中國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和展望

1、中國光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和展望一、中國光伏發(fā)電的戰(zhàn)略地位1.1 中國的能源資源和可再生能源現(xiàn)狀和預測；不管從世界依舊從中國來看，常規(guī)能源差不多上專門有限的，中國的一次能源儲量遠遠低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10。圖一給出了世界和中國要緊常規(guī)能源儲量預測。從長遠來看，可再生能源將是以后人類的要緊能源來源，因此世界上多數(shù)發(fā)達國家和部分進展中國家都十分重視可再生能源對以后能源供應的重要作用。在新的可再生能源中，光伏發(fā)電和風力發(fā)電是進展最快的,世界各國都把太陽能光伏發(fā)電的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的進展方向。依照歐洲JRC 的預測，到2030年太陽能發(fā)電將在世界電力的供應中顯現(xiàn)其重要作用，達到10

2、%以上，可再生能源在總能源結構中占到30；2050 年太陽能發(fā)電將占總能耗的20%，可再生能源占到50以上，到本世紀末太陽能發(fā)電將在能源結構中起到主導作用。圖二是歐洲JRC 的預測。中國是一個能源生產大國，也是一個能源消費大國。2003 年能源消費總量約為16.8 億噸，比2002 年增長13%，其中：煤炭占67.1%、石油占22.7%、天然氣占2.8%、水電等占7.3%，石油進口達到9700 萬噸。由于能源需求的強勁增長，煤炭在能源消費結構中的比例有所提高，比2002 年提高1 個百分點。圖三給出了我國2003 年一次能源消費構成。我國政府重視可再生能源技術的進展，要緊有水能、風能、生物質能

3、、太陽能、地熱能和海洋能等。我國目前可再生能源的進展現(xiàn)狀如下：水能：我國經(jīng)濟可開發(fā)的水能資源量為3.9 億千瓦，年發(fā)電量1.7 萬億千瓦時，其中5 萬千瓦及以下的小水電資源量為1.25 億千瓦。到2003 年底，我國已建成水電發(fā)電裝機容量9000 萬千瓦，其中小水電容量3000 萬千瓦。風能：我國瀕臨太平洋，季風強盛，海岸線長達18000 多公里，內陸還有許多山系，改變了氣壓的分布，形成了分布專門廣的風能資源。依照全國氣象臺風能資料估算，我國陸地可開發(fā)裝機容量約2.5 億千瓦，海上風能資源量更大，可開發(fā)裝機容量在7.5 億千瓦,總共可開發(fā)裝機容量10 億千瓦。目前全國已建成并網(wǎng)風力發(fā)電裝機容量

4、57 萬千瓦，此外，還有邊遠地區(qū)農牧民使用的小型風力發(fā)電機約18 萬臺，總容量約3.5 萬千瓦。太陽能：目前太陽能利用方式要緊有熱利用和光電利用兩種，到2003 年底，全國已安裝光伏電池約5 萬千瓦，要緊為邊遠地區(qū)居民及交通、通訊等領域提供電，現(xiàn)在已開始進行并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的試驗和示范工作。全國已有太陽光伏電池及組裝廠10 多家，制造能力超過2 萬千瓦。到2003 年底，全國太陽熱水器使用量為5200 萬平方米，約占全球使用量的40%，年生產量為1200 萬平方米。生物質能：生物質能要緊有農、林生產及加工廢棄物、工業(yè)廢水和都市生活垃圾等。目前，全國農村已有戶用沼氣池1300 多萬口，年產沼氣約

