光伏發電產業概況

田凱

摘? 要：從社會視角來說，光伏發電在全球可持續發展進程中未來將扮演不可替代的角色，這不僅僅是從環境的角度來考慮，更是從能源可持續、社會可持續的角度來思考——如何在泛社會領域內幫助人類及所處環境更好的生存下去。

關鍵詞：光伏發電;可持續;概況

中圖分類號：TM615? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0056-02

Abstract： From a social perspective， photovoltaic power generation will play an irreplaceable role in the process of global sustainable development in the future， not only from the perspective of the environment， but also from the perspective of sustainable energy and society， for instance， in terms of how to help human beings and their environment survive better in the pan-social field.

Keywords： photovoltaic power generation; sustainability; general situation

1 能源是生存之本也是危機之源

能源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎，可以說人類歷史上每一次重大的文明進步都伴隨著能源的改進與更替。

然而，我們不得不承認，人類消耗能源的速度和使用能源的效率，給資源的可持續性和自身生存環境帶來了巨大壓力。

據測算，目前全球每年向大氣排放的二氧化碳已超過 240 億噸。人為因素造成的全球變暖比過去200萬年來地球溫度的自然波動要迅速得多，全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升，島國及沿海城市面臨被淹沒的威脅，而許多物種不能以高遷移速度跟上氣候的變化速度，生態系統面臨不可逆轉的危機。

相關數據顯示，每年歐盟由于大氣污染造成的材料損壞、農作物和森林以及人體健康損失費用超過100億美元，中國每年僅大氣污染造成的損失高達120億元人民幣。

2 光伏發電是能源結構變革的未來趨勢

自2005年開始，我國光伏產業迅速發展。十二五規劃期間，國家將光伏產業作為清潔能源納入到國家能源戰略中。

隨著光伏產業的技術進步，產業規模持續擴大，發電成本不斷下降，光伏發電在全球已實現較大規模的應用。在國際市場的帶動下，我國光伏產業快速發展，光伏技術和成本上均已形成一定的國際競爭力。從發展趨勢看，太陽能發電即將成為技術可行、經濟合理、具備規?；l展條件的可再生能源，對我國合理控制能源消費總量、實現非化石能源目標發揮重要作用（太陽能發電發展“十二五”規劃）。

在此之后，一系列政策立體涵蓋了整個中國光伏產業的發展，支撐這個行業從一棵幼苗快速成長為參天大樹。目前，中國光伏產業位居全球第一，占據絕對的領導性地位。

2018年，我國光伏發電裝機達到1.74億千瓦，較去年的1.3億千瓦增長了34%，增長率名列所有可再生能源首位;光伏全年發電1775億千瓦時，較去年的1182億千瓦時增長超過50%。

3 公眾不了解的光伏特點

光伏發電雖說是清潔能源的范疇，但行業卻在公眾視野中呈現高污染、高能耗的特點，他們認為硅料和光伏板的生產產生較多的污染，也消耗大量的能源和水資源。但真實的情況是這樣的嘛？

3.1 光伏從生產到應用不對環境產生重大污染

從整個光伏產業的產業鏈來看，光伏對環境的污染主要爭議點集中在生產環節，最主要的污染物之一是多晶硅生產過程中產生的四氯化硅。而目前我國多晶硅生產企業采用改良西門子法已可做到閉路循環生產，將副產物四氯化硅和尾氣（氫氣和氯氣）回收利用，實現清潔高效。

3.2 多種能源中光伏能效比處于領先位置

根據發改委數據顯示，從生產工業硅到太陽能電池全過程綜合電耗約220萬千瓦時/兆瓦。如果從電耗等方面來計算減排能耗，這些硅生產企業的能耗要比以二氧化碳為指標的污染狀況看上去嚴重。

多晶硅的生產確實很耗電，但要看它耗這么多電增加了多少附加值。我們國家衡量耗能水平有一個指標，叫做萬元產值能耗比。按現在的多晶硅價格計算，中能生產多晶硅每萬元GDP耗能比是0.6噸標準煤，這個數字低于全國平均的能耗水平。據了解，目前全國各沿海城市每萬元GDP能耗都超過1噸標準煤。

核電廠的隱含能耗為5%（能源回報率20：1）即每投入1單位的能源可產生20單位的能源;光伏的隱含能耗為4%（能源回報率26：1）;風電的隱含能耗為2%（能源回報率44：1）。此外，中國光伏協會于2018年測算出北京地區光伏系統的能源回收期為1.3年。也就是說，光伏不到兩年就能夠收回對一次能源的消耗，并可為貢獻25年以上的清潔能源，能源效率極高。

