我國分布式光伏發電的現狀與展望*

王文靜　王斯成　中國科學院電工研究所　北京　0090　國家發展和改革委員會能源研究所　北京　00038

我國分布式光伏發電的現狀與展望*

王文靜1王斯成2
1中國科學院電工研究所北京100190
2國家發展和改革委員會能源研究所北京100038

文章論述了分布式光伏發電的戰略意義和技術優勢，以及中國分布式光伏發電的市場狀況、政策措施。中國目前的光伏市場仍是以集中式為主，到2014年分布式光伏電站僅占總累計光伏電站的17.62%。考慮到中國適合于集中發電的土地資源區域與用電地區的分布十分不均勻，因此分布式發電更適合于所發電力的消納。為此中國政府在2014年后出臺了一系列鼓勵分布式發電的法規政策，各地方政府也出臺了一系列的補貼配套政策，可以預測在未來中國將會掀起一個分布式光伏發電系統的建設熱潮。文章還對光伏技術對于分布式發電的適用性進行了分析。

分布式，光伏發電系統，太陽電池

1　發展分布式光伏發電的戰略意義

我國面臨三大戰略挑戰：（1）環境污染和大氣環境惡化；（2）一次能源面臨枯竭的遠景，人類必須尋求替代能源；（3）從能源供給安全的角度看，能源結構從以煤炭和石油為主向以可再生能源、核能等清潔能源轉移的需求。在這三大戰略需求的促進下，國內開始大量利用可再生能源。在諸可再生能源中光伏作為一種重要的方向，近年來在國內得到了大力的發展。

光伏發電系統分為兩種類型，一是集中式光伏發電系統，主要是在廣闊地面上安裝十幾兆瓦以上的大型地面電站；二是分布式光伏發電系統，主要是在各種屋頂上安裝的兆瓦級以下的光伏發電系統。

世界其他國家，主要以分布式發電為主，占光伏發電系統總量的 80% 以上，我國到目前為止，以集中式光伏發電系統為主，其主要原因是我國政策推動方面以國家主導為主，這種自上而下的政策和運行方式，更容易迅速推動集中式光伏系統的建設。

集中式光伏發電系統也存在一些問題。我國的荒漠地區主要在西部，而且也正是這些荒漠地區的太陽能資源很好，非常便于發展集中式光伏電站，但是這些地區的用電負荷低，電力就地消納能力差，需要將光伏系統發出的電力經長距離輸送出去。而我國的電力輸送能力有限，加之光伏發電具有波動性，使得大規模電力輸送更加困難。因此，在西部出現了棄光現象。而在東部經濟發達地區，電力負荷非常高，但是沒有大面積無用的土地供給安裝集中式光伏電站使用。為解決這種大規模集中發電與大規模負載應用的不平衡現象，在東部地區大力發展分布式光伏系統具有非常大的意義。

2　光伏產業發展狀況

經過 2012 年光伏產業發展的低谷，2013、2014 年全球光伏產業迎來了新一輪增長，中國光伏產品制造世界第一大國的位置依然穩固，全產業鏈的產量均居世界之首（表 1）。

表1　全球和中國光伏組件2014年產量排名（MW）［1］

2014 年全球多晶硅產量 32.0 萬噸，中國為13.6 萬噸，占 43%；全球晶體硅片產量 50.0 吉瓦，中國為38.0 吉瓦，占 76%；全球光伏電池產量 50.3 吉瓦，中國為33.0 吉瓦，占 65.6%；全球光伏組件產量 52.0 吉瓦，中國為 35.6 吉瓦，占 71%。2014年我國前 16 家光伏組件生產企業的產量達到 23.6 吉瓦， 約占全國總產量的 66.4%，集中度比前幾年相對提高，但仍然需要進一步整合，消除產能過剩對光伏制造業的損害。

