毕业设计（论文）-光伏产业的发展前景.doc

学生毕业论文设计（本科） 前 言 随着经济的发展、人口的增加，对能源的需求不断增加，对化石能源的开采与使用也就越来越多，导致化石能源短缺、环境遭受污染和破坏。因此，对新能源的追求显得极为紧迫。其中太阳能占了很大比例。 传统能源的日益枯竭和石油价格的不断上升，以及人们对自身生存环境要求的不断提高，作为无污染的清洁能源，光伏产业必将会得到更加迅猛的发展。在跨入二十一世纪之际，人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展经济已成为全球热点问题。而能源问题将更为突出，不仅表现在 常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发利用带来了一系列问题，如环境污染，温室效应都与化石燃料的燃烧有关。目前的环境问题，很大程度上是由于能源特别是化石能源 的开发利用造成的。因此，人类要解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能以其独具的优势，其开发利用必将在21世纪得 到长足的发展，并终将在世界能源结构转移中担纲重任，成为21世纪后期的主导能源。目 录1目录 .22引言 .33. 光伏产业在生活中的应用 .43.1 发电技术的崛起 .43.2 建筑与发电的结合 .5 3.3 能源的需求 .9 3.4 环境的需求 .104. 光伏在近年来的发展趋势 .12 4.1 在经济方面的影响 .12 4.2 太阳电池产业链的形成与完善 . 13 4.3 太阳能的应运市场 .145. 中国及部分国家的光伏发电的规划和展望 .16 5.1 中国的光伏产业的发展 . 16 5.2 中国太阳能光伏产业发展趋势分析 . 17 5.3 世界其他国家的发展状况 .20 6. 太阳能光伏在中国西部地区的应用.22 6. 1 太阳能光伏在青海的利用与前景.22 6. 2 太阳能光伏在西藏的利用与前景.247. 致 谢.268. 参考文献.27 引 言人类社会进入21世纪，正面临着化石燃料的短缺和生态环境污染的严重局面。廉价的石油时代已经结束，逐步改变能源的消费结构，大力发展可再生能源，已经逐步成为了人们的共识。太阳能光伏产业的发展具有独特的优点，近年来正在飞速的发展。在太阳能产业中发展最快的是太阳能电池的使用，太阳能电池的产量平均年增长率是在40%以上，已经成为发展最迅速的高兴技术产业之一，其应运规模和领域在逐步的增大，从原先只能在偏远地区和特殊场合的使用，到现在城市并网发电系统的形成和大型发电站的建立，尽管光伏发电是那么的微不足道，但是发展的速度和技术都在飞速的前进，可以预期在21世纪末，光伏发电将成为世界供应电源的主题，随着化石燃料的减少，光伏发电有了更大的发展空间。同时，各国对于光伏行业也非常重视，所以各国政府对光伏产业的推动至关重要目前光伏发电技术成本相对较高，推广应用尚需要政府相应政策的支持。因此，光伏产业的发展受政府光伏能源政策的影响较为明显，一般呈现政府补贴、企业盈利、扩大规模、规模经济、自由市场竞争的发展轨迹。在光伏发电的历史上，最早实施扶持政策的是日本，而后是德国、西班牙、美国、意大利、挪威等国家和地区。各国政府出台的一系列支持政策，为全球光伏产业发展创造了良好的发展环境和巨大市场空间，使得近年来世界光伏产业规模显著扩大，光伏企业也逐步进入规模经济时代。截至目前，我国从事光伏电池及组件生产的企业近300家，其中大部分为主要从事外购电池组件进行封装的企业，而有能力自主生产电池的企业约50家，在这些有自主技术实力的企业中，能规模经营并产生较好效益的不到20家。近年来，我国起步较早的10余家光伏企业已先后在海外资本市场上市。作为行业内创业时间相对更短的企业，公司依靠自身优势，通过加快技术创新和加强市场开拓，市场竞争能力不断增强，与业内领先企业的差距不断缩短，电池片及组件的生产和销售规模逐年增长，市场占有率稳步提高。根据中国可再生能源学会光电专业委员会排名，2008年度本公司产量已进入同行业前10名。全球最大的太阳能电池生产企业美国第一太阳能公司（FirstSolar）全球总裁宋博思和公司驻欧洲、中东及非洲区企业传播总监BrandonMitchener日前接受中国证券报记者专访时依然有好的前景。 光伏产业的前景3. 光伏产业在生活中的应用 3.1 发电技术的崛起传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球还有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。近几年国际上光伏发电快速发展，2008年全球光伏市场虽然受金融危机影响，德国、西班牙对太阳能光伏发电的扶持力度有所降低，但其它国家的政策扶持力度却在逐年加大。