太阳能光伏发电技术发展与市场前景

时间：2024-08-31

_吴鸣南京凯盛开能环保能源有限公司

1 我国新能源的发展形势

我国随着工业经济的高速发展，环境问题日益凸显，因此大力发展可再生能源发电，特别是太阳能发电是解决我国能源危机和保证可持续发展的重要战略。

从长远来看，可再生能源将是人类未来的主要能源，因此世界上许多发达国家都十分重视可再生能源的开发利用。在可再生能源中，太阳能光伏发电和风力发电发展最快。

根据国务院2008年底提出的目标，到2020年可再生能源占一次能源消费比重要达到15%。要实现这个目标，到2020年我国水电装机要达到3亿kw以上，核电装机达到6000万kw以上，太阳能、风电及其它可再生能源利用产生的节煤量要达到1.5亿吨标准煤以上。

根据专家预计，2010～2020年全社会用电量的年均增速在8%左右，估计到2020年，中国电力装机容量将突破12亿kW，发电量将超过6万亿kWh。2020年电力供需的缺口将达到10.7%，电力缺口正好用可再生能源发电进行补充，而太阳能光伏发电技术成熟，在中国未来的能源供应中将占据重要位置。

2 光伏发电技术发展趋势

光伏发电技术研究已有100多年的历史，目前这一能源高端产品技术已经成熟。我国于1958年开始研究太阳能电池，1971年首次成功地应用于我国发射的东方红二号卫星上，1973年开始将太阳能电池用于地面光伏电站。

技术进步是降低成本、促进发展的根本原因，几十年来围绕着降低成本、提高效率的各项研究开发工作取得了长足的进展。

2.1 太阳能电池效率不断提高

单晶硅电池的实验室效率已经从20世纪50年代的6%提高到目前的24.7%；多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%；薄膜电池的研究工作也获得了很大成功，非晶硅薄膜电池、碲化镉(CdTe)、铜铟硒(CIS)的实验室效率也分别达到了13%、16.4% 和19.5%。其它新型电池，如多晶硅薄膜电池、燃料敏化电池、有机电池等不断取得进展，更高效率的新概念电池受到广泛重视并被列入各国研究开发计划。

目前商业化晶体硅电池效率已达到15%～20%(单晶硅电池16%～20%，多晶硅15%～18%)；商业化单结非晶硅电池效率5%～7%，多结非晶硅电池效率6%～8%，非晶硅／微晶硅的迭层电池效率8%～10%，而且稳定性不断提高。

太阳能电池效率的提高、光伏产品制造技术和光伏系统集成技术的进步，共同促使光伏发电成本不断降低和光伏市场的快速发展。

2.2 太阳能电池厚度持续降低

降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶体硅太阳能电池成本的有效技术措施，是光伏技术进步的重要体现。30多年来，太阳能电池硅片厚度从20世纪70年代的450～500μm降低到目前的150～200μm，降低了一半以上，硅材料用量减少，大大降低了太阳能电池成本。

2.3 太阳能电池生产规模不断扩大

生产规模不断扩大和自动化程度持续提高是降低太阳能电池生产成本的另一个重要方面。太阳能电池单厂生产规模已经从20世纪80年代的1～5MWp/a发展到90年代的5～30MWp/a和目前的25～1000MWp/a。生产规模扩大1倍，太阳能电池生产成本降低20%。

2.4 太阳能电池组件成本大幅降低

光伏组件成本30年来降低了两个数量级。由于产能过剩，2013年我国光伏组件成本为0.8美元/Wp，售价0.7美元/Wp，每销售1Wp组件，净亏0.1美元；国内并网光伏发电系统投资成本7.5元/Wp；2011年上半年，天津英利光伏发电的度电成本已降至1元／KWh。

2.5 晶体硅电池技术持续进步，薄膜电池技术快速发展

自1998年开始，多晶硅电池市场超过单晶硅电池后一直持续增长。2006年各种光伏电池的市场份额：多晶硅47%，单晶硅43%，薄膜电池约8%。2013年，薄膜电池占到太阳能电池市场近三成份额，发展迅猛。目前中国太阳能电池产能占世界总产能的1/3 。

3 光伏发电市场前景分析

自2004年德国实施了“上网电价法”以来，光伏发电市场需求急剧增长，光伏产品供不应求。2007年太阳能电池／组件的年增长率达到56.2%，其中亚洲太阳能电池产量约占世界的65%，主要生产国为中国大陆和台湾地区以及日本，分别占世界的27.2%、9.2%和23%。

