国内外太阳能光伏应用现状与产业发展策略研究

1、国内外太阳能光伏应用现状与产业发展策略研究倪易洲，温利峰（深圳市标准技术研究院，广东深圳 518033）摘要：本文通过总结发达国家与我国的太阳能光伏技术应用现状，对比各国在推广光伏展业发展方面的扶持措施及标准化进程，分析光伏发电行业未来的发展趋势，以期为我国太阳能光伏行业把握机遇，促进行业的规范化、标准化发展提供有益的参考。关键词：太阳能光伏；应用；发展策略；标准化Study on Application Status and Development Strategy of SolarPV Industry at Home and AbroadNI Yizhou , WEN Lifeng(Sh

2、enzhen Institute of Standards and Technology, Shenzhen 518033, Guangdong, ChinaAbstract: This paper summarizes application status of solar PV technology in advanced countries and China, studies their industrial policies and the progress of the standardization, and analyzes the future trends of solar

3、 PV industry in order to provide a benefit reference to the normalized and standardized development of the solar PV industry of China.Keywords: solar PV, application, development strategy, standardization1 引言能源是人类社会运行和发展的基础物质条件，短时期内不可再生的传统化石能源储量的有限性与人类社会发展日益增长的能源需求之间产生了越来越不可回避的矛盾，传统的能源一天天减少，国际油价持续攀升

4、，而目前全球约有20亿人得不到正常的能源供应1。与此同时，全球化石能源的大量开采是造成生态破坏的主要原因之一。因此，开发和利用可再生能源，推动可再生能源新技术产业已成为各国保障能源安全和生态环境，实现可持续发展的必由之路。可再生能源包括太阳能、风能、生物质能、水能等，从本质而言，大多数可再生能源均为太阳能的不同储存形式，而太阳能光伏发电技术指的是无需通过热过程，太阳能电池直接将太阳辐射能转化为电能的发电方式，代表了一种安全、清洁而高效的新能源利用方式，可以说取之不尽用之不竭，是人类社会未来能源利用的发展趋势。在此背景下，各国太阳能电池生产企业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地，各国政府也不遗

5、余力地实施“阳光计划”，出台各种扶持补贴政策，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。 作者简介：倪易洲，深圳市标准技术研究院标准化应用研究所研究人员，毕业于武汉大学化学与分子科学学院，硕士研究生。主要从事太阳能光伏、燃料电池、节水等领域的标准化研究，以及国内外电子及通讯产品市场准入研究1图1 世界与我国传统能源使用年限示意图22 各国太阳能光伏应用现状太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在二十世纪七十年代中期开始太阳能电池商品化以来，硅太阳能电池在应用中居主导地位。硅太阳能电池又可

6、分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。其中，单晶硅太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的效率最高，技术也最为成熟，在大规模应用和工业化生产中占据主导地位，非晶硅薄膜太阳能电池原材料丰富、便于大规模生产、成本最低，是今后光伏产业推广应用的主流趋势，其缺点是能量转换效率较晶硅型电池低、稳定性不高，然而随着技术进步，这一差距将有望被消除。根据世界能源组织(IEA对太阳能光伏发电的未来发展的预测，2020年世界光伏发电的发电量占总发电量的1%，2040年占总发电量的20%；根据欧洲联合研究中心(JRC及欧洲光伏工业协会(EPIA对未来可再生能源和太阳能发电的预测，到2030

7、年可再生能源在总能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源在总能源结构中占50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到本世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%以上，显示出太阳能最重要的战略地位。另外，欧洲光伏工业协会(EPIA称2009年全球太阳能光伏发电装机容量增长44%，新增装机容量达64亿瓦，比2008年增长6%，使全球太阳能装机总容量超过200亿瓦。2009年全球太阳能电池产量达到了93.4亿瓦，比2008年增加36%，全球太阳能产值达380亿美元，中国大陆和台湾地区的产品占据了全球产量的49%。其