2009年，全球光伏产业的整体走势可以用先抑后扬来概括，整个上半年由于金融危机的严重影响，产业景气度可谓惨淡之极。进入下半年，随着全球经济的逐渐转暖，再加上各国政府大力推广太阳能政策的拉动效应渐显，光伏产业呈现了强势的复苏态势。2009年9月8日，第一太阳能宣布在未来10年内在内蒙古鄂尔多斯建设装机2000兆瓦的全球最大太阳能发电站，项目投资额高达数十亿美元。这标志着中国的太阳能发电的大力使用的开始。中国太阳能资源非常丰富，经过30多年的努力，中国光伏发电产业已迎来了快速发展的新阶段。2009年可谓是太阳能产业在中国高速发展的时期，国家的补贴扶持政策陆续推出。3月，财政部、住房和城乡建设部印发关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见及太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法，确定对光电建筑2009年的补助标准为20元/瓦。7月，财政部、科技部、国家能源局发出关于实施金太阳示范工程的通知，提出对光伏并网项目和无电地区离网光伏发电项目分别给予50%及70%的财政补贴。11月，财政部、科技部、国家能源局下发了关于做好“金太阳”示范工程实施工作的通知，要求加快实施“金太阳”示范工程。随着这些政策的陆续出台，中国光伏产业将进入第二个阶段，即政策扶持阶段，借鉴国外经验，在这一阶段，国内光伏市场容量将急剧扩张，一些具备优势的龙头企业将脱颖而出。长期来看，预计随着产业规模的扩大和技术进步，国内光伏发电成本有望在2015年-2020年期间实现平价上网，中国光伏产业将进入一个市场化发展阶段。中投顾问发布的2010-2015年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告共十章。首先介绍了太阳能及太阳能光伏发电的原理、分类、部件构成等，接着分析了国内外光伏发电产业的现状及光伏发电市场的情况。然后具体介绍了江苏、青海、江西、河北、宁夏、云南、上海、甘肃、山东、浙江、湖北等地区光伏发电产业的发展。随后，报告对光伏发电产业做了技术动向分析、关联产业分析、上市公司经营状况分析和投资分析，最后预测了太阳能光伏发电产业的未来前景。 3.2 建筑与发电的结合。随着太阳能光伏发电系统的大量推广应用，光伏与建筑相结合（BIPV）近年来得到了迅速的发展。本文介绍了光伏与建筑相结合的特点及其发展，提出了屋顶并网光伏发电系统的设计要点及其计算方法，并对实例进行了分析。指出光伏发电与建筑相结合将成为光伏应用最重要的领域之一，也将为越来越多的建筑师所接受并投入实际使用。作为庞大的建筑产业与潜力巨大的光伏发电结合点的（BIPV），有着十分广阔的发展前景。 随着人们对环境污染和化石燃料储量逐渐枯竭的日益重视，大力开发利用可再生能源，逐渐改变能源的消费结构，在能源供应方面必须实施可持续发展的战略决策。已成为人们的共识。有人提出“21世纪建筑”的特点之一是“建筑物产生能量”，在可再生能源迅速发展的今天，这个观念已经成为现实。 近年来，太阳能光伏发电应用的规模及范围正在迅速扩大，其中与建筑行业相结合已成为当前的热门领域，随着太阳电池价格的不断下降和制造技术的飞速发展，光伏发电与建筑相结合必将成为光伏应用最重要的领域之一。 3.2.1光伏与建筑相结合（BIPV）的形式1.1光伏系统与建筑相结合 将一般的光伏方阵安装在建筑物的屋顶或阳台上，可以配备蓄电池独立供电，也可以通过逆变控制器输出端与公共电网并联，共同向建筑物供电，这是光伏系统与建筑相结合的初级形式。 1.2光伏器件与建筑相结合 光伏组件与建筑材料融为一体，采用特殊的材料和工艺手段，将光伏组件做成屋顶、外墙、窗户等形状，可以直接作为建筑材料使用，既能发电，又可作为建材，一举两得，能够进一步降低发电成本。 3.2.2光伏与建筑相结合的优点 光伏与建筑相结合应用时，通常采用并网发电的方式，这类系统与独立光伏系统相比，有其突出的优点。 2.1电能互补 光伏方阵在有日照时所发出的电能，供给建筑物内负载使用，如有多余，可反馈给电网。在阴雨天或晚间，则由电网向负载供电。因此系统不必配备储能装置，这样，可以降低系统造价，也免除了维护和更换蓄电池的麻烦，同时还增加了供电的可靠性。 2.2充分利用电能 在并网光伏系统中，可以随时向电网存取电能，不受蓄电池荷电状态的限制，所以在设计太阳电池方阵倾角时，可以取全年能接收到最大太阳辐照量所对应的角度。以最大限度地发挥太阳电池方阵的发电能力。 2.3就地供电 光伏方阵一般可以安装在闲置的屋顶或阳台上，不必占用宝贵的土地资源，也不影响人们的日常生活。同时可以就地供电，不需要另外架设输电线路，避免了长距离输配电所造成的线路损耗。这种分散供电的模式具有很多优点，逐渐发展后，最终将改变目前单一的集中供电模式。 2.4调峰作用 由于天热时空调、制冷等设备利用率高，耗电量大，因此每年夏天都是用电高峰期。