國內(nèi)外太陽能光伏應用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略研究概要

1、國內(nèi)外太陽能光伏應用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略研究倪易洲，溫利峰（深圳市標準技術研究院，廣東深圳 518033）摘要：本文通過總結發(fā)達國家與我國的太陽能光伏技術應用現(xiàn)狀，對比各國在推廣光伏展業(yè)發(fā)展方面的扶持措施及標準化進程，分析光伏發(fā)電行業(yè)未來的發(fā)展趨勢，以期為我國太陽能光伏行業(yè)把握機遇，促進行業(yè)的規(guī)范化、標準化發(fā)展提供有益的參考。關鍵詞：太陽能光伏；應用；發(fā)展策略；標準化Study on Application Status and Development Strategy of SolarPV Industry at Home and AbroadNI Yizhou , WEN Lifeng(Sh

2、enzhen Institute of Standards and Technology, Shenzhen 518033, Guangdong, ChinaAbstract: This paper summarizes application status of solar PV technology in advanced countries and China, studies their industrial policies and the progress of the standardization, and analyzes the future trends of solar

3、 PV industry in order to provide a benefit reference to the normalized and standardized development of the solar PV industry of China.Keywords: solar PV, application, development strategy, standardization1 引言能源是人類社會運行和發(fā)展的基礎物質(zhì)條件，短時期內(nèi)不可再生的傳統(tǒng)化石能源儲量的有限性與人類社會發(fā)展日益增長的能源需求之間產(chǎn)生了越來越不可回避的矛盾，傳統(tǒng)的能源一天天減少，國際油價持續(xù)攀升

4、，而目前全球約有20億人得不到正常的能源供應1。與此同時，全球化石能源的大量開采是造成生態(tài)破壞的主要原因之一。因此，開發(fā)和利用可再生能源，推動可再生能源新技術產(chǎn)業(yè)已成為各國保障能源安全和生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路?？稍偕茉窗ㄌ柲?、風能、生物質(zhì)能、水能等，從本質(zhì)而言，大多數(shù)可再生能源均為太陽能的不同儲存形式，而太陽能光伏發(fā)電技術指的是無需通過熱過程，太陽能電池直接將太陽輻射能轉化為電能的發(fā)電方式，代表了一種安全、清潔而高效的新能源利用方式，可以說取之不盡用之不竭，是人類社會未來能源利用的發(fā)展趨勢。在此背景下，各國太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)爭相投入巨資，擴大生產(chǎn)，以爭一席之地，各國政府也不遺

5、余力地實施“陽光計劃”，出臺各種扶持補貼政策，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的新動力。 作者簡介：倪易洲，深圳市標準技術研究院標準化應用研究所研究人員，畢業(yè)于武漢大學化學與分子科學學院，碩士研究生。主要從事太陽能光伏、燃料電池、節(jié)水等領域的標準化研究，以及國內(nèi)外電子及通訊產(chǎn)品市場準入研究1圖1 世界與我國傳統(tǒng)能源使用年限示意圖22 各國太陽能光伏應用現(xiàn)狀太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池等，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在二十世紀七十年代中期開始太陽能電池商品化以來，硅太陽能電池在應用中居主導地位。硅太陽能電池又可

6、分為單晶硅太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池三種。其中，單晶硅太陽能電池將太陽輻射能轉換為電能的效率最高，技術也最為成熟，在大規(guī)模應用和工業(yè)化生產(chǎn)中占據(jù)主導地位，非晶硅薄膜太陽能電池原材料豐富、便于大規(guī)模生產(chǎn)、成本最低，是今后光伏產(chǎn)業(yè)推廣應用的主流趨勢，其缺點是能量轉換效率較晶硅型電池低、穩(wěn)定性不高，然而隨著技術進步，這一差距將有望被消除。根據(jù)世界能源組織(IEA對太陽能光伏發(fā)電的未來發(fā)展的預測，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%；根據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心(JRC及歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA對未來可再生能源和太陽能發(fā)電的預測，到2030

7、年可再生能源在總能源結構中占到30%以上，太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中達到10%以上；2040年可再生能源在總能源結構中占50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到本世紀末可再生能源在能源結構中占到80%以上，太陽能發(fā)電占到60%以上，顯示出太陽能最重要的戰(zhàn)略地位。另外，歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(EPIA稱2009年全球太陽能光伏發(fā)電裝機容量增長44%，新增裝機容量達64億瓦，比2008年增長6%，使全球太陽能裝機總容量超過200億瓦。2009年全球太陽能電池產(chǎn)量達到了93.4億瓦，比2008年增加36%，全球太陽能產(chǎn)值達380億美元，中國大陸和臺灣地區(qū)的產(chǎn)品占據(jù)了全球產(chǎn)量的49%。其

