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太陽能光伏發電是目前發展最為迅速、并且前景最為看好的可再生能源產業之一。自1990年以來，全球光伏組件年度產量從46兆瓦增加至2010年的23.5GW，20年期間增加了500倍以上，年均復合增長率 超過36.5%。截至2010年全球光伏發電累積裝機容量達到了40GW，近5年的增長率超過了49%。這一增速使得光伏產業成為到目前為止增長最快的產業之一。展望未來，國際能源署預計到2020年光伏發電在許多地區能夠實現電網平價，到2050年能夠提供全球發電量的11%。 一、發展現狀 2011年9月5日，歐盟聯合研究中心能源與交通研究所發布了其年度統計分析報告《光伏現狀報告2011》，對全球超過300家相關企業的調查結果進行總結和評估。根據報告，從光伏組件生產情況來看，過去數年經歷了重大變化，中國大陸已成為全球主要的太陽能電池和組件制造中心，其后是中國臺灣、德國和日本。全球前20位太陽能電池制造商中，有8家中國大陸企業、5家歐美企業、4家臺灣企業、3家日本企業，中國大陸有6家企業進入前十位。而從光伏裝機情況來看，歐盟憑借其累計裝機容量超過29 GW，領先于其他國家和地區。截至2010年底，歐洲光伏裝機占到全球光伏裝機總量的70%以上。 在價格方面，受光伏市場從供應受限向需求驅動轉變，以及光伏組件產能過剩的影響，過去3年內光伏組件價格大幅降低，降幅接近50%。未來光伏系統成本的降低將不僅取決于太陽能電池和組件的技術改進和規模擴大效益，還取決于系統組件成本以及整體安裝、規劃、運行、許可與融資成本的降低。預計，光伏技術領域的投資將從2010年的350～400億歐元翻倍增長至2015年的700億歐元，組件終端價格還將持續下降。 在技術發展方面，結晶硅太陽能電池仍是主流技術，2010年其市場份額約占85%，目前，該技術主要優勢是能夠在相對較短的時間內提供、組裝和開工生產。但由于硅原料的階段性短缺和為新進企業直接提供交鑰匙生產線的出現，使得2005～2009年，薄膜太陽能電池的投資有大幅度的增加，目前該行業已有超過200家企業。此外，聚光光伏（CPV）是一個新興市場，包括兩種技術途徑：一種是高聚光倍數，超過300個日照強度；另一種是中低聚光倍數，聚光系數在2～300之間。目前CPV的市場份額還很低，但有越來越多的企業開始關注該領域。2008年CPV產量約為10兆瓦，2010年預計在10～20兆瓦之間，到2011年有望達到100～200兆瓦。此外，受到光伏市場整體增長驅動，染料敏化太陽能電池也已準備進入市場，此種電池主要由納米多孔半導體薄膜、染料敏化劑、氧化還原電解質、對電極和導電基底等幾部分組成，歐、美、日等發達國家已投入大量資金對其進行研發。 二、競爭力 2011年9月6日，歐洲光伏產業協會（EPIA）發布了最新光伏競爭力分析報告《太陽能光伏在能源部門的競爭在競爭的道路上》，全面分析了5個太陽能光伏產業主要市場，包括法國、德國、意大利、西班牙和英國。分析結果表明，一些國家最早于2013年可實現光伏產業競爭力，到2020年可在更廣泛的市場實現競爭力。近年來已證明在合適的監管框架下，太陽能光伏發電技術可以成為達到歐盟2020年能源目標的一個主要貢獻力量。 報告主要結論包括：在未來10年內，所有國家和各細分市場的光伏發電系統價格將下降36%～51%；考慮到光伏發電效率的提高、規模經濟和光伏市場的發展成熟，以及所有電力來源發電成本的增長趨勢，2020年前光伏可在歐盟5個最大的電力市場中具有競爭力；鑒于多數歐盟大國從南到北的太陽能輻射水平不同，以及不同的細分市場，歐洲各地不會在同一時間實現光伏技術的競爭力；整個歐洲范圍光伏競爭力的實現將需要監管框架的政治承諾，支持技術發展，并消除市場畸變。 三、制約因素 如同其他任何新興產業一樣，光伏產業也存在著若干不容忽視的問題，將會制約其進一步發展。國際社會對光伏產業發展的制約因素也有著不同聲音： 1.光伏發電蓬勃發展或造成鉛污染 美國田納西大學Knoxville分校土木與環境工程助理教授Chris Cherry領導的一項研究發現，由于太陽能光伏發電嚴重依賴鉛酸蓄電池進行儲能，到2022年，中國和印度太陽能光伏產業直接造成的鉛污染可能相當于2009年全球鉛產量的三分之一；這兩個發展中國家由于在鉛采選、冶煉、制造和重復使用生命周期環節的低效率，可能會產生超過240萬噸的鉛污染物；其他發展中國家也可能會出現類似的問題。