8、中，薄膜太阳能电池生产占据了总量的18%。目前全世界共有上百个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中，并正在大规模地进行太阳能电池的研制开发，积极生产各种相关的节能新产品。德国是去年对太阳能需求最大的市场，新增太阳能装机容量达30亿兆瓦，其次是意大利，日本和美国。2010年太阳能市场需求最大的预计依然是德国。图2是1998年至2008年世界光伏组件装机容量示意图，从图中可以看出，各国太阳能光伏发电应用均得到发展迅速。2 图2 1998年2008年世界光伏组件装机容量 地面电站100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%德国西班牙法国屋顶BIPV 英国荷兰美国图3 世界光伏应用

9、组件形式及份额太阳能光伏领域的技术研究主要集中在屋顶安装，在国外已形成成熟的产业，有专门的构件生产商和专业的安装公司。相比于先进国家，中国在屋顶安装光伏组件方面的技术相对较落后。而对于光伏建筑一体化（BIPV ）技术，各国的研究都还没有形成一套成熟的集成技术方案，我国和国外技术差距不大。目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。然而长期以来，我国的光伏产业面临着核心技术与产品需求“两头在外”的困境。一方面，我国太阳能行业用高纯度硅材料绝大部分依赖进口。另外一方面

10、，中国光伏组件的产量保持高速增长的同时，国内组装量很小， 3大量的光伏产品依靠出口国外。2008年我国光伏电池产量达1.78GW ，占全球总量的26%。而从市场占有率来看，2008年中国太阳能电池厂商（包括台湾省）的市场占有率大幅提升至44%。但与此形成鲜明对比的是，2008年我国光伏系统安装量为 40MW ，仅占全球总安装量的比例仅为0.73%。事实上，中国光伏发电潜力非常巨大。统计显示，中国现有大约400亿平方米建筑面积，屋顶面积40亿平方米，加上南立面大约50亿平方米可利用面积，如果 20%安装太阳能电池，可以装100GW 。此外，中国有着大片的沙漠、沙漠化土地和潜在沙漠化土地，总计约1

11、20万平方公里。1平方公里土地可以安装 40MW 太阳能电池，2%的荒漠即可安装1000GW ，是中国当前电力装机的两倍。发改委能源研究所有关研究预计，2020年中国大型荒漠光伏电站累计装机将达到200MW 。随着“太阳能屋顶”和“金太阳”工程等国家扶持政策陆续推出，以及新能源产业振兴规划的调整，将引导中国光伏市场由生产型转向消费型，内需的拉动将扭转我国光伏产业“两头在外”的局面。作为节能环保的重要科技进步，太阳能光伏发电在2010年上海世博会上也到了充分的体现。在上海世博会上，中国馆和主题馆采用了太阳能光伏建筑一体化设计，成为两座绿色电站。其中，中国馆铺设单晶太阳能组件，总装机容量达302千

12、瓦，观景平台四周采用的太阳能光伏玻璃幕墙，既具有传统幕墙的功能，又能够将阳光转换成清洁电力。主题馆则在屋面铺设了面积约2万6千平方米的多晶太阳能组件，装机容量达到了2825千瓦，而大菱形平面相间隔的铺设方法也同时保证了屋面的美观。投入使用后，两座“绿色电站”年均发电量约284万度，每年即可节约标准煤约1000吨，年均减排二氧化碳约2500吨、二氧化硫84吨、氮氧化物42吨、烟尘762 吨。主题馆光伏电站将成为我国乃至亚洲单体建筑最大的光伏建筑一体化电站。 ，通信业，川杠村屯“，¨光伏产舶图4 我国光伏发电系统应用分类及份额43 各国产业发展策略3.1 扶持政策 光侦虽然太阳能发电增长

