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国 内外光伏 发 电现状 及 趋 势
国 家发 展 改革委 员会 能源研 究所 王 斯 成
太 阳能 光 伏 技 术 是利 用 半 导体 材 料 的光 电 效 应将 太 阳能 直接 转化 为 电能 的一 种 技术 形 式 ,
是太阳能利用 的一种重要形式 。 光伏发 电技术 近年
区建设 ; 运行 可靠 , 机 械 转 动部 件 , 无 使用 安 全 ,
免维 护 , 人值 守 ; 阳能 资源永 不枯 竭 ( 无 太 至少 5 0
亿 年 ) 各 地 区差 异 不 大 , 实现 分 布式 电站 ;生 , 可 产资 料 丰 富 , 材 料 储 量 丰 富 , 硅 为地 壳 上 除氧 之 外 的丰 度 排列 第二 , 到 2 %之多 ; 达 6 不单 独 占地 : 可 以安 装 到建筑 上 ;规模 大 小 皆宜 ,可 为 IW~ O
1 0 W, 以“ 积木 ” 建设 和安装 ; 装容 易 , oG 可 搭 式 安
来 发展很快 , 成本 持续下 降 。据 E I G en ec PA、 re p ae 和德 意志银 行 的预测 , 2 1 左 右 , 到 0 5年 光伏 发 电 就可 以做到 每度 电 1 分 , 5美 达到 “ 价 上 网 ” 即 平 ,
与常 规发 电成本 相 一致 。届 时 , 光伏 发 电 的市 场
将会迅 速增长 。
一
建 设 周期 短 , 装 成 本 低 ; 量 回 收期 短 , 安 能 只有 08 3 .~ . , 0年 能量 增 值效 应 明显 , 8 3 达 - 0倍 ; 规律 性强 , 可预 测 , 调峰 效 果 明显 , 度 比风力 发 电容 调
、
光伏发 电是未 来世界 的能 源支柱
20 0 7年全球 人 口 6 5亿 ,能源 需求 折合 成装 机 为 1T 5 W;到 2 5 0 0年 全世 界人 口大概 将达 10 0
亿 , 源 需求 装 机 达 4 ~ O W , 时 人 类对 能源 能 0 6T 届
易; 降价潜 力大 。
因此 ,太 阳光 伏 发 电 具 有 最 广 阔 的发 展 前
景 ,是 各 国最 着力 发 展 的可再 生能 源技 术之一 。
的需 求只能依靠 可再生能 源来解决 。 是 , 但 世界上 潜 在 水 能 资 源 46 W, 经 济 可 开 采 资 源 只 有 . T 09 W ;风 能 实 际 可 开 发 资 源 2 W ;生 物 质 能 . T T
3 W。核 能 的争议 很 大 ,如 果按 照 目前核 裂变 技 T
欧洲联 合研 究 中心 (R 对 光伏 发 电 的未来发 展 J C)
作 出如 下预 测 :0 0年 世界 太 阳能发 电的发 电量 22 占世界 总能 源需求 的 1 2 5 %,0 0年 占到 2 %,10 0 20
术 , 资源 限制最 多 可 以开发 3 W。人类 掌握 可 受 T 控核 聚变技术预计还 要 1 0年 。 0 因此 , 只有太 阳能
是惟 一能够保证人 类能 源需求 的能量 来源 ,其潜
年则
将 超过 5 %。 O
最近 国外 的研 究报 告 指 出 , 年 内我 国将成 几
为温室 气体 量 排放 最 多 的 国家 。世界银 行 估计 ,
在 资源 10 0 T , 2 0 0 W 实际 可开采资 源高达 6 0 W 。 0T 太 阳光伏 发 电优势 明 显 , 体表 现 为 以下几 具 点 :体 积 小 、重 量 轻 ,单 位 重 量 比功 率 为 5 ~ 0