研究指出，鉛金屬采選和冶煉業應進行技術改造以提高轉化效率，太陽能光伏產業界應該開展鉛回收和循環利用計劃；而政府在國家太陽能發電計劃中需要考慮到向鉛蓄電池行業環境保護方面進行投資、制定電池回收政策等措施。如果情況得不到改善，鉛電池的使用將導致環境的污染以及工人和兒童的鉛中毒，如神經損傷、腎功能衰竭、心血管系統及生殖系統問題。 2.材料短缺將阻礙薄膜光伏發展 2011年7月，英國能源研究中心（UKERC）發布了題為《材料的可用性：未來低碳經濟的潛在制約因素》的報告，基于太陽能電池厚度、轉換效率和其他材料使用的主要驅動因素等不同假設，對全球銦和碲的需求與供應情況進行了評估。報告指出，銦和碲是目前主流薄膜太陽能電池（CIGS、CdTe）的關鍵材料，盡管目前薄膜光伏市場增長迅速，但短期內光伏設備的材料需求能夠得到滿足；而從長期來看，如果未來20年的市場增長速度與一些高增長預測情景相一致甚至超出，薄膜光伏設備的材料需求將大大超過當今全球的生產量，如碲需求的增長可能會高達1800%，銦（也用于平板顯示器的制造）產量可能需要增加12%～170%。而且有關這兩種稀有金屬未來供應的信息不夠充分（如不同來源的產量、儲量或資源量預測值相差甚遠），現有研究工作無法確定產量的擴大能否滿足需求，還需要開展更多的工作及收集更加全面的數據來深入探討這一問題。 3.利用光伏發電需要因地制宜 2011年7月6日，美國電氣和電子工程師協會（IEEE）終身會士Prabhu Deodhar指出，目前，世界上一些國家正計劃建設或已建設了大量兆瓦級太陽能光伏電站，但基于以下原因，許多專家都認為建設如此多的大型集中式太陽能發電站是浪費投資和濫用技術。 ① 一般常規電廠（水電或火電）需要在臨近能源資源處建造，這就要求付出巨大的成本將電力輸送到負荷中心。而由于太陽能是無所不在的，可在需要能源的地方就地收集利用，是理想的分布式電源，避免了高壓輸電造成的線損。 ② 光伏發電具有真正的模塊化優勢。它可以通過從數千瓦到20兆瓦甚至200兆瓦的不同規模實現成本效益。一座10千瓦電站或150兆瓦電站的每瓦太陽能發電成本相同，但土地成本和其他“軟成本”使得大型電站更加昂貴。因此，大型太陽能光伏電站沒有“規模優勢”。事實上，由于逆變器的功率有限，所有兆瓦級太陽能電站基本上是若干500千瓦電站的集群，用一百座500千瓦電站來代替單個50兆瓦電站更切實際。 ③ 兆瓦級太陽能光伏電站最大的問題在于，當電能通過一系列電力變壓器后，損耗率達到12%～15%。太陽能光伏用400伏三相逆變器產生電力。在大型電站中，首先通過幾個電力變壓器將電壓提高到66千伏或是更高，然后再通過變壓器組降至400伏以滿足消費者的需求。此外，在電網傳輸中還有5%～7%的損耗。而與此形成鮮明對比的是，規模較小的太陽能發電站靠近用戶，在輸送過程中幾乎沒有能量損失。 ④ 太陽能光伏發電的一個主要限制是每千瓦占用空間較大，土地可以采用更有價值的使用方式，而不是被太陽能電池組件所覆蓋。大型太陽能電站往往建在偏遠地區，會導致環境問題或與農業用地產生沖突。大型集中式電站相關的安全和維護問題也日益突出。 ⑤ 電力在電網中的流動方式和其電網結構的分析。大量的電力在電網中始終循環在66千瓦或132千瓦的水平。即使并入200兆瓦電力也只是極小的一部分。所以這樣的容量提升并沒有解決類似停電和電網終端“高阻抗”大幅波動的問題。相比于大型電站，400伏饋電通常能夠切實減輕電網阻塞。電壓波動的發生是由于電網的高阻抗，就地回饋400伏太陽能電力將立即降低電網的阻抗，并提供穩定、清潔的能源。 總之，光伏產業作為代表性清潔能源新興產業，對應對能源問題，緩解氣候變暖起著重要作用。但在蓬勃發展的光環下仍存在著如環境污染、材料短缺、規模問題等諸多負面因素。如果對此沒有充分認識，并綜合包括政府、學界、產業界、公眾等各利益相關方的意見進行統籌規劃、進行技術的升級改造和因地制宜的應用，將不可避免地對光伏產業未來發展造成嚴重影響。（國家能源局能源節約和科技裝備司） ? |
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太陽能光伏發電發展情況概述
發布時間：2011-10-28
來源：國家能源局能源節約和科技裝備司
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