同时夏天的太阳辐射强度大，太阳电池方阵所发的电能也多。正好可以起到调峰作用。3.2.3 光伏与建筑相结合的发展简史 由于光伏与建筑相结合有着巨大的市场潜力，各国很早就开始了研究开发。早在1979年，美国太阳联合设计公司（SDA）在能源部的支持下，研制出了面积为0.9m1.8m的大型光伏组件，建造了户用屋顶光伏实验系统。并于1980年在MIT建造了有名的“CarlisleHouse”，屋顶安装了7.5kw光伏方阵，并结合被动太阳房及太阳能集热器，除了供电外，还提供热水和制冷。 20多年前日本三洋电气公司研制出了瓦片形状的非晶硅太阳电池组件，每一块能输出2.7瓦，但由于价格太贵，性能也不太稳定，而未能大量推广。后来各国经过不断的开发改进，陆续推出了多种形式的（BIPV）产品，到1997年就已经安装了数兆瓦。特别是美国和欧盟先后实施了“百万屋顶”计划，日本计划到2010年光伏系统的装机容量要达到5GW，这些都极大地推动了光伏与建筑相结合技术的发展。现在世界上规模最大的是德国慕尼黑展览中心的屋顶光伏系统，第一期安装的光伏系统容量为1MW，后来又增加了一倍，达到2MW。3.2.4 光伏与建筑相结合系统的特点 4.1组件的要求 与一般的平板式光伏组件不同，（BIPV）组件既然兼有发电和建材的功能，就必须满足建材性能的要求，如：隔热、绝缘、抗风、防雨、透光、美观，还要具有足够的强度和刚度，不易破损，便于施工安装及运输等。为了满足建筑工程的需要，已经研制出了多种颜色的太阳电池组件，以供建筑师选择，使得建筑物色彩与周围环境更加和谐协调。根据建筑工程的需要，已经生产出多种满足屋顶瓦、外墙、窗户等性能要求的太阳电池组件。其外形不单有标准的矩形，还有三角形、菱形、梯形、甚至是不规则形状。也可以根据要求，制作成组件周围是无边框的，或者是透光的，接线盒可以不安装在背面而在侧面。 4.2容量的确定 对于并网光伏系统，由于不受到蓄电池容量的限制，并且有公共电网作为后盾，确定光伏方阵容量时，不必像独立光伏系统那样一定要经过严格的优化设计，只要根据负载的要求和投资情况经过适当计算就可决定。对于一般家庭使用，通常太阳电池方阵容量的范围为15千瓦。 4.3方阵倾角 在独立光伏系统中，光伏方阵要尽量朝向赤道倾斜安装，与水平面之间的倾角要经过严格的计算，以达到光伏方阵输出的极大性和均衡性。而在并网光伏系统中，只要考虑光伏方阵输出的极大性即可。然而在实际应用中，往往因为要服从于建筑物外形的需要，方阵可能会有各种朝向，倾角也可能从0900都有，这就需要光伏和建筑设计师共同协商，兼顾的双方的需要，妥善解决。 4.4计量电表 家庭使用的并网光伏系统中，光伏方阵所发出的电能，主要供给用户负载使用，多余部分输入电网，用户负载所消耗的电能，也是由光伏方阵和公共电网共同供应。原则上可以用一块电表来进行计量，电网供电时电表正转，光伏方阵向电网馈电时电表反转。实际上由于各国政府对于开发利用新能源大多实行优惠政策，目前太阳能发电的上网电价要远大于用户的用电电价，常常用两块电表来分别计量，所以有“买入”电表和“卖出”电表的区别。 4.5逆变和控制器 太阳电池方阵所发出的是低压直流电，要与电网连接，必须变换成220伏、380伏甚至更高电压的交流电，而且对于电能质量如：电压、波动、频率、谐波和功率因素等参数都有严格的要求。为了保证电网、设备和人生安全，还必须配备并网检测保护装置，如对于处理：过/欠电压、过/欠频率、电网失电（防孤岛效应）、恢复并网、直流隔离、防雷和接地、短路保护、断路开关、功率方向保护等都有明确的规定。所以逆变和控制器是并网光伏系统的关键设备。3.2.5 实例分析 在上海市莘庄工业园“生态建筑办公样板楼”的屋顶上安装了一套5千瓦光伏并网发电系统，系统主要由以下几个部分组成。 5.1光伏方阵根据屋顶的结构情况，将光伏方阵分为5个子方阵，每个子方阵由12块85瓦的单晶硅太阳电池组件串联而成，然后将5个子方阵输出端并联。总功率为5100瓦，工作电压210伏。 按照上海地区的长期气象统计资料进行计算，得到上海地区全年接收最大太阳辐射量所对应的倾角为220，而屋顶斜面的坡度为200，只要把上端抬高7.5厘米即可。同时还要考虑子方阵与屋面之间要留有一定空隙，以便通风降温。5.2逆变控制柜 光伏方阵输出的是210伏直流电，通过逆变器变换成220伏交流电，波形为50周正弦波。供给办公楼内用电，同时与电网并联。有多余电能时可以输入电网，控制器具有必要的并网安全及保护功能。 5.3数据采集及显示系统 为了进行分析研究，配备了一定的数据采集系统，可以记录和显示方阵的工作电压、电流和功率，输出的交流电压及功率，以及累计发电量等参数。 此外还有开关箱等多种附件。 3.3 能源的需求第一就是随着世界人口的增加和经济不断地迅猛发展，能源的需求还会进一步地增长。比较保守的估计2050年的市场需求要比2000年增长一倍。