光伏发电在能源和可持续发展中的作用和地位.docx

1、光伏发电在能源和可持续发展中的作用和地位国内外光伏产业发展现状及杭州发展的对策研究一、全球光伏产业发展概况和趋势（一）全球光伏产业发展概况在能源危机和全球气候变暖的压力下，太阳能等可再生能源越来越受到关注，全球光伏产业正以一个朝阳产业的面貌高速成长。根据欧洲光伏工业协会（EPIA）的研究报告GlobalMarketOutlookforPhotovoltaicsuntil2013，2008年，全球新增光伏装机容量5.6GW,年增长率132.4%;累计装机容量接近15GW,年增长率60%,1998年2008年10年间年均增长率超过30%。EPIA预测，至U2020年，全球光伏发电量为274TW,占

2、全球发电量的1%;到2040年，全球光伏发电量达7368TW,占全球发电量的21%。（二）全球光伏市场发展预测EPIA预测：到2020年，世界太阳能光伏组件年产量将达到40GW,总装机容量为195GW,发电量为274TW,占全球发电量的1%;到2040年光伏发电量达7368TW,占全球发电量的21%。（三）技术发展及趋势1.光伏电池技术不断发展太阳能光伏发电的最核心器件是光伏电池。进入21世纪，光伏电池无论从结构上、材料工艺上都得到了新的发展。（1）硅太阳能电池硅太阳能电池可分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。单晶硅太阳能电池开发最早，转换效率最高，技术最为成熟。其结构和生产工艺已定型，产

3、品应用广泛。但由于受单晶硅材料价格及繁琐的电池工艺影响，成本价格居高不下，不利于大规模推广应用。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池类同，光电转换效率在12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，电耗低，总的生产成本较低，因此得到广泛应用。（2）硅薄膜太阳能电池硅薄膜太阳能电池分为多晶硅（包括微晶硅）薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池等。多晶硅（P-Si,包括微晶）薄膜太阳能电池兼具单晶硅和多晶硅太阳能电池的高转换效率和长寿命的优点，同时材料制备工艺简单，可在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜。使用的硅材料远较单晶硅少，又无效率衰退问题，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，因

4、此多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。非晶硅（a-Si）薄膜太阳能电池的硅材料消耗很少，生产电耗更低。它的特点是具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻，发展潜力极大。但由于非晶硅本身对太阳光波长不敏感，限制了其转换效率，国际先进水平为10%左右。而且随着光照时间延长光电效率衰减。（3）多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，主要包括碎化钱III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。硫化镉、硫化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，易于大规模生产，但镉有剧毒，对环境有污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。

5、碑化钱（GaAs）III-V化合物电池的车换效率可达28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs材料的价格不菲，因而限制了GaAs电池的普及。铜锢（钱）硒薄膜电池适合光电转换，不存在光致衰退问题，转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点。但由于锢和硒都是比较稀有的元素，发展受到限制。（4）有机太阳能电池以有机材料代替无机材料是刚开始的一个研究方向。目前的光电转换效率为5-8%,预计未来4-5年内可以达到10%。由于具备质轻、可挠曲、制程环保、低成本及应用性佳等优点，有机太阳能电池被认为是最

6、具潜力第三代新兴太阳能电池。但它能否成为具有实用意义的产品，有待于进一步的研究。（5）染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池（DSSC）也是第三代太阳能电池。自1991年Gr?tzel等将纳米多孔电极应用到染料敏化太阳电池取得了突破性进展以来，由于该电池具有成本低、制作工艺简单和环境友好等潜在优势，成为太阳电池研究领域一个新的热点。目前，染料敏化太阳能电池的光电转换效率已能稳定在10%以上，寿命达1520年，但其制造成本仅为硅太阳能电池的1/51/10。2.电池转化效率不断提高随着技术进步，电池的光电转换效率不断提高（见图1-1）。目前单晶硅电池效率为16%20%,多晶硅为15%18%。而非晶硅