3　全球光伏發電市場狀況

3.1全球光伏市場發展狀況

根據 22 個國際能源署光伏電力系統項目（IEA PVPS）參加國的統計數據，2014 年新增光伏裝機容量38.70 吉瓦（圖 1），累計裝機容量 177.0 吉瓦。并網系統占到累計裝機容量的 95% 以上，占據能源市場增長的主導地位。中國 2014 年裝機 10.64 吉瓦，位居世界第一，德國光伏市場大幅度下降，2014 年僅有 1.9 吉瓦，但累計裝機 38.2 吉瓦，仍居世界第一，中國累計裝機 28.38 吉瓦，居世界第二。

圖1　2014年世界各國光伏年裝機占比［2］

3.2 全球分布式光伏發電的應用狀況

由于分布式光伏分散安裝、就地消納，在裝機滲透率低于30%的情況下不需要對電網進行改造，因此各國都優先發展分布式光伏系統，如德國和日本的 10 萬屋頂計劃，美國的百萬屋頂計劃等，分布式光伏系統是全球光伏市場的主流，2009—2013 年分布式光伏系統的市場占比平均達到 80% 以上，到 2013 年底全球分布式光伏發電的占比仍然達到 60% 以上。隨著光伏發電在電力市場比例的增高，大型地面光伏電站的比例也逐年增加，預計到 2018 年，分布式光伏市場的比例將會降至 50% 左右。

4　我國分布式光伏發電應用狀況

中國 2008 年底開始實行大型光伏電站的特許權招標，2011 年出臺光伏電站上網優惠電價政策，中國西部陽光資源充足，又有大面積的荒漠，在中國西部建造大型地面光伏電站效益明顯，因此大型光伏電站的市場份額迅速增加，占據了目前光伏市場的主體。中國分布式光伏發電系統的規模化應用起于 2009 年的“金太陽示范工程”和“光電建筑應用”，這兩個項目連續實施了 5 年，截至 2014 年底，中國分布式光伏發電系統（包括離網光伏）的累計裝機達到 5.0 吉瓦，但僅占光伏發電系統累計裝機的 17.62%，大型地面光伏電站的占比高達 82.38%（圖2）。

圖2　中國國內光伏市場累計裝機量［1］

2014年中國國內光伏市場安裝量

5　我國分布式光伏發電發展前景與路線圖

2013 年國家能源局調整了光伏發展戰略，著力發展分布式光伏，提出到 2015 年底累計光伏裝機量達到35 吉瓦。而根據 2013 年的裝機量及目前的發展趨勢，2015 年累計裝機量至少可以達到 40 吉瓦，2020 年的目標是 100 吉瓦。其中，分布式光伏裝機量在 2015 年預計占比將達 48.75%，到 2020 年預計超過大型地面電站，占比達到 56%。2015、2020 年年度光伏裝機量目標如表 2 所示。

表2　2015、2020年年度光伏累計裝機量目標

可見我國在分布式光伏發電方面具有非常廣闊的前景，并且基于政策的推動，將會出現一輪分布式光伏發電的安裝熱潮。

6　我國分布式光伏發電政策保障和制度創新

2013 年 8 月國家發改委出臺了發改價格〔2013〕1638 號《關于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》，完善了光伏發電價格政策。通知明確，對光伏電站實行分區域的標桿上網電價政策。根據各地太陽能資源條件和建設成本，將全國分為三類資源區，分別執行每千瓦時 0.9 元、0.95 元、1 元的電價標準。對分布式光伏發電項目，實行按照發電量進行電價補貼的政策，電價補貼標準為 0.42 元/千瓦時。這一標準較征求意見稿中的 0.35 元/千瓦時的補貼標準提高了 20%。同時，各地政府為了吸引更多企業到本地投資建電站，促進產業的健康發展，也加快腳步出臺一系列優惠政策。在國家給予的固定補貼 0.42 元/千瓦時基礎上，多省份相應匹配了省級補貼，國家與省級補貼之和即為該省的補貼額度。就目前政策而言，江西省和河北省的補貼額度最大，為 0.62 元/千瓦時，其次是浙江省和山東省，分別為0.52 元/千瓦時和 0.47 元/千瓦時，其余省份還發布明確的省級補貼標準，典型省份的補貼情況，如圖 3 所示。