8、中，薄膜太陽能電池生產(chǎn)占據(jù)了總量的18%。目前全世界共有上百個國家投入普及應用太陽能電池的熱潮中，并正在大規(guī)模地進行太陽能電池的研制開發(fā)，積極生產(chǎn)各種相關的節(jié)能新產(chǎn)品。德國是去年對太陽能需求最大的市場，新增太陽能裝機容量達30億兆瓦，其次是意大利，日本和美國。2010年太陽能市場需求最大的預計依然是德國。圖2是1998年至2008年世界光伏組件裝機容量示意圖，從圖中可以看出，各國太陽能光伏發(fā)電應用均得到發(fā)展迅速。2 圖2 1998年2008年世界光伏組件裝機容量 地面電站100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%德國西班牙法國屋頂BIPV 英國荷蘭美國圖3 世界光伏應用

9、組件形式及份額太陽能光伏領域的技術研究主要集中在屋頂安裝，在國外已形成成熟的產(chǎn)業(yè)，有專門的構件生產(chǎn)商和專業(yè)的安裝公司。相比于先進國家，中國在屋頂安裝光伏組件方面的技術相對較落后。而對于光伏建筑一體化（BIPV ）技術，各國的研究都還沒有形成一套成熟的集成技術方案，我國和國外技術差距不大。目前，我國已成為全球主要的太陽能電池生產(chǎn)國。在產(chǎn)業(yè)布局上，我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢。在長三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽能產(chǎn)業(yè)集群。然而長期以來，我國的光伏產(chǎn)業(yè)面臨著核心技術與產(chǎn)品需求“兩頭在外”的困境。一方面，我國太陽能行業(yè)用高純度硅材料絕大部分依賴進口。另外一方面

10、，中國光伏組件的產(chǎn)量保持高速增長的同時，國內(nèi)組裝量很小， 3大量的光伏產(chǎn)品依靠出口國外。2008年我國光伏電池產(chǎn)量達1.78GW ，占全球總量的26%。而從市場占有率來看，2008年中國太陽能電池廠商（包括臺灣?。┑氖袌稣加新蚀蠓嵘?4%。但與此形成鮮明對比的是，2008年我國光伏系統(tǒng)安裝量為 40MW ，僅占全球總安裝量的比例僅為0.73%。事實上，中國光伏發(fā)電潛力非常巨大。統(tǒng)計顯示，中國現(xiàn)有大約400億平方米建筑面積，屋頂面積40億平方米，加上南立面大約50億平方米可利用面積，如果 20%安裝太陽能電池，可以裝100GW 。此外，中國有著大片的沙漠、沙漠化土地和潛在沙漠化土地，總計約1

11、20萬平方公里。1平方公里土地可以安裝 40MW 太陽能電池，2%的荒漠即可安裝1000GW ，是中國當前電力裝機的兩倍。發(fā)改委能源研究所有關研究預計，2020年中國大型荒漠光伏電站累計裝機將達到200MW 。隨著“太陽能屋頂”和“金太陽”工程等國家扶持政策陸續(xù)推出，以及新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的調(diào)整，將引導中國光伏市場由生產(chǎn)型轉向消費型，內(nèi)需的拉動將扭轉我國光伏產(chǎn)業(yè)“兩頭在外”的局面。作為節(jié)能環(huán)保的重要科技進步，太陽能光伏發(fā)電在2010年上海世博會上也到了充分的體現(xiàn)。在上海世博會上，中國館和主題館采用了太陽能光伏建筑一體化設計，成為兩座綠色電站。其中，中國館鋪設單晶太陽能組件，總裝機容量達302千

12、瓦，觀景平臺四周采用的太陽能光伏玻璃幕墻，既具有傳統(tǒng)幕墻的功能，又能夠?qū)㈥柟廪D換成清潔電力。主題館則在屋面鋪設了面積約2萬6千平方米的多晶太陽能組件，裝機容量達到了2825千瓦，而大菱形平面相間隔的鋪設方法也同時保證了屋面的美觀。投入使用后，兩座“綠色電站”年均發(fā)電量約284萬度，每年即可節(jié)約標準煤約1000噸，年均減排二氧化碳約2500噸、二氧化硫84噸、氮氧化物42噸、煙塵762 噸。主題館光伏電站將成為我國乃至亞洲單體建筑最大的光伏建筑一體化電站。 ，通信業(yè)，川杠村屯“，¨光伏產(chǎn)舶圖4 我國光伏發(fā)電系統(tǒng)應用分類及份額43 各國產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略3.1 扶持政策 光偵雖然太陽能發(fā)電增長