7、薄膜电池效率单节为5%7%,双节在6%8%之间，非晶硅与微晶硅叠层电池效率在8%10%之间，且稳定性不断提高。晶体硅电池转化效率图年份资料来源：美国国家能源部可再生能源实验室图1-1基于晶硅片的光伏发电技术转化效率3.硅片厚度不断降低30年来，太阳能电池硅片厚度从450500pm降低到目前的180200w叫硅材料用量的大幅度降低对太阳电池成本降低起到了重要作用（见表1-1）。表1-1晶体硅太阳能电池硅片厚度变化趋势年份硅片厚度，pm珪用量，叱州即也池20世纪70年代450-5002020世纪80年代400-45016-2020世纪90年代350-40013-162006200-22010-11

8、2007180=2009-102010160-1807资料来源：齐鲁证券研究所4.电池组件成本大幅降低原材料价格下行是光伏产业持续高增长的一个重要因素。2008年多晶硅价格出现暴跌行情，成本的降低维持了行业的景气度。尤其是薄膜电池技术的发展，使得电池组件的成本大大降低，美国FirstSolar公司2008年底宣称：他们成功的把硫化镉薄膜太阳能电池的成本降到1.08美元/Wp(5.多晶硅将不再是制约瓶颈近年来，制约光伏产业发展的主要瓶颈是多晶硅供应不足。2007年,世界多晶硅产量在4万吨左右，而需求在6万吨左右，其中太阳能级多晶硅的需求约为4万吨。2008年供应缺口在缩小，而且随着多晶硅企业扩产

9、计划的实施，以及中小企业的进入，预计到2009年底多晶硅产能将过剩。6.薄膜电池异军突起在硅材料短缺的背景下，2007年和2008年薄膜电池经历了大发展。齐鲁证券的研究数据表明，2006年薄膜电池总产量为191MW,占世界电池产量的7%;2007年薄膜电池产量达到350MW,占比8%。2008年薄膜电池产量达到892MW,占比13%。EPIA预测，至2013年，薄膜电池的市场份额增加明显，2009年将达到18%,201许则高达25%,显示出薄膜电池的发展潜力。资料来源：EPIA图1-2多晶硅技术与薄膜生产能力展望7.专用设备及检测设备技术提升30年来光伏产业专用设备制造业的技术提升是光伏工业发

10、展的重要标志之一，它对光伏工业发展和光伏发电成本降低起到举足轻重的作用。例如：多晶硅铸造炉的发明及改进使多晶硅铸造形成规模化生产，由于材料成本优势，多晶硅电池产量持续增加，1998年超过单晶硅，成为光伏市场的主导产品；线锯的发明使硅片生产效率大幅度提高、切片损失和硅片厚度大幅度降低，对晶硅电池成本降低发挥了重要作用。二、中国光伏产业发展概况（一）中国光伏市场发展概况1.光伏发电市场现状我国光伏市场总体发展速度缓慢。2007年光伏系统安装量总计为20MW,仅为当年太阳电池生产量的1.8%,2008年安装量为45MW,累计安装量达到145MW,占全球安装量的0.8%,占太阳电池生产量的2.5%。中

11、国光伏应用仍以独立系统为主（95%）,并网光伏发电应用比例仅5%。而全球并网光伏发电比例平均值为83%,欧洲的比例高达99%（2007年底数据）。目前为止，政府仅批准了3家太阳能电站示范项目，分别为甘肃敦煌新增安装量累计安装量资料来源：EPIA,齐鲁证券研究所图2-120042008年中国光伏发电装机容量2.光伏发电市场预测2009年3月26日，财政部颁布了关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见，并同时下发了太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法，这标志着中国光伏市场即将大规模启动。EPIA预测：在政策驱动下，至U2013年，中国光伏累计装机容量将达4.2GW,成为包括欧洲和美国在内的全

