国外光伏产业及光伏建筑发展状况

国外光伏产业及光伏建造发展状况光伏产业是世界发展速度最快的行业之一。为了实现能源和环境的可持续发展，世界各国将太阳能光伏作为新能源发展的重点，在各国政府、特殊是发达国家政府的大力扶持下，世界光伏产业发展迅猛。2022年，全球太阳能电池产量达到27GW,比2022年增长118%,截至2022年年底，全世界太阳能电池产能达到37GW（见图2-1）o2022年，全球光伏市场延续了过强劲的增长，据初步统计，太阳能光伏市场新增16.6GW（见图2-2）,与2022年新增装机7.2GW相比，年增速超过100%,全球累计装机接近40GW（见图2-3）,年发电量达到50TWh,全球光伏新增市场迈进10G时代。国外对太阳能光伏建造一体化系统的研究开始于20世纪70年代，经历了从示范到推广，从屋顶安装光伏到与建造集成应用，进而将光伏组件作为一种新型建造材料的发展历程。发达国家相继推出光伏与建造一体化项目和计划，如表2-1所示，并颁布了相应的激励政策来推动该技术的推广和应用。譬如德国、美国、日本等一些发达国家，在光伏与建造一体化方面已经有了相当成熟的设计经验和技术水平。1日本日本所处纬度区域与我国部份地区相同，也有很丰富的太阳能资源。20世纪90年代中期，日本政府制定了一个庞大的太阳能光伏发电“屋顶计划”，计划在1015年内，在日本民用住宅的屋顶上装户用太阳能光伏发电系统，总装机容量将达200Wpo为此，一方面日本政府拨出80亿日元用于太阳能电池的规模化生产，目的是降低太阳能电池成本；另一方面政府资助一些大学、研究所和企业进行开辟研究。如三洋电气公司推出了多种非晶硅电池与建造材料相结合的产品：一种是做成曲线形瓦片形状，每片面积为305cm2,输出功率为2.7WP；另一种是90cnix35cm的平板非晶硅光伏组件，组件背面有扣件便于安装，普通用做屋顶材料。三洋电气公司还推出了半透明和不透明玻璃衬底的非晶硅光伏组件,用于商业建造物的垂直幕墙。日本是最早制定扶持光伏产业发展政策的国家。1990年，日本修改《ElectricUtilityIndustr））y的被w术规范与规则，取销了对光伏并网发电的限制和障碍，100KW以下的光伏并网不需要任何程序申请和批复，100~150KW也只是备案，无需申请和批复。1993年起开始实施“新阳光计划”，以加速光伏电池、燃料电池、氢能及地热能等的开辟利用，其中2022年光伏产业发展目标为4.8GWO1997年又宣布实施7万太阳能光伏屋顶计划，目标是到2022年安装7.6GW的太阳能光伏电池。日本实行的是用户补贴政策，即对消费者进行补贴，随着市场的发展和技术的进步而调整。日本非常重视电网系统的稳定性与安全性，并网发电需要履行非常复杂的手续，但为了扶持光伏产业，日本政府在充分考虑失误与风险的前提下，允许光伏发电进入电网系统，对于产业的发展具有极大示范作用。日本政府于1996年宣布了可再生能源（包括水电和地热能）的发展目标，计划到2022年将占到总的一次能源供应量的3.1%（或者1900万吨油当量）。为了实现以上目标，日本政府制定了相应的研究开辟计划、示范工程计划和补贴政策。如2001^2005年的5年研究开辟计划，包括新一代太阳能电池、大面积非晶硅和多晶薄膜电池的开辟，公共应用技术的开辟以及远期太阳能电池的开辟（如纳米薄膜太阳能电池、染料敏化电池、球状硅电池等）。示范工程包括BIPV工程示范、光伏住宅集中并网示范（200座3KWp光伏住宅集中在一个地区进行并网运行）、光伏住宅推广计划（1994〜2002年已经安装了80000套），地方新能源促进计划和企业新能源资助计划等。