3.3 高耗水量的表現有降低優勢

太陽能光伏的水耗主要集中于制造環節和光伏板清潔環節。2018年，光伏在多晶硅生產環節的平均水耗在0.14t/kg-si;此外，在發電階段，太陽能光伏的水耗主要是清潔光伏板的用水，其水耗會隨著高性能防污材料的推廣而降低。這兩部分構成了光伏發電的耗水。

而從能源的全生命周期來看，科羅拉多大學在《環境研究快報》中發表的一篇論文顯示，在不同技術的氣電、煤電、風電、核電、生物質能發電和光伏發電的水耗比較中，光伏發電的耗水量為81加侖/MWh，是煤電的三分之一到五分之一。

4 光伏發電的其他優勢讓其具有規?；瘽撃?/p>

此外，除了光伏發電在資源可持續和環境友好方面具有明顯優勢，在產業發展、建設便利、普適靈活等方面具有突出表現。

4.1 可適用地區極多

在可以接收到陽光的前提下，光伏組件可以設置在荒漠、屋頂等眾多位置。與之相比，風能、核能、地熱能等其它清潔能源對項目地的選擇都有較為苛刻的條件。

4.2 建設周期短

相比于風力發電機與核電站等其它清潔能源，光伏電站的基礎設施是光伏組件，運輸與安裝過程較為簡便，總建設周期可以控制在6個月內（如果需要并網，則需要額外建設輸電設施，耗時會相對加長）。

4.3 可自發自用，余電上網

在自發自用、余電上網的模式中，光伏電站所發的電能優先供給所供用戶的電器設備等使用，多余的電力可向電力公司出售，電能利用效率非常高。

此外，由于光伏發電可以自發自用、余電上網，特定的企事業單位可基于自身用電需求安裝獨立的光伏電站，減少自身用電成本。在光伏產業的早期發展階段，民用的光伏電站占比相當可觀。比如阿斯特陽光電力官網的項目介紹中顯示，阿斯特曾為包括學校、機場、農場、商業機構在內的組織提供光伏發電服務。

總結來說，光伏發電在環境影響和資源利用方面不僅相較于化石能源，甚至在清潔能源的領域內都具有領先優勢。此外，安全可靠、無噪聲、能量隨處可得，不受地域限制，無機械轉動部件，故障率低，維護簡便，可以無人值守，建站周期短，規模大小隨意，無需架設輸電線路，可以方便與建筑物相結合等。這些優點更是能幫助光伏產業在產業發展進程中具有先天優勢。

5 光伏發電的未來挑戰

5.1 有限的土地面積導致土地成本增加

目前國內光伏電站平均土地成本已超0.1元/W，且正在呈現上漲趨勢。以中東部某省份的100MW農光互補項目為例，占地近6000畝，土地租金為800元/年/畝，估算25年土地租金高達約1.2億元。

除土地租金，土地稅費和征地工作也是導致土地費用上升的重要原因。比如在內蒙地區，一個10萬千瓦的地面光伏電站占用耕地，一般需要一次性繳納4000萬元耕地占用稅，每年繳納800萬元土地使用稅，算下來20年有累計2億元的稅費。

5.2 光伏發電的特點導致其并網成本較高

許多光伏企業在建設光伏項目時，需要同時建設光伏發電并網的輸電設施，還要承擔運營維護費用。

在青海建成的100萬千瓦光伏電站，該電站同期投資上億元配套建設了一座330千伏升壓站，投資5000多萬元建了一回45公里和一回12公里的330千伏輸電線路，并將自行負責這些輸電設施的運營維護（工程項目建設負責人）。

而這些成本對光伏企業來說是永久性的。據統計，近幾年來國內光伏電站自建的輸電設施資產被電網企業回購比率不超5%。

6 無害化回收處理將是行業下一個門檻

隨著光伏產業的大規模發展，未來必將面臨報廢光伏材料的回收利用問題。2014年初，報廢電子電氣設備指令（WEEE）修訂版在歐盟全面正式生效，第一次將光伏組件納入指令范圍，規定報廢的光伏組件和家用電器作為一類產品需要進行強制回收處理。

我國在光伏組件回收利用方面和無害化處理方面政策法規卻仍是一片空白。

而在光伏組件回收處理環節當中最難的就是材料的再利用和無廢處理。雖然全球范圍內針對光伏組件已有無機酸溶解法、熱處理法等處理辦法，但技術工藝仍需要進一步提升，且回收處理的收益較低，投入較大，現階段沒有一條可行性較高的規模化回收路徑。

但我們也應該對行業的發展保持警醒，需要不斷以科技的手段提升光伏發電在環境上如何降低能耗、減少污染;以更好的產業視角和商業洞察力降低產業成本，實現最終的能源結構改革，進而提升社會福祉。

參考文獻：

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