10 W/g 寿命 长 :0 5 00 k ; 2 ~ 0年 ( 作 2 工 5年 , 率 下 效
22 0 0年 我 国 由于 空 气 污染 造 成 的环境 和健 康 损 失 将达 到 G P总量 的 1 %。为此 , 国政府 积极 D 3 我 努 力 ,承诺 到 2 2 单位 国 内生 产总值 二 氧化 0 0年
碳 排放 比 2 0 0 5年下 降 4 %~ 5 0 4 %。根据我 国可再 生能 源 中长 期发 展规 划 给 出的数 据 , 出我 国未 看 来 的能源和 电 力来 源将 是 太 阳能 。
降 2 %) 零排 放 : 燃 料 消耗 , 噪 声 , 污 染 ; 0 ; 无 无 无 发 电不用水 ( 倍 聚光 电池 也如 此 ) 可 在 荒漠 地 高 ,
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二、 国内外光伏 发 电的市 场发展
世 界 光 伏 产 业 和 市 场 在 严 峻 的 能 源 形 势 和 人 类 生 态 环 境 ( 球 变 暖 ) 势 压 力 下 , 19 地 形 自 90 年代 后 半 期 起 进 入 了快 速 发 展 时 期 , 界 太 阳 电 世
世界光 伏发 电市 场 作 出 了近乎 相 同的预测 :0 9 20 年 世 界 光 伏 发 电市 场 将 会 有 一个 明显 的下 滑 ,
21 0 0和 2 1 将 保 持 在 一 个 稳 定 的 水 平 ,光 伏 市 0 1 场 的复 苏 将 是 在 2 1 0 2年 以后 。从 2 0 0 9年 中 国光
池 产量逐 年增 长 ,过 去 l O年 的平 均年 增长 率达
到 4%, 过 了 I 0 超 T产 业 , 经 成 为 世 界 上 发 展 最 已 快 的 产 业 之 一 。 0 8年世 界 太 阳电 池 的 产 量 更 是 20 高 达 79 W , 2 0 . G 比 0 7年 增 长 将 近 1 0 。我 国 太 0% 阳 电池 的 发 货 量 已经 连 续 两 年 (0 7年 、0 8年 ) 20 20
伏 产业 的情况 看 , 场需 求 并 没 有下 滑 , 个 主 市 几 要企 业 的产量 都超 过 2 0 0 8年 ,从 其 全球光 伏产
量看 , 2 0 比 0 8年还略有 增长 。
三 、 国光 伏 发 电 的 技 术 现 状 和 发 展 趋 势 我
光 伏发 电 目前 发 展 的最 大制 约 因素 是 成本
太高 ,太 阳电 池 占光 伏 发 电 系统 价 格 的 6 %以 0
位 居世界第一 。 世界前 3 0家太 阳电 池生 产企 业 中我 国大 陆 有 1 0家 , 台湾有 5家 。我 国大 陆 2 o 0 8年 太 阳电 池
总产量 约为 2 o MW, 60 占世 界 总产量 的 3 .%, 29 台 湾 总 产 量 约 为 90 0 MW , 占 世 界 总 产 量 的 1 . , 陆 台湾 合 计 3 0 MW , 2 0 4 大 1% 50 占 0 8年 世 界
上, 因此 开发廉 价 、 效 、 高 高可靠 、 稳定 、 高 长寿命
的太 阳 电池就 成为世界 各 国攻关 的焦点 。 目前 太
阳电池 的研 究 开发 主要 围绕 已经 商 业化 的 晶体
硅 太 阳电池 、 晶硅 太 阳电池 、 化镉 太 阳电池 、 非 碲 铜 铟镓硒 太 阳电 池 以及 聚 光太 阳 电池进行 , 于 对
太阳电池产量 的 4 . 43 %,是 世界 太 阳电池 第一 大
生产国 。
目前 尚未 商业 化 的太 阳 电池 , 称其 为下一 代 的 或
太阳 电池 , 国也 都投 入 了很大 的资 金和研 究力 各