日本于1998年制订了新的能源战略，要点是努力实现合理有效的稳定供应，将石油需求比例逐步降低到47%；大力发展核电；积极开辟新能源，使新能源的比例提高到3%。为应对石油危机，日本于1974年提出了名为“阳光计划”的新能源技术开辟计划，在太阳能电池方面的目标是把用于宇航的技术移植到地面来应用，并加速太阳能电池产业化技术的开。此后日本又分别于1978年和1989年提出了“节能技术开辟计划”和“环境保护技术开辟计划”，要求售价降低20%,以便广泛用于通信、路灯和屋外钟等小型电源。同时，由于社会环保意识的提高，人们要求早日用上清洁的可再生能源，政府开展了市场庞大的民用住宅屋顶光电的应用示范工程，并于1993年结束，证明技术上已基本过关，关键是经济性问题。1993年，日本政府将上述三个计划合并成为了规模庞大的“新阳光计划”。于1994年启动了“新阳光计划”，提出“新阳光计划”的主要目的是为了在政府领导下，采取政府、企业和大学三者联合的方式，共同攻关，克服在能源开辟方面遇到的各种难题。“新阳光计划”的主导思想是实现经济增长与能源供应和环境保护之间的平衡。为保证“新阳光计划”的顺利实施，政府每年要为该计划拨款570多亿日元，其中约362亿日元用于新能源技术开辟。“新阳光计划”将发展光伏发电作为国策，以50%的津贴额度鼓励居民使用太阳能发电，在光伏发电、太阳能电池的生产发展方面进步很快，目前以每年超过60%的速度增长。日本光伏快速发展的主要经验可以归纳为这样几个方面：作为国策来抓，从长远出发，坚持不懈；通过优惠政策加速推广；在光伏的开辟上注重实用化目标。日本从国土狭小带来的资源短缺和环境容量小等不利条件出发，把发展光伏作为国策，制订长远规划和分段计划，并及时根据当时的主要矛盾采取有效措施推进。如在石油危机后，将光伏作为代替石油的主要措施，纳入阳光计划由日本新能源产业技术综合开辟机构(NED0)统一组织，除抓新技术开辟外，还大力资助成熟技术的及时转化，到1988年不仅把过去用于空间的光伏技术转为地面应用，在产量上亦超过美国而居世界第一。1992年巴西环发大会后，环保和生态问题为社会广泛重视，通产省又及时把发展光伏作为改善城乡环境保护和抑制地球生态环境恶化的主要措施纳入新阳光计划，除狠抓新技术的应用开辟外，还对居民住宅用屋顶光伏及公共设施用光伏采取了津贴造价1/3〜1/2的优惠政策。同时从管理上简化，允许按24日元/kWh的家用电价余电上网，使用户约在10年摆布收回投资。环境意识的增强加之合理的优惠政策，使光伏产业得到了快速发展；同时生产规模的扩大又促进成本的降低，为加速推广创造了条件，导致2000年的太阳能电池产量跃居世界第一。日本政府为贯彻可持续发展方针，于2000年又颁布了《建设循环型社会基本法》，要求进一步加快发展光伏发电，初步规划到2022年达到5000MWp,其中住宅用3000MWp以上，发电成本达25日元/KWh,基本与上网电价相同。2030年达52.5〜82GWp,发电成本达到和常规火电持平的水平。日本同时颁布了新的净电计量法(2004年12月31日《科学日报》报导)，要求电力部门以商品价格购买多余的光伏电量，并实行补贴政策。具体的补贴政策是在安装光伏发电系统时进行工程补贴，这一补贴“逐年递减”，从一开始补贴50%,分十年逐年递减，到第十年时补贴减到零。除了光伏系统的安装补贴外，还允许光伏发电系统“逆流”向电网馈电，意味着以同等电价购买光伏系统的发电量。