中国太阳能光伏发电产业趋势探讨

　　尽管太阳能光伏发电成本高达普通煤电成本的6～8倍，但近10年来仍以25%～40%的年增长率高速发展，这是因为人类能源结构在本世纪将发生根本性的变革，世界正处在常规化石燃料能源开采和使用高峰到来的前夜，作为最具可持续发展理想特征的太阳能光伏发电将进入人类能源结构并成为基础能源的重要组成部分。就世界而言，对于大力发展太阳能等可再生能源和新能源产业的必要性认识已经没有根本性的分歧，但对于紧迫性的认识则并不十分明确。本文在说明必要性的基础上，着重强调了紧迫性，并阐明国家制定鼓励性政策法规是大力发展太阳能光伏发电产业的根本性措施。

　　1中国光伏产业和市场发展概况

　　1973年3月太阳电池首次应用于中国第二颗人造卫星上，从此开始了中国太阳电池在空间的应用历史。同一年，太阳电池首次在海港浮标灯上应用，开始了中国太阳电池地面应用的历史。在世界太阳能光伏产业的推动下，1979年初到80年代中，中国一些半导体器件厂，如云南、宁波、开封和北京的一些器件厂等，开始利用半导体工业废次单晶硅和半导体器件工艺来生产单晶硅太阳电池，中国光伏工业进入萌发时期。80年代中后期，宁波太阳电池厂和开封太阳电池厂引进国外关键设备，云南半导体厂、秦皇岛华美厂和深圳大明厂引进成套单晶硅电池和组件生产设备，哈尔滨-克罗拉和深圳宇康厂引进非晶硅电池生产线，使中国光伏电池/组件总生产能力达到4.5MW，中国光伏产业初步形成。90年代初中期，中国光伏产业处于稳定发展时期，生产量逐年稳步增加。90年代末中国光伏产业发展较快，设备不断更新，各地又建立一些组件封装厂，生产能力和实际生产量有了较快增加。无锡尚德于2002底建成10MW多晶硅电池生产线，使生产能力在该年有了较大幅度增加，目前旨在向更大规模扩展。到2003年底，中国光伏产业总的生产能力达到38MW，其中晶硅电池/组件35MW，非晶硅电池3MW。此外，宁波中意公司和保定英利分别于“九五”和最近建成2MW和6MW多晶硅铸锭和硅片生产线。2003年中国太阳电池/组件的实际生产量达到13MW(其中非晶硅3MW)，大部分出口。

　　最近10年太阳电池和组件生产平均年增长率25%(从1992年的0.65MW到2002年的6MW)，如图1所示。电池和组件性能不断提高，商业化电池效率由80年代的10%～12%提高到12%～14%。太阳电池组件成本20年来不断降低，售价由80年代初的65～70元/Wp降到2003年的26～30元/Wp。

　　在市场方面，截至2003年底中国光伏系统累计装机容量达到45MW(图2)。历年来光伏系统装机容量的变化如图2所示。2002年国家计委起动了西部7省“送电到乡”工程，投资20个亿，共计20MW，使装机容量大幅度增加(图2)，该工程将于2004年中全部竣工。深圳、汕头、广州和浙江等地，大量出口太阳能庭院灯，年销售额达5亿之多。电池片通常进口，然后用胶封装，工艺简单。所用电池片每年达6MW之多，是太阳电池的一个应用大户(这部分未入统计)。

　　中国光伏产业20年来从无到有、持续不断地健康稳步发展，在满足国内市场需要和提高边远无电地区人民的生活水平及特殊工业应用中发挥了重要作用。另一方面，中国光伏产业与发达国家相比还存在相当大的差距，这些差距表现在：①生产规模小，自动化水平低。规模化效益没有充分发挥出来；②专用原材料国产化程度不高。专用材料国产化品种不全，性能有待进一步改进。这些差距使中国光伏组件的成本比国际市场高，在国际竞争中处于不利地位，特别是在加入WTO后的零关税情况下，中国光伏产业在国内外市场上面临着非常严峻的考验。

　　2全球光伏发电概况和趋势

　　光伏产业是20世纪80年代以后世界上增长最快的高新技术产业之一。最近10年的平均年增长率为25%(从1992年的57.9MW增加到2002年的540MW)，最近5年的年平均增长率为34%(从1997年的125.8MW增加到2002年的540MW)，为快速、增速发展势头，图3给出1988～2002年间的增长情况。光伏产业的技术水平和自动化程度不断提高，生产规模向100～200MW发展：大企业集团参与并占主导地位，世界前10名厂商(Sharp，BP，Kyocera，Shell，Astrpower，RWE，Sanyo，Isofoton，Mitsubishi，Photowatt)2002年生产量占世界总产量的89%。充分体现了现代化高技术产业的发展特征。

