光伏電站計劃。晶體硅太陽能電池作為當前太陽能光伏電池的主流產(chǎn)品。從目前的市場情況看，晶體硅太陽能電池依舊 占據(jù)市場的主導地位， 2021 年晶體硅太陽能電池的市場占有比例為 89％左右。雖然從技術(shù)上講，晶體硅并不是最佳材料，但它易于獲取，適用的技術(shù)與電子工業(yè)相同，而且晶體硅電池的轉(zhuǎn)化效率較其它類型的太陽能電池效率要高，大規(guī)模生產(chǎn)可獲得 20％的轉(zhuǎn)換效率。 近年來晶體硅太陽能電池市場占有率的變化情況及未來發(fā)展趨勢詳 見圖 3－ 2：圖 3－ 2 晶體硅太陽能電池市場占有率情況及預測 ， 如圖 3－ 2所示，晶體硅太陽能電池依然是主流產(chǎn)品。根據(jù)國際最權(quán)威光伏雜志 photon 的預測，到 2021 年其市場占有率將在 80％左右。 世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力和前景 長期展望 21 世紀前半期是人類能源結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變革的時期，在這個變革過程中可再生能源將逐漸替代常規(guī)化石燃料能源。世界上許多國家和國際機構(gòu)根據(jù)社會總能耗需求的增加預測了常規(guī)化石燃料消耗和枯竭的速度，并由此得出了可再生能源替代常規(guī)化石燃料的比例基本一致的預測結(jié)果，如表 32 所示。表 32 能源可持續(xù)發(fā)展所要求的可再生能源替代比例年份 2021 2020 2030 2040 2050 2100， 替代比（％）～10～ 20～ 30～ 40 50 80 21 從長遠來看，盡管 可再生能源是人類未來最重要的能源，但如果沒有法規(guī)和政策的強力推動，大多數(shù)可再生能源的自然發(fā)展是遠遠達不到上述要求的替代速度。這表明世界能源的替代和可持續(xù)發(fā)展的形勢是十分嚴峻，甚至是殘酷的。另一個殘酷的事實是，如果不采取任何措施，按照目前全球使用常規(guī)化石燃料的趨勢，本世紀中期全球的能源形勢和生態(tài)環(huán)境可能會遭受到危及人類生存的災難。世界石油的緊張形勢及價格飛漲是其中主要的信號之一。石油價格已經(jīng)突破每桶 100 美元，并曾經(jīng)攀登到 147 美元之高，石油持續(xù)漲價固然有多種因素，但石油儲量日益減少是最基本的原因。能源和 生態(tài)環(huán)境的雙重危機迫使各國大力推動可再生能源的快速發(fā)展，以達到上述要求的替代速度。這些國家不僅加大對可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持強度，同時還通過法規(guī)和政策強力推動可再生能源市場快速發(fā)展。其中光伏發(fā)電和風力發(fā)電發(fā)展最快，也是各國競相發(fā)展的重點。太陽能光伏發(fā)電具有最廣闊的發(fā)展前景，是各國著力發(fā)展的可再生能源技術(shù)之一。世界許多權(quán)威組織的預測、發(fā)達國家和地區(qū)的發(fā)展路線圖以及計劃的實施情況給予了最有力的說明。國際能源組織（ IEA）對太陽能光伏發(fā)電的未來發(fā)展作出如下預測： 2020 年世界光伏發(fā)電的發(fā)電量占總發(fā)電量的 1％， 2040 年占總發(fā)電量的 20％， 如圖 33所示。 33 太陽能光伏發(fā)電的預測歐洲光伏工業(yè)協(xié)會（ EPIA）對光伏發(fā)電的預測為： 2020 年世界太陽能光伏組件年產(chǎn)量將達到 40GWp，光伏發(fā)電總裝機容量 195GWp，發(fā)電量 274TWh，占全球發(fā)電量的 1％，太陽能電池的組件成本下降到 1美元 /Wp； 2040 年光伏發(fā)電量 7368TWh，占全球發(fā)電量的 21％。美、歐、日預測 2020 年世界的光伏發(fā)電累計裝機容量將達到 200GWp，其中美、日、歐安裝總量超過世界總量的 50％。隨著光伏市場和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展， 光伏發(fā)電的成本也隨之下降并逐步接近和達到常規(guī)發(fā)電成本的水平，表 33 為美國、日本和歐洲在 2021 年左右對光伏發(fā)電成本下降的預測。近年來光伏發(fā)電發(fā)展速度比以前任何時候預測的要快得多，因此光伏發(fā)電成本的下降速度也比以前預測的要快，盡管近年來多晶硅材料短缺減緩了的成本下降速度。如預測的那樣，隨著常規(guī)發(fā)電成本的不斷提高，到 2020 年后光伏發(fā)電與常規(guī)發(fā)電相比，完全具有競爭能力。 表 33光伏發(fā)電成本預測 年份 2021 2021 2020 日本（ Yen/KWh） 30 23 14 歐洲（ Euro/KWh） 22 美國（ Cents/KWh） 世界各種權(quán)威機構(gòu)對可再生能源替代速度和光伏發(fā)電未來前景的預測具有高度一致性，因而具有重要的參考價值，充分說明可再生能源替代化石燃料的緊迫性和必然性，說明光伏發(fā)電未來的重要戰(zhàn)略地位。 世界光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展及趨勢 技術(shù)進步是降低光伏發(fā)電成本、促進光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的重要因素。