13、明显，但太阳能电力仅占全球电力装机总容量的0.5%。影响太阳能光伏发电推广应用的主要障碍是太阳能电力的成本远远高于其他与之竞争的电力形式，太阳能发电的成本在光照最好的测试场景中为17美分/千瓦，相比之下，风能是15美分/千瓦，煤7美分/千瓦，天然气6美分/千瓦。因此，各国政府近年来纷纷出台了相应的补贴政策。各国的补贴政策主要可以分为两类：一类是对安装光伏系统直接进行补贴，如日本；一类是对光伏发电的上网电价进行设定，该方法在德国、西班牙等国显示出巨大威力，刺激了光伏产业迅速发展。另外如美国加利福尼亚州将两种政策混合执行。日本政府在19942003年间成功实施一轮补贴，促使2004年日本光伏累计安

14、装量达1100MW ，成为当时全球光伏容量最大的国家。其补贴的具体办法为逐年递减：对安装光伏发电系统最初补贴50%，分十年逐渐递减，到第十年时补贴减到零。另外还允许光伏发电系统“逆流”向电网馈电。2004年，德国政府启动上网电价法，即著名的EEG 法案，导致德国光伏安装量激增，最初的上网电价为3倍的零售电价或者8倍的工业电价。光伏系统在安装后的20年内固定价格，但推迟一年，固定价格下调一定的比率。在这之后，西班牙、意大利、希腊、法国也都引入了上网电价法，并且补贴程度相对德国而言更加丰厚。如西班牙电力法规定电力公司必须高价购买太阳能电力，5MWp 以下的系统，太阳能售电电价为0.38欧元/Kwh

15、，5KWp 以上的系统，太阳能售电电价0.28欧元/Kwh，普通电价为0.03欧元/Kwh。意大利2001年开始实施光伏屋顶计划，政府补贴达到75%。在太阳能光伏组件成本持续下降的背景下，从2010年开始，欧洲各国拟削减太阳能补贴，德国计划从2010年7月消减对太阳能电力的退税补贴，对屋顶的太阳能电力补贴将消减16%，对地面的太阳能电力补贴将消减15%。西班牙的补贴政策也开始收缩。虽然各国削减补贴的意向给市场带来悲观气氛，但随着光伏成本的下降，削减补贴的冲击将日益淡化，业界应有能力消化这些利空。 一申物燃料地热一图5 太阳能与传统能源发电价格比较2006年，美国联邦政府把太阳能光伏项目的减税优

16、惠从10%提高到30%，与此同时，加利福尼亚州实施混合两种扶持政策的补贴方案，对中小系统实施投资补贴或上网电价法，对大系统实施上网电价法，初始上网电价0.39美元/千瓦时，维持5年，逐年降低。投资补贴法增加了财政支出，从而增加了纳税人的负担，但这种方法实施起来非常方便。上网电价法使得光伏补贴由电力公用事业的消费者承担，且更加注重光伏发电的实际效果，但增加了管理负担。另外，5 一投资补贴法主要注重设备安装的容量，忽略了设备的实际运行情况，而上网电价法更有效地促进了光伏设 备的使用。 我国在 2006 年实施了可再生能源法 ，鼓励使用太阳能光伏发电系统。2009 年以来， ，我国连续发 布了太阳能

17、光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法 关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意 、 见 ，支持开展光伏建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”。2009 年 7 月，国家有关部门又印发了关于 实施金太阳示范工程的通知 ，计划在 2 到 3 年内，财政补助不低于 500 兆瓦的光伏发电示范项目，并采 取多种方式加快国内光伏发电的产业化和规模化发展。“金太阳”工程对于光伏建筑市场启动有一定促进作 用，但它属于一次性的政府补贴，不具有可持续性。启动国内光伏建筑市场乃至整个光伏市场，最科学、 投资效益最好、最具可操作性和可持续性的是实施“上网电价法”，通过明确光伏发电价格，给予市场良好 的预期，促进光伏市场

