世纪太阳能光伏发电发展趋势和展望 .docx

精品名师归纳总结21 世纪太阳能光伏发电进展趋势和展望摘 要 本文分析了全世界光伏市场的进展情形和趋势，指出太阳光伏发电在今后十年内将进入一个快速进展阶段，随着太阳能电池的成本降低和国家政策推动，猜测将来光伏产业的平均增长率将达到20% 左右。提出政府的政策法规是对光伏产业最有影响力的因素的观点。期望政府尽快制定强有力的政策，使光伏产业在猛烈的竞争中健康进展。1 前言电的创造使人类社会的进展进入了一个划时代的文明阶段，在上世纪的 中、后期，人们在航天、交通、通讯等领域的技术进展使人类更多的明白了自然和宇宙的神奇，更快的促进了人类文明的进展，同时，人类对能源的需求也越来越大。直到目前为止，人类主要依靠煤、石油和自然气等化石燃料而生存。随着经济的快速进展和人们生活水平的不断提高，人们对能源的需求不断扩大，于是给现实社会带来两大问题：能源危机 煤和石油的贮存量相当有限，取之有尽。环境污染 以煤、石油的大量燃烧而排放的废气（ CO2 和 SO2 ）所产生的环境污染和温室效应使人类的生存环境不断恶化。上述两大问题迫使人们将眼光投向新的绿色能源的开发和利用。本文总结了近年来全球光伏产业的进展情形，特殊是西方发达国家为推动新能源产业所作的努力，展望了中国和世界光伏产业进展的前景。2 进展新能源的迫切性纵观人类的进展历史，每一次能源革命都大力的推动了人类文明的进展。瓦特创造的蒸汽机推动了第一次工业革命，艾迪生创造的灯泡使人类辞别可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结黑夜的时代。图 1 描述了人类能源需演化情形，我们可以将人类能源进展史大体分为前工业时代、工业时代和后工业时代。在前工业时代，人类仍未具备开发能源利用的才能，因此社会财宝和能源消耗水平均很低。到了工业时代，化石燃料和工业革命结合制造了人类历史上辉煌的文明时代， 科学技术飞速进展，物质财宝空前增加，人类的生活水平日益提高，孕育了下一个更高的文明时代，但同时也造成了资源的极大铺张，生态环境的恶化和破坏。后工业时代将是一个新的文明时代，能源结构将是各种洁净和可再生能源结构的组合，单位能耗的物质财宝极大增加，生态环境得到复原和改善，可连续进展将成为一切社会活动的准就，人和自然将会友好相处。化石燃料所供应的能源只是人类进展历史上一个脉冲，据国际机构猜测， 化石燃料的产出峰值将会在本世纪2021-2030年之间显现。然而，人类的文明史不能由于化石燃料的枯竭而终止。人类必需寻求其他新能源以确 保人类文明进展的源远流长，图2 显示了 shell公司对过去和现在能源结构的分析以及将来的进展趋势。化石燃料的逐步枯竭必需由其他的可再生 能源进行替代，而太阳能将是新的能源结构的重要组成部分。3 光伏发电产业和市场的进呈现状3 1 光伏产业和市场国际光伏工业在过去 15 年平均年增长率为 15 。90 岁月后期，世界市场显现了供不应求的局面，进展更加快速。1997年世界太阳电池光伏组件生产达 122MW ，比 96 年增长 38 ，是 4 年前的 2 倍，是 7 年前 3倍，超出光伏界专家最乐观的估量。 1998年光伏组件生产达到可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结157.4MW，比 1997年增长 29 , 光伏发电总装机容量达到800MW 2。在产业化方面，各国始终在通过改进工艺、扩大规模和开 拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。以美国为代表，能源部自 1990年起动了 PVMaT 光伏制造技术 方案，旨在大幅度降低成本。方案实施产生了特别明显的成效：商品化电池效率达到12 15 。生产规模从过去的 1 5MW/ 年进展到 5 20MW/ 年，并正在向 50MW扩大。工艺 不断简化，自动化程度不断提高。三年来。光伏组件生产成本降低了32 以上，降到 3 美元/Wp以下，售价降到 4 美元/Wp左右。美国的目标是： 2005年光伏系统安装成本降到 3 美元/Wp11美分/KWh, 2021年降到 1.5 美元/Wp6美分/KWh以下 。欧洲和日本也有类似的方案，竞争促使各发达国家的产业化技术几乎以大致相同的水平和速度向前进展。