世界光伏发电市场发展的一个突出特点是：并网光伏发电比例愈来愈大，2007年欧洲的并网光伏发电系统比例达到95%以上，世界平均达到80%以上，说明光伏发电在世界能源供应体系中正发挥着愈来愈大的替代作用。

2007年世界光伏系统安装量为2826MWp，比2006年增长了62%，其中德国安装量为1328MWp，占世界光伏市场的总量47%，位居世界之首，其余依次为西班牙(640MWp)、日本(230MWp)和美国(220MWp)。

2007年欧洲光伏市场占世界的71%，持续成为世界最大的市场。这主要因为欧洲大部分国家实施了《上网电价法》，有效地推动了光伏发电市场。亚洲光伏市场只占世界的15%，主要原因是亚洲光伏市场主要在日本，而日本已经结束了政府补贴。

我国政府一直非常重视可再生能源尤其是太阳能发电的开发利用。2002年，国家启动“送电到乡工程”，在西部七省区的近800个无电乡区建设光伏电站，该项目快速拉动了我国光伏产业发展。经过几年的加速发展，2007年以后至今，中国太阳能电池产能一直稳居世界第一。

2007年太阳能电池产量大于20MWp的全球35家公司中，14家为中国公司(包括台湾)，依次是无锡尚德、台湾茂迪、保定英利、河北晶澳、江苏林洋、南门中电、台湾E-TON、苏州ATS-S01ar、台湾Gintech、宁波太阳能、台湾Dels01ar、常州天合、江苏浚鑫、交大太阳。

2009年国内太阳能电池总产量达3500MW，其中硅太阳能电池产量为3400MW，薄膜太阳能电池产量为100MW。大部分太阳能电池出口欧美，国内市场应用不到5%，国内市场亟待拓展。

截止2013年底，我国太阳能电池累计装机已经达到90万kW，但大多是独立光伏发电系统，并网光伏发电所占份额很小，还不到10%，说明我国的光伏发电应用还处在起步阶段，市场前景十分广阔。

随着国家加大对中西部地区的扶持力度，尤其是“西部大开发”战略的实施，为我国的经济和社会发展创造了难得的机遇和条件。充分利用西部地区丰富的太阳能资源，把太阳能资源的开发利用作为今后当地经济发展的支柱产业之一，以电力发展带动农业生产和矿产资源开发，促进本地经济健康、可持续发展。

光伏产业发展的几个主要阶段所呈现出的一些特征，即：政府补贴——企业盈利——扩大规模——规模效应——成本下降政府补贴逐渐退出——自由市场。从目前的产业发展阶段来看，光伏行业发展处于“发电成本下降、海外政府补贴逐渐退出”的阶段。

由于前几年欧美“双反”贸易壁垒政策而造成的光伏产业寒冬和欧美金融危机并没有摧垮光伏产业。目前全球市场需求旺盛，同时国内企业的产能也相当强劲，欧美“双反”贸易壁垒虽然在短期内影响了我国光伏组件的出口和生产，但从长远看，却极大地促进了国内光伏消费市场的健康可持续发展。

4 光伏发电技术应用与经济分析

光伏发电系统分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统。

独立太阳能光伏发电系统是指太阳能光伏发电不与国家电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储电能以供夜晚使用。

并网太阳能光伏发电系统是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电方式，成为国家电网的补充，典型特征为不需要蓄电池。

光伏发电系统价格包括：光伏电池组件、并网逆变器、配电设备及电缆、电站建设安装费用等。

当前晶体硅光伏电池组件成本价在3～4元/Wp，地面光伏发电系统工程成本价在7500元/kWp左右，屋顶光伏发电系统工程成本价在12000元/kWp左右，光伏逆变器成本价在300～400元/kWp，光伏逆变器单台最大容量可达1500kW。

其中太阳能电池是构成光伏电池组件的核心元件，太阳能电池应用的大致比例：电力行业占45%，通讯行业占22%，消费性电子产品占12%，交通运输业占8%，其它方面占13%。

火力发电厂的投资回收期通常为15～30年,光伏发电站投资回收期在实行度电补贴政策以前一般是10～15年。2013年8月，国家已经明确：对分布式光伏发电项目实行按照发电量进行电价补贴政策，电价补贴标准为0.42元/kWh，加上节约标准煤的财政补贴260～300元/t，效益比较可观。因此，在太阳能三、四类地区，光伏发电站的投资回收期大约在5～7年左右；在太阳能一、二类地区，光伏发电站的投资回收期大约在3～5年左右。