圖3　我國典型省份的光伏光電補貼情況

在國家、省份補貼的基礎上，多地區又相應匹配了市級、縣區級的補貼，而國家、省級、市級、縣區級 4 級補貼之和既為分布式光伏發電的當地總補貼。溫州市永嘉縣居民家庭屋頂分布式光伏發電系統的補貼力度最大，總補貼達到了1.12 元/千瓦時，而當地的企業分布式光伏發電系統的總補貼次之，為 1.02 元/千瓦時。杭州市蕭山區、富陽市、衢州市等地區的分布式光伏電站和溫州市居民分布式光伏電站與上海市居民分布式光伏電站所獲得的補貼額度位列第三，為 0.82 元/千瓦時。目前蘇州市還未發布明確的補貼政策，補貼總額為 0.42 元/千瓦時。典型地區的補貼情況如圖 4 所示。

圖4　我國典型地區的光伏光電補貼情況

分布式光伏電站運行過程中，分布式光伏自發自用部分的收益為：

用電度電電價=工業/商業/居民電價+補貼

而發電富余部分可售予電網公司，收益為：

富余上網電量度電電價=脫硫標桿上網電價+補貼

2014 年 8 月國家發改委印發的發改價格 ［2014］ 1908號《關于進一步疏導環保電價矛盾的通知》，公布了各地區的脫硫標桿上網電價。根據各省電網銷售電價表，以工商業用電電價為 1—10 千伏的平段電價、居民用電電價為不滿1千伏的平段電價舉例，溫州市永嘉縣商業自用電度電電價最高，達到 2.128 元/千瓦時。溫州市永嘉縣工業自用電度電電價次之，為 1.961 元/千瓦時。杭州市蕭山區、富陽市、衢州市的商業自用電度電電價位列第三，為 1.928 元/千瓦時，蘇州市工業/商業/居民自用電度電電價分別為 1.087 元/千瓦時、1.287 元/千瓦時、0.9483元/千瓦時，典型地區的工業/商業/居民的自用電度電電價情況如圖 5 所示。而在余電上網方面，溫州市永嘉縣的富余上網電量度電電價仍為最高，達到 1.478 元/千瓦時，杭州市蕭山區、富陽市、衢州市的富余上網電量度電電價次之，為 1.278 元/千瓦時。南昌市的富余上網電量度電電價位列第三，為 1.2255 元/千瓦時。蘇州市的富余上網電量度電電價為 0.851 元/千瓦時，富余上網電量度電電價情況如圖 6 所示。但是需要特別注意的是，各地的附加補貼往往只執行一段時間，并不像國家光伏補貼政策那樣執行20年。因此在對電站收益率進行測算時需要具體分析當地的政策細節。在特殊的環境中，比如魚塘、沿海灘涂、農業大棚頂部等，因此需要電池組件具備更好的耐候性，這也促進了太陽電池技術的創新和改進。