在光伏发电领域，印度在进展中国家处领先位置，现有80 个公司从事光伏发电事业，其中有 6 个太阳电池制造厂， 12 个组件生产厂。 1997 1998 年，电池生产 8.2MW, 组件生产 11MW ，出口 4MW 。1998 2002年印度方案安装 150MW 。2002年生产将达到 50MW/ 年。截止 1998年低， 印度光伏发电总装机容量达到 35MW 。98 年 7 月正值世界金融危机最疯狂的时候，世界 PV 市场比 1997年同期增长了 50 。世界各大公司业纷纷制定和实施扩产方案， 98 年初 PVIR 统计，将于 2000年完成的扩产新增才能为 263.5MW/年, 比 1997年高出 2 倍. 可以说，光伏发电技术和产业正在腾飞。欧盟科技局局长Wolfgang Palz博士在其次届国际太阳能光伏会议 1998.7.6-10,Vienna上，对目前光伏技术商业化进展态势发 表了如下看法： 光伏技术的进展已经很明显的终止了它的前期开拓可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结pioneer阶段, 并开头了它的蓬勃进展 explosion阶段。3 2 光伏技术的重大进展为降低光伏发电成本的各种讨论开发工作始终在发达国家中紧急的进行 着。澳大利亚新南威尔士高校高效单晶硅电池和多晶硅电池效率分别达到24.5 和 19.8 ，美国、日本、德国也分别达到20 以上和 17 以上。非晶硅薄膜电池通过双结、三结迭层和Ge-Si合金层技术，在克服光衰减和提高效率上不断有新的突破，试验室稳固效率已经突破15 。CdTe 电池效率达到 15.8%，CIS 电池效率 18.8 。多晶硅薄膜电池的讨论工作自 1987年以来进展快速，成为世界关注的新热点。3 3 我国光伏发电技术及产业的现状我国太阳能光伏发电产业经过近二十年的努力已经奠定了一个良好的基础。目前有 6 个单晶硅电池及组件生产厂和 2 个非晶硅电池生产厂。 2004可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结年光伏组件产量达到 60MW装,机容量 100MW部分进口品 , 累计总装机容量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结达到 150MW。 在技术开发方面，先后开展了晶硅高效电池，非晶硅电池， CdTe、CIS 电池，多晶硅薄膜电池以及应用系统的关键技术讨论。近年来在国家科委的支持下，高效电池和多晶硅薄膜电池的讨论开发取得可喜的成 果：单晶硅高效电池效率达到 16.79 ，大面积 5 ×5cm2刻槽埋栅电池效率达到 18.6 ，多晶硅电池效率达到 14.5%。在多晶硅薄膜电池方面，采用快速热 CVD技术在非活性硅衬底上制备的多晶薄膜电池效率达到14.8%。并且建立了国内一流的光伏技术讨论开发试验室，形成了一支较强的光伏技术讨论开发队伍，成为我国太阳能光伏技术讨论开发的重要基的。我国光伏发电技术及产业的进展在总体水平上同国外相比仍有很大差距，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结表现在以下几个方面：生产规模小。目前我国太阳电池生产厂基本上保 持在 2002 年引进时的规模和水平上 , 实际生产才能均在 15.5MW/年左右。2003 年随着欧洲国家光伏发电热的影响，仅2003 年国太阳电池组件的产量达 80MW，约占世界产量的 3%。技术水平较低。我国太阳电池的效率平均 在 13 15。组件封装水平低，工程现场证明，部分产品大约57 年就显现发黄、起泡、焊线脱落、效率下降等问题，质量同国外有肯定差距。专用原材料国产化程度不高。专用材料如银浆、封装玻璃、EVA等尚未完全实现国产化。国家曾将提高商业化电池效率和材料国产化列入“八五”计划，并取得肯定成果，但性能有待进一步改进，各厂家部分材料仍旧采纳进口品。成本高。目前我国电池组件成本约26 元/Wp，平均售价 35 元/Wp，成本和售价主要受太阳能电池片的影响较大。国内市场进展迟缓。我国的域广大、人口众多， 7000 万人生活在无电的区，光伏发电的潜在市场特别巨大。但光伏发电成本高，目前仍不能与常规发电相比。在市场开 拓方面，缺乏相应的支持政策、法规、措施，投入少，市场进展迟缓。对 比之下，国外各大公司和世界银行对开拓中国光伏市场表现出极大爱好和热心。