20 0 0年 以来 , 国率先 实 施 “ 网 电价 ” , 德 上 法 要 求 电网公 司 以 4 ~ O欧分/Wh的 电价全 额 收 O5 k
购光伏 电量 。有 了这样 的法律 , 装光 伏发 电的 安 用 户可 以通过 销售绿 色 电力获 得 收益 ; 银行 的贷
量, 包括 晶体硅 薄 膜 太 阳电池 、 染料 敏化 电池 、 有 机薄膜 电池 、 纳米 电池 、 光吸收 电池 等。 分
我 国 太 阳 电 池 的 研 究 开 发 始 于 15 9 8年 ,
17 年 就 成 功地 将 自主研 发 的太 阳 电池首 次应 91
款可 以如数 回收 ; 光伏 生 产厂 家通 过销 售 太 阳电
池赚钱 ; 政府 达 到 了推 行 清 洁 能源 的 目的 ; 力 电 公 司通 过 销 售绿 电 购买 绿 电 , 经济 上 不亏 损 ( 取
之于 民用 之于 民 )还 完成 了减 排 义务 ; , 政府 通过
用 于我 国发射 的 东方 红二 号 卫星上 ,于 17 9 3年
开始将 太 阳电池用 于地 面。 自 18 年开始 , 阳 91 太
电池及其 应用 开 始列 入 国家 的科 技 攻关计划 , 通 过 “ 五 ” 18 — 9 5年 ) 十一五 ”2 0 — 0 0 六 (9 1 18 到“ (0 6 2 1
媒 体的广 泛宣 传 , 使那 些 自愿 购买 绿 色电 力 的 自
愿为保护环境 和能源 的可持续发 展做 出贡献 。 该 项政 策 的 实施 大 大拉 动 了 德 国 国 内光伏
年 ) 个 五 年计 划 , 太 阳 电池 器件 和应 用 技术 六 在 方 面取得 了可喜 的成绩 ;0 0年 以后 国家科 技部 20 又启 动 了 国家 “6 ” 划 和 “7 ” 划 , 别对 光 83 计 93 计 分 伏发 电的产业 化技术 和基础 性研究 给予 支持。重
点科技创 新成果 介绍 如下 :
市 场 ,连 续多 年光伏发 电的安装 量 居世 界 第一 。 继 德 国之后 ,欧 洲其 他
国家也 都 前 后 开 始 实施 “ 网 电价 ” , 上 法 使得整 个 欧洲 的光伏 市 场迅 速上
升 ,0 7和 2 0 20 0 8年 , 欧洲 的光伏 市场都 占到世界 光伏 市场的 8 %。值得 注意 的是西班牙取 代德 国 0 成 为 20 0 8年 世 界 最 大 的 光 伏 市 场 ,全 年 安 装 2 0 MW , 50 占世 界市场 的 4 %。 6 S l l a和 Slr ul k都 对未来 几 年 的 oa Pa t z o to aO o
( ) 晶硅 材 料 一 多
高 纯多 晶 硅材 料 的供 给 一 直 是我 国光伏 产
业发展 的瓶 颈 ,0 5年 以前 ,无论 是半导体 级硅 20 材料 还是 太 阳能级 硅材 料全 部依 赖进 1 , 2 而这项 t
技术 国外也对 我 国进行 封锁 。高纯 多晶硅材料 的
制备 技术 列入 了 “ 十五 ” 技攻关计 划 , 科 对西 门子
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法、 流化床 法 以及 冶金 法等 各条 技术 路线 进 行 了 探索 和攻 关 , 同时还 对解 决 多 晶硅 材料 生 产 中的
( ) 伏 发 电 系统 和 关 键 部件 四 光
“ 五 ” “ 五 ” 间 的 国 家 科 技 攻 关 计 划 六 至 九 期
废料、 废气 排 放和 环保 问题 也给 予 了科 技 攻关 经
主要 围绕 独立 光 伏发 电 系统 进行 , 后完 成太 阳 先