圖5　典型地區的工業/商業/居民每千瓦時的自發自用價格情況

圖6　典型地區的每千瓦時的余電上網價格情況

7　分布式光伏發電技術發展現狀

分布式發電系統對于光伏發電設備提出了不同的要求。東部地區建筑屋頂面積有限，這就要求光伏組件的效率高。此外，在東部地區的分布式光伏系統往往建

（1）在晶硅電池方面，提高組件轉換效率、降低制造成本仍是業界當前的共識。中國單晶硅和多晶硅電池產業化生產的平均轉化效率已分別達到19.0% 和18.0%。國內企業在背鈍化電池技術、雙面發電電池技術、組件前板玻璃減反射技術、無邊框組件技術等方面不斷探索，技術不斷進步。中國多家晶硅電池企業均在大幅擴建高效晶硅電池生產線，部分企業的高效光伏電池和組件技術已經達到國際先進水平，如尚德所研制的“Pluto”單晶硅電池使用激光摻雜技術制備選擇性發射區電池；英利公司的“熊貓”電池使用前后表面鈍化技術制備 n 型太陽電池；常州天合的 Honey 電池技術結合前表面新型植絨技術和背表面鈍化技術多次打破多晶硅電池的世界紀錄；晶澳的“博秀”電池使用背鈍化技術制備出超過 20% 的單晶硅電池（PERC）；南京中電的PERC 電池；阿特斯的 ELPS 電池等效率均已達到 20% 以上，形成的高效電池生產能力均已達到 30 兆瓦以上。晶澳、昱輝、賽維 LDK 等企業采用高效多晶技術生產多晶硅電池效率已達到 19% 以上，量產效率超過 18.0%。目前，中國高效晶硅電池產量已占據全部電池產量的 15%左右，預計到 2015 年，高效晶硅電池產量占比將達到30% 甚至更高。根據一些國內外設備商的統計，2016 年中國太陽電池廠已經訂購了大約 6 吉瓦左右的背鈍化晶體硅電池（PERC）的產業化設備，因此未來 2—3 年中國傳統的晶體硅電池將出現一輪技術升級改造的大潮，將全面提升單晶硅太陽電池的產業化效率，PERC 電池的產業化效率將達到 20%—20.5%。多晶硅電池在導入背鈍化技術時還遇到了一些障礙，全球的技術研發單位與產業公司也正在著手解決這些問題。除了 PERC 電池外，未來更高效的單晶硅太陽電池的技術主要是兩種技術路線：（1）非晶硅/晶體硅異質結太陽電池（HJT），日本的松下公司已經具備了 1 吉瓦的該種太陽電池生產線，產業化平均效率在 22%，日本、歐洲和美國也有多家晶體硅太陽電池公司開展了產業化研究，日本長洲產業公司具有 40 兆瓦的 HJT 電池生產線。中國的杭州賽昂公司、嘉興尚彭公司也都進行了產業化技術開發，電池效率在 21%—22%之間。中科院電工所和上海微系統所分別對這種電池進行了中試研究；（2）插指狀背接觸電池（IBC），該種電池主要是美國的 Sunpow er 公司實現了產業化，產能達到 1 吉瓦，但是該種電池的工藝復雜，成本較高，一般以聚光跟蹤系統為主，國內常州天合開展了該種電池的研究，并且也達到了 24% 以上的效率，但是離產業化開發的距離還較遠。神州太陽能公司開發的n型硅雙面太陽電池采用了離子注入技術與硼擴散技術的結合，制備出了產線平均效率在 20.5% 的 n 型單晶硅雙面電池，實際使用中可以增加最多 30% 的發電量。

（2）在硅片切割技術方面，已經使用金剛線切割單晶硅片，以取代傳統的砂漿切割技術，降低了切割損耗，從而降低了硅片成本。由于金剛線切割的硅片表面缺陷少，使用常規的腐蝕液很難對其進行織構化處理，業界已經開發出針對金剛線切割的單晶硅片進行織構化腐蝕的特種添加劑，解決了這一難題；但是對于金剛線切割的多晶硅片，目前還沒有開發出相應的表面織構化腐蝕的添加劑，還不能有效地進行化學處理，因此對于多晶硅電池還沒有導入金剛線切割技術。但是近來國內多家太陽電池公司已經開始使用等離子刻蝕干法制絨對金剛線切割的多晶硅片表面進行植絨，得到很好的效果。因此，在未來 1—2 年內，多晶硅電池也可使用金剛線切割的硅片，從而進一步提高其效率，降低其成本。