12、球3大光伏市场之一。（二）中国光伏产业发展概况受国际需求的拉动，中国光伏产业高速发展，2008年中国大陆光伏电池总量1.78GW,占全球总量26%,成为全球第一生产大国。产业链中各环节的生产能力逐年提高。3.硅材料制备硅材料制备是光伏产业的最初环节，该环节产业具有高投入、高能耗和高风险的特点。目前，国内主要的晶硅材料生产厂商有：江苏中能硅业科技发展有限公司、洛阳中硅高科技有限公司、四川新光硅业科技有限责任公司、东汽峨嵋半导体材料厂、江苏大全集团和四川永祥股份有限公司等。根据2009年光伏产业研究报告，2008年国内太阳能级多晶硅产量3000吨，但仅占全球总产量7%。多晶硅材料生产基本上掌握在发

13、达国家生产商手中。4.太阳级硅锭/硅片制造太阳级硅锭/硅片制造时光伏产业链的第二个环节。目前，中国硅锭/硅片生产厂家超过70家，截止2007年底，全国单晶硅和多晶硅合计生产能力为21400吨/年。太阳级硅锭生产逐渐由初期的以单晶为主向多晶为主过渡，向世界主流趋势靠近，中国硅锭产业逐渐成熟。5.电池制造我国是太阳能电池生产大国，2006年我国电池产量为438MW,占世界总产量的17%,排名世界第三；2007年我国电池生产量为1.09GW,占全球总量30%,超过日本和欧洲，排名世界第一；2008年我国光伏电池总量1.78GW,占全球总量26%,稳居世界第一。国内太阳能电池生产企业50多家，在200

14、8年全球太阳能电池厂商排名中，无锡尚德，河北天威英利、晶澳以及台湾的茂迪等多家企业榜上有名。截至2009年初，中国光伏产业总计有11家企业实现海外上市，IPO融资总额超过20亿美元。表2-1为我国太阳能电池上市公司列表。表2-1中国生产太阳能电池上市公司企业名称上市时间上市地点所属行业涉及金额兴业太阳能2009-01-13中国香港(HKMB)太阳能6300万港兀东营太阳能2008-08-14欧洲(Euronext)太阳能512.15万欧元阳光能源2008-03-31中国香港(HKMB)太阳能9.87亿港兀拓日新能源2008-02-28中国大陆(SZSE)太阳能4.32亿元昱辉能源2008-01

15、-30美国(NYSE)太阳能1.3亿美兀英利太阳能2007-06-08美国(NYSE)太阳能3.19亿美兀赛维太阳能2007-05-31美国(NYSE)太阳能4.69亿美兀中电光伏2007-05-17美国(NASDAQ)太阳能9350兀美兀晶澳太阳能2007-02-06美国(NASDAQ)太阳能2.25亿美兀林洋新能源2006-12-20美国(NASDAQ)太阳能1.5亿美兀天合光能2006-12-19美国(NYSE)太阳能9805兀美兀阿特斯2006-11-09美国(NASDAQ)太阳能1.16亿美兀昱辉能源2006-08-08英国(AIM)太阳能2633万英镑尚德电力2005-12-15美

16、国(NYSE)太阳能3.96亿美兀天威保变2001-02-28中国大陆(SSE)太阳能5.46亿元力诺太阳能1992-05-10中国大陆(SSE)太阳能7200万元资料来源：光电新闻网6.组件封装组件封装是光伏产业链的重要环节。太阳电池必须经过封装形成组件才能应用。我国企业的组件封装能力远大于电池生产能力，具有较大的竞争力。据不完全统计，我国有组件封装生产线企业200余家，2007年封装能力约为3800MWp。天威保变是当前全球仅有的四家具备完整产业链的光伏企业之一。7.系统平衡部件-逆变器/控制器制造控制器/逆变器是光伏系统平衡部件（BOS）中最核心的部件。控制器/逆变器的国产化程度较高，绝

