我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策

沈　辉(1956-),男,江苏人,中山大学太阳能系统研究所教授,博士生导师,研究方向:太阳能材料与太阳能电池;舒碧芬(1966-),女,广东人,中山大学太阳能系统研究所教授,硕士生导师,研究方向:太阳能系统与技术应用;闻立时(1936-),男,湖北人,中国科学院金属研究所研究员,中国工程院院士,研究方向:表面工程和纳米科技。

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我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策

沈　辉1,舒碧芬1,闻立时1,2

(11中山大学太阳能系统研究所,广东广州　510275;　21中国科学院金属研究所,辽宁沈阳　110016)

摘要:国际太阳能光伏产业近年来发展迅猛。针对国际太阳能光伏发展的现状与趋势,结合我国的实际情况,对我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策发表一些看法。提出了建立太阳能国家级统一机构及研究开发机构、加强国际合作、建设光伏产业原材料基地、制定优先利用太阳能等方面的建议。关键词:太阳能;　光伏;　机遇;　对策

中图分类号:TM91414　　文献标识码:A 　　文章编号:1001-1579(2005)06-0430-03

The development opportunity and strategic countermeasure

of solar energy photovoltaic industry in China

SHEN Hui 1,SHU Bi 2fen 1,WEN Li 2shi 1,2

(11Institute f or Solar Energy Systems ,S un Yat 2Sen U niversity ,Guangz hou ,Guangdong 510275,China ;

21Metal Research Institute ,Chinese Academy of Sciences ,S henyang ,L iaoning 110016,China )

Abstract :Recently a great achievement was made in the solar energy photovoltaic industry in the world 1According to the inter 2

national developing actuality and trend of the solar energy photovoltaic industry and the situation of China ,some opinions were shown about the developing opportunity and strategic countermeasure of solar energy photovoltaic industry in China 1Several advice were given ,including setting up national solar energy leading and R &D organization ,intensifying international cooperation ,crea 2ting production bases of photovoltaic raw materials ,constituting the preferential policy of the application of solar energy 1

K ey w ords :solar energy ;　photovoltaic ;　opportunity ;　countermeasure

　　西方国家在太阳能电池研究、生产和应用方面取得了较大的发展,为世界各国在发展可再生能源利用方面树立了榜样。近年来,我国在光伏研究和产业方面取得了较快的进展,2004年在太阳能电池的产业规模上首次超过了印度。2005年颁布的《中华人民共和国可再生能源法》将促进我国的可再生能源的发展。本文作者针对国外太阳能光伏产业发展的现状与趋势,结合我国的实际情况,从我国能源发展战略的角度,对我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策发表一些看法。

1　国际光伏产业的发展现状与趋势

德、日、美等发达国家目前处于太阳能电池的研究与开发的领先地位。从太阳能电池产业和利用来看,日本、德国、英国、美国和西班牙发展较快。2004年世界十大太阳能电池厂名单见表1[1]。表1　2003～2004年世界十大太阳能电池厂的产量

T able 1　S olar battery outputs of the international top ten compa 2

nies from 2003to 2004

生产厂

2004年

2003年

排名

产量

/MW 比例

/%排名

产量

/MW 比例

/%Sharp

1

3241025181197192614Kyocera 21051081327210916BP Solar

3841961836913912Mitsubishi Electric

47510610210516Q 2Cells 4751061092812318Shell Solar 6721051746210813Sanyo

7651051483510417RWE Schott Solar

8631051054410519Isofoton

9531341273512417省茂迪

103510218101710213无锡尚德

10

3510

218

16

810

111

第35卷　第6期2005年　　12月电　　　池

BA TTER Y 　BIMON THL Y Vol 135,No 16

Dec 1,2005

1995年以后,德国和日本在光伏利用方面采取了一系列的措施,通过推动,起到了很好的效果。2004年世界太阳能电池生产总量超过1000MW,而日本占了将近一半,欧洲占了近1/3。从表2可见[1-2],我国太阳能电池产量在2003年还落后于印度,到2004年已超出印度约1515MW。从所占比例来看,2004年我国太阳能电池仅占世界总产量的411%左右,因此我国太阳能电池工业的发展还要加快步伐。

表2　2002～2004年不同国家的太阳能电池产量

T able2　S olar battery outputs of different countries from2002to 2004

国家或地区

2002年2003年2004年

产量

/MW

比例

/%

产量

/MW

比例

/%

产量

/MW

比例

/%

日本247124412365144817594114713

欧洲140192512202132710344112714

美国11516201796131218141151113

中国--14101195118411

印度241441326113153613219

澳大利亚91711726123153311216

中东----114011

其他亚洲国家211831919142165315413

　　从太阳能电池的种类来看,硅材料太阳能电池占主导地位,特别是晶体硅太阳能电池。从表3可见[1],算上单晶硅、多晶硅和带硅电池,2004年晶体硅电池所占比例超过了94%,非晶硅电池从1999年的1213%降到2004年的414%,其他两种薄膜电池发展也极为缓慢,因此有人认为薄膜太阳能电池目前没有发展机会,导致一些薄膜太阳能电池厂停产或减产。