例如，世界银行通过 GEF全球环境基金 工程向中国赠款 2500 万美元用于光伏市场开拓，总计 10MW户用光伏发电系统。荷兰政府向新疆赠送近 10 万套户用光伏电源系统，价值 1500 万美元。日本、美国、欧洲的一些公司也都有过类似的赠送和示范工程，这对我国光伏事业的进展无疑是 起着推动和催化作用。面对将被开发出来的巨大市场，我国的光伏产业必 须加快步伐迎接严肃的挑战。4. 二十一世纪光伏发电进展趋势和展望可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结猜测今后 10 年光伏组件的生产将以2030甚至更高的递增速度进展。快速进展的屋顶方案、各种减免税政策和补贴政策以及逐步成熟的绿色电 力价格为光伏市场的进展供应了坚实的基础。市场将逐步由边远的区和农 村的补充能源向全社会的替代能源过渡。猜测下世纪中页，光伏发电成为 人类的基础能源之一。光伏的将来前景已经被愈来愈多的国家政府和金融界 如世界银行 所认识。特殊是 97 年以来很多发达国家和的区纷纷制定光伏进展规划，如美国 到方案到 2021 年累计安装 4.6GW美国能源部规划 , 含百万屋顶方案 。欧盟累计安装 6.7GW可再生能源白皮书 , 其中 3.7GW安装在欧洲内部， 3GW出口。日本累计安装 5GWNED日O本新阳光方案 ，估量其他进展中国家1.8GW估量约 10 ，世界累计安装 18GW。是 1998 年的 200 多倍，届时世界光伏组件价格： 1-1.5 美元/Wp，安装成本在 2 美元以下，发电成本 6-8 美份/KWh。4.1 光伏发电成本降低趋势PV系统安装价格每年以 9速率降低。 1996 年平均安装成本约 7 美元/Wp， 估量 2005 年可降到 3 美元/Wp， PV 发电成本 0.11 美元/KWh， 2021 年降到6 美分/KWh，相当于系统安装成本 1.7 美元/Wp。降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等技术途径实现。通过可行性讨论分析可以看出，500MW年/ 的规模 , 采纳现有不同的商业化晶硅技术，可使 PV组件成本降低到 0.71-1.78欧元/Wp，假如加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1 美元/Wp。在这个组件成本水平上，加上系统其他部件成本也在不断改进和降可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结低，发电成本 6 美分/KWh, 是可能和现实的。考虑到薄膜电池，将来降低成本的潜力更大，因此，在下世纪前10 30 年把 PV系统安装成本降低到与核电可比或更低是完全可能的。4.2 光伏产业向百兆瓦级规模和更高技术水平进展目前 PV组件的生产规模在 520MW年/ ，下世纪将向百兆瓦级甚至更大规模进展。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水 平 单晶硅 13 15，多晶硅 11 13 向更高水平 单晶硅 18 20，多晶硅 16 18 进展, 同时薄膜电池在不断讨论开发，这些都为大幅度降低光伏发电成本供应了技术基础。4.3 光伏建筑将成为光伏应用的最大市场光伏建筑集成及并网发电近年来获得了快速进展。建筑物能为光伏系统供应足够的面积，不需另占土的。能省去光伏系统的支撑结构、省去输电费用。光伏阵列可代替常规建筑材料，节约材料费用。安装建筑施工结合，节约安装成本。分散发电，防止传输和分电缺失5 10 ，降低输电和分电投资和修理成本。集成设计使建筑更加洁净、完善，更易被专业建筑师、用户和公众接受。太阳能光伏系统和建筑的完善结合表达了可连续发展的抱负范例，国际社会特别重视。国际能源组织IEA 于 1991 和 1997 年相继两次年起动建筑光伏集成方案。很多国家相继制定了本国的屋顶计划，使得建筑光伏集成技术如旭日东升，蓬勃进展。例如，1997 年 6 月美国宣布了“克林顿总统百万屋顶光伏方案”，2021 年完成。该方案旨在加速和促进美国光伏产业的快速进展，把发电成本降到6 美分/KWh以下，起到减排 CO2、增加社会就业、保持和加强美国光伏产业在世界的领先位置和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结支配位置的作用。欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶方案，于2021 年完成。日本政府的方案目标是，到2021 年安装 5000MW屋顶光伏发电系统。德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于98 年 10 月份提出了一个 PV工业 20 年来最巨大的方案在 6 年内安装 10 万套 PV屋顶系统，总容量在300 500MW每, 个屋顶约 3 5KW总费用约 9.18 亿马克。该方案供应 10 年无息信贷，政府供应 37.5 的补贴，该方案于 1999 年 1 月实施。该方案在德国引起了很大反响，对德国的PV工业将产生不行估量的影响。建筑物能耗占世界总能耗的 1/3 ，是将来太阳能光伏发电的最大市场。光伏系统和建筑结合将根本转变太阳能光伏发电在世界能源中的结构中的从属位置，前景光明。4.4 世纪前半期光伏发电将超过核电专家分析猜测，将来 PV进展的年增长率在 20-30%之间. 。依据指数增长规律， PV将很快进展成巨大的市场。以整机容量计，需要3050 年就可超过核能 图 7 。其次届世界太阳能光伏会议主席Jurgen Schmidt说: “作为全球一种能源 , 光伏发电在下世纪前半期将超过核电 , 是 2030 年仍是 2050 年的最终几年超过 , 只是个时间问题。” 1997 世界发电总装机容量约2000GW，其中核能约 370GW，占 17。世界核电进展是呈收缩或维护趋势，我国和很多进展中国家由于工业化速度加快，能源短缺，仍会适当的进展核能。到下世纪 3050 岁月，核能将进展到 500 600GW左右。 1998年世界光伏发电总装机容量 0。8GW，以 2040 年运算，这要求从现在开头，光伏发电每年增长速度为 16.5 。专家估量下世纪前半期的 3050 岁月光伏发电将超过核电，是一个有依据的猜测，前提是光伏系统安装成本能和可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结核能相比。石油对能源的奉献整整花了100 年, PV 从今日对能源的微小奉献到将来的重大奉献所需时间比石油要短得多。由此可以看出太阳能光伏发电将来具有重大的应用背景，前景是特别光明的，降低太阳能光伏发电成本是进展太阳能光伏发电关键问题。技术的不断进展将会进一步降低太阳电池的生产制造成本，使其更具竞争力，预期 10 年以后，光伏组件的制造成本将下降一半，达到1.5 美元/ 瓦左右，到时，光伏发电成本将可与目前的火力发电相竞争。太阳能的推广和应用是与节能技术分不开的。10 年以后，我们的照明系统再不是白炽灯或日光灯，取而代之的将是高亮度的发光二极管（LED），发光二极管耗能小，寿命长达几十年，节能技术的进展为大规模推广和应用光伏发电产品供应有利的条件。目前，国际光伏产业的进展已向集团化、规模化进展，产量增幅稳固，生产成本和市场售价平稳下降，日本已有三家光伏制造企业具有100 兆瓦以上的生产才能，生产规模的扩大，导致原材料和制造成本的下降。在我国，“绿色奥运”、“西部大开发”、“乡乡通”等工程的实施，将使光 伏电池在国内的销售急剧增长。加入WTO以后，在国外产品的冲击下，我国光伏企业竞争意识加强，纷纷更新设备、扩大规模、提高质量、降低成 本。然而，要成为具有国际竞争力的一流企业，必需要实现肯定的生产规 模，具有先进的技术设备，高水平的内部治理和市场开拓才能以及具有国 际水准的创新研发和产品开发才能，这样企业才能处于连续永恒的竞争的 位。随着我国经济建设规模的不断扩大，环境问题越来越引起全社会的广泛关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结注，传统的能源结构已经不能适应经济、社会和环境的可连续进展要求，因此促进可再生能源的开发利用已经成为我国能源建设的一项紧迫任务，目前中国政府已经订立中华人民共和国可再生能源促进法，以勉励和支持中国可再生能源行业的健康有序进展。信任中国的光伏产业能借着这股东风，在猛烈的国际市场竞争中健康进展，也使光伏发电这种具有可持续进展抱负特点的能源技术进入中国的能源结构并成为能源主体的构成之一。可编辑资料 - - - 欢迎下载