幾十年來圍繞著降低成本的各種研究開發(fā)工作取得了顯著成就，表現(xiàn)在電池效率不斷提高、硅片厚度持續(xù)降低、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)不斷改進等方面，對降低光伏發(fā)電成 本起到了決定性的作用。 先進技術(shù)不斷向產(chǎn)業(yè)注入，使商業(yè)化太陽能電池的技術(shù)不斷得到提升，商業(yè)化太陽能電池效率不斷提高。目前商業(yè)化晶硅電池的效率達到 15％－ 20％（單晶硅電池 16％－ 20％，多晶硅 15％－ 18％）；商業(yè)化非晶硅薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率也在不斷提高，而且穩(wěn)定性也在不斷提高。光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)和光伏系統(tǒng)集成技術(shù)與時俱進，共同促使著光伏發(fā)電成本的不斷降低和光伏市場及產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。商業(yè)化電池用的硅片厚度持續(xù)變薄，硅片厚度減薄是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽能電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進步的重要方面。 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大和自動化程度持續(xù)提高是太陽能電池生產(chǎn)成本降低的重要方面。太陽能電池單廠生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從上世紀 80 年代的 1－ 5 兆瓦 /年發(fā)展到 90 年代的 5－ 30兆瓦 /年， 2021 年 25－ 500 兆瓦 /年， 2021 年 25－ 1000 兆瓦 /年。太陽能光伏組件成本大幅度降低，光伏組件成本 30 年來降低了 2個多數(shù)量級。 2021 年世界重要廠商的成本為 2~ 美元 /Wp，售價為 ~ 3 美元 /Wp， 2021 年后的這一段時間只是因為材料緊缺導致價格有所回升。 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力分析 (1)技術(shù) 進步的推動力及局限性從 1954 年第一個有使用價值的單晶硅太陽能電池（效率 6％）的誕生?導致使無限陽光為人類文明服務(wù)的新時代的開始?起，到 1958年太陽能電池開始在空間應用、上世紀 60 年代末開始在地面應用，從第一個光伏組件售價 1500 美元 /Wp 下降到到 300 美元 /Wp、繼而到本世紀初的 3 美元 /Wp 等，技術(shù)進步在其中發(fā)揮了巨大作用。 (2)政府政策的激勵作用及局限性 23 從上世紀 60 年代末地面應用開始，美國就先后制定了一系列鼓勵太陽能光伏應用的政策。 1990 年代，克林頓政府曾提出百萬屋頂計劃以鼓勵 美國發(fā)展太陽能光伏發(fā)電。 1974 年日本開始執(zhí)行陽光計劃，把光伏發(fā)電作為國家電力未來的重要組成部分。日本以居民屋頂并網(wǎng)發(fā)電為重要目標，對光伏系統(tǒng)實施政府補貼，初始補貼達到光伏系統(tǒng)造價的 70％，隨著光伏系統(tǒng)成本的降低，補貼也隨之減少，到 2021 年日本取消了補貼政策。此時日本的光伏發(fā)電成本與常規(guī)發(fā)電成本相當接近。該政策不但使日本在相當長一段時間成為世界最大的太陽能電池生產(chǎn)國，也一度使日本成為世界光伏市場最大的國家?？梢哉f日本是通過政府政策推動光伏發(fā)電發(fā)展最成功的范例。 (3)國家法規(guī)的強大推動力及科 學性 90年代中后期，德國對世界幾種較成熟的光伏技術(shù)進行了認真研究和分析。依據(jù)光伏組件 30 年來的成本變化規(guī)律以及規(guī)模效應，得出光伏組件成本隨累計安裝量呈指數(shù)下降趨勢，安裝量每擴大一倍，成本下降 20％。分析結(jié)果表明，只要通過開拓市場擴大組件生產(chǎn)，晶硅電池、 CdTe 電池和 CIGS 電池都可以使組件成本下降到 1美元 /Wp 左右。德國在實施十萬屋頂計劃時頒布實施了《可再生能源上網(wǎng)電價法》， 對十萬戶（每戶安裝 35千瓦）的光伏發(fā)電系統(tǒng)實施 馬克 /kWh 的上網(wǎng)電價。 2021 年更提出了光伏法案，允許 全民安裝太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，但同時也根據(jù)光伏的發(fā)展修訂了《上網(wǎng)電價法》，規(guī)定之后每年上網(wǎng)電價下降 5％，既符合實際，又符合上網(wǎng)電價法實施的目的。在德國光伏市場《上網(wǎng)電價法》拉動下，光伏產(chǎn)業(yè)像打開閘門的潮流，洶涌澎湃，快速擴張，并拉動光伏產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，使德國超過日本成為世界最大、發(fā)展最快的市場。德國的光伏產(chǎn)業(yè)也很快超過美國成為當時僅次于日本的世界第二大太陽能電池生產(chǎn)國。自 2021年起，德國每年光伏系統(tǒng)的安裝量在 － 1GWp 之間，累計安裝量 2021 年已經(jīng)達 到歐洲 2021 年白皮書規(guī)定的 的目標?！