中国及海外太阳能光伏产业现状与发展趋势

中国及海外太阳能光伏产业现状与发展趋势 中国电子科技术集团公司第十四研究所2012年4月 中国光伏前程与趋势 光伏产业与构想 中国光伏市场概况 世界光伏市场概况 太阳能光伏简介 主题内容 一 光伏简介 一 光伏简介 1 太阳与地球平均距离为1亿5千万公里 太阳的寿命约50亿年 太阳的核心区域半径是太阳半径的1 4 约为整个太阳质量的一半以上 太阳核心的温度极高 达到1500万 压力也极大 使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生 释放出极大的能量 产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射 其中二十二亿分之一的能量辐射到地球 成为地球上光和热的主要来源 一 光伏简介 2 什么是太阳能 太阳能 Solar 是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量 是各种可再生能源中最重要的基本能源 也是人类可利用的最丰富的能源 太阳每年投射到地面上的辐射能高达1 05 1018 10689 千瓦时 相当于1 3 106 137 8 万亿吨标准煤 大约为全世界目前一年耗能的一万多倍 按目前太阳的质量消耗速率计 可维持6 1010 6060 年 可以说它是 取之不尽 用之不竭 的能源 一 光伏简介 3 地球上的风能 水能 海洋温差能 波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳 即使是地球上的化石燃料 如煤 石油 天然气等 从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能 所以广义的太阳能所包括的范围非常大 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热 光电和光化学的直接转换 太阳能既是一次能源 又是可再生能源 它资源丰富 既可免费使用 又无需运输 对环境无任何污染 太阳能的利用主要通过光 热 光 电 光 化学 光 生物质等几种转换方式实现 一 光伏简介 4 现代的太阳能科技可以将阳光聚合 并运用其能量产生热水 蒸汽和电力 集热式太阳能 SolarThermal 的原理是将镜子反射的太阳光 聚焦在一条叫接收器的玻璃管上 而该中空的玻璃管可以让油流过 从镜子反映的太阳光会令管子内的油升温 产生蒸气 再由蒸气推动 轮机发电 太阳能光热转换 美国太阳能集热阵列 西班牙集光式发电系统 一 光伏简介 5 光电转换又称太阳能光伏 就是利用太阳电池直接将太阳光能转化为电能 而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换 因此太阳能发电又称为光伏发电 合肥阳光产业光伏发电系统 青岛体育馆光伏系统 一 光伏简介 6 太阳能光伏技术 Photovoltaic 是将太阳能转化为电力的技术 其核心是可释放电子的半导体物质 最常用的半导体材料是硅 地壳硅储量丰富 可以说是取之不尽 用之不竭 太阳能光伏电池有两层半导体 一层为正极 一层为负极 阳光照射在半导体上时 两极交界处产生电流 阳光强度越大 电流就越强 太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作 在阴天也能发电 其优点有 燃料免费 没有会磨损 毁坏或需替换的活动部件 保持系统运转仅需很少的维护 可在任何地方快速安装 无噪声 无有害排放和污染气体等 太阳能光伏技术 太阳能电池组件 防逆流装置 光伏阵列汇流箱 光伏逆变器 直流配电柜 交流配电柜 监控及通讯装置 一 光伏简介 7 1839年 法国科学家贝克雷尔 Becqurel 发现 光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差 这种现象后来被称为 光生伏打效应 简称 光伏效应 1954年 美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了光电转换效率为4 5 的单晶硅太阳电池 诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术 