17、大部分独立光伏系统以及100150kW级的并网系统控制器/逆变器基本上是国内自行研发和制造的。部分大型并网光伏发电系统（大于100kW）采用了进口设备。国内制造商有合肥阳光、北京日佳、北京自动化研究院、北京恒电、北京科诺伟业、志诚冠军、南京冠亚、北京计科和南自通华新能源等企业。8.相关制造设备及相关专用材料制造目前为止，我国已经基本实现了SiHCl3合成设备、还原炉和分储塔等多晶硅材料制造设备，单晶硅锭生长炉、多晶硅铸造设备和线锯切片设备等晶硅锭、硅片生产设备制造，包括硅片清洗机、扩散炉、等离子刻蚀机、烧结炉、PECVD-SiN炉、丝印机、分选机等太阳电池制造设备，光伏组件封装设备，以及拉单晶

18、所用的石英塔埸、电池制造中所用的POCl3扩散剂、背电极材料铝浆、组件封装专用的超白低铁玻璃等专用材料的国产化。三、国内外光伏产业政策概况光伏产业高成本”的先天缺陷决定了其启动的前期市场是一个政策市”。目前全球的光伏市场主要依赖政府补贴而产生。现阶段，光伏行业发展密码的真正掌控者仍是政府，国家持续稳定的政策支持是光伏产业向前发展最有力的保障。9一）国外光伏产业政策1.日本日本是全世界最早开始施行太阳能光伏扶持政策的国家，在日本现行的能源政策中涉及太阳能相关的扶持政策，主要有：1.1太阳能光伏补贴政策(1)住宅光伏补贴政策日本政府自1994年起开始实施太阳能光伏补贴政策，其中针对住宅光伏的补助于

19、2005年终止。但在2009年1月，日本政府又启动了一项新的，对符合要求的住户，按每千瓦装机容量7万日元的额度给予补贴。(2)非住宅光伏补贴政策针对非住宅光伏的补贴政策，自1994年实施以来从未间断。对于商业企业，按照光伏系统安装成本的1/3给予补贴；对于公共基础设施单位，则按照成本的1/2进行补助。(3)光伏新技术试验区补贴政策日本政府对于光伏新技术实地试验区内公共设施或企业光伏发电单位可以享受力度更大的财政补贴，补贴额度可以达到光伏系统安装成本的50%。1.2可再生能源比例标准制度日本政府2003年4月全面实施了电业系统利用新能源的特别措施法(简称RPS法)，以法规形式确定新能源的国家标准

20、，并规定各电力公司有义务促进风力和太阳能等可再生资源的发电。1.3绿色电力证书制度日本经济产业省从2008年9月起试行向引进太阳能发电系统的住户颁发绿色电力证书制度，经政府认定某住户在用电方面减少了二氧化碳排放，可使其获得相应的补贴。1.4太阳能剩余电力回收政策日本政府规定使用太阳能光伏发电住宅的太阳能发电剩余电力可以由电力公司进行回收，回收价格高于日本居民电价。但也规定电力公司应该是在自愿的基础上回收住宅太阳能剩余电力。电力公司因进行该项电力回收所产生的成本增加，则可转嫁于电费上。2009年2月，政府颁布了一项新的电力回收政策，将自愿性”改为强制性”，并按照原价的2倍进行回收。这项措施于20

21、10年贯彻落实，并将实施10年。1.5太阳能发电计划2008年11月，日本经济产业资源能源厅协同国土交通信息产业厅共同推出了一个太阳能发电计划。首先是对供应商方面，加强技术开发，制定施工技术方面的指导标准，促进能源园区的建设项目；对于需求方，继续扩大住宅光伏发电的利用，同时扩大一些公共设施如中小企业的光伏利用，然后推进电力公司的百万瓦光伏电站建设，在一些高速公路和中小学校的公共设施中推动光伏发电。2.德国德国政府最引人注目的举动是于1997年开始实施的千万太阳屋顶计划”。但德国光伏市场的有效启动主要归功于2004年实施的上网电价法，即著名的EEG法案。该法案被称为是迄今为止全球所采取的启动光伏