第二个趋势就是伴随能源需求增长如何充足地安全地保障能源建设供应，也是整个世界要面临的一个挑战。第三个趋势就是随着能源消费的增加，环境方面所受的压力也会越来越大。面对这样三个趋势，我们认为大家整个世界要采取两方面的行动来面对上述的三个趋势。首先就是能源供应的多元化。除了传统的化石能源之外，我们要发展其他的多形式的能源供应，比如说核能，比如说水力，比如说可再生能源和生物制能源。然后就是节能减排，根据世界能源署发表的2007年数据显示，如果中国采取更加严格的冰箱和空调的能耗标准的话，到2020年所节约的电能相当于少建一个三峡大坝。众所周知中国政府也是在不遗余力地来进行节能减排，要实现这个节能减排的目标很重要一点就是要不断地应用新技术，要鼓励创新。新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。3.4环境的需求3.4.1. 环境问题 概括地讲，环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存 和发展的 各种现象。环境问题是目前世界人类面临的几个主要问题之一。 环境问题是多方面的，但大致可分为两类：原生环境问题和次生环境问 题。由自 然力引起的为原生环境问题，也称第一环境问题，如火山喷发、地 震、洪涝、干旱、 滑坡等等引起的环境问题。由于人类的生产和生活活动引 起生态系统破坏和环境污染， 反过来又危机人类自身的生存和发展的现象， 为次生环境问题，也叫第二环境问题。 次生环境问题包括生态破坏、环境污 染和资源浪费等方面。目前人们所说的环境问题一 般是指次生环境问题。 生态破坏是指人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产 能力显著减少和结构显著改变，从而引起的环境问题，如过度放牧引起草原 退化，滥采滥捕使珍惜物种灭绝和生态系统生产力下降，植被破坏引起水土 流失等等。环境污染则指人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后，对生态系统产生的一系列扰乱和侵害， 特别是当由此引起的环境质量的恶化反过 来又影响人类自己的生活质量时。 由于， 环境污染不仅包括物质造成的直接污染， 如工业三废和生活三废，也包括由物质 的物理性质和运动性质引起 的污染，如热污染、噪声污染、电磁污染和放射性污染。由环境污染还会衍 生出许多环境效应，例如二氧化硫造成的大气污染，除了使大气环境质量下 降，还会造成酸雨。 应当注意的是，原生环境问题和次生环境问题往往难以截然分开，它们 之间常常存在着某种程度的因果关系和相互作用。 3.4.2. 环境问题的发生和发展 环境问题是随着人类社会和经济的发展而发展的。随着人类生产力的提 高，人口数量也迅速增长。人口的增长又反过来要求生产力的进一步提高， 如此循环作用，直至现代，环境问题发展到十分尖锐的地步。环境问题的历 史发展大致可以分为以下三个阶段。 (1) 生态环境的早期破坏 此阶段从人类出现开始直到产业革命，跟后两个阶段相比，是一个漫长 的时期。在该阶段，人类经历了从以采集狩猎为生的游牧生活到以耕种和养 殖为生的定居生活的转变。随着种植、养殖和渔业的发展，人类社会开始第 一次劳动大分工。人类从完全依赖大自然的恩赐转变到自觉利用土地、生 物、陆地水体和海洋等自然资源。人类的生活资料有了较以前稳定得多的来 源，人类的种群开始迅速扩大。人类社会需要更多的资源来扩大物质生产规 模，便开始出现烧荒、垦荒、兴修水利工程等改造活动，引起严重的水土流 失、土壤盐渍化或沼泽化等问题。但此时的人类还意识不到这样做的长远后 果，一些地区因而发生了严重的环境问题，主要是生态退化。较突出的例子 是，古代经济发达的美索不达米亚，由于不合理的开垦和灌溉，后来变成了 不毛之地；中国的黄河流域，曾经森林广布，土地肥沃，是文明的发源地， 而西汉和东汉时期的两次大规模开垦，虽然促进了当时的农业发展，可是由 于森林骤减，水源得不到涵养，造成水旱灾害频繁，水土流失严重，沟壑纵 横，土地日益贫瘠，给后代造成了不可弥补的损失。但总的说来，这一阶段 的人类活动对环境的影响还是局部的，没有达到影响整个生物圈的程度。 (2) 近代城市环境问题 此阶段从工业革命开始到八十年代发现南极上空的臭氧洞为止。工业革 命（从农业占优势的经济向工业占优势的经济的迅速过渡称为工业革命）是 世界史的一个新时期的起点，此后的环境问题也开始出现新的特点并日益复 杂化和全球化。十八世纪后期欧洲的一系列发明和技术革新大大提高了人类 社会的生产力，人类开始插上技术的翅膀，以空前的规模和速度开采和消耗 能源和其他自然资源。新技术使英国、欧洲和美国等地在不到一个世纪的时 间里先后进入工业化社会，并迅速向全世界蔓延，在世界范围内形成发达国 家和发展中国家的差别。工业化社会的特点是高度城市化。