表3　1999～2004年各类太阳能电池产量百分比　　/%

T able3　The outputs percent of different types of solar batteries from1999to2004

电池种类1999年2000年2001年2002年2003年2004年Mono2Si401837143416361432123612 Poly2Si421148125012511657125417

Si2sheet41141351114313

a2Si1213916819614415414

CdTe015013015017111110

CIS012012012013016014

　　一般认为多晶硅电池所占比例将愈来愈大,但2004年单晶硅电池的比例上升,而多晶硅电池的比例下降。这主要是因为多晶硅材料的来源受到。单晶硅电池的生产技术也在继续发展:①单晶硅可实现大规模、高效率的电池生产,如日本Sanyo和美国Sunpower都实现了20%单晶硅电池的规模化生产。②单晶硅更容易向超薄片电池工艺路线发展。德国研究

机构可将单晶硅制成40μm的厚度,所制成的电池的效率也达到了20%左右[3]。这些都促使人们继续大力发展单晶硅太阳能电池。

　　从现有的发展来看,在今后的10年以至更长的时间里,硅材料太阳能电池的主导地位不会改变。晶体硅太阳能电池应当在我国得到重点发展。一些关于硅材料的太阳能电池,特别是晶体硅太阳能电池的技术已经很成熟、无需继续研究的观点应该改变。

《京都议定书》的签订,标志着人类正在向可持续发展的方向努力。西方发达国家充分重视化石能源的短缺及带来的环境污染对世界经济发展的压力,都在大力开发洁净的可再生能源。正如国际太阳能学会的所述:人类应当从利用“昨日阳光”逐步过渡到利用“今日阳光”。所谓的“今日阳光”包括风能、太阳辐射能、水力和生物质能等,其中风能在许多国家被放在发展的首位。太阳能由于具有独特的优势,也是重要的可再生能源之一。近年来太阳能研究的速度有增无减。在太阳能光伏利用方面,发达国家主要采用屋顶计划和并网发电的基本形式,这对太阳能的推广很有效。德国2003年完成了“10万屋顶计划”,2000年首先颁布了《可再生能源法》,2003年又颁布了《可再生能源促进法》,由此引发了德国光伏发展的新一轮高峰。2004年德国发电总量达到601TWh,其中可再生能源发电占913%,各种可再生能源发电量:风能为25TWh,水力为21 TWh,生物质能为914TWh,光伏为015TWh,合计为5519 TWh。

德国在推广光伏发电方面采取了一系列举措,主要有银行贷款和上网电价补贴等。在德国,在自家屋顶上安装一套发电设备相当于办一个企业,发出的电输入公共电网,国家最高给予01574欧元/kWh的补贴,而从公共电网用电的电价少于01200欧元/kWh,也就是说,安装光伏发电设备可以得到高的经济回报。目前在德国,光伏产业已成为一个非常活跃的经济行业。2004年德国光伏安装总量首次超过日本。德国在可再生能源利用方面走在了世界的前列,也为我国发展光伏产业提供了许多值得借鉴的经验,我们应当对德国的可再生能源的和技术进行深入的了解,这对我国太阳能光伏产业的发展具有重要的意义。

2　我国光伏产业的现状与存在的问题

我国从20世纪80年代起就开始太阳能电池的开发与生产,国家也在西部无电地区大力推广了离网光伏系统的应用,其中“光明工程”和“乡乡通工程”等实施,为我国光伏产业发展和光伏技术提高起到了积极作用。近年来,国家在“973”和“863”等重大项目中将太阳能电池的发展也放到了重要的位置。从2003年起,我国太阳能电池产业增长加快,估计在近期还会有新的公司出现,我国太阳能电池工业正进入一个快速发展的阶段。表4列出了2003～2005年我国晶体硅太阳能电池组件的生产情况。

在光伏系统建设方面,我国的研究和产业部门也提出有关计划,比较有影响的是“青海敦煌8MW大漠光电”,由中国科学院电工所等单位提出,并已经进行了有关调研和论证工作。该所在深圳园艺博览会建立了一个1MW的光伏并网电站,