太阳能光生伏打效应 贝克雷尔法国科学家 美国贝尔实验室 美国贝尔实验室是晶体管 激光器 太阳能电池 通信网等许多重大发明的诞生地 自1925年以来 贝尔实验室共获得两万五千多项专利 现在 平均每个工作日获得三项专利 在科研方面处于全球领先地位 一 光伏简介 8 太阳能光伏系统分类 与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统 各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统 一 光伏简介 9 太阳能光伏设备 太阳能光伏发电系统是由太阳能电池方阵 蓄电池组 充放电控制器 逆变器 交流配电柜 太阳跟踪控制系统等设备组成 一 光伏简介 10 太阳能利弊分析 优点 一 光伏简介 11 太阳能利弊分析 缺点 END01 二 世界光伏市场概况 二 世界光伏市场 1 据记载 人类利用太阳能已有3000多年的历史 将太阳能作为一种能源和动力加以利用 只有300多年的历史 真正将太阳能作为 近期急需的补充能源 未来能源结构的基础 则是近年来的事 20世纪70年代以来 太阳能科技突飞猛进 太阳能利用日新月异 20世纪的100年间 太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 利用太阳能的历史 二 世界光伏市场 2 二 世界光伏市场 3 近年来 由于全球气候变暖 生态环境恶化 常规能源短缺等问题 发展可再生能源得到各国政府的重视和支持 在技术进步的推动和各国政府的激励政策驱动下 太阳能光伏发电产业和市场得以迅速发展 在2001年 2008年期间 全球光伏发电新增容量持续快速增长 年均增速达50 2 2008年全球新增光伏发电容量为5 95GW 同比增长110 左右 2000年至2008年 全球太阳电池产量年均复合增长率为47 2008年产量达到6 4GW 同期 以欧美为主的全球太阳能光伏发电应用市场也以45 的年均复合增长率快速增长 2008年全球累计装机总量已接近15GW 世界各国光伏应用历史概况 二 世界光伏市场 4 2008年世界光伏安装量达到5 95GW 在总安装量中欧洲占据82 2008年全球光伏产量为6 85GW 比2007年的3 44GW增长近100 二 世界光伏市场 5 发达国家非常重视光伏产业发展 目前美国 欧洲和日本制订的中长期光伏发展目标如表所示 按照这一计划 到2010年全球光伏装机容量将达到28GW 是2008年累计装机18 25GW的1 53倍 相当于需求年增4 87GW 2020年将达到200GW 是2008年的10 95倍 相当于在这个10年里需求年增17 2GW 2030年将达到1850GW 是2008年的99 72倍 相当于在这个10年里需求年增16 5GW 随着技术的进步 或许未来的实际进程将超出这一规划 世界各国中长期规划 二 世界光伏市场 6 欧洲截止2009年以近16GW的安装量遥遥领先 占据约70 的光伏发电总量 而日本和美国分别以2 6GW和1 6GW紧随其后 中国进入全球十大光伏市场之列 预计未来数年将扮演重要角色 光伏市场已经从2003年的不足1GW发展到超过7 2GW 期间2007年至2008年的复合年均增长率 CAGR 高达160 虽然受金融危机影响 但光伏市场在2009年又有了15 的增长 全球光伏历年累计安装量 二 世界光伏市场 7 全球市场的增长预测 2010年下半年起太阳能产业再度恢复增长 太阳能板的报酬率改善 太阳能板安装量增加 各国政府更新太阳能产业鼓励办法等因素 促使太阳能需求再度攀高 二 世界光伏市场 8 全球市场在政策激励的局面下2010年安装了15 5GW 比之前估计的12 7GW要高 而温和局面下的2014年年安装量可能为13 7GW 政策驱动下预计能达到30GW 二 世界光伏市场 9 世界光伏安装区域分布主要在欧洲 美国 日本 中国将来的开发市场发展很快 2014预计全球总量能达到30GW 二 世界光伏市场 10 世界各国光伏发展政策 二 世界光伏市场 11 全球主要国家光伏政策变化对比 二 世界光伏市场 12 二 世界光伏市场 13 二 世界光伏市场 14 上世纪90年代 