5、33 億立方米；大中型沼氣工程2200 多處，年產沼氣約12 億立方米；生物質發(fā)電裝機容量200多萬千瓦。其它可再生能源：除上述水能、風能、太陽能、生物質能外，還有地熱能、海洋能等可再生能源資源。目前所占比例不大。我國目前新技術利用可再生能源（不含傳統(tǒng)秸稈燃燒和5 萬千瓦以上的大水電）總量為5000 萬噸標煤，占能源消耗總量3?？稍偕茉词强裳h(huán)利用的清潔能源，是滿足人類社會可持續(xù)進展需要的最終能源選擇。目前，小水電、風電、太陽熱水器和沼氣等可再生能源技術差不多成熟，生物質供氣和發(fā)電技術也接近成熟，具有寬敞的進展前景?？赡芙窈?0-30年內，可再生能源將逐步從微小地位走向能源主角，將對經(jīng)濟和社

6、會進展做出重大貢獻。我國可再生能源2010，2020 直至2050 年的進展預測如下：1.2 中國電力現(xiàn)狀和以后電力缺口分析中國的電力供應在2000 年往常不緊張，2001 年以后，由于經(jīng)濟進展迅猛，電力需求以每年超過20的速度增長，2003 年全國出現(xiàn)電力供應嚴峻不足的現(xiàn)象，電力供應的緊張情況在今后23 年內可不能緩解。2002 年全國電力裝機35657萬千瓦，煤電占74.5，發(fā)電16542 億千瓦時，煤電占81.7。下表給出了2002年我國電力裝機和發(fā)電情況：按照目前的經(jīng)濟進展趨勢和中國的資源情況，2010 年和2020 年的電力供應單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的，尚存在一定的缺口，需要由可

7、再生能源發(fā)電來填補。二、世界光伏產業(yè)現(xiàn)狀和進展預測太陽電池是利用材料的光生伏打效應直接將太陽能變成電能的半導體器件，也稱光伏電池。1954 年，第一塊有用的硅太陽電池（6）與第一座原子能發(fā)電站同時在美國誕生，1959 年太陽電池進入空間應用，1973 年能源危機后逐步轉到地面應用。光伏發(fā)電分為獨立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。獨立光伏電站包括邊遠地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源，陰極愛護，太陽能路燈等各種帶有蓄電池的能夠獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。目前從技術上能夠實現(xiàn)的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的方式有：屋定并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和沙漠電站系統(tǒng)

8、。屋頂系統(tǒng)是利用現(xiàn)有建筑的屋頂有效面積，安裝并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其規(guī)模一般在幾個kWp 到幾個 MWp 不等。沙漠電站則是在無人居住的沙漠地區(qū)開發(fā)建設大規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，其規(guī)模從10MWp 到幾個GWp 的規(guī)模不等。近年來，世界太陽電池年產量迅速增加，連續(xù)8 年增速在30%左右，2004 年的年增長率甚至超過60%，達到1200MW。圖二給出世界歷年太陽電池產量：三、中國光伏發(fā)電市場和產業(yè)現(xiàn)狀3.1 中國太陽電池的市場進展我國于1958 年開始研究太陽電池，于1971 年成功地首次應用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星上。于1973 年開始將太陽電池用于地面。我國的光伏工業(yè)在80年代往常尚處于雛形

9、，太陽電池的年產量一直徘徊在10KW 以下，價格也專門昂貴。由于受到價格和產量的限制，市場的進展專門緩慢，除了作為衛(wèi)星電源，在地面上太陽電池僅用于小功率電源系統(tǒng)，如航標燈、鐵路信號系統(tǒng)、高山氣象站的儀器用電、電圍欄、黑光燈、直流日光燈等，功率一般在幾瓦到幾十瓦之間。在“六五”(19811985)和“七五”(19861990)期間，國家開始對光伏工業(yè)和光伏市場的進展給以支持，中央和地點政府在光伏領域投入了一定資金，使得我國十分微小的太陽電池工業(yè)得到了鞏固并在許多應用領域建立了示范，如微波中繼站、部隊通信系統(tǒng)、水閘和石油管道的陰極愛護系統(tǒng)、農村載波電話系統(tǒng)、小型戶用系統(tǒng)和村莊供電系統(tǒng)等。同時，在“