费 的支持 , 我 国在高 纯多 晶硅 材 料 的制 备技术 使 和 清洁生产技术 发 面取 得 了突破 性进 展 。 目前 ,
我 国几 家 主要高 纯多 晶硅 生 产 企业 的生 产 技 术
已达 到 国际 平 均水 平 , 产量 也在 逐 年 增 长 , 信 相 通 过进 一步 的科技 投 入和 攻关 , 国多 晶硅制 备 我
能户用 电源 、 独立 光 伏 电站及 其 控制 器 和逆变 器
的攻关 及 产 品开 发 , 建设 完成 很 多太 阳能 光伏 应 用示 范 工 程 , 及 太 阳 能户 用 电源 、 立 村落 电 遍 独
站 、 播 、 信 、 油 、 象 、 伏 水 泵 、 阳能 学 广 通 石 气 光 太
校等各 个领 域 。“ 十五 ” “ 和 十一 五” 则将 光伏发 电
的单位 能耗 、 品质量 和纯 度 以及 清 洁生 产 等方 产 面一定 都会 达到世 界 先进 水平 , 产 量也 将 能够 其
满 足 国内太阳 电池 生产 的需求 。 ( ) 体 硅 太 阳 电 池 二 晶 从“ 六五 ” 始 , 开 晶体 硅 太 阳电池 就 一直 是科
的 重点 逐 渐 转 移 到 并 网 光伏 系统 的 部 件研 究 和 系 统 开发 , 已经 在 系 列 并 网逆 变 器 、 光伏 建筑 一
体化、 大型并 网光 伏 电站 以及 光伏 阵列 自动 跟踪 系统 方 面取得 了可喜 的进 展 。以下是一 些光伏发
电系统 和部件方 面典 型 的科技创 新成果 : 1 独 立
光伏 和风/ . 光互补 电站 及装备 。 七 五” “ 至“ 十五 ” 间 , 国科技 计划 对 独立 运行 光伏 发 期 我 电技 术进 行 了持 续支 持 , 掌握 了系统 集成 设计 技
术 、 心设 备 研 发 生 产 技 术 , 核 自主开 发 出从 几 十
技 攻关 的重点 , 单 晶硅 太 阳 电池 技 术 、 晶 硅 对 多
铸锭 技 术 、 效 电 池技 术 、 体硅 太 阳 电池 产 业 高 晶
化技 术 以及 特 殊 太 阳电池 组 件 ( IV) B P 的开 发 注 入 了大量 资金 和人力 , 得 了可 喜 的进 展 。单 晶 取
硅 太 阳电池 的实验室 效率 最高 达 到 2 . 04 %,产业 化单 晶硅 太 阳电池 的最 高效 率 已 经超过 1 %; 8 多 晶硅铸 锭 炉 的开 发 在 “ 五 ” 间 达 到 4 k 七 期 0 g级 , “ 十五 ” 间达 到 10 g级 , 在我 国已经 能 够 自 期 6k 现 主制 造 5 0 g 的多 晶硅铸 锭 炉 ; 0k 级 多晶硅 太 阳电 池的 实验室 效率 最高 达 到 1 %, 业化 多 晶硅 太 8 产
阳电池 的效 率普遍 达到 1 . 65 %。
瓦 到上 百 千 瓦 的独 立 运行 光 伏 系 统及 风/ 光互 补 系统 的控制 、 逆变设 备 , 已实现规 模化推广 。在 并 此基 础上 , 国在 “ 我 十五 ” 间 针对 西部 省份 无 电 期 居 民 ,大规 模推 广 应用 独 立运 行 光伏 发 电技术 ,
先后 建成 独立 运行 光伏 和 风/ 补 电站 10 余 光互 00
座, 推广 光伏 和风 / 光户 用 系统数 1 0万套 , 解决 了
近 4 0万无 电居 民的生 活用 电问题 。 0
( 薄膜太 阳 电池 三)
由于薄 膜 太 阳电池 的成 本 优势 , 终 是我 国 始 政 府在 光 伏 发 电方 面 重 点 支 持 的领 域 , 早在 “ 七
五” 间 , 期 国家 科 委 就 投入 2 0 0 0多万 元 , 北 京 在