福岛核电站事故发生后，日本政府决定减少对核能的依赖程度，努力发展太阳能及风能等可再生能源，将着手研究开辟太阳能发电相关技术，争取到2022年时将安装太阳能发电成本降到目前的1/3,2030年时降到1/6,同时还将争取在所有能够安装的住宅及大楼顶部安装太阳能电池板。日本是第一个从能源供应安全、节能减排、技术和产业发展以及民族兴衰安危、国家发展战略的角度认识光伏产业的国家。日本光伏产业的特点是政府全面扶持，企业积极跟进，民众大力配合，政策、技术和市场相互促进。政府政策鼓励技术研发、产品开辟和市场应用，一方面，有效降低了光伏发电的成本，增加了其市场竞争力；另一方面，开辟了产品应用市场，促使产品生产能力不断增强，形成为了产业链上各个部份的相互平衡和良性互动。2德国德国是世界上应用太阳能、实现太阳能建造一体化的强国，具有“光伏黑洞”之称。从20世纪90年代，德国就鼓励居民住宅与公共建造安装光伏发电设备。“太阳能光伏屋顶计划”是德国率先提出的方案并进行实施。1990年，德国开始实施“一千屋顶计划”，在私人住宅屋顶上推广容量为1〜5kW的户用并网光伏系统。1998年10月提出了在6年内安装10万套光伏屋顶系统，总容量在300〜500MW,并于1999年开始实施“十万太阳能屋顶”计划；2003年新增光伏装机容量120MWp；2004年通过了《优先利用可再生能源法》，2022年德国当年光伏装机容量为750MWp,累计装机2530MWp,成为世界光伏应用增长最快的国家。在光伏组件与建造相结合方面，ASE(ArchimedeSolarEnergy)所属几家公司分别推出了多种光伏组件，其中有大尺寸(1.5mx2.5m)的无边框非晶硅组件，每块组件功率可达360肌可用于垂直外墙和倾斜屋顶；也推出了尺寸为ImxO.6m的非晶硅不透明组件，可分别用于屋面、垂直幕墙和窗户。2000年首先颁布了《可再生能源法》(EEG法案)，规定了以对光伏发电上网电价进行补贴的方式，支持光伏产业发展。此后，德国政府在2004年对《可再生能源法》进行修正(2004年EEG修正法案)，掀起了近几年来光伏产业轰轰烈烈的发展。2004年EEG修正法案列出了可再生能源发电量占总体发电量比例的目标：至2022年达到12.5%。然而据德国联邦环境部数据显示，至2022年底，可再生能源发电量占总体发电量比例为14.2%,超过了修正案中列出的比例，提前实现目标。德国2000年颁布的《可再生能源法》，要求垄断性能源企业，主要是电网企业，必须按照国家规定的价格或者价格计算规则收购可再生能源产品。电网公司有义务收购可再生能源所发的电量，并支付最低的上网补偿电价。在固定的时间范围内，享受固定的上网电价（光伏：20年加之安装年），新建电站的上网电价每年递减（光伏：5%/a）,高于常规电价的那部份成本在全国范围均摊o固定价格即政府直接明确规定各类可再生能源产品的市场价格。德国是这种价格政策的代表国家，德国于2022年通过法律的形式，制定光伏发电的价格是37.96〜54.21欧分/kWh。世界上大约有40多个国家采用这种价格机制。这种机制的特点是可以根据政府的意愿，促进各种可再生能源技术的均衡发展，也可以推动某些可再生能源技术的优先发展。止匕外，德国的政策性银行德国复兴开辟银行（KFW）还设立了可再生能源投资专项资金和贷款额度，为可再生能源项目融资提供方便。作为政策延续，德国议会在2022年6月再次通过了《可再生能源修正法案》，于2022年生效（2022年EEG修正法案）。