13、明顯，但太陽能電力僅占全球電力裝機總容量的0.5%。影響太陽能光伏發(fā)電推廣應用的主要障礙是太陽能電力的成本遠遠高于其他與之競爭的電力形式，太陽能發(fā)電的成本在光照最好的測試場景中為17美分/千瓦，相比之下，風能是15美分/千瓦，煤7美分/千瓦，天然氣6美分/千瓦。因此，各國政府近年來紛紛出臺了相應的補貼政策。各國的補貼政策主要可以分為兩類：一類是對安裝光伏系統(tǒng)直接進行補貼，如日本；一類是對光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價進行設定，該方法在德國、西班牙等國顯示出巨大威力，刺激了光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。另外如美國加利福尼亞州將兩種政策混合執(zhí)行。日本政府在19942003年間成功實施一輪補貼，促使2004年日本光伏累計安

14、裝量達1100MW ，成為當時全球光伏容量最大的國家。其補貼的具體辦法為逐年遞減：對安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)最初補貼50%，分十年逐漸遞減，到第十年時補貼減到零。另外還允許光伏發(fā)電系統(tǒng)“逆流”向電網(wǎng)饋電。2004年，德國政府啟動上網(wǎng)電價法，即著名的EEG 法案，導致德國光伏安裝量激增，最初的上網(wǎng)電價為3倍的零售電價或者8倍的工業(yè)電價。光伏系統(tǒng)在安裝后的20年內(nèi)固定價格，但推遲一年，固定價格下調(diào)一定的比率。在這之后，西班牙、意大利、希臘、法國也都引入了上網(wǎng)電價法，并且補貼程度相對德國而言更加豐厚。如西班牙電力法規(guī)定電力公司必須高價購買太陽能電力，5MWp 以下的系統(tǒng)，太陽能售電電價為0.38歐元/Kwh

15、，5KWp 以上的系統(tǒng)，太陽能售電電價0.28歐元/Kwh，普通電價為0.03歐元/Kwh。意大利2001年開始實施光伏屋頂計劃，政府補貼達到75%。在太陽能光伏組件成本持續(xù)下降的背景下，從2010年開始，歐洲各國擬削減太陽能補貼，德國計劃從2010年7月消減對太陽能電力的退稅補貼，對屋頂?shù)奶柲茈娏ρa貼將消減16%，對地面的太陽能電力補貼將消減15%。西班牙的補貼政策也開始收縮。雖然各國削減補貼的意向給市場帶來悲觀氣氛，但隨著光伏成本的下降，削減補貼的沖擊將日益淡化，業(yè)界應有能力消化這些利空。 一申物燃料地熱一圖5 太陽能與傳統(tǒng)能源發(fā)電價格比較2006年，美國聯(lián)邦政府把太陽能光伏項目的減稅優(yōu)

16、惠從10%提高到30%，與此同時，加利福尼亞州實施混合兩種扶持政策的補貼方案，對中小系統(tǒng)實施投資補貼或上網(wǎng)電價法，對大系統(tǒng)實施上網(wǎng)電價法，初始上網(wǎng)電價0.39美元/千瓦時，維持5年，逐年降低。投資補貼法增加了財政支出，從而增加了納稅人的負擔，但這種方法實施起來非常方便。上網(wǎng)電價法使得光伏補貼由電力公用事業(yè)的消費者承擔，且更加注重光伏發(fā)電的實際效果，但增加了管理負擔。另外，5 一投資補貼法主要注重設備安裝的容量，忽略了設備的實際運行情況，而上網(wǎng)電價法更有效地促進了光伏設 備的使用。 我國在 2006 年實施了可再生能源法 ，鼓勵使用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。2009 年以來， ，我國連續(xù)發(fā) 布了太陽能

17、光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法 關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意 、 見 ，支持開展光伏建筑應用示范，實施“太陽能屋頂計劃”。2009 年 7 月，國家有關部門又印發(fā)了關于 實施金太陽示范工程的通知 ，計劃在 2 到 3 年內(nèi)，財政補助不低于 500 兆瓦的光伏發(fā)電示范項目，并采 取多種方式加快國內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展。“金太陽”工程對于光伏建筑市場啟動有一定促進作 用，但它屬于一次性的政府補貼，不具有可持續(xù)性。啟動國內(nèi)光伏建筑市場乃至整個光伏市場，最科學、 投資效益最好、最具可操作性和可持續(xù)性的是實施“上網(wǎng)電價法”，通過明確光伏發(fā)電價格，給予市場良好 的預期，促進光伏市場