（3）晶體硅電池組件封裝方面也進行了大量的技術創新和開發工作。其最主要方面是提高組件的可靠性，其次是減小電池組件的封裝損失。在提高組件可靠性方面，主要是消除電壓導致的衰退現象（PID），消除電池組件出現所謂蝸牛紋，提高電池的耐候性等方面的改進。使用高阻水、高電阻的 EVA 材料、背板材料，以及使用雙玻組件提高上述性能。在減小封裝損失方面，采用了高透光 EVA 和高反射 EVA 的組合進行封裝。另外，對于前玻璃進行鍍膜改性，包括增加玻璃透光性、減少玻璃外表面沾污（自清潔玻璃：親水涂層或疏水涂層）、光子能量（上、下）轉換等技術，都有助于減小前玻璃板的封裝損失。

（4）多晶硅材料提純方面，目前國內的平均還原電耗已由 2011 年的 70 千瓦時/公斤下降到 2012 年的 60 千瓦時/公斤 以下，部分先進企業已低于 50 千瓦時/公斤。生產能耗和物耗不斷下降，全國平均綜合能耗下降到 120 千瓦時/公斤，部分先進企業降低到 80 千瓦時/公斤以下。生產成本持續降低，部分先進企業成本達到 20 美元/公斤的國際先進水平，但大多數企業成本超過 30 美元/公斤。

（5）太陽電池制造業生產裝備方面，在硅材料加工環節，主要設備有長晶設備和硅片（錠、棒）切割設備兩種。用于單晶生長的國產單晶爐的性價比要優于進口設備，占據了國內絕大部分市場并且開始批量出口周邊亞洲國家；多晶硅鑄錠爐、多線切割機等設備制造技術取得重大進步。在電池制造環節，我國已基本具備晶體硅太陽電池制造設備的整線裝備制造能力。在晶體硅太陽電池生產線的十幾種主要設備中，6 種以上國產設備已在國內生產線中占據主導地位，其中單晶爐、多晶鑄錠爐、擴散爐、PECVD 鍍膜機、等離子刻蝕機、清洗制絨設備等接近國際先進水平。在組件生產環節，主要設備層壓機基本以國產為主，近兩年已少量出口歐美日等國。多數廠家采用的自動激光串焊設備須從國外進口，但是近年來已有國內廠商制造出自動硅片串焊機。國內已經可以配備完整的全自動晶體硅太陽電池封裝線。

（6）平衡部件方面，中國已經初步掌握了數十兆瓦集中式并網光伏電站和數兆瓦分布式并網光伏系統的設計集成技術，1 兆瓦級光伏并網逆變器等關鍵設備實現國產化，并網光伏系統開始商業化推廣，微電網技術開發與國際基本同步。大型光伏電站與分布式光伏系統效率均達到 80% 左右，集中型并網逆變器效率為 98.4%，組串型并網逆變器效率含變壓器和無變壓器型效率分別達到 95% 和 97% 。然而，中國在大型并網光伏電站、高穿透率分布式光伏系統及微電網等光伏大規模利用的設計集成、智能化能源管理系統、關鍵專用設備、功率預測和并網技術方面與國外先進技術水平有一定差距。

中國光伏制造規模世界第一，技術和裝備也已經有了很大進步，制造裝備和原材料的國產化率已達 85% 左右，但在高端制造設備和基礎材料方面仍需要部分進口，如氫化爐、多線切割機、鍍膜設備、自動焊接機、硅烷、高分子樹脂、部分組件背膜、高質量電池前銀漿料等。中國仍需提高創新能力，在高端設備和基礎材料方面進一步提高國產化率，成為名副其實的世界光伏強國。

8　分布式光伏發電的模式創新與應用潛力

由于我國的產業化基礎和人口高密度區域都在東部地區，但是東部地區的土地資源非常緊張，因此采用就地消納的分布式光伏發電具有巨大的潛力。在解決了政策層面的障礙之后，將會極大地激發分布式光伏電站的熱潮。