22、市场最有效、最科学的举措。德国光伏市场也一跃成为超过日本的全球最大光伏市场。2.1强制光伏上网电价（FeedInTariff,简称FIT）政策德国再生能源法提出FIT政策，亦称再生能源电力强制收购电价政策”，即电力公司有义务以较高的价钱，对其营业区域内所有由再生能源业产出的电力进行收购，让再生能源的电力能被充分运用。德国FIT政策已授权20年，现已被世界上许多国家采用。在FIT政策中，实行收购电价逐年下调政策。2.2税收减免政策(1)商用光伏系统的固定成本可折旧20年，其他成本可看作运营费用。(2)企业商用光伏系统增值税可享受17%的减免。(3)从事光伏系统生产或设备制造的企业，投资额的12.

23、527.5%可作为税收抵免。2.3信贷优惠政策(1)德国开发银行太阳能发电”计划对私人投资者，贷款额度最大为5万欧元，贷款利率为4.154.45%。(2)德国开发银行ERP系统环境和节能项目”中小型企业贷款额度最高为投资总额的50%;其他企业最高为投资总额的35%,原联邦州最高投资额为50万欧元，新联邦州最高投资额为100万欧元；贷款利率在47%之间。(3)德国开发银行环境规划”对商业投资者，贷款额度为投资总额的75%,贷款最高值为1000万欧元，贷款利率在47.72%之间。3.美国美国太阳能扶持政策主要分为公共政策、税收补贴政策、融资和研发支持政策等。2005年能源政策法案联邦政府出台的与可

24、再生能源有关的法律、法规主要有：1978年公用事业管制政策法案、1978年能源税法案、1990年大气洁净法案、1992年能源政策法案、2005年能源政策法案。2005年布什政府签署的2005年能源政策法案(TheEnergyPolicyActof2005),是美国近年来最重要的能源法案，沿用至今。其中涉及到太阳能领域的主要政策如下。(1)税收抵免政策法案推出一个13亿美元的个人节能消费优惠方案，鼓励人们使用零污染的太阳能等可再生能源。主要包括太阳能光伏发电投资税减免政策和家庭能源效率改善抵税政策。(2)津贴补助政策商业建筑物如果安装燃料电池与太阳能发电设备，将给予30%购买价格的补贴。企业新建

25、建筑物，如果符合节能建筑标准，即必须达到50%的节能标准，将可获得每平方英尺1.8美元的补助。(3)可再生能源组合标准(RenewablePortfolioStandardRPS)在市场运行机制方面，建立了可再生能源组合标准，保证可再生能源发电在不同地区均衡发展。该标准是指在地区电力建设中，以法律形式强制性地规定可生能源发电保持或占有一定的比例，以保证与配额比例相当的可再生能源电量可在各地区(各电网)间交易，解决地区间可再生能源的差异。即要求到2010年7.5%的电力由太阳能等可再生能源资源供应。(4)强制光伏上网电价政策(FeedInTariff,FIT)强制光伏上网电价政策允许消费者将自己

26、家中或企业内制造的太阳能电力卖给电力公司，从而抵消从电力公司购买相同度数的电力。(5)政府机构使用可再生能源达到一定比例联邦政府规定了各部门每年消耗可再生能源的最小百分比。法案要求联邦政府各部门在保证经济可行性和技术可操作性的基础上，每年消耗可再生能源占总电力能源的最小百分比为：2007年2009年，3%;2010年2012年，5%;2013年以后，7.5%。2008年新能源激励计划2008年9月，美国参议院投票通过了一项共计约180亿美元的新能源激励计划。2008年10月3日，布什总统签署紧急经济稳定法案，即救市方案，法案包含若干税收鼓励措施，旨在鼓励个人和企业投资太阳能。(1)光伏产业的减