134

　第6期

沈　辉,等:我国太阳能光伏产业的发展机遇与战略对策

表4　2003～2005年我国晶体硅太阳能电池的产量

T able 4　The silicon s olar battery outputs in China from 2003to 2005

厂家2003年/MW

2004年/MW 2005年(预计)/MW

省茂迪173588无锡尚德835100宁波太阳能51545保定天威英利610-云南天达2310上海太阳能科技--20南京中电光伏

--32

　　注:表4中数据是太阳能电池组件的数据。

是目前国内最大的光伏系统。为了迎接2010年世博会,上海交通大学太阳能研究所提出了“10万太阳能屋顶计划”。无锡、苏州等地有关单位也在策划有关光伏推广计划。广州中山大学太阳能系统研究所已经向有关部门提出了在广州发展“1万光伏屋顶计划”的建议,并正在策划“广东10万太阳能屋顶计划”。

从总体来看,我国的光伏产业还处在开始阶段,与国际发达国家相比,还存在许多问题:①没有形成一个在可再生能源方面的统一决策、管理和协调的国家级机构;②研究力量薄弱、分散,实验条件差,没有形成一个权威的、高水平的国家级研究机构;③在太阳能产业发展和推广利用方面缺乏相关和具体措施;④没有长远的发展战略、年度发展计划和确定的目标;⑤太阳能利用基础理论,特别是光伏物理学科发展薄弱;⑥严重缺乏太阳能领域的高水平科研和工程技术人才;⑦太阳能利用基础材料,特别是光伏材料与器件依赖进口;⑧关键生产设备和测试仪器依靠进口;⑨现有的光伏产业规模小,配套能力差,资金不足;⑩太阳能销售市场和工程管理不规范,缺乏行业规范和监督。

3　机遇和建议

《中华人民共和国可再生能源法》的颁布对于我国光伏工业发展将是一个很大的促进。能源和环境在我国都是极为重要的问题。从国际与国内形势来看,目前是太阳能产业发展的大好时机。为了加快我国光伏产业的发展,本文作者提出如下建议:①设立可再生能源国家级统一的领导机构;②建立2～3个国家级研究开发机构;③加强国际产、学、研合作;④实施光伏产业原材料基地建设;⑤加强太阳能电池生产设备开发;⑥开展重点城市光伏并网发电示范;⑦制定建筑优先利用太阳能和太阳能建筑一体化强制实施条例;⑧在城市道路、住宅小区等有计划地推广太阳能半导体照明技术;⑨制定我国太阳能利用百万或千万屋顶计划。

4　我国光伏产业发展的战略对策

发展我国光伏产业,必须制定有关近期、中、长期发展目标。根据我国目前研究和产业发展的现状,本文作者认为可采取德国的办法,即:上网电价均摊法,取之于民,用之于民。可通过的激励和银行贷款,以促进我国光伏行业的市场化发展。

在我国,光伏发电仍然要积极扶持贫困地区,但要重视和优先发展发达地区。实施两个推广体系:发达地区实施屋顶光伏并网发电推广示范;欠发达地区实施离网光伏系统建设和租用措施,鼓励私人建设光伏电站,并尽可能实行商业化操作。

我国是世界重要的冶金级硅的生产和出口国,但太阳能电池所用硅片基本依赖进口[4],发展高纯硅材料是我国光伏产业的当务之急。根据地区矿产资源、能源分布和实际经济条件,可在我国内地和西部地区建设硅材料的产业基地,而在东部沿海地区建立太阳能电池和应用产品的制造产业。

目前光伏发电最为关键的问题还是提高转换效率和降低成本,影响太阳能电池大规模应用的主要障碍是制造成本仍然较高。通过改进现有的制造工艺、设计新的电池结构、开发新型电池材料等方式,降低制造成本,提高光电转换效率。还要积极发展各类薄膜太阳能电池和其他新型太阳能电池,这方面的研究是大幅度降低太阳能电池成本、并同时提高电池效率的希望所在。

太阳能电池所用的硅材料的发展必须得到足够的重视,要积极开展太阳能级硅材料的最佳技术、关键技术的研究和开发。通过光伏建筑材料或太阳能电池与建筑一体化,也可达到降低光伏系统成本的目的。通过太阳能电池与建筑的有机结合,就可最终实现一栋建筑本身就是一个太阳能转换工厂的目标。争取在我国建立几座兆瓦级大型太阳能电池发电并网系统,为大规模太阳能电池的推广和应用提供经验,更好地促进我国光伏产业的稳定发展。参考文献:

[1]　Schmela M 1Super sonic solar market [J ]1Photon International ,2005,

(3):66-821

[2]　Schmela M 1A bullish PV year [J ]1Photon International ,2003,(3):

42-481

[3]　Baumann S ,G lunz S ,Grothe A ,et al 1Fraunhofer ISE 2Annual

Report [R]12003136-371

[4]　Bernreuter J 1Solar 2grade silicon :expensive and in short supply [J ]1

Sun &Wind Energy ,2005,(1):76-831

收稿日期:2005-06-05

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第35卷