这一阶段的环境 问题跟工业和城市同步发展。先是由于人口和工业密集，燃煤量和燃油量剧 增，发达国家的城市饱受空气污染之苦，后来这些国家的城市周围又出现日 益严重的水污染和垃圾污染，工业三废、汽车尾气更是加剧了这些污染公害 的程度。在后来的二十世纪六、七十年代，发达国家普遍花大力气对这些城 市环境问题进行治理，并把污染严重的工业搬到发展中国家，较好地解决了 国内的环境污染问题。随着发达国家环境状况的改善，发展中国家却开始步 发达国家的后尘，重走工业化和城市化的老路，城市环境问题有过之而无不 及，同时伴随着严重的生态破坏。 (3) 当代环境问题从1984年英国科学家发现、1985年美国科学家证实南极上空出现的臭 氧洞开始，人类环境问题发展到当代环境问题阶段。这一阶段环境问题的 特征是，在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的征兆，目前这些征兆 集中在酸雨、臭氧层破坏和全球变暖三大全球性大气环境问题上。与此同 时，发展中国家的城市环境问题和生态破坏、一些国家的贫困化愈演愈烈， 水资源短缺在全球范围内普遍发生，其他资源（包括能源）也相继出现将要 耗竭的信号。这一切表明，生物圈这一生命支持系统对人类社会的支撑已接 近它的极限。这还表明环境问题的复杂性和长远性。 4. 光伏在近年来的发展趋势4.1在经济方面的影响下面提出一些问题并对问题进行回答来展示光伏在经济方面的影响： 第一太阳能2009年的销售情况怎么样？ BrandonMitchener：我们仅去年销售的发电量超过了1000兆瓦，实际上这个量超过了前面十年的总和。我们的产能在2005年只有25兆瓦，到去年达到了1200兆瓦。目前在全球光伏市场中，第一太阳能占全球市场18%的份额；第二是尚德，占12%。组件成本持续下降。 公司太阳能产品的组件成本是多少？ BrandonMitchener：目前我们公布的最新成本是每瓦85美分，是行业中最低的。我们的目标是在2014年的时候将每瓦成本降低到52美分-63美分左右。在降低成本的过程中，降低太阳能光伏板本身的成本只是其中一部分。我们希望达到的是系统平衡。一个太阳能光伏项目在安装、支持、运营、维护方面的成本都能下降，才能使得太阳能光伏成为可用、实惠的项目。 第一太阳能能够实现最低制造成本主要是利用碲化镉（CdTe）这种技术，现在这种技术的转换率是多少？ BrandonMitchener：薄膜太阳能光伏板能源转换效率不断提高，目前达到了11.1%。我们期待在未来转换率会持续提高。现在在实验过程中转换率已经达到了15%到16%。 最近国家能源局发文，对光伏项目继续采用招标电价，而不是固定电价。公司对中国未来几年还进行招标电价有什么看法？我们一贯认为固定的上网电价是比较理想的政策，能够促进可再生、绿色能源的发展。因为它会建立长期明确的规划，让所有的公司，投资者或者是其他的参与方有明确的判断，了解未来的发展，也有信心进一步投资。这样会给投资者一个固定的投资回报预期，他们会更多地愿意进行投资。太阳能的电站项目和其他的是不一样的，项目一旦建好以后，要运行25年，并且是以优异的表现和稳定的发电水平来运行25年、30年甚至40年。上网电价是一个非常好的政策，在德国尤其成功，继而推广到整个欧洲，做出了很好的示范。我相信中国也在考虑能使用或者是沿用这样的政策，相信中国的领导层会找到最适合中国市场的上网电价的模式。 2009年9月8日，第一太阳能宣布在未来10年内在内蒙古鄂尔多斯建设装机2000兆瓦的全球最大太阳能发电站，项目投资额高达数十亿美元。这也是美国企业首次大举进入中国光伏领域。公司为什么选择在鄂尔多斯投资这样的大项目？这个项目所在地是在鄂尔多斯杭锦旗的新能源示范区。这个区是非常合适发展太阳能项目的理想平台。那边有广袤的土地、阳光照射非常的充足，有现成的电网基础设施可以接入。当地已经看到了新能源发展的未来，他们也制定了相关的政策来支持新能源的发展。4.2太阳电池产业链的形成与完善目前光伏电池产业主要是晶体硅太阳电池（约占94的市场份额），其产业链主要有8个环节：高纯多晶硅原材料的生产、太阳能电池用单晶硅锭和多晶硅铸锭（硅片）的生产、太阳能电池的生产、太阳能电池专用材料的生产、太阳能电池组件封装、光伏系统平衡部件的制造、光伏系统的应用、光伏产业相关生产设备的制造。在全球光伏产业链中，高纯度硅料(纯度在99.9999%以上)是光伏企业生产太阳能电池所需要的核心原料。因此，高纯度硅料的开采、提炼和生产也就成为光伏产业集群中最上游的产业。事实上，在各国新能源政策的合力推动下，光伏产业近5年的迅猛发展已导致满足太阳能级硅料呈现出供不应求的局面，其市场价格2003年每公斤24美元，2004年涨到32美元，2005年底更是蹿升至80美元左右，现在甚至有人愿意以200美元/公斤的价格囤积，因为市场价已突破100美元/公斤。