该修正法案对可再生能源发展目标、补贴力度等进行了更改：（D可再生能源发电量到2022年的目标比重由20%修改为30%以上；（2）对各种类型的可再生发电的补贴电价进行修改，如较大程度地提高了风电的补贴力度；降低了太阳能发电补贴力度；（3）新能源发电厂商可以自主选择是否将发电出售给公共电网。在电力市场价格高于补贴价格的情况下，此修正法案可以让新能源发电厂商直接将新能源发电出售给市场而不卖给电网，有利于保证新能源发电厂商在市场电价高企状况下的利润。总体来讲，2022年EEG修正法案对光伏产业的补贴力度有所下降，而发电成本较低的风能补贴力度有了提高，政策倾向于提高风能在新能源中的比重。但光伏发电的补贴力度仍高于市场预期，光伏产业仍将继续发展。德国政府最引人注目的举动是于1998年开始实施的“十万太阳能光伏屋顶计划”。至2004年，德国实施“购电法”完成为了十万个太阳能屋顶的安装计划。德国2000年颁布的《可再生能源法》（2004年又进行了更有利于光伏发电推广的修订），规定电力公司按照0.99德国马克/kWh收购光伏上网电力。2004年又按照不同功率等级和不同安装方式进行了修订。德国《可再生能源法》关于光伏的主要内容包括：（1）电网公司有义务收购可再生能源所发的电，并支付上网补偿电费；（2）在固定的时间范围内，享受固定的上网电价（光伏：20年加之安装年）；（3）新建电站的上网电价每年递减；（4）成本均摊：高于常规电价的部份在全国范围均摊；（5）光伏最初的上网电价是50.6欧分/kWh,2003年下降到45.7欧分/kWh。德国在2022年出台了以后每年调降5.2%补贴的政策。2022年底又出台对屋顶系统递减：2022年和2022年递减7%,2022年递减11%；地面支架安装系统递减率：2022年和2022年递减8.5%,2022年递减9.5%0德国主要采用了两种鼓励方法：一是补贴电价政策，即用高价收购居民的太阳能电力汇入总电网，每度收购价约0.53欧元，而居民使用太阳能电力的价格则与普通电价相同，每度使用价格约0.21欧元，因此激发了居民在自家屋顶、庭院安装太阳能发电设备的自觉性；二是贷款优先，并对贷款贴息3%,鼓励居民购买安装太阳能发电设备。德国还采用“绿电收益购买绿电”的法律政策，即由国民自愿购买绿色电力，绿色电力比常规电力每度电多2〜3欧分（大约每度电10欧分），电力公司将销售绿电的收益用于购买高价绿色电力（每度电大约45.7〜50.6欧分/kWh）o这样，安装光伏发电的用户可以通过向电力公司销售高价绿色电力获得收益，银行的贷款可以如数回收，光伏生产厂家通过销售太阳能电池盈利，政府达到了推广清洁能源的目的，电力公司通过销售绿电的加价购买高价绿电，经济上不亏损（取之于民用之于民），还完成为了减排任务，政府通过媒体的广泛宣传，那些自愿购买绿色电力的人知道自己付出了很少的绿电加价，而获得了更好的生活环境和能源及电力的可持续供应，而且为国家在做贡献。德国政策的核心是对所有的电量实行绿色电力加价和高价收购绿色电力，同时配合低息贷款政策，2022年安装量达7400MW,占世界新增安装总量的45%。我国2022年的发电量是3.65万亿度电，如果实行每度电加价1分钱，则全国的绿电加价为365亿元，2分钱就是730亿元。而对于一个每天用2度电的家庭，一年绿电加价的支出惟独15元。3美国美国是世界上能量消耗最大的国家，为降低能耗、减少污染、调整能源结构，政府制定了一系列政策和计划，科研机构和有关公司纷纷响应，积极推进光伏与建造一体化项目的实施。