10、七五”期間，國內先后從國外引進了多條太陽電池生產線，除了一條1MW 的非晶硅電池生產線外，其它全是單晶硅電池生產線，使得我國太陽電池的生產能力猛增到4.5MWp/年，售價也由“七五”初期的80 元/Wp 下降到40 元/Wp 左右。九十年代以后，隨著我國光伏產業(yè)初步形成和成本降低，應用領域開始向工業(yè)領域和農村電氣化應用進展，市場穩(wěn)步擴大，并被列入國家和地點政府打算，如西藏“陽光打算”、“光明工程”、“西藏阿里光伏工程”、光纖通訊電源、石油管道陰極愛護、村村通廣播電視、大規(guī)模推廣農村戶用光伏電源系統(tǒng)等。進入21 世紀，特不是近3 年的“送電到鄉(xiāng)”工程，國家投資20 億，安裝20MW，解決了我國8

11、00 個無電鄉(xiāng)鎮(zhèn)的用電問題，推動了我國光伏市場快速、大幅度增長。與此同時，并網(wǎng)發(fā)電示范工程開始有較快進展，從5kW、10kW 進展到100kW 以上，2004 年深圳世博園1MW 并網(wǎng)發(fā)電工程成為我國光伏應用領域的亮點。截止2004 年底，我國光伏系統(tǒng)的總裝機容量約達到65MW。深圳、汕頭、廣州和浙江等地，大量出口太陽能庭院燈，年銷售額達5 億之多。庭院燈用的電池片通常進口，然后用膠封裝，工藝簡單。所用電池片每年達6MW 之多，是太陽電池應用的一個大戶(這部分未入統(tǒng)計)。3.2 中國太陽電池的產業(yè)化現(xiàn)狀上世紀七十年代末到八十年代中，我國一些半導體器件廠開始利用半導體工業(yè)廢次單晶和半導體器件工藝

12、生產單晶硅太陽電池，我國光伏工業(yè)進入萌發(fā)時期。八十年代中后期，我國一些企業(yè)引進成套單晶硅電池和組件生產設備，以及非晶硅電池生產線，使我國光伏電池組件總生產能力達到4.5MW，我國光伏產業(yè)初步形成。九十年代初中期，我國光伏產業(yè)處于穩(wěn)定進展時期，生產量逐年穩(wěn)步增加。九十年代末我國光伏產業(yè)進展較快，設備不斷更新。2003 年、2004 年在我國送電到鄉(xiāng)工程及國際市場推動下，一批電池生產線、組件封裝線、晶硅錠硅片生產線相繼投產和擴產，使我國光伏產業(yè)的能力有大幅度上升，我國光伏產業(yè)進入全面快速進展時期。截止2004 年底，我國光伏產業(yè)總的年生產能力為：組件150MW，電池生產67MW，硅錠硅片生產54M

13、W；生產量約為組件100MW，電池42MW(其中非晶硅4MW)，硅錠硅片46MW。最近3 年由于送電到鄉(xiāng)工程和國際市場的推動，我國太陽電池組件生產迅速增長，2004 年的產量是2002 年的6 倍。電池和組件性能不斷提高，商業(yè)化電池效率由八十年代的1012提高到1214。太陽電池組件成本20 年來不斷降低，售價由八十年代初的6570 元Wp 降到2003 年的2428 元Wp，2004 年由于太陽級硅國際性緊缺，售價又回升到2832 元Wp。2004 年我國太陽電池的實際產量達到50MWp，國內光伏市場消化掉不到10MWp 的光伏組件，產品絕大部分出口到國外。盡管我國光伏產業(yè)進展迅速，產業(yè)規(guī)模

