吉林省新能源产业发展：国内外太阳能产业概况

2023-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。80年代中后期,引进国外太阳电池生产线或关键设备,初步形成生产能力达到4﹒5MW太阳能光伏产业。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0﹒5~1MW/a,比国外生产规模低一个多数量级。

一、国内外太阳能产业的发展概况

(一)国外太阳能产业发展概况和趋势

1﹒太阳能光伏发电

世界光伏组件在过去15年平均年增长率约15%。在产业方面,各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本,并取得了巨大进展。商品化电池效率从10%-13%提高到13%-15%,生产规模从1-5MW/年发展到5-25MW/年,并正在向50MW甚至100MW扩大;光伏组件的生产成本降到3美元/W以下。发展中国家印度处于领先地位,目前有50多家公司从事与光伏发电技术有关的制造业,其中有6个太阳电池制造厂和12个组件生产厂,年生产组件11MW,累计装机容量约40MW。在研究开发方面,单晶硅电池效率已达24﹒7%,多晶硅电池效率突破19﹒8%。晶硅薄膜电池的研究工作自1987年以来发展迅速,成为世界关注的新热点。

21世纪世界光伏发电的发展具有以下特点:(1)产业将继续以高增长速率发展。多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一,预测今后10a光伏组件的生产将以20%-30%甚至更高的递增速度发展。光伏发电的未来前景已被愈来愈多的国家政府和金融界所认识。许多发达国家和地区纷纷制定光伏发展规划,如到2010年,美国计划累计安装4﹒6GW(含百万屋顶计划);欧盟计划累计安装6﹒7GW,;日本计划累计安装5 GW(NEDO日本新阳光计划);预计其它发展中国家1﹒8GW(估计约10%),预计世界总累计安装18 GW。到下世纪中叶,光伏发电成为人类的基础能源之一。(2)太阳电池组件成本将大幅度降低。光伏发电系统安装成本每年以9%速率降低,2010年发电成本将降到6美分/(kW·h)。降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等技术途径实现,下世纪太阳电池组件成本大幅度降低是必然趋势。(3)光伏产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展。目前光伏组件的生产规模在5-20MW/年。壳牌公司在德国建立的年产25MW多多晶硅组件生产厂于今年4月份开工。许多公司在计划扩建和新建年产50-100MW级光伏组件生产厂。(4)薄膜电池技术将获得突破。薄膜电池具有大幅度降低成本的潜力,世界许多国家都在大力研究开发薄膜电池。下世纪薄膜电池技术将获得重大突破,规模会向百兆瓦级以上发展,成本会大幅度降低,实现光伏发电与常规发电相竞争的目标,从而成为可替代能源。

2﹒太阳能热利用

(1)太阳能热水器。热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。日本和以色列太阳能热水器户用比例分别为20%和80%。21世纪热水器仍然是太阳能热利用的最主要市场之一。目前虽然许多国家都得到了较普遍应用,但世界太阳能热水器的平均用户比例还非常低约为1%-2%,同日本的20%和以色列的80%相比相差很远;此外,服务业、旅游业、公共福利事业等中低温热水应用市场也非常大。1997年世界太阳能热水器的市场约7亿美元。2015年世界人口约70亿,如果热水器用户比例达到20%(日本今天的水平),社会经济和环境效益将非常显著。

(2)太阳能建筑。80年代国际能源组织(IEA)组织15个国家的专家对太阳能建筑技术进行联合攻关,欧美发达国家纷纷建造综合利用太阳能示范建筑。试验表明,太阳能建筑节能率大约75%左右,已成为最有发展前景的领域之一。建筑能耗占世界总能耗的1/3,其中空调和供热能耗占有相当大的比例,是太阳能热利用的重要市场。太阳能建筑的发展不仅要求建筑师和太阳能专家互相密切合作,而且要求在概念、技术上相互融合、渗透、集成一体,形成新的建筑概念和设计。目前太阳能建筑集成已成为国际上不仅要求有高性能的太阳能部件,同时要求高效的功能材料和专用部件,如隔热材料、透光材料、储能材料、智能窗(变色玻璃)、透明隔热材料等,这些都是未来技术开发的内容。

(3)太阳能热发电。目前热发电系统主要有3种类型:槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。太阳能热发电技术同其它太阳能技术一样,在不断完善和发展,但其它太阳能技术一样,在不断完善和发展,但其商业化程度还未达到热水器和光伏发电的水平。太阳能热发电正处在商业化前夕,预计2020年前,太阳能热发电将在发达国家实现商业化,并逐步向发展中国家扩展。

(二)我国太阳能利用概况和发展趋势

1﹒光伏发电

我国太阳池的研究始于1958年,1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上,1973年太阳电池开始在地面应用,1979年开始生产单晶硅太阳电池。80年代中后期,引进国外太阳电池生产线或关键设备,初步形成生产能力达到4﹒5MW太阳能光伏产业。其中单晶硅电池2﹒5MW,非晶硅电池2MW,工业组件的转换效率单晶硅电池为11%-13%,非晶硅电池为5%-6%。