因此，对于太阳能电池公司来说，目前甚至今后很长一段时间，关键不是生产能力与销售问题，而是是否有足够的原材料供应。在光伏产业链中，上游高纯度硅料生产企业完全可以拥硅为王。从投资角度来看，一个1000吨左右的多晶硅生产线，就如同一个中型的现代石化公司，不仅工程设计复杂，耗电量高(年产千吨多晶硅的生产线需要的供电装机容量为9.8万kw，年总用电量为2.5亿千瓦时)，而且在国内的总投资更是高达10亿元，而1000吨/年目前也是全球公认的高纯度硅料生产的最小经济规模。更为重要的是，进入这一产业最重要的门槛并不是资本，而是技术。太阳能电池生产位居光伏产业链的中游。近几年，全球光伏行业每年都以超过30%的速度增长。世界各个发达国家都分别制定了雄心勃勃的光伏产业扩产计划：欧盟内的光伏发电装机容量到2010年将达3700兆瓦。按照目前欧盟接近1000兆瓦的装机为基准，需要接近50%年装机增速。光伏发电，实际上就是太阳能电池在光伏产业链下游产业集群的核心功能价值表现。不过，具体到光伏产业链的下游企业，除太阳能电池并网在发电工程等领域的具体应用外，还包括太阳能电池组件的生产和安装以及太阳能光伏电池与机电产业、建筑材料的结合利用(光伏集成建筑)等方面。太阳能电池组件技术含量低，投入小，属于劳动密集型产业，相对于整个光伏产业而言，目前在国内市场的准入门槛还不是太高。4.3太阳能的应运市场 中国光伏市场潜力巨大中国是世界公认的未来全球最大光伏市场，但这一市场却没有真正启动。成都市双流县是中国第三个国家级“新能源高新技术产业基地”。该县新能源产业推进办公室主任蒲贵森的主要工作之一，就是和新能源企业领导一起研究“新能源产业发展与推广”。他说，到目前为止，中国仅仅启动了“光明计划”、“金太阳计划”的产业扶持政策，其对光伏产品需求量极小。据统计，这两个“国家级计划”再加上个别地方的零散光伏项目，2009年国内光伏产品市场需求量仅有258M，而中国当年太阳能电池总产量是4,000MW。 针对中国光伏发电市场“潜力巨大，应用极小”的尴尬状况，业内专家和从业人员认为，当前中国应采取积极的政策措施，“多管齐下”扩大光伏产品国内需求，为中国光伏产业的持续发展助力。中国可再生能源学会副理事长、中国太阳能学会光伏分会主任赵玉文认为，中国每年新建建筑的面积巨大，如果从现在开始有计划地进行光伏建筑一体化工作，对于中国的节能减排事业能起到非常大的作用，而且经过光伏建筑一体化改造的建筑物可以通过“绿色”概念实现增值，从而产生更多的效益。 他介绍说，目前中国房屋总建筑面积约500亿平方米，其中可利用建筑面积约为100亿平方米。如果其中20%的面积安装太阳能光伏系统，就会有20万兆瓦的屋顶光电资源量。可见，在现有建筑加装太阳能光伏系统，同样具有广阔的市场前景。“此外，中国还可以大力发展离网式的小型光伏发电系统，解决离主电网较远地区的用电问题。”蒲贵森说，如此不仅可以节省大量的架构电网费用，还能为国内光伏产业提供一个新的市场应用方向。 技术储备和人才培养是光伏产业持续健康发展的另一个基本保证。据了解，光伏产业属于技术主导型产业，以太阳能电池生产为例，每提高的转化率，就能降低5%的成本。“所以，整个产业快速发展的关键还在于人才和创新。”双流县副县长廖维忠建议说，既然国家已经在河北保定、河南南阳和四川双流设立了“新能源国家高技术产业基地”，就应该充分发挥这三个基地的重要作用，建立其与国家相关部委的“直通车”，减少新能源产业发展行政审批、政策扶持的环节，将这三个基地打造成为“新技术的发源地、新产品的生产地和人才的培养地”。 还有三大关键问题待解 尽管中国光伏产业已经成长为国际新能源市场上举足轻重的力量，但其产业环境、发展前景与欧美一些光伏发电应用大国相比还存在较大差距，主要表现在“行业标准缺失、上网电价不明和电网改造滞后”这三大问题上。关键问题之一：加快制定行业标准。以产业上游的多晶硅材料为例，由于准入标准缺失，中 国多晶硅产业在发展初期一度出现无序发展和低水平重复建设现象。特别是一些中小企业受多晶硅价格高涨的诱惑，盲目采用低成本但高污染的技术进行生产，其生产出来的低端产品对产业发展造成了不利影响。成都新能源产业技术研究院副院长申林说，美国、德国等国家也是当今世界主要的多晶硅生产国，却没有出现严重污染现象，原因是采取了严格的准入标准和门槛。而中国由于没有多晶硅准入标准，一些企业和个人不懂技术也来搞多晶硅，造成了污染和低端产品过剩，这充分说明了标准和规范对于一个产业的重要性。5. 中国及部分国家的光伏发电的规划和展望5.1中国的光伏产业的发展中国太阳能光伏产业发展现状 目前，中国已形成了完整的太阳能光伏产业链。从产业布局上来看，国内的长三角、环渤海、珠三角及中西部地区业已形成各具特色的区域产业集群，并涌现出了无锡尚德、江西赛维、天威英利等一批知名企业。2009年中国太阳能电池产量为9300MW，占全球总产量的40%以上，已成为全球太阳能电池生产第一大国。 