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中国太阳能光伏发电面临的困难与前景

摘 要:世界光伏发电迅猛发展, 1998 年世界光伏电池总产量达 157MW ,比去年增 37% 。预计到 2010 年,全世界需求达 20000MWp 。照此速度发展下去,太阳能光伏发电大有可能在下世纪中叶替代核能而成为全世界的能源。与之相比,中国光伏产量在过去的十年中始终徘徊在 1.5 -2.0MW 之间, 1998 年总产量约为 2.0MW ,在世界光伏总产量中所占的比例逐年减少,而潜在的中国光伏市场需求却十分巨大。本文比较了中国与国际光伏发电的发展状况,分析了中国光伏发电所面临的五大困难,提出了克服这些困难的一些建议。希望这些困难的克服将使我国逐步成为世界光伏大国。

关键词:光伏发电、困难、前景

一、 前言

据预测, 2050 年世界人口将增至 89 亿,届时的能源需求将是目前的 3 倍,而可再生能源要占 50 %,绝对地说, 2050 年可再生能源供应量将是现在全球能耗的 2 倍。中国能源界的权威人士预测 , 到 2050 年,中国能源消费中煤只能提供总能耗电的 30-50 %,其余 50-70% 将靠石油、天然气、水电、核电、生物质能和其它可再生能源。由于中国自己的油气资源、核电和水力资源都十分有限,直接地大量燃烧生物质能也将逐渐淘汰。因此如何评价中国自己的可再生能源源与利用国外能资源,对中国的能源发展战略有举足轻重的关系 , 表 1 显示在 2030 年以前中国能源中长期需求。

国际上普遍认为,在长期的能源战略中,太阳能光伏发电在太阳能热发电、风力发电、海洋发电、生物质能发电等许多可再生能源中具有更重要的地位。这是因为光伏发电有无可比拟的优点:( 1 )充分的清洁性,( 2 )绝对的安全性,( 3 )相对的广泛性,( 4 )确实的长寿命和免维护性,( 5 )初步的实用性,( 6 )资源的充足性及潜在的经济性等。所以当世界上第一块实用的硅太阳电池与第一座原子能电站于 1954 年同时在美国诞生后,王会终受到世人瞩目。但由于太阳能本身的分散性、随机性和间歇性等特点,也由于太阳能光伏电池的理论、材料和器件研究的难度,使其在近 50 年的发展中与原子能发电拉开了距离。但是仅美国能源部每年投入约 1 亿美元光伏研究发展基金,日本 " 新阳光计划 ", 欧盟 " 可再生能源白皮书 ” 都把光伏作为首先发展项目。世界经济研究所早在十年前就预言光伏是 21 世纪高新技术角逐的前居之一。

考虑到核能的不安全性,德国和美国以及欧盟中的 7 个国家声明自 1999 年开始不再兴建新的核电站,德国有计划地逐个关闭现有的 20 座核电站,欧洲一些高水平的核研究机构开始转向可再生能源,因而难怪有人认为世界已进入 “ 核冬天 ” 时代。 1998 年在维也纳召开了 “ 第二届全球光伏大会 ” ,世界著名太阳能专 家施密特 教授作为大会主席,面对 2000 多名与会代表,满怀信心地指出: “ 太阳能将在 21 世纪中取代原子能作为世界性能源,唯一的问题是在 2030 年实现,还是在 2050 年实现。 ”

二、 中国与国际光伏发展的比较

中国从 1958 年开始研究先伏电池, 40 多年已经在中国安装了 1 万多千瓦各类光伏系统,从空间卫星光伏系统到地面的光伏微波中继站,光伏航标灯塔电源系统到进入千家万户的家用人阳能光伏电源系统,已经为工农业和国防建设作出一定贡献,为边远无电地区人民实现初级电气化提供了示范,已有 6 个工厂年产约 2MW 单晶硅、多晶硅和非晶硅光伏电池(参见表 2 中国主要太阳电池生产厂及产量表),约有 40 多个研究所和大专院校从事光伏电池的材料、器件和应用研究。在国家 “ 六五 ” 、 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 科技攻关各部委立项支持下,目前我国实验室光伏电池的效率已达 21 %,可商业化光伏组件效率达 14-15 %,一般商业电池效率 10-13 %,与国际蓬勃发展的光伏发电相比,中国落后国际发达国家 10-15 年,也已明显落后子印度、台湾。