渡暇W(wǎng)電價法》的實施使光伏發(fā)電成本快速下降， 3年內(nèi)電價降低了約 17％。事實上 2021 年以來由于硅材料短缺，減緩了硅太陽能電池成本的降低速度，否則電價下降會更加明顯。自德國推出了《上網(wǎng)電價法》以來，人們才真正認識到，《上網(wǎng)電價法》是眾多法規(guī)和政策中最科學、最有效的推動舉措，而且?guī)砭薮蟮纳鐣?、?jīng)濟和環(huán)境效益。許多國家紛紛效法德國實施了上網(wǎng)電價法，目前已有 40 多個國家和地區(qū)實施了《上網(wǎng)電價法》。 24 21世紀人類面臨著能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重大課題。用《上網(wǎng)電價法》促進可再生能源發(fā)展也許是 21 世紀人類解決上述課題最偉大創(chuàng)舉。這也正是我國光伏產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展最具影響力的國際背景。 光伏發(fā)電在我國能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中的作用和地位 我國的常規(guī)能源 我國是一個能源生產(chǎn)和消費大國。 2021 年一次能源消費總量為 億噸標煤，比 2021 年增長 %。一次能源品種的消費構(gòu)成比例為：煤炭占 %、石油占 %、天然氣占 %、水電占 %，核電 %，其他 ％。如圖 33所示?？梢钥闯?，煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中比例超過 2 /3，而比較清潔的化石燃料 （如石油和天然氣）比例較小，與世界能源結(jié)構(gòu)形成鮮明對照。這種情況給我國能源需求和發(fā)展帶來很大壓力。 2021 年，中國的原油進口達到 億噸，約占中國原油總需求量的 45%；中國天然氣的進口量也在逐年增加。我國能源結(jié)構(gòu)亟待改善，但任務(wù)非常艱巨。我國有豐富的太陽能資源，為大力發(fā)展太陽能光伏發(fā)電提供了有利條件，為從戰(zhàn)略上徹底改善能源結(jié)構(gòu)和能源的可持續(xù)發(fā)展提供了有利條件。由于我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，自 2021 年以后，電力需求快速增長。中國電力科學院對我國 2021，2020 和 2050 年中國電力裝機和發(fā)電量進行了 預測，結(jié)果表明，我國未來電力供應存在一定的缺口。 2021 年和 2020 年分別為 %和 %，如圖 34 所示。圖 34中國未來電力發(fā)展的預測 。 我國發(fā)展光伏發(fā)電的必要性 (1)我國能源消耗量大、增長快 中國能源消費伴隨著經(jīng)濟發(fā)展而持續(xù)快速增長，特別是 2021～ 2021 年中國能源消費總量的增長速度大于 2020 年 GDP 翻兩番、能源翻一番的規(guī)劃速度，對我國能源發(fā)展造成很大壓力，加快可再生能源發(fā)展勢在必行。 (2)常規(guī)能源的枯竭進程加快 我國能源利用技術(shù)相對落后，傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)比 重大，單位 GDP 能耗比世界平均水平高出許多，這就加快了我國常規(guī)化石燃料能源資源的消耗和枯竭進程，使得本來就相對短缺的能源形勢更加嚴峻。 (3)中國未來電力需求大 25 在充分考慮煤電、水電和核電發(fā)展的情況下， 2021 年和 2020 年我國仍然存在著較大的電力供應缺口，因此加快可再生能源電力以彌補?電力缺口?是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、滿足電力需求、改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 (4)環(huán)境形勢十分嚴峻 中國一次能源以煤炭為主，煤炭比例超過 2/3，與世界一次能源消費構(gòu)成形成鮮明對比。中國是 SO2 排放最嚴重的國 家，因而也是酸雨污染最嚴重的國家。 2021年，除 SO2 排放持續(xù)為世界第一外， CO2 排放也超過美國，成為世界第一 (2021 年我國和美國的 CO2 排放量分別為 億噸和 億噸 )。這給中國節(jié)能減排、改善能源結(jié)構(gòu)以及能源可持續(xù)發(fā)展帶來了巨大壓力。雖然中國人均排放、歷史排放還遠低于美國等其他發(fā)達國家，但作為一個負責任大國，采取更加有效措施緩解這一矛盾義不容辭，更是造福于國家和民族的千秋大計。因此加快可再生能源發(fā)展，優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，增加清潔能源比例，減少溫室氣體和有害氣體排放是中國能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展 的當務(wù)之急。 中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況 (1)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈 整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈是由超純硅材料制造、硅錠 /