18、的发展。目前我国正在积极研究这一政策，期待能很快出台。 3.2 标准化进程 产业发展，标准先行。目前，在国际层面，太阳能光伏国际标准主要由国际电工委员会太阳能光伏能 源系统技术委员会 IEC/TC82 制定。目前已经出版了 47 个标准和技术规范，主要是关于太阳能光伏组件产 品及性能测试方法标准。国际上广泛采用的太阳能光伏组件标准为 IEC 61215 和 IEC 61646，光伏组件安 全标准为 IEC 61730。以上标准均为 CB 体系采用的国际标准。 太阳能光伏产业作为新兴产业，整体而言，标准体系尚不成熟。例如，应用较广泛的太阳能光伏玻璃 是一种太阳能电池与传统玻璃相结合的产品，目前国

19、际上没有该产品的具体标准，只有针对太阳能光伏组 件的标准 IEC 61215 和 IEC 61646、以及针对传统的夹层玻璃、中空玻璃的标准 ISO 12543、EN 1279 等。 标准的缺失严重阻碍了行业的健康发展，在国家实施相关补贴政策时也出现了验收及后期监管缺乏依据等 困难。基于太阳能光伏产业标准缺失的现状，我国标准化专业机构和太阳能产业的相关企业积极开展标准 化工作和相关领域的研究，国家标准化管理委员会出台了光伏发电及产业化标准体系建设方案3，成立了 光伏发电及产业化标准推进组，下设材料、电池和组件、系统和部件、并网发电等四个工作组，力图构建 统一的光伏发电及产业化标准体系。全国建筑

20、用玻璃标准化技术委员会太阳能光伏中空玻璃分技术委员会 SAC/TC 255/SC 1 代表中国率先在 2009 年 ISO/TC 160 年会上提出成立“太阳能光伏玻璃”新工作组并获顺 利通过，与此同时，2009 年主编了建筑用太阳能光伏中空玻璃和建筑用太阳能光伏夹层玻璃 ，目 前两项标准正处在报批阶段，有望在年内发布，SAC/TC 255/SC 1 同时正在主编和参编多项行业标准以及 地方标准。此外，国内还有发改委、工信部、建设部、SAC/TC 90 和 SAC/TC 402 等部门和标准化组织在 积极开展和参与太阳能光伏领域的标准化活动。 4 结语 太阳能光伏发电是一种清洁而高效的新能源利

21、用方式，是人类社会未来能源利用的发展趋势，预计到 21 世纪末将成为人类使用能源的主要方式。在此背景下，各国政府和企业均将注意力集中到太阳能光伏产 业，纷纷出台各种扶持政策、投入巨资，推动太阳能光伏产业的技术研发和应用推广。各国太阳能光电力 装机容量逐年快速增加，并一度迎来井喷式发展。中国也在这一热潮中成为了太阳能电池的主要生产国。 然而中国面临着核心技术与产品需求“两头在外”的困境。太阳能光伏发电的主要应用形式有地面电站、屋 顶用光伏组件和光伏建筑一体化。由于太阳能光伏发电的成本偏高，为了推广太阳能电力，各国纷纷出台 了各种形式的补贴政策，主要分为投资补贴法和上网电价法，其中上网电价法更加科

22、学合理、具有可操作 性和可持续性。我国目前采用的是投资补贴法，并在积极研究推出上网电价补贴政策。在太阳能光伏这一 新兴产业快速发展的同时，标准的制定工作也在积极开展，其中，我国太阳能行业的声音尤为引人注意， 在这一与国外技术差距不大的领域，我国有望抢占标准制高点和国际话语权。 参考文献 1 莫大康. 全球太阳能光伏产业蓬勃发展J. 电子工业专用设备，2006，141：5-6. 6 2 中国可再生能源发展项目办公室. 中国光伏产业发展研究报告 (2004-2005EB/OL. 2006-08-01http:/www.simosolar. com/Learn_to_Web/1_01_%E5%85%8