我国光伏组件生产逐年增加,成本不断降低,市场不断扩大,装机容量逐年增加。应用领域包括农村电气化、交通、通信、石油、气象、国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视等用电,对发展边远贫困地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西藏有7个无电县城采用光伏电站供电,社会经济效益非常显著。(www.chuimin.cn)

在研究开发方面,开展了单晶硅、多晶硅电池研究及非晶硅、碲化镉、硒铜等薄膜电池研究,同时还开展了浇铸多晶硅、银/铝浆、EVA等材料研究,并取得可喜成果,其中刻槽埋栅电池效率达到国际水平。

目前,我国光伏产业已形成了较好基础,但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距,表现为:(1)生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0﹒5~1MW/a,比国外生产规模低一个多数量级。(2)技术水平较低。电池效率、封装水平同国外存在一定差距。(3)专用原材料国产化取得一定成果,但性能有待能有待进一步改进,部分材料仍采用进口品。(4)成本高。目前我国电池组件成本约30元/W,平均售价42元/W,成本和售价都高于国外产品。(5)市场培育和发展迟缓,缺乏市场培育和开拓的支持政策、法规、措施。

21世纪我国光伏发电的发展可考虑两种模式,即年增长率约15%的常规模式和在政策法规驱动下年增长率约25%的快速模式。根据光伏工业自身的发展经验,生产量和规模每增加1倍,成本下降约20%,而价格通常比成本高30%;发电成本考虑了总系统价格、经济寿命(折旧期)、利率、运行和维护费用、保险费等因素。按照这种估算,2010年我国光伏组件年生产量将分别达到11MW和27MW,发电成本分别为1﹒14元和0﹒96元,装机容量分别达到80MW和140MW。2030年光伏组件年生产量分别达到175MW和2 320MW,发电成本分别为0﹒57元和0﹒28元,总装机容量分别达到1 700MW和11 700MW。光伏技术的发电成本在2020年估计在0﹒5-1﹒0元/(kW·h)范围,在相当大的市场上开始具有竞争力;在2030年左右,则在几乎整个电力市场上都具有竞争力;联合国专家组针对世界光伏技术和产业的发展作了更详细的分析和预测,结果更为乐观:2005-2015年发电成本在0﹒045-0﹒091美元/(kW·h)之间,在相当大的市场上开始具有竞争力; 2015年后,发电成本低于0﹒045美元/(kW·h),则在几乎整个电力市场上都具有竞争力。

2﹒太阳能热利用

(1)热水器

太阳能热水器是我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域,1979-1998年期间平均年增长率35%。1987通过引进铜铝复合吸热板技术并与我国自选研制成功的铝阳极化选择性吸收涂层技术相结合,使我国太阳能热水器产业进入现代化生产阶段。80年代后期,我国先后研制成功全玻璃和热管式真空管集热器并实现了产业化。

我国目前太阳能热水器产业已处在商业化良性运作时期,绝大部份热水器企业都有良好的经济效益。目前我国有上千个热水器生产厂家,年安装量约1 400万平方米,占世界第1位。但户用比例仅3%,与日本和以色列等国家相比,差距很大。到2010年,我国人口约14亿,热水器户用比例如果能达到10%,平均户用面积也将有所增加,热水器总安装量将达到1亿m²。亚太银行专家对我国太阳能热水器的利用给出估计:10%的住宅安装太阳能热水器(2m²/户),热水负荷的75%由太阳能供给,每年可节约310亿kW·h电(相当于1 050万t标煤),相当于减排3 850万tCO₂,说明太阳能热水器的经济、环境和社会效益非常好。

(2)太阳能建筑

我国70年代开始被动太阳年采暖建筑的研究开发和示范,至今约1 000万平方米(建筑面积)。目前被动太阳房开始由群体建筑向住宅小区发展,如兰州“阳光计划”投资4﹒28亿在郊区兴建73﹒3万平方米太阳能住宅小区等。我国被动太阳房采暖节能60%-70%,平均每平方米建筑面积每年可节约20-40kg标准煤,发挥着良好的经济产社会效益,但在技术水平上同国外还有相当大的差距。

21世纪应组织建筑师和太阳能专家联合攻关,解决太阳能技术与建筑的集成技术,使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑的集成技术,使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑设计标准和规范,参照以色列作法,通过强制性政策法规,逐步实现民用建筑必须有太阳能设计才可批准施工。争取在2010年和2030年分别实现民用建筑太阳房达到10%和30%,其社会、经济、环境效益将十分可观。

(3)太阳能热发电

我国太阳能热发电技术的研究开发工作始于70年代末,由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本解决,加上经费不足,热发电项目先后停止;国家“八五计划安排了小型部件和材料的攻关项目,带有技术储备性质,目前还没有试验机,与国外差距很大。

吉林省新能源产业发展：国内外太阳能产业概况

相关推荐