1997 年世界光伏销量达 124MW ,比前年增长 47 %。 1998 年总销量达 157MW ,比 1997 年增长 37 %,在世界各种能源增长速率中,光伏雄居第一(表 3 显示世界各种能源发展速(表 4 显示光伏销售情况)。更为有意义的是, 1997 年美国提出 “ 克林顿总统百万个太阳能屋顶计划 ” 即预计到 2010 年美国将为 100 万个家庭安装太阳能屋顶,每个光伏屋顶将有 3 -5KM 光伏并冈发电系统,有太阳时屋倾向电网供电,电表倒转;无太阳时,电网向家庭供电表正转。每月只须交 “ 净电费 ” 。如此,美国到 2010 年将需要 4600MW 。

日本 “ 新阳光计划 ” 将光伏发电作为国策,计划到 2010 年生产光伏电池 4700MW 。

欧盟 “ 可再生能源白皮书 ” 规定到 2010 年生产 3700MW (欧盟 3.7 亿人口平均人手 10W ) 供欧盟地区使用,另有 3000MW 出口,欧盟共计需要 6700MW 。仅以上 3 项政府计划已有 16000MW .加上世界其它地区如澳洲、印度、东亚、拉丁美洲、中国、非洲等。预计到 2010 年世界光伏容量将达 20000MW 。

与之相应,国际上高效聚光光伏电池效率已达 32 %,高效平板电池效率已达 25-28 人各国政府正在投入巨资研究进一步提高效率,扩大生产,降低成本。目前世界最大的光伏工厂年产 36MW ,价格为 3-4 美元 /WP 。现在正在设计制造年产 500MW /年的大工厂,力求将光伏电池售价降至 1 美元 /Wp ,届时光伏发电的成本当达到 6 美元/ KWH ,可以与火电相竞争。

三、 中国光伏面临的困难

与国际蓬勃发展的光伏事业相比,中国的光伏面临以下五方面困难:

1 、全国没有一个统一的国家光伏规划,仅有一些部委或地区规划恐怕是不够的。鉴于光伏发电的特别重要性,没有一个统一的国家光伏计划,就没法全面考虑以下几个问题:

( 1 )光伏科学的基础研究、材料研究、发展研究、应用研究,产业化研究、市场开发研究;
( 2 )光伏产业的发展规模和原材料供应;
( 3 )光伏市场的培育及建设;
( 4 )促进光伏超速发展的鼓励政策等。

2 、光伏研究单位缺少资金,设备老化,科研力量流夫严重,科研成果稀少,知识创新能力薄弱。

3 、生产单位缺少资金、设备陈]日、工艺技术落后、成本高、品种少、缺乏竞争力。原材料如太阳级硅原料、封装材料和浆料等都依赖进口。

4 、应用单位得不到廉价的、可靠的、性能优越的光伏产品。中国尚有 6 千万元电人口。西藏、新疆、内蒙古等许多地方的区域供电都有极大的困难,正好是光伏发电的巨大市场。

5 、太阳能光伏的科普教育和人才培养薄弱,中青年光伏人才紧缺。

四, 克服困难的对策建议

造成以上困难的原因是多方面的,有外部原因和内部原囚,有上面和下面的原因。但分析中国和国际光伏发展的经验教训之后,特提出以下克服囚难的对策、建议:

( 1 )加强领导,统一规划,提出明确的近期、中期和远期的国家目标, 2010 年争取达到 MMW 光伏电池销售总量,相当于当时世界总量 20000W 的百分之一。价格目标达 8 - 10 元 /WP .配备高强度投资;全面支持太阳能光伏发电的基础研究,发展应用、产业化和市场开发 .

( 2 )拟订稳定的优惠政策,鼓励大规模开发利用太阳能光伏发电,率先在阳光富集而常规能源紧缺的地区如西藏等地区建设 5 一 50MW 光伏电站,对光伏独立系统和光伏并网系统郝给予立项、贷款、税收及财政补贴等方面的支持。

( 3 )鼓励银行和光伏企业结合,创建数个大型光伙名牌企业(每个光伏工厂年产量达 10 - 100MW /年)和名牌产品,创立可持续发展的光伏产业,参与国际竞争。

( 4 )重点扶持若干个研究开发、人才培训和检测基地。由政府牵头,建成若干个产学研、科工贸群体,将国家目标和企业利益结合在一起进行运作。

5 .加强国际交流和合作,大力吸收境外资金、人才和信息进入中国相应的管理部门、科研教学部 11 和生产应用部门。

五、 结论

太阳能光伏发电是一种完全零排放的清洁能源。也是一种接近规模应用的现实能源。政府和实业界若能象重视核能那样来重视太阳能光伏发电,则完全有希望在不久的将来在中国逐步实现 “ 到处阳光到处电 ” 的美好理想。

 

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