14、和技術水平都有相應提高。但同發(fā)達國家相比，仍存在專門大差距，如：專用原材料國產化程度不高，品種不全，差不多實現(xiàn)國產化的材料和部件，其性能比國外偏低，如銀、鋁漿、EVA 等。組件封裝低鐵絨面玻璃、TPT 尚未投放市場。光伏產業(yè)鏈上游小、下游大的不平衡狀態(tài)，其中最嚴峻的是太陽級多晶硅生產是空白，完全依靠進口。其它環(huán)節(jié)的差額部分需要進口，如電池片、硅錠硅片，配套材料等，如圖5 所示。產業(yè)設備設計水平和制造能力落后。多晶硅鑄造爐、線鋸、破錠機完全需要進口；PECVD 氮化硅沉積設備、絲網(wǎng)印刷機、電池片分選機、串聯(lián)焊接機等性能均不能滿足現(xiàn)代化生產需要。這些設備都需要全套引進，等等。這些差距同研發(fā)基礎和工

15、業(yè)基礎薄弱有關。企業(yè)通過引進消化汲取能夠在短時刻內建立起現(xiàn)代光伏產業(yè)，但配套的專用材料和設備一時還跟不上，其中太陽級多晶硅材料尤其突出。國家應組織光伏產業(yè)同化工、機電設備制造產業(yè)聯(lián)合攻關，同時積極尋求國際合作，以太陽能級硅為切入點，避開半導體級硅的技術封鎖。四、中國光伏發(fā)電的市場預測和規(guī)劃建議4.1 總體分年度進展目標“十一、五”以及到2020 年光伏進展年度規(guī)劃目標預測如下： 4.2 “十一、五”建設重點布局“十一、五”期間，應把實施農村離網(wǎng)光伏發(fā)電打算，落實開闊地（荒漠）大型并網(wǎng)光伏電站先導項目以及“中心都市建筑光伏并網(wǎng)”打算作為重點。關于光伏商業(yè)化進展也給予政策方面的積極扶持和支持。4.

16、2.1. 農村離網(wǎng)光伏發(fā)電打算我國還有大約28,000 個村莊，7 百萬戶，3,000 萬人口無電。這些無電人口大都分布在我國西部地區(qū)和一些海島，其中一些無電村莊使用柴油發(fā)電機發(fā)電，每日供電23 小時；有些連柴油發(fā)電機也沒有，只能點酥油燈、煤油燈和蠟燭照明。這些無電地區(qū)有專門豐富的太陽能資源，光伏發(fā)電在如此的地區(qū)有寬敞的市場前景。下表列出了中國當前無電村和無電戶的分布情況：無電鄉(xiāng)的供電問題差不多通過“送電到鄉(xiāng)”工程差不多解決。還有無電村和無電戶需要解決供電問題。假如每個無電村按照10KWp,每個無電戶按照400Wp 規(guī)劃，再考慮到已建電站的擴容，則潛在市場大約是3,000 MWp。從目前的國力

17、和政策看，2010 年往常，爭取全部解決西部50 戶以上的無電村和15%的散居無電戶的用電問題，2006-2010 年間，爭取解決10000 個無電村和100 萬無電戶的用電問題,新增光伏用量265MWp，累計用于農村電氣化的太陽電池達到300 MWp，分年度打算如下：4.2.2. 開闊地大型并網(wǎng)光伏電站建設從目前的國力和政策看，2010 年往常，應先開展開闊地大型光伏電站試驗，所選擇的試驗地點應當具備如下條件：靠近主干電網(wǎng)（最好在50 公里以內），以減少新增輸電線路的投資；主干電網(wǎng)具有足夠的承載能力，在不改造的情況下有能力輸送光伏電站的電力；距離用電負荷中心在100 公里以內，以減少輸電損失；假如附近沒有用電負荷中心，則最好有大型水電站，能夠將光伏電站的電力通過抽水蓄能轉換。規(guī)劃在2010 年往常建立23 座1020MWp 左右的開闊地(荒漠)先導示范電站，總裝機達到30MWp，以實驗其技術和經(jīng)濟的可行性。20102020 年正式啟動中國開闊地（荒漠）光伏電站打算，爭取2010-2020年新增光伏電站裝機