太阳能光伏产业发展前景分析.docx
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1、太阳能光伏产业发展前景分析邓 毅1 相关知识和概念简介1.1 传统能源传统能源又叫常规能源。是指在现阶段科学技术水平条件下,人们已经广泛使用、技术上比较成熟的能源,如煤炭、石油、天然气、水能、木材等。随着科学技术的发展,非常规能源不断转化为常规能源。在同一历史时期,因各国科学技术水平的差别,常规能源与非常规能源的范围也可能不同。如工业发达国家已把核裂变能列入常规能源,而在中国尚属非常规能源。传统能源中的煤炭、石油和天然气都是由远古的生物化石演变而成的,故统称为化石燃料。煤炭是世界上储量最丰富的矿物资源,其次为石油和天然气。1.2 新能源新能源又叫非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚
2、开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、风能、地热能、海潮能、生物质能和核聚变能等。1.3 清洁能源清洁能源是不排放污染物的能源,包括核能和“可再生能源”,可再生能源是指原材料可以再生的能源,如太阳能、风能、水能、生物质能、海潮能等,可再生能源不存在能源耗竭的可能,因此日益受到许多国家的重视,尤其是能源短缺的国家。1.4 低碳经济低碳经济,是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展低碳经济,一方面是积极承担环境保护责任,完成国
3、家节能降耗指标的要求;另一方面是调整经济结构,提高能源利用效益,发展新兴工业,建设生态文明。这是摒弃以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集约的发展模式的现实途径,是实现经济发展与资源环境保护双赢的必然选择。1.5 光电效应光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。1.6 光伏效应“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是
4、由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。1.7 光伏发电太阳能发电分为光伏发电和光热发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电,简称“光电”。光伏发电是利用光伏效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。太阳能光伏发电(简称太阳能发电或光伏发电),就是利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能(如下图所示)。早在100多年前,科学巨匠爱因斯坦就发现了光电效应,为人类利
5、用太阳能提供了理论依据。1954年,美国贝尔实验室开发出光电转换效率为4.5%的单晶硅太阳能电池,使人类直接利用太阳能发电的梦想成为现实。光伏发电系统示例太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,整个系统造价很高;在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行,省去蓄电池,不仅可以大幅度降低造价,而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。1.8 光伏产业利用太阳能的最佳方式就是光伏转换,即利用光伏效应,使太阳光射到
6、硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为光伏产业。太阳能光伏产业链包括多晶硅原料生产、硅棒、硅锭生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏产品生产和光伏发电系统以及相关专用设备的制造等环节。进入新世纪以来,美国、西班牙、德国、日本等纷纷制定扶持政策和发展规划,光伏产业呈现出蓬勃发展的局面,成为全球各国尤其是发达国家关注和争夺的焦点。2 光伏产业现状扫描2.1 光伏产业概述理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中
7、,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在1013,国际上同类产品效率约1214。光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年,中国并网发电还未开始全面推广,不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。在光伏发电产业链中,从多晶硅到电池组件,生产的技术门槛越来越低,相应地,企业数量分布也越来越多。因此,整个光伏产业链的利润主要集中在上游的多晶硅生产环节,上游企业的盈利能力明显优于