美国于1997年宣布实施“百万屋顶计划”，已有30个州出台法案鼓励光伏并网发电，估计到2022年光伏发电将占美国发电装机增量的15%,安装量达到2000万kWo美国国会也通过了《节约能源房屋建造法规》等鼓励新能源利用的法律文件，在经济上也采取有效措施，不仅在太阳能光伏利用的研究方面投入大量经费，而且由国会通过一项对太阳能光伏系统买主减税的优惠办法。正因为此，美国太阳能光电建造的发展极其迅速，目前无论是对太阳能光伏建造的研究、一体化设计，还是光伏材料、部件产品的开辟、应用以及规模化的商业应用，均处于世界率先地位，并在美国国内形成为了完整的太阳能建造产业体系。美国现在已经再也不采用在屋顶上安装一个庞大的装置来采集太阳能，而是将光伏组件直接嵌入屋顶和外墙，实现光伏与建造一体化。这种建造物一体化的设计思想是史蒂文•斯特朗在20年前倡导的。由于当时太阳能电池过于昂贵而无法实施。如今太阳能电池的价格惟独当时的1/3,现在这种新型光伏材料比高档建材便宜，不到一辆汽车的成本就能买到一套有太阳能发电装置的屋顶，并且能在25~30年内满足自家的电能需求。不仅居民住宅能够推广使用，公共建造也可在外墙安装太阳能发电装置。太阳能电池能够在白日高峰时间内产生大量的电能，从而形成电能储备，以供随时使用。根据一体化的设计思想，美国电力供应部和能源部正合作推出新型建造部件，如住宅屋顶太阳能“屋面板”及用于商业性建造正面的“窗帘式”墙壁。美国已有40多家建造公司在经营太阳能住宅，其中的11家已有8年以上建造太阳能住宅的历史。美国最早对可再生能源的立法是于1978年通过的《公用事业管制政策法》(PublicUtilitiesRegulatoryPolicyAct),该法案促使美国在20世纪80年代可再生能源发展达到12GW。接着，美国总统克林顿在1997年6月宣布了太阳能“百万屋顶计划”(MillionSolarRoofsInitiative),准备在2022年以前，在100万座建造物上安装太阳能系统，主要是太阳能光伏发电系统和太阳能热利用系统。《能源政策法》(EnergyPolicyAct)最早实施于1992年，实行13个年头后，于2005年修正。1992年的能源政策法关于可再生能源主要规定有：(1)对太阳能光伏发电和地热发电项目减税10%;(2)对风力发电和生物质能发电减免1.5美分/度的税金，为期十年；（3）对于1993年10月1日至2003年12月30日建造的可再生能源系统，并属于州政府或者市政府所有或者非营利机构的电力公司，也赋予为期10年、1.5美分/度的税金减免；（4）2004年，抵税优惠额度提高到每度电L8美分。到了2005年8月，布什政府宣布《能源政策法》修正案，修正后的能源政策法关于可再生能源部份主要包括：⑴再次授权再生能源设备奖励计划，提供太阳能、风能、地热、生物质能（含沼气）等可再生能源赋税减免。在光伏方面，对商用光伏系统，30%税收抵扣2年，之后为10%；而对居民用光伏系统，30%税收抵扣2年，但2000美元封顶；（2）批准1亿美元用于改善既有的水坝效率，增进水力发电与环境保护取得平衡，毕竟水力发电是最大可再生能源来源，约占总发电量10%;（3）宣示2022年可再生能源需达总能源7.5%的目标；（4）新增可再生能源防护条款（RenewableEnergySecurityAct）提供财政援助去修复更新普通住宅因年久风化的可再生能源设备。2022年12月，布什总统签署了《能源独立与安全法》（EnergyIndependenceandSecurityAct）。该法立法的目的旨在提高美国的能源独立性和安全程度，提高可再生燃料的产量，保护消费者，提高产品、建造、汽车的效率，促进科研和应用碳捕获与埋存技术选项，提高美国联邦政府的能源绩效。该法列明以