　　20年来，光伏组件成本下降了两个数量级。2003年世界上一些主要厂商的光伏组件成本已经下降到2～2.3 US$/Wp，如图4所示。预计2010～2015年光伏组件成本可以下降到1US$/Wp。2002年世界光伏系统的总装机容量达到2 000MW；特别值得提出的是，并网发电和光伏建筑集成发展迅速，2001年并网发电占总光伏应用的50.4%(并网市场1999年为38%，2000年42%，2001年50.4%)，已成为最大的光伏市场，如图5所示。这一事实具有划时代的意义，它标志着光伏发电由边远地区和特殊应用向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡，由大型集中电站向分布式供电模式过渡，人类社会向可持续发展的能源体系过渡。

　　3.21世纪太阳能光伏发电的战略地位

        3.1全球能源形势及太阳能的未来地位

　　1)从人类能源演化史看本世纪能源变革和再生能源未来替代地位的必要性和紧迫性

　　人类能源演化进程，可分为三个阶段：

　　●前工业化时代：社会财富和能源消耗水平均低，薪柴等生物质能源为主要能源；

　　●工业化时代：化石燃料和工业革命结合创造了人类历史上辉煌的文明时代，科学技术飞速发展，物质财富空前增加，并孕育了下一个更高的文明时代。但同时造成资源极大浪费，生态环境恶化和破坏；

　　●后工业化时代：这是人类更高的新文明时代，其特征为：单位能耗的物质财富极大增加，生态环境得到恢复和改善，可持续发展是一切社会活动的准则，人和大自然友好相处，干净、可再生、分布式新能源为能源结构主体。

　　图6中点线、深色线和浅色线分别为总能耗、化石燃料能源和可再生能源及新能源。可以看出，化石燃料能源由于资源有限和不可再生，最终将耗尽，因此必然存在一个开采高峰，而且最终将被可再生能源和新能源替代。在化石燃料能源开采峰值之后，能源结构将发生根本性的变革，与此同时，人类将进入一个更高的新文明时代。这个能源结构的根本性变革将发生在本世纪。

　　一个至关重要的问题是：高峰在什么时间？离现在还有多远？留给可再生能源和新能源技术开发的时间足够吗？

　　为了找出高峰位置，我们来观察世界上的几个预测。

　　●图7为日本的预测(1860～2060)，自天然气起，以下为化石燃料，可以看出其峰值在2020～2030年之间；

　　●图8为Shell公司的预测(1980～2060)，化石燃料峰值同样在2020～2030年之间。世界油气资源的开采峰值对化石燃料开采峰值有决定性影响，因此我们再观察几个对油气资源开采峰值的预测。

　　●2002年石油开采峰值研究协会(ASPO-Association for Study of Peak Oil)预测，如图9，油气开采峰值位于2012年；

　　●BP公司在2001年Davos世界能源论坛上给出预测，油气开采峰值位于2010年,并将在30～40之后消耗尽；

　　●2000年华盛顿世界资源研究所(World Resources Institute in Washington)预测的油气峰值位于2019年。

　　这些油、气开采峰值的预测再一次有力地验证了化石燃料开采峰值位于2020～2030年之间是可信的。

　　综合上述预测，表示于图10。由图可以看出，本世纪人类能源结构将发生根本性变革。化石燃料开采峰值距今只有十几到二十几年，对于能源结构变化来说是太逼近了。因此开发可再生能源和新能源技术不但是非常必要的，而且是非常紧迫的。

　　2)国外对可再生能源和太阳能未来战略地位的预测

　　根据图8和图9的信息，可估计出可再生能源和太阳能在未来能源结构中的比例，如表1所示。到本世纪中叶(2050年)，可再生能源在能源结构中的比例将大于50%，太阳能在能源结构中的比例约在13%～15%之间。由此充分说明可再生能源和太阳能在未来世界能源中的重要战略地位。

　　3.2中国能源形势及发展太阳能利用技术的紧迫性

　　1)中国的能源形势

　　图11是中国各种一次能源资源的探明剩余储量(以储/采比表示)与世界的比较。可以看出，除太阳能外，中国各种一次能源资源量均低于世界平均水平，能源形势比世界平均水平更加严峻。中国是最大的发展国家，要在占世界人口1/5的国家里建设可持续发展的小康社会，可再生能源和太阳能的开发利用理应比世界其它国家更加重要和迫切。

　　2)中国能源的结构性矛盾及环境问题

　　表2是1998年中国一次商品能源消耗结构与世界的比较。中国煤炭比例高达2/3以上，油气以及核能和水电比例都很低，与世界形成鲜明对照，反映中国能源的结构性矛盾特别突出。这种不合理的能源结构不但造成煤的过分开采和资源浪费，而且煤的直接燃烧是造成中国大气污染的主要原因。中国能源消费占世界8%～9%，但SO2排放量占世界15.1%，为世界第一；CO2排放占世界13.6%，为世界第二。因煤炭燃烧而排放的SO2、CO2、NOx和烟尘分别占全国相应排放量的87%、71%、67%和60%。因此可以说，中国大气污染的主要原因是由于能源结构不合理和能源利用技术水平低造成的。开发利用可再生能源和太阳能技术，改变能源结构是中国能源战线上十分艰巨而紧迫的任务。