18、的發(fā)展。目前我國正在積極研究這一政策，期待能很快出臺。 3.2 標準化進程 產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標準先行。目前，在國際層面，太陽能光伏國際標準主要由國際電工委員會太陽能光伏能 源系統(tǒng)技術委員會 IEC/TC82 制定。目前已經(jīng)出版了 47 個標準和技術規(guī)范，主要是關于太陽能光伏組件產(chǎn) 品及性能測試方法標準。國際上廣泛采用的太陽能光伏組件標準為 IEC 61215 和 IEC 61646，光伏組件安 全標準為 IEC 61730。以上標準均為 CB 體系采用的國際標準。 太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)，整體而言，標準體系尚不成熟。例如，應用較廣泛的太陽能光伏玻璃 是一種太陽能電池與傳統(tǒng)玻璃相結合的產(chǎn)品，目前國

19、際上沒有該產(chǎn)品的具體標準，只有針對太陽能光伏組 件的標準 IEC 61215 和 IEC 61646、以及針對傳統(tǒng)的夾層玻璃、中空玻璃的標準 ISO 12543、EN 1279 等。 標準的缺失嚴重阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，在國家實施相關補貼政策時也出現(xiàn)了驗收及后期監(jiān)管缺乏依據(jù)等 困難?；谔柲芄夥a(chǎn)業(yè)標準缺失的現(xiàn)狀，我國標準化專業(yè)機構和太陽能產(chǎn)業(yè)的相關企業(yè)積極開展標準 化工作和相關領域的研究，國家標準化管理委員會出臺了光伏發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化標準體系建設方案3，成立了 光伏發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化標準推進組，下設材料、電池和組件、系統(tǒng)和部件、并網(wǎng)發(fā)電等四個工作組，力圖構建 統(tǒng)一的光伏發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化標準體系。全國建筑

20、用玻璃標準化技術委員會太陽能光伏中空玻璃分技術委員會 SAC/TC 255/SC 1 代表中國率先在 2009 年 ISO/TC 160 年會上提出成立“太陽能光伏玻璃”新工作組并獲順 利通過，與此同時，2009 年主編了建筑用太陽能光伏中空玻璃和建筑用太陽能光伏夾層玻璃 ，目 前兩項標準正處在報批階段，有望在年內(nèi)發(fā)布，SAC/TC 255/SC 1 同時正在主編和參編多項行業(yè)標準以及 地方標準。此外，國內(nèi)還有發(fā)改委、工信部、建設部、SAC/TC 90 和 SAC/TC 402 等部門和標準化組織在 積極開展和參與太陽能光伏領域的標準化活動。 4 結語 太陽能光伏發(fā)電是一種清潔而高效的新能源利

21、用方式，是人類社會未來能源利用的發(fā)展趨勢，預計到 21 世紀末將成為人類使用能源的主要方式。在此背景下，各國政府和企業(yè)均將注意力集中到太陽能光伏產(chǎn) 業(yè)，紛紛出臺各種扶持政策、投入巨資，推動太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的技術研發(fā)和應用推廣。各國太陽能光電力 裝機容量逐年快速增加，并一度迎來井噴式發(fā)展。中國也在這一熱潮中成為了太陽能電池的主要生產(chǎn)國。 然而中國面臨著核心技術與產(chǎn)品需求“兩頭在外”的困境。太陽能光伏發(fā)電的主要應用形式有地面電站、屋 頂用光伏組件和光伏建筑一體化。由于太陽能光伏發(fā)電的成本偏高，為了推廣太陽能電力，各國紛紛出臺 了各種形式的補貼政策，主要分為投資補貼法和上網(wǎng)電價法，其中上網(wǎng)電價法更加科

22、學合理、具有可操作 性和可持續(xù)性。我國目前采用的是投資補貼法，并在積極研究推出上網(wǎng)電價補貼政策。在太陽能光伏這一 新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時，標準的制定工作也在積極開展，其中，我國太陽能行業(yè)的聲音尤為引人注意， 在這一與國外技術差距不大的領域，我國有望搶占標準制高點和國際話語權。 參考文獻 1 莫大康. 全球太陽能光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展J. 電子工業(yè)專用設備，2006，141：5-6. 6 2 中國可再生能源發(fā)展項目辦公室. 中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告 (2004-2005EB/OL. 2006-08-01http:/www.simosolar. com/Learn_to_Web/1_01_%E5%85%8