27、税政策(ITC)获得续延在2005国家能源政策法案中提出的光伏投资税减免政策，自2005年起施行将于2008年底到期。法案规定该项政策将获得延续，并更改细则，具体条款包括：对于商用光伏项目的投资税减免延长8年；对于住宅光伏项目的投资税减免政策延长2年；取消每户居民光伏项目2000美元的减税上限。(2)津贴补助政策延长在2005国家能源政策法案中提出的商业节能建筑物补贴政策，自2005年起施行将于2008年底到期。法案规定该项政策延长5年，有效期直至2013年12月31日。(3)政府提供信贷担保联邦政府将提供60亿美元信贷担保，支持银行对太阳能产业项目投放大约600亿美元的贷款。太阳能项目在20

28、10年年底之前动工，政府直接提供补贴。同时，如果项目融资遭遇困难，政府为企业提供贷款担保。(4)发行节能型债券该法案创建一个新的类别的税收抵免债券节能型债券”，主要用于：降低能源消耗至少20%实施绿色社区项目农村发展生产的电力来自太阳能等可再生资源(5)启动联邦建筑屋顶计划政府将投资55亿美元，启动联邦大楼太阳能屋顶安装太阳能设备计划，实现2010年在20000个联邦大楼太阳能屋顶安装太阳能设备的目标。2009年奥巴马政府新能源政策美国奥巴马政府太阳能相关政策的主要内容，归结起来主要有以下点：在财政刺激方案中有600-700亿美元直接用于新能源领域；将划拨1.176亿美元的奖励津贴用于太阳能项

29、目的开发；太阳能部署将获得4050万美元的资金，侧重于攻克一些非技术性的障碍；到2012年，确保10%的电力来自太阳能、风能、生物能等可再生能源，到2025年该比例达到25%;未来10年投资1500亿美元开发太阳能、风能、生物能等可再生能源，逐步减少对外国石油依赖，创造500万与可再生能源相关的就业岗位。4.国外政策经验总结(1)政策支持各国无一例外的都得到了本国很多的政策支持，从对生产者、供应者的政策支持，到对使用者的政策补贴，如实行部分赠款、无息贷款等政策等，从而有利的推进本国光伏产业的发展。屋顶计划”各国家不约而同的选择了实施屋顶计划”，德国政府宣布将兴建10万个太阳能发电屋顶的目标；意

30、大利计划兴建一万个太阳能发电屋顶；日本政府已实现安装7000套屋顶太阳能发电系统；美国政府提出实施百万屋顶计划”，实践证明，屋顶计划”大大促进整个国家的光伏产业发展。(3)可再生能源法”采用法制手段强制太阳能光伏并网发电，如欧洲的FiT政策是光伏产业发展的一项很有利的法律措施。(二)中国光伏产业政策2002-2003年，在光明工程”先导项目和送电到乡”工程等国家项目及全球光伏市场的有力拉动下，中国光伏发电产业开始发展。中国的可再生能源法于2006年1月1日起正式实施。2006年4月国务院能源领导小组会议上批准了国家发改委提出的我国太阳能发电的中长期发展规划、发展重点和目标。国家发改委还同时发布

31、了可再生能源发电价格和费用分摊关系试行办法，明确了2006年及以后建设的可再生能源发电项目上网电价及费用分摊管理办法。2007年国家电力监管委员会颁布了电网企业全额收购可再生能源电量监管办法。2007年3月2日国家发改委制定了可再生能源电价附加收入调配暂行办法。国务院办公厅2007年8月2日转发了国家发改委、国家环保总局、电监会、能源办共同发布的节能发电调度办法（试行）。2007年11月22日，国家发改委办公厅向中国西部8省区发出了关于开展大型并网光伏示范电站建设有关要求的通知。2009年3月，财政部、住房和城乡建设部联合发布了关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见，包括实施太阳能屋顶计划”与太阳能光电建设应用财政补助资金管理办法暂行办法两部分