图4 2006-2009年中国太阳能电池产量数据来源：CSIA2010，4图5 2009年中国太阳能光伏产业应用分类（按装机总量）数据来源：CSIA2010，4虽然目前中国太阳能光伏产业规模居全球第一，但产业链发展不协调，且产业整体技术薄弱。在整个太阳能光伏产业链技术壁垒最大的多晶硅的生产中，国外的主要厂商采用的是闭式改良西门子方法，而这在中国还是空白。中国的多晶硅生产企业使用的多为直接或者间接引进的俄罗斯的多晶硅的提纯技术，其成本高、耗能量，重复性建设严重，在整个国际竞争中处于劣势，这也是在2009年初中国出现多晶硅产能过剩的主要原因。其次，目前中国国内的太阳能电池市场规模较小，国内生产的太阳能光伏电池的97%都出口到了海外市场。这种过度依赖出口的产业发展模式导致行业风险很大，易受国际需求量变化的影响。如在2008年的全球金融危机中，因西方国家消减了对光电产品的价格补贴，直接导致了中国许多光伏企业的倒闭。5.2中国太阳能光伏产业发展趋势分析 当下，许多国家已把发展可再生能源作为未来实现可持续发展的重要方式，而中国也将以太阳能为代表的可再生能源作为未来低碳经济的重要组成部分。近年来，国家财政对太阳能产业的补贴力度逐年增强。2008年，中国开始启动屋顶和大型地面并网光伏发电示范项目的建设；2009年初完成了甘肃敦煌10MWp级大型荒漠并网光伏电站的招标工作；同时太阳能屋顶计划与金太阳示范工程的财政补贴项目也相续推出，这一系列的政策措施给中国未来的太阳能光伏产业提供了一个广阔的发展空间。 图6 2010-2012年中国太阳能电池产量预测数据来源：CSIA2010，4虽然目前光伏发电的成本还比较高，但从长远来看，随着技术的提升，太阳能光伏产业链各个环节成本的持续下降，以及其他传统能源形式的逐渐饱和，太阳能可能将在2030年以后成为主流的能源形式之一。而针对目前中国光伏产业存在的问题，国内相关可研机构和企业应该潜心于基础研究、技术改造和产业发展，做到厚积而薄发。 针对目前光伏发电成本高、国内产业对出口依存度过高的特点，中国应该加大政策指导和扶持力度，以此来发展和壮大太阳能光伏产业的国内市场。经验表明，中国政府的政策导向将在未来一段时间内决定着中国光伏产业的发展水准和市场需求。相信在节能减排、低碳经济的的大背景下，在中国政府的大力扶持和倡导下，中国的太阳能光伏产业定然会有着光彩夺目绚丽的明天人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。还在远古时期，人们对太阳就很崇拜，因为它能向地球源源不断地输送丰富的、洁净的、免费的能量。单是地球两天内从太阳接受的能量就比所有已知的化石燃料矿藏所贮存的能量还多。人类生活离不开能源。现在世界能源的消耗每年增长5以上，而且目前使用的能源 97来自藏量有限的矿藏。为了摆脱能源紧张的困境，人们早就尝试看用种种方法向太阳索取更多的能量。 目前人们利用太阳能的方式有以下几种：(1)发展太阳能光电池 一种典型的太阳能电池是单晶硅太阳能电池。1954年最先出现的这种太阳能电池，能把接受到的太阳能的6转换成电能，接近蒸汽机的效率。目前的转换效率已达18。单晶硅太阳能电池的性能稳定，转换效率高，体积小，重量轻，很适合作太空航天器上的电源。目前，美国发射的近千颗卫星中，有95都采用单晶硅太阳能电池作为能源。可是单晶硅太阳能电池制作成本高，价格昂贵，很难普及。1975年以后，无定型半导体材料发展起来，它有希望成为比单晶硅更理想的太阳能电池材料。如美国能量转换公司制成了一种硅氟氢无定形合金半导体，用这种材料做成太阳能电池，既有单晶硅电池工作性能稳定、转换效率高的优点，又有无定形硅成本低的长处。它们转换效率最高可以达到25。因它发出的电价格便宜，和火力发电价格不相上下，为太阳能电池的地面应用展示了光明的前景。 (2)建立太阳能聚光器 利用几千块平面镜能把太阳光反射到巨大的聚焦镜上，再将光聚焦到太阳灶的工作区域，利用焦点处产生的高温来发电和作其他用途。我国西藏拉萨市有“日光城”之称，根据这个原理，在许多宾馆、机关单位屋顶上都有这种小型“太阳灶”。一个小型“太阳灶”便能基本保证家庭或宾馆的供热需求。这种方法在日光充足的地方可用。在日光照射不稳定的地方实用价值不高。 (3)发展收集太阳能的储能材料 科学家们发现，某些化学物质受日光的照射后能吸收光能而暂时改变化合物本身化学结构，在一定条件下，它又能放出热量而回复到原来的结构。这种储能材料的发现比在屋顶安装集热器，用加热水的方法采取暖更先进得多了。只是目前储能材料的储能指标还不高，所以还不能大规模推广应用。据有关材料介绍，美国计划2000年左右，在距离地面36000公里的同步卫星轨道上，建立太阳能电站。这个空间太阳能电站，由140亿个太阳能电池在太空组成一个面积为64平方公里的列阵，在那里把太阳能转变成直流电能，然后转换成微波电能，经过微波天线汇聚成微波来发射给地面站。