意大利是世界上第三个进行光伏示范电站建设的国家 2008年底 受2009年补贴降低预期的影响 意大利市场月安装量异常高涨 全年安装量达338MW 但在随后的2009年 在系统安装成本大幅下降的情况下 官方公布的总安装量却仅增加10 左右 达374MW 意大利政府将2016年累计安装容量目标定为3GW 二 世界光伏市场 15 日本光伏市场规模化需求最早形成 早在1974年第一次石油危机后 日本政府便开始 阳光计划 支持可再生能源的研究 其中包括光伏技术 1993年 2002年又有专项光伏技术研发计划出台 日本政府出台新的政策刺激光伏产品需求 使2010年全国新增容量增长30 左右 达到530MW 到2020年预计实现28GW的目标 二 世界光伏市场 16 西班牙光照条件在欧洲地区处于领先地位 同样设备条件下 光伏系统的发电量较德国地区多出20 30 左右 西班牙政府扶植可再生能源的努力开始于其在 京都议定书 中的减排承诺 2009年和2010年西班牙市场的新增容量将分别达到300MW和500MW 二 世界光伏市场 17 法国市场启动时间也较早 1995年起 法国市场开始出现离网示范性光伏项目 2002年 法国政府首次出台了上网电价政策 但由于上网电价低 且当时安装成本较高 市场并未出现超速增长 2006年10月起 法国政府出台新的补贴标准 这一优惠政策进一步加速了法国光伏市场的增长 2007年10月 法国政府在其环境协商会议中宣布了2012年累计装机1 1GMW以及2020年累计装机5 4GMW的目标 二 世界光伏市场 18 韩国的光伏市场起步较早 但在2003年之前并未形成规模 经历了较长的推广 2003年 韩国建立了 新型可再生能源研究和发展第二个十年基本计划 以提高能源自给率 并计划在2004至2011年间投入24 2亿美元从技术和市场等方面支持光伏产业 2011年底 新型可再生能源比例占其能源总消耗量的5 光伏发电技术被选为主要发展领域之一 二 世界光伏市场 19 2007年 希腊政府将该国光伏装机容量2020年目标定为 至少840MW 2009及2010年希腊装机容量将分别为40MW和100MW 二 世界光伏市场 20 2007年 葡萄牙政府启动了新上网电价补贴计划 持续时间截至十五年 电价在光伏总装机容量达到200MW前不调整 政府通过调整上网电价和审批过程来控制装机容量增长 2009年葡萄牙装机容量达到65MW 2010年则达到80MW END02 三 中国光伏市场概况 三 中国光伏市场概况 中国太阳能资源 三 中国光伏市场概况 中国太阳能资源 续 中国电力科学院的研究表明 在考虑到充分开发煤电 水电和核电的情况下 2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6 4 和10 7 如下图所示 这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的 而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场回顾 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场回顾 续 2009年 我国进行了首次光伏并网电站招标 由于业内企业的积极参与 该项目装机容量由计划的10MW增加为20MW 之后 随着金太阳工程和光伏屋顶计划补贴的有序进行 根据不完全统计 2009年全国新增容量达到140 150MW左右 2009年 全球装机量为7 3GW 2010年 全球装机量达到14GW 2009年7月16日 财政部 科技部及国家能源局共同发出了 关于实施金太阳示范工程的通知 新能源产业被作为国家新兴战略型产业 受到中央的重视和支持 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 1 2000年以后 全球太阳能电池产量以年均40 左右的速度增长 我国光伏产业近5年平均年增长率为49 5 2007年增长56 2 成为全球太阳能第一生产大国 占全球产量的26 6 2007年世界前16家太阳能电池公司中 中国已经占有了6家 2008年 中国超过了之前一直居全球市场份额首位的日本 成为全球第一大生产国 而这一年的全球产量约为7GW 