劉永利 張運法
(邢臺學院初等教育學院 河北 邢臺054001)
當前,因化石能源儲量的有限性和利用的污染性等諸多因素,全世界都把目光投向了可再生能源——太陽能光伏產業的開發利用,希望它能改變人類的能源結構,維持可持續發展。誠然,世界光伏產業起步較晚,但它是世界上節約能源、倡導綠色電力的一種主要的高新技術產業。
“光生伏特效應”簡稱“光伏效應”。它是指光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。首先,它是由光子(光波)轉化為電子、光能量轉化為電能量的過程;其次,它是形成電壓過程的關鍵因素,有了電壓,才會形成電流。光伏材料能將太陽能直接轉換成電能的材料。光伏材料又稱太陽能電池材料,只有半導體材料具有這種功能。可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅等。當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,其市場占有率在90%以上,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術封鎖、市場壟斷的狀況。近30年來,太陽能利用技術在研究開發,商業化生產,市場開拓方面都獲得了長足發展,成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。發展光伏產業已經成為全球各國解決能源與經濟發展、環境保護之間矛盾的最佳途徑之一。
太陽是免費的,太陽的光照無處不在。豐富的太陽輻射能是重要的能源,是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源,發達國家正在把太陽能的開發利用作為能源革命主要內容長期規劃,光伏產業正日益成為國際上繼IT、微電子產業之后又一爆炸式發展的行業。近年來,德日美等發達國家光伏產業迅猛發展,雖然受金融危機影響,德國、西班牙對太陽能光伏發電的扶持力度有所降低,但其它國家的政策扶持力度卻在逐年加大。日本政府2008年11月發布了“太陽能發電普及行動計劃”,確定到2030年太陽能發電量的發展目標是要達到2005年的40倍,并在3-5年后,將太陽能電池系統的價格降至目前的一半左右。2009年還專門安排30億日元的補助金,專項鼓勵太陽能蓄電池的技術開發。2008年9月16日,美國參議院通過了一攬子減稅計劃,其中將光伏行業的減稅政策(ITC)續延2-6年。據美國Spire公司預測,2010年的光電池組件交易量將達到700~4000MW/年 。早在1997年6月美國總統克林頓宣布實施的美國“百萬屋頂計劃”,計劃從1997年開始至2010年,將在百萬個屋頂上,安裝總容量達到3025MW.p的光伏系統,并使發電成本降到6美分/kWh。上述各國屋頂計劃的實施,將有力地促進太陽能光電的應用普及,使太陽能光電進入千家萬戶。
這些國家的成功經驗告訴我們,政府采用優惠政策扶持光伏發電市場,靠規模市場拉動產業發展、推動技術進步,依賴技術進步和規模生產降低生產成本,通過提高質量和降低價格贏得更大市場的方針和策略,值得我國借鑒。我們必須積極行動,盡早部署,迎頭趕上。只要落實正確的政策,國家只需有限的投入就能夠實現光伏發展的戰略目標。
中國太陽能資源非常豐富,理論儲量達每年17000億噸標準煤。太陽能資源開發利用的潛力非常廣闊。中國光伏發電產業于20世紀70年代起步,首次將太陽能電池成功地應用在“東方紅二號”人造衛星上.此后,又開始將太陽電池應用于地面上,并建立了一批光伏生產企業,但是生產規模小,技術水平落后,80年代中期,先后引進了五條單晶硅太陽電池生產線設備.提高了產品質量,年生產能力猛增到4.5MW.銷售價格從1980年的80元/W到50元/W左右,然而實際產量只有幾百千W。
90年代中期進入穩步發展時期。太陽電池及組件產量逐年穩步增加。經過30多年的努力,已迎來了快速發展的新階段。在“光明工程”先導項目和“送電到鄉”工程等國家項目及世界光伏市場的有力拉動下,中國光伏發電產業迅猛發展。
到2007年年底,全國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦(100MW),從事太陽能電池生產的企業達到50余家,太陽能電池生產能力達到290萬千瓦(2900MW),太陽能電池年產量達到1188MW,超過日本和歐洲。
2009年10月16日,2009中國國際硅業大會暨光伏產業發展論壇在成都隆重召開。工業和信息化部副部長陳求發指出,我國是硅產業和光伏產業的大國。工業硅產能、產量和出口量已居世界首位。2008年底我國擁有200萬噸/年以上的工業硅生產能力,產量達到120萬噸,其中出口約70萬噸。中國內地多晶硅產量超過4000噸,太陽能電池產量超過2000MW。陳求發強調,各地方和全行業要堅決貫徹落實國務院關于抑制部分行業產能過剩和重復建設的精神,著力提高我國硅產業及光伏產業的發展水平,實現產業的持續健康發展。
在金融危機形勢下,2009年3月23日,財政部、住房和城鄉建設部出臺《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》,并出臺了《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》,決定有條件地對部分光伏建筑進行每瓦最多20元人民幣的補貼。這兩個文件的出臺,讓國內太陽能光伏企業看到了光明的前景。
在我國能源供需平衡中,可再生能源已經具有重要地位。而太陽能光伏發電的應用是光伏系統的發展趨勢。當然,要使太陽能發電真正達到民用水平,主要有兩個問題需要解決:第一是提高太陽能光電變換效率,降低成本。目前光伏發電成本高昂,為傳統能源的5-8倍,尚不具備大幅應用的條件。目前,我國90%以上的光伏電池組件和系統銷往國外,國內建筑安裝應用量較小。我國的光伏產業己出現了典型的產業與市場倒掛現象,而我國目前的光伏發電僅限于邊遠無電地區和大城市里的一些示范工程。第二是實現太陽能發電與電網的連接。大功率光伏并網發電系統以及光伏發電與建筑相結合的屋頂并網光伏發電系統都必將成為光伏應用最重要的領域,有著十分廣闊的前景。雖然我國電力供應業發展十分成熟,但是光伏發電本身規模小,上網電價高,對電網運行的穩定性和經濟性均有不利影響,這也是新能源發電產業面臨的共同困境。
我國是以煤炭為主要消費能源的國家。較之以油、氣為主的能源消費主流,能源結構很不合理。在相當長的歷史時期,我國曾把發展能源、交通作為國民經濟的發展重點,對能源資源過度的開采和粗放型使用,不惜以環境污染作為代價,試圖突破能源和交通對國民經濟的制約,致使我國現在的能源開發面臨著極大的挑戰。曾經的炙熱讓我們舍棄了長遠,追逐那短暫的利益,忘卻了我們的生命之源--降低發電成本。降低發電成本意味著光伏行業要有更大的發展。當前我國十分重視太陽能的開發和利用,根據我國太陽能光電發展計劃,到2020年的太陽能光電總容量將達到300MWp。
總之,我國對太陽能的利用起步較晚,潛力很大,特別是我國地域廣袤,太陽能資源豐富,開發利用太陽能的空間十分廣闊,必須重視其開發利用,為今后我國的能源提供更多的選擇。
[1]中國產業竟爭情報網,2009-2012年中國光伏發電產業發展前景與預測報告,2009-05-04.
[2]中華商務網訊:研究報告2009-2012年中國太陽能光伏發電產業發展形勢與投資前景分析報告,2008-9-28.