2 并 网光 伏发 电 成套设 备 开 发及工 程示 范 。 . 国 家在 “ 十五 ” “ 和 十一 五 ” 间 将 并 网光 伏发 电 期
的 设 备 开 发 和 工 程 示 范 作 为 科 技 攻 关 的重 点 。 “ 十五 ” 以来 , 已经 在 系 列并 网光 伏 逆 变 器 、 网 并
有 色金 属研 究 院 建成 年 产 10 w 非 晶硅 太 阳 电 0k
光 伏 建 筑 一 体化 和 大型 并 网荒 漠 电 站 的工 程 开
池生产线 。 进入 2 世 纪 ,国家 通过 科技 攻关计 1 划 、8 3 计划 、9 3 计 划 以及 各 项创 新 计划 , “6 ” “7 ” 对
薄 膜太 阳 电池 的研 究 开发 和产 业 化 给 予 大 力 支
发 上取 得 了 突破性 进 展 。在并 网光伏 逆变 器上 ,
开 发 出 主 要 用 于 光 伏 建 筑 一 体 化 上 的 3 10 -0
k
A 系列 中小 功 率 逆 变 器 和 主要 用 于大 型荒 漠 V
电 站 的 10 5 0 V 系 列大 功 率 并 网逆 变器 ; 0 ~ 0k A 在
持 , 我 国在 非 晶硅 、 化镉 、 铟 镓 硒 、 料 敏 使 碲 铜 染 化 以及 微 晶/ 晶太 阳 电池 等诸 多 方 面 距均 取 得 非
了很 好 的进展 , 我 国薄膜 太 阳 电池 的产业 化 打 为 下 了 良好 的基 础 。
光伏 建 筑 一体 化 ( IV) , 发 出光 伏屋 顶 、 BP 上 开 光 伏 幕墙 、 伏 围 栏 、 伏 遮 阳棚 等 多种 类 型 与建 光 光 筑 结合 的形 式 ,并 已成 功 在奥 运 场 馆 上 得 到应
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用; 在大 型荒漠 光伏 电站 中成 功开 发 出多种 光伏
阵列跟踪 系统 , 使我 国在 光伏应 用 领域 达 到 国际 先进水平 。
四 、 国光 伏 发 电 市 场 我
( ) 国光伏发 电的 潜在 市场 二 我 1 .农村 电气化 的潜在 市场
截 至 20 0 5年 底 ,我 国还 有 大 约 2 0万 户 , 7 10 2 0万 无 电人 口 ,其 中有 10无 电 户 需 要 在 0
( ) 伏 发 电 市 场发 展 一 光 进入 2 世 纪 ,我 国的光 伏市 场 在政 府 的推 1
动下 开始 有 了 比较 快 的 发展 , 后 实施 了 “ 藏 先 西 无 电县 建设 ” “ 国光 明工 程 ” “ 藏 阿里 光 电 、我 、西 计划 ” “ 电到 乡工程 ” 以及 “ 电地 区 电力 建 、送 无 设 ” 国家计 划 。“ 等 九五 ” 十一 五” 间 , 至“ 期 又开展 了多项 城市 并 网光 伏 发 电 和 大型 并 网荒漠 电站
22 0 0年 以前 采 用光 伏 和 风光 互补 发 电系统 解 决 用电问题 。如果按 照脱 贫标准 ( 每户装机 20 , 0 Wp 每年每 户用 电 20 Wh 估算 , 0k ) 预计 总装 机容量 为
20 0 MWp 如 果按边 远 地 区城市 用 电标 准 ( ; 每年每
户 用 电 10 k ) 估 算 , 则 潜 在 市 场 容 量 是 0 0 Wh
1 0 MWp 1 00 ( GWp) 。
2 .与建 筑结合 的光伏发 电系统 ( P ) B V I
现在 , 全世 界大 约 7 %以上 的太阳 电池用 于 0
的工 程示范 。我 国政府 还 争取 了 国际援 助 , 开展