中国的太阳能电池产能约为3 3GW 产量超过了2GW 因此中国的份额超过了30 2009年中国的太阳能电池产量达到了4 3GW 占的全球份额已达到4成 生产大国 消费小国 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 2 一直以来 我国的光伏产业始终受到 两头在外 的双重制约 以每兆瓦太阳能电池需多晶硅10 11吨计算 2007年国内太阳能多晶硅需求达1 2万吨左右 而2007年国内太阳能多晶硅产量不足1000吨 原料自给率不足10 同时 2007年生产电池1180兆瓦中 出口达了1000兆瓦 比例超过90 同时 我国的光伏产业需求相对增长较慢 造成了我国光伏产业发展和应用市场发展出现极大的不平衡 2007年我国累计装机容量仅有100兆瓦 不足全球的1 2008年 我国当年新增光伏装机40MW 国内需求量仅占当年产能的2 比例与07年基本持平 98 的光伏产品靠出口 使得我国的光伏产业过度依赖海外市场 两头在外的市场格局 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 3 技术层面 光伏应用中存在系统效率低 可靠性低 受自然条件限制大 光伏系统专用蓄电池的研发成本高等问题 光伏产业尚未建立起全面的研发和创新体系 也缺乏一些高新制造产业的支撑 因此我国的太阳电池关键生产设备基本依赖进口 这种现状导致我国光伏产业被打上 代工车间 的烙印 另外 光伏生产技术更新换代较快 光伏技术已经在朝着全产业链优化 自动化的方向发展 而我国目前主要靠进口生产线 并且各产业链单兵作战 研发和创新能力薄弱 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 4 国内光伏发电市场迟迟不能启动的主要原因是光伏发电的成本还是太高 影响了大规模推广 我国光伏发电成本为1 3元 度 2 0元 度 远高于普通火电平均不到0 30元 度左右的发电成本15 如此高昂的成本 一直以来都是制约我国乃至世界光伏产业发展的瓶颈 但是 随着电池转化效率的提高 制备技术的改进 原材料价格的降低以及政府鼓励政策的推动 都将有力促进太阳能发电成本的下降 预计未来5 10年内将将逐步接近常规电力的上网电价 光伏发电成本尚待降低 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 5 2009年3月23日 中国财政部出台了太阳能屋顶计划 在作为太阳能屋顶计划实施细则颁布的 关于加快推进太阳能光电建筑的实施意见 中 中央政府明确表明了扩大国内太阳能发电市场的态度 并且对地方政府制定相关财政补贴政策提出了要求 另外 7月21日出台的金太阳工程将为500MW规模项目提供支持 而且 除太阳能屋顶计划和金太阳工程外 包括 十一五规划 在内的 新兴能源产业发展规划 等 但是 随着电池转化效率的提高 制备技术的改进 原材料价格的降低以及政府鼓励政策的推动 都将有力促进太阳能发电成本的下降 预计未来5 10年内将将逐步接近常规电力的上网电价 依赖政府政策支持 三 中国光伏市场概况 中国光伏市场特点 6 目前国际上对光伏发电的发展目标是2020年装机容量占到总容量的1 2030年占到10 2050年占到50 以同样的增长比例放至国内 2020年的装机容量要达到4000万千瓦 2030年将达到5亿千瓦 所以 中国只要能达到1 4甚至1 2的发展目标 2020年就能实现1000万千瓦 2000万千瓦的光伏装机量 此外 我国也开始推行 太阳能屋顶计划 并从财政和建设领域上进行政策扶持 业内人士透露即将公布的 新能源产业振兴规划 将2020年我国光伏发电累计装机容量目标设定为20GW 预示着我国国内市场需求即将开启 光伏产品的生产和消费都将进入快速增长期 未来市场发展空间巨大 四 光伏市场前影与趋势 四 市场前程与趋势 2010 2012年中国太阳能产量 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 五 光伏产业与构想 五 光伏产业与构想 分体式太阳能热水器 太阳能集中供暖系统 五 光伏产业与构想 独立光伏系统 续 五 光伏产业与构想 独立光伏系统 续 五 光