在東部地區已經出現了多種分布式光伏發電運維模式，例如秀洲模式、林洋模式、愛康模式等。

在分布式電站的交易方面也出現了多種模式，包括：自發自用余電上網、合同能源管理、全額上網等等。

在應用領域方面，創新性地出現了各種新型的應用方式，包括：屋頂電站、農光互補、漁光互補、工業廠房電站、商業樓宇電站、戶用發電系統、移動光伏電源等等。

分布式光伏發電的融資非常重要，因為西部集中式的大型電站通常是一些大型國企利用雄厚的資金和優質的資產信用作擔保，很容易得到低息貸款。但是分布式光伏發電的規模小，承建企業和用戶的融資能力都有很大的難度。因此，如何得到有利的低息貸款，成為非常重要的環節。已經出現了多種融資模式，包括：銀行貸款、股權融資、資產證券化、眾酬模式。在資產證券化方面又出現了眾多的子模式，包括：電價收益權轉讓模式、融資平臺公司增信模式、BOT 模式、融資租賃模式等。特別是近年來出現的如 SPI 公司的網上眾酬模式，啟迪了分布式光伏電站融資模式的新思維。

隨著應用領域的增多，政策措施的落實到位，融資方式的便利化，分布式發電系統必將具有非常巨大的發展潛力。

9　結論

太陽能資源具有分散、能量密度低的特點，因此光伏發電本身就具有分布式發電的天然優勢。由于我國荒地資源和用電負荷的分布極度不平衡，分布式光伏發電不僅是大規模光伏應用的最好形式，也是解決我國電力產銷不平衡的抓手。

在光伏技術方面，正在不斷地探索適用于分布式光伏發電的新型電池結構和特種材料。

在鼓勵政策不斷出臺和融資、建設、運維、經營模式不斷創新的基礎上，相信中國的分布式光伏發電一定能出現巨大的發展。

1. lv F，Xu H H，Wang S CH.National Survey Report of PV Power Applications in China-2014. ［2015-12-25］.http：//www.iea-pvps. org/.

2. IEA. Trends in PV Applications-2015. ［2015-12-25］. http：// www.iea-pvps.org/.

王文靜中科院電工所研究員，中國可再生能源學會理事。長期從事太陽能光伏發電研究。研究領域覆蓋晶體硅太陽電池技術、硅薄膜太陽電池技術，產業狀況、政策分析，光伏發電系統研究。編著和翻譯了太陽能電池領域專業技術著作5部，發表論文180余篇。E-mail： wangw j@mail.iee.ac.cn

Wang Wen jingSenior researcher and group leader of PV research， Institute of Electrical Engineering， Chinese Academy of Sciences. Member of SEM I international member and standing comm ittee of China Renewable Energy Society. The member of standing comm ittee of Photovoltaic Comm ission of China Solar PV Society. His research covers the mono-， poly-， and amorphous-crystalline Si solar cell， PV industry status， policy analysis. He has edited or translated 5 books and published 180 research papers.E-mail：wangw j@mail.iee.ac.cn

Status and Prospect of Chinese Distributed Photovoltaic Power Generation System

Wang Wenjing1Wang Sicheng2
（1Institute of Electrical Engineering， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China；2Energy Research Institute， National Development and Reform Comm ission， Beijing 100038， China）

In this paper， we describe the strategy meaning， technology advantage， market status， and subsidy policy of distributed photovoltaic（PV） power generation. We also discuss the status and trend of PV technology and its adaptability for distributed PV system. In China， only less than 20% PV system s are distributed system s up to 2014， com pared to more than 60% of distributed PV system s in the world. The scenario is resulted mainly by the policy and electrical network problems in China. From 2014 on， Chinese central and local government releases a series of subsidy policy to promote the distribute PV system installation. From the perspective of PV technology， the distributed PV system requires higher efficiency. Some other special requirements are also focused on such as higher resistivity for PID， etc.

distributed， PV power generation system， solar cell

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.02.002

*資助項目：中科院學部咨詢項目“大力發展分布式可再生能源應用和智能微網”修改稿收到日期：2016年1月15日