地面站把微波整流成直流电，最后通过高压直输电网或再变换成交流电供用户使用。目前美国研制的这种空间电站功率为10千兆瓦，相当于10座100万千瓦的水电站。45个这样的电站，就可满足全美国的电力需要。 随着电力工厂使用的矿物燃料日益短缺紧张和由它造成的环境污染日益加剧，在满足未来能源无限需要方面，人类对太阳能寄予了极大的希望。我们相信，智慧的人类一定会创造出美好的未来，未来世界的能源将在很大程度上依赖于太阳能。 据了解，中国光伏产业的标准化工作与国际先进水平，以及与国内产业和市场发展需求相比还存在相当差距。尽管中国已经正式出台了数十项光伏产业国家标准，但相距整个产业的标准规范还相去甚远，缺失率高达80%，特别是在并网光伏发电系统、光伏建筑集成系统等方面，标准化几乎还是空白。 关键问题之二：尽快明确光伏发电上网电价。据了解，中国可再生能源法明确规定了“上网电价”和“全网平摊”的法规条款，但是至今仍没有把光伏发电纳入“上网电价”，而坚持采取“一事一议”的招标方式，影响了国内光伏市场的发展。赵玉文也认为，法规、政策是光伏产业发展初期的最大推动力。他介绍说，多年来，许多国家采取过几十种鼓励政策促进可再生能源的发展，但效果都十分有限。而德国在制定了上网电价法以后，光伏市场快速启动并拉动技术和产业快速发展。数据显示，2009年德国新增光伏发电容量3,800MW，占全球53%，使其总装机容量达到9,134MW，形成了巨大的经济效益和社会效益，并呈现出显著的环境效益。 关键问题之三：对中国现有电网进行智能化改造。赵秀生说，太阳能光伏发电属于调节能力差的能源，昼夜变化、气象条件变化以及季节的变化均会对发电产生影响，由于光伏并网发电系统不具备调峰和调频能力，其接入对电网接纳能力提出了更高要求。面对可调可控性差的光伏发电，国内的电网也未能升级到与其匹配的程度。“要实现以发展清洁能源为目标的新一轮能源革命，实现电网的革命是前提，必须建立起能够适应清洁能源间歇式发电特点，具备信息化、自动化、互动化特点的智能电网。”据了解，要实现电网的智能化，就意味着要加大对电网的投入。国外经验表明，电源与电网投入的合理比例应该在1:1左右。而中国长期以来忽视对电网的建设投资，尽管近年来对电网的投入有较大幅度提升，但到目前为止，对电网的累积投资仍然只有电力累积总投资的40%左右，造成电网发展大量欠账，发展滞后问题异常突出。 5.3 世界其他国家的发展状况据中科院电工研究所的研究显示，欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。按预测，到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10%以上，2050年达到20%以上。大规模的开发和利用使太阳能在整个能源供应中将占有一席之地。并网光伏发电是太阳能资源大规模和商业化利用的主要手段。目前从技术上可以实现的光伏发电系统并网的方式有：屋顶并网发电系统和沙漠电站系统。屋顶系统是利用现有建筑的屋顶有效面积，安装并网光伏发电系统。沙漠电站则是在无人居住的沙漠地区开发建设大规模的并网光伏发电系统。不论是屋顶系统还是沙漠电站系统，都有可能实现光伏发电系统的大规模发展。近年来，世界太阳能电池年产量迅速增加，连续8年增速在30%左右，2003年已达到74.1万千瓦，未来10年的年均增长率约为28.5%。日本（1）日本的新能源组织（NEDO）在2004年6月发表的面向2030光伏路线图综述中提到，日本国内累计安装太阳能电池组件容量到2010年将4.82GW，到2030年要达到100GW，解释日本的住宅中将有50%有太阳能提供电力，大约占重点里的10%。预计在2010年太阳电池组件的成本是100日元/W；2020年为75日元/W，2030年可小于50日元/W，太阳能光伏发电价格到2010年降到23日月/KW.h。NEDO提出2030年电池要达到的研发目标：*薄膜CIS电池提高效率目标：面积100cm的电池效率达到18%，面积90的电池效率达到16%。*硅薄膜太阳电池提高产量目标：大面积微晶硅薄膜太阳电池：沉积率10nm/s;单结电池效率8%.面积100cm2微晶硅太阳电池：沉积率10nm/s; 单结电池效率8%薄膜硅太阳电池腐蚀率：20nm/s.2006年6月，日本光伏协会（JPEA）发表日本光伏工业的未来的报告，提出在2010年日本国内市场渴望发展到1.18GW（年产值26.9亿欧元），出口太阳电池组件1GW（产值14.3亿欧元），到2030年达到过来安装7.55GW(产值71.4亿欧元)，并且出口5GW（产值42.9亿欧元）的目标。在2010年，用户光伏系统的价格估计可以降到2143欧元/KW，公用和工业用的估计为2714欧元/KW，JPEA估计大型的光伏系统将于2015年推广，到2030年市场的需