了 多 项 国 际 合 作 计 划 , 大 推 动 了 光 伏 发 电 在 农 大
并 网 发 电 系统 , 主要 是 以与 建 筑 结 合 的 方 式
( IV) BP 安装 在城市 建筑 上。按照 我 国中长期发展 规划 , 21 到 0 0年 , 国 BP 的太 阳 电池 累计 安 我 IV
村电气化 方面 的应用 推广 。我 国 的“ 可再 生能 源
法” 已于 2 0 0 6年 生效 , 政府 各部 f ( 改委 、 技 -发 3 科 部、 建设
部 、 政部 、 财 信息 产业 部 、 农业 部等 ) 积 都 极推动光 伏发 电的应 用推 广 , 启动 了多个 光伏 发
电项 目。奥运 申办成 功后 , 了“ 为 绿色 奥运 ” 的承
装量要达 到 5 MWp 到 2 2 0 ; 0 0年要达 到10 M 。 0 0 Wp 我 国现有 大约 有屋顶 面积 4 O亿 m ,加 上南立 面 2
可利 用面 积大 约为 5 0亿 m ,如 果 2 %用来 安装 0 太 阳 电池 , 以装 10 Wp 可 0G 。
诺, 北京 市 已经建成 多项 光伏 建筑 一 体化 工程 和
太阳能路灯 1. 3 5万盏 , 总功 率 1 M 。 0 W 根据招标 网 的统计 ,0 8年全 国通过 公开 招 20 标 的光伏 发 电项 目共 计 15个 , 7 已经 完成 安装 的
3.大规模光伏 ( S P L — V)荒漠 电站
根据 我国可再生 能源中长期发展规划 , 在
21 0 0年 以前 将在 甘 肃 、西 藏 和 内蒙 古建 立多 座
1 1 MWp的 沙 漠 试 验 电 站 ( 装 机 5 MWp 。 ~0 总 0 ) 2 1 ~ 0 0年期 间将得 到进 一步 推广 , 2 2 00 22 到 0 0年
光伏项 目的总功 率达到 3 MW ,估计未 公开招 标 0
的光伏项 目功 率约 为 1 MW,0 8年 国内光伏 系 0 20 统安装量合计 约为 4 MW。截 至 2 0 0 0 8年底 , 国 我
底 累计大 型荒漠光 伏 电站 装机将达 到 2 0 Wp 0M 。 我 国 1%的 国土 面 积 为 不 能用 于 耕作 的荒 2 漠 和滩 涂 , 总面 积为 10万 k 我 国的荒漠 资 2 m。 源 主要 分布 在光 照资 源 丰富 的西北 地 区 , 年总 其 辐 射在 1 0 k / 60 Whm 以上 。如果 用 2 %的荒 漠来 安
装 太 阳 电池 , 机 容量 就 将 达 到 10 G , 我 装 0 0 Wp 是 国 20 0 6年 全 国电力装机 的 2倍 。
光伏发电 的累积 装机 已经达到 10 4 MW。 国光伏 我
发电 自 18 9 0年 以来 的市 场发展 见表 1 。 虽 然 我 国的 太 阳 电池 产 量 连 续 2年 居 世 界
第一 , 但是 9 %出 口, 内安装 量 仅 占 2 我 国 8 国 %,
的光伏产业完全 依赖 国际市场 。我 国 目前 急需 开 拓国内市场 。
表 1 18 9 0年 以来 我 国 国 内光 伏 市 场 的发 展
年 份 1 8 0 9 1 8 5 9 1 9 0 9 19 5 9
单位 :W k
20 00 20 02 20 04 2 0 06 2 0 07 2 0 08
年 装 机 累 计
8 l. 65
7 0 20 0
50 0 l8 70
l5 50 6 3 60
30
30
230 0 0
10 0 0 0
10 0 2 00 4 00 0 0 0 0 0 0 80 0 l0 0 100 0 0 0 0 0 40 0
10 0 4 0 0 6 0 0 9 0 5 0 5 0