8、下游。目前,中国大陆多晶硅生产获取的利润在最终电池组件产品利润总额中的比例最高,约达到52%;电池组件生产的利润占比约为18%;而电池片和硅片生产的利润占比分别约为17%和13%。自2008年以来,多晶硅价格开始出现较大幅度的回落,到目前,国内多晶硅现货价格已由去年的500美元/公斤回落至100150美元/公斤。多晶硅产能扩张速度过快,而需求增长相对缓慢是导致价格下跌的主要因素。据iSuppi公司2008年的预测,2009年,全球多晶硅供应量将翻一番,而需求的增长幅度仅为34%。因此,多晶硅的价格存在进一步下跌的可能性。iSuppi甚至表示,到2010年的时候,多晶硅现货价格将降至100美元/
9、公斤,这将大大降低多晶硅供应商的盈利能力。多晶硅价格下跌将增厚电池片生产商的利润,不过,纯硅片业务也存在很大风险。不论是上游的多晶硅供应商,还是下游的电池片制造商,制造硅片都不存技术性难题。当上下游同时进军硅片业务的时候,硅片业务这一链条的利润受到大幅挤压。2.2 我国光伏产业取得的进步 中国光伏产业取得的进步世界瞩目。20062007年,陆续共有10家中国光伏企业在海外上市。其中8家在美国上市公司的市值已达到200亿美元。2007年,我国已有500多家光伏企业和研发单位。但产业链各个生产环节差别较大,行业主要集中在产业链中下游。近几年,中国光伏产业每年以4倍以上的速度快速发展,光伏产品由20
10、01年的3MW迅速达到2008年的2000MW,增长了600多倍,一跃成为世界第一强。中国诞生了一批世界级领军企业和海外上市企业,如无锡尚德、邢台晶龙、保定英利、常州天合、南京中电等。中国光伏产业总产值也从过去每年不足1亿元,发展到现在每年500亿元,一个高科技新能源产业正在兴起。联合国2009年全球可持续能源投资趋势报告称,2008年中国成为亚洲吸引可持续能源投资最多的国家,总额达156亿美元,较2007年上涨18%。无锡以尚德为主正建设1000亿元的光伏产业园,常州等六县市也在打造各自的1000亿元光伏产业园。光伏产业总产值到2010年可望突破2000亿元,2012年将突破1万亿元大关。2
11、.3 我国光伏产业现状与问题在全球能源需求不断升高,传统能源价格居高不下以及环境问题关注度不断提升的背景下,可再生能源在全球范围内得到快速发展。中国太阳能光伏产业也取得了骄人成绩,涌现了无锡尚德、江西赛维等一大批优秀太阳能光伏企业。但中国整个太阳能光伏产业发展却并尽如人意,存在核心技术落后、产业链发展不平衡、产品附加值低等问题。而产业链的发展与产业前景关系密切,正确认识我国太阳能光伏产业链发展现状与问题,是推动国内光伏产业健康发展的条件。2.3.1 国内多晶硅原材料生产技术落后,且产量供应不足,多依赖国外进口多晶硅制造业是光伏产业链的首端,是影响整个产业发展规模的重要环节,也是目前限制我国光伏
12、产业发展的瓶颈。我国多晶硅生产技术主要基于改良的西门子法,由于工艺落后,能耗比高于世界先进水平。国内多晶硅原材料生产产量严重不足,如2006年全国需求量5000吨,实际产量不足3000吨,远不能满足国内需求。同时,多晶硅原材料生产是典型的规模化产业,产能超过1000t/a才能显示规模效益。但我国已投产的多晶硅企业产能不足,规模效益不明显。由于供需巨大缺口的出现,近期我国部分企业开始进入多晶硅生产,预计今后几年我国多晶硅过度依赖国外的局面将有所改观。2.3.2 硅棒、硅锭制造技术成熟,但对原材料依存度高根据爱尔兰商业通讯2007年5月份的报道,中国现有硅锭生产企业58家(含单晶体硅和多晶体硅),
13、硅片生产企业38家,且国内主要生产企业技术比较成熟,但由于该产业对上游多晶硅的依赖,导致部分企业开工率不足。2.3.3 太阳能电池生产增长强劲,产品主要出口自2003年起我国太阳能电池制造业以超常速度发展,年增长率达到400,2008年我国光伏电池年产量2000MW,位居全球第一。但目前产品也因价格高而95%以上只能出口。虽然国内太阳能电池生产取得巨大成绩,技术水平与国际相当,但仍停留在引进、消化、吸收层面,自主研发能力较弱,不利于产业长期发展。2.3.4 组件制造进入门槛低,产品附加值低,竞争力弱在整个太阳能光伏电池产业链中,组件制造由于投资少、建设周期短、技术和资金门槛低、最接近市场等特点
14、吸引了大批生产企业,是光伏产业链中发展最快的环节之一。据估计我国目前有180家以上的太阳能电池组件生产企业。而且主要厂家的产品都通过了TV、UL等国际认证。由于中国光伏产业链末端光伏发电市场尚未启动,95%以上的国产光伏组件出口国外。行业易进入和上游多晶硅原料不足造成国内封装产能过剩,产品质量参差不齐,且产品附加值较低,组件企业利润微薄,竞争力能力弱。2.3.5 光伏产品生产量大,但应用水平低光伏产品生产属于劳动密集型行业,在国外市场需求拉动下,光伏产品生产集中在珠三角、福建、浙江等沿海城市,出口产品包括太阳能灯、太阳能计算器、太阳能电池和组件。中国成为世界上最大的光伏产品生产国。受产品价格和
15、市场空间的限制,国内太阳能光伏产品应用化程度不高。3 中国光伏产业发展战略思考和发展前景展望3.1 发展战略思考从整个产业链来看,我国光伏产业主要集中于价值较低的中间段:硅料铸锭切片、电池、组件、系统配套产业,而价值相对较高的高纯硅料提纯产业集中于欧美日7大厂商,系统集成则主要集中于市场发达的德国、西班牙、美国和日本。从价值链来看,上游硅料和下游系统集成的毛利率最高可到70%以上,中间的铸锭、切片、电池、组件等毛利率较为合理,大约在20%左右。我国光伏产业应向上下游拓展和延伸,壮大和提升中国光伏产业的价值、产值和市场。从技术链来看,尽管我国取得了光伏产业关键的电池和组件的技术进步,冶金级高纯硅
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