　　4中国光伏产业面临的挑战

       4.1世界各国的宏伟发展计划

　　新千年伊始，许多国家纷纷制定雄心勃勃的发展规划，推动光伏技术和工业的发展。日本通产省(MITI)第二次新能源分委会宣布了光伏、风能和太阳热利用计划，2010年光伏发电装机容量达到5GW；欧盟的可再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”是驱动欧洲光伏发展的里程碑，总目标是2010年光伏发电装机容量达到3GW；美国能源部制定了从2000年1月1日开始的新5年国家光伏计划和2020～2030年的长期规划，以实现美国能源、环境、社会发展和保持光伏产业世界领导地位的战略目标，按照预计的发展速度，2010年美国光伏发电装机容量达到4.7GW；澳大利亚计划于2010年使光伏发电的装机容量达到0.75GW；发展中国家多年来一直保持在世界光伏组件生产产量的10%左右，预计未来10年仍会占据10%甚至更高的比例，2010年将达到1.5GW(约10.6%)以上。因此，世界光伏系统累计安装容量到2010年将达到14～15GW。这些计划的实现意味着未来10年(2000～2010)世界光伏产业将以平均28.5%的年增长速率高速发展，届时世界的光伏电池和组件的年产量将达到3.2GW，累计装机容量达到14～15GW，光伏系统成本约3美元/Wp，发电成本约0.1美元/kWh。

　　4.2国外强有力的政策、法规支持案例

　　1)德国10万屋顶光伏计划

　　德国10万屋顶光伏计划于1999年开始执行，原计划6年完成，共计安装300MW光伏系统。由于缺乏相应的政策法规支持，1999年的18MW安装计划只完成了10MW。1999年10月德国出台了新的可再生能源法，并于2000年开始执行，规定光伏发电上网电价0.99马克/kWh(成本约0.5马克/kWh),该计划政府补贴总计11亿马克，零贷款利率，10年偿还；2000年1季度申请安装光伏系统数就达到70MW，远远超出原计划的27MW，政府不得不把原来6年计划修改成5年完成，如表3所示。新能源法和补贴政策大大推动了10万屋顶计划的执行和光伏产业的发展。

　　2)日本光伏屋顶计划

　　日本是目前世界光伏产业发展最快、市场最大的国家，这与日本在发展光伏产业上的鼓励政策有关。93、94年，政府对安装光伏系统的补贴达70%以上，到90年代末随着成本的下降，补贴逐渐降低到50%。补贴政策和其它配套政策使日本的光伏产业飞速发展。表4是1993～1999年期间日本光伏屋顶计划的实施情况。可以看出，光伏系统安装量每年以翻一番的速度发展。日本目前是世界太阳电池/组件的最大生产国，世界10大厂商中占了4个(Sharp, Kyosero, Sanyo, Mitsubishi)，2002年日本的光伏电池/组件产量达到260MW，占世界产量的48%，见表4，充分说明政策法规对产业发展的强大作用。

　　3)英国可再生能源法

　　英国可再生能源法于2002初生效。该法强制所有持照的电力供应商至少在3年内(2003年3月)用可再生能源提供3%的电力,到2010年，使可再生能源电力达到10.4%，并提出10亿英镑发展可再生能源技术的建议。综上所述，在推动光伏产业发展的各种措施中，政府的政策法规是最具影响力和最具决定性的因素。

　　4.3加入WTO对中国光伏产业的冲击和机遇

　　加入WTO后，在激烈的国际竞争中处于不利地位的中国光伏产业遇到了前所未有的冲击。在这种冲击下，中国光伏产业界的竞争意识骤然增强，纷纷更新设备、扩大规模、改进生产技术、提高产品质量、降低成本以提升竞争能力；加入WTO后带来的冲击增加了政府决策者的紧迫意识，会加速政策、法规的出台进程。我们相信，中国光伏产业会在挑战面前积极应对，在国际大环境中寻找发展机遇，为中国可持续发展战略作出重大贡献。

　　5结语

　　中国光伏产业20年来从无到有，持续不断地健康稳步发展，在满足国内市场需要和提高边远无电地区人民的生活水平及特殊工业应用中发挥了重要作用。但同发达国家相比还存在一定差距。

　　本世纪人类能源结构将发生根本性的变革，太阳能光伏发电将作为最具可持续发展理想特征的能源技术进入能源结构，其比例将愈来愈大，并成为能源主体构成之一；中国光伏产业和市场正处在发展时期，加入WTO给中国光伏产业带来新的挑战和机遇，政府应尽快制定强有力的政策法规，使中国光伏产业在激烈竞争中持续健康发展，以满足中国可持续发展战略的需要。