关注新能源:光伏产业切勿“暴生暴滥”

课题负责人:陈清泰、吴敬琏;课题组成员:高世楫、张永伟、王青、肖庆文、俞建拖;执笔人:张永伟

2009年07月30日14:00  来源:《光明日报》

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  由于技术的持续改进和突破,光伏产业正摆脱其高能耗、高污染的形象,展露出较大的发展潜力。中国光伏产业在过去几年经历了高速增长,但也存在诸如投资盲目、恶性竞争、创新不足等问题。随着企业技术能力的不断提升,国家必须及时对光伏产业进行政策引导和调整,防止其重蹈

一些产业“暴生暴滥”的覆辙。

光伏产业技术进步加快,经济性持续改进

  1、光伏技术进步较快,并孕育着新的技术突破

  (1)多晶硅的转化率和硅片的薄型化技术获得持续突破。对目前占据光伏市场90%的晶体硅太阳电池来讲,转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途径。从2004年以来,多晶硅电池的转化效率从14.5%快速提高到16.5%,使太阳电池系统成本降低14%左右(见图1);硅片厚度从300um大幅度降低至170um,硅材料消耗从12kg/kw显著降到8.5kg/kw,使硅材料成本降低30%左右。最新的实验数据显示,多晶硅太阳电池最高效率可达20.3%,单晶硅太阳电池最高效率可达24.7%。

图1多晶硅转化率变化

数据来源:欧洲光伏工业协会(EPIA)

  (2)薄膜电池、背接触电池、聚光太阳电池、带有自动跟踪的平板太阳电池系统等新技术大量出现,多元技术竞争的格局已经形成。薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上敷上厚度只有几微米的感光材料制成。与厚度接近180—200微米的晶硅太阳电池相比,薄膜太阳电池厚度只有几个微米,是前者的1%左右,可使太阳电池从2.5美元/Wp下降至1.2美元/Wp。目前薄膜太阳电池的转换效率也有较大提升,商业化产品的转换效率已达到11%,实验室的最高效率可达19.9%。薄膜电池已进入实用化、产业化发展阶段。背接触电池技术也已经发展到产业化程度,转换效率可达到20%,目前实验室最高效率可达到26.8%。聚光太阳电池通过聚光器而使较大面积的阳光会聚在一个较小的范围内,形成“焦斑”或“焦带”,将太阳电池置于这种“焦斑”或“焦带”上,增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能输出,其实验室转换效率最高可达40.7%,虽然还需进一步解决经济性等问题,预测不久也将进入产业化阶段。带有自动跟踪的平板太阳电池系统是基于现有的单晶硅或多晶硅电池,通过自动跟踪技术使电池始终对准太阳,可提高系统的发电量达20%—50%。自动跟踪的平板太阳电池系统很有可能成为未来光伏发电系统的主流。

  2、光伏产品的成本下降速度超出预期,加快了大规模产业化的步伐

  在技术进步、应用规模扩大和原材料价格下降等多重因素作用下,光伏发电的成本呈逐年快速下降趋势。目前占光伏组件总成本近40%的多晶硅价格,已由2006年的250美元/kg下降到2008年的140美元/kg,光伏发电的成本下降到2.3—1.7元/KWh,且还有很大的下降空间。这种下降速度远远超出了当年众多学术机构和投资者的预期。目前国际上一些权威机构对未来光伏发电成本的预测都持很乐观的态度,其中最为乐观的预测认为,到2015年光伏发电的成本会降到1.0—0.7元/KWh,也就是说再用五年左右的时间就可实现光伏发电成本达到传统电力的水平。中国的尚德、天合等光伏企业更是提出只用三年左右时间实现光伏发电成本下降到 1.0 元/KW h。

  3、光伏产业并不是“高能耗”、“高污染”产业

  现在人们经常用“提炼一吨多晶硅要消耗16万度电”来认定光伏就是高耗能产业,这种观点是片面的。从单位产值能耗看,在现有技术条件下,我国每万元光伏组件产值耗能(含多晶硅提炼环节)约900度电,而钢铁行业每万元产值能耗3900度电左右,电解铝每万元产值能耗6000度左右,光伏产业的产值能耗远低于钢铁和电解铝行业。从光伏产品全生命周期总能耗看,光伏产品是一种在生产过程中耗能而在使用过程中产能的能源产品,其产能远大于耗能。2009年1kw晶硅电池能耗约2600kwh,安装运行后以平均年发电1300小时计,1kw晶硅电池年发电量约是1300度左右,也就是说其两年左右就可回收生产中的能耗,以其使用寿命为20年计(通常认为寿命25—30年),1kw晶硅电池至少还会有18年的净能量回收期,约产能23400度电。从占全国耗电总量上看,即使假定到2020年全国光伏行业产量达到30GW,年耗电总量约525亿度电,占全国耗电总量为0.69%。而钢铁行业2008年耗电量约为3940亿度电,占全国耗电总量的9.8%;电解铝行业2008年耗电1500多亿度,占全国耗电总量的4.5%。总之,单纯以多晶硅的吨能耗来认定光伏产业是高耗能产业是不科学的,目前能耗较高的晶硅企业都是那些产能落后、应该淘汰的企业。国内主流晶硅企业吨晶硅的能耗均在14万度电以下,技术的进步还在使多晶硅的吨能耗大幅降低。

  人们所提到的光伏产业的污染问题主要是指在多晶硅生产环节的副产物四氯化硅能否妥善处理回收,因为四氯化硅具有强腐蚀性。目前国际上采用的改良西门子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技术和应用原理是将四氯化硅加氢还原为三氯化硅,进一步作为原料加工成纯硅,再进入生产循环。另外,一些企业还将四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氢,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工业原料。多晶硅生产环节可以做到清洁生产,完全没有污染。国内光伏企业之所以造成污染,是环境监管不力和企业投机取巧的结果,并不能说明光伏产业本身具有污染特性。

  4、发达国家积极出台拉动光伏市场的政策,抢占技术制高点

  近年,发达国家立于能源未来发展的战略高度,积极推动太阳能光伏产业的发展,出台支持政策,提前大幅度投入,抢占技术前沿,使光伏产业已成为本世纪初世界发展最快的行业之一。2008年世界光伏电池产量从2002 年的561MW 猛增到7241MW,以年均约40%的速度增长,2008年全球累计产量和安装量都达到了19.5GW。金融危机发生后,这些国家又纷纷将其作为抵御危机、振兴经济的重要拉动点,加大投资力度,调整市场预期。国际光伏机构预测,受金融危机的影响,2009年光伏电池组件的产量可能会负增长,跌到约4.9GW,但是很快会恢复快速增长,预期 2013 年的产量会达到15GW p,甚至28GW,2030年全球太阳能光伏安装量有望达到1864GW,年发电量达到2646TWh。美国新任总统奥巴马上台后宣布,将可再生能源(包括太阳能、风能和地热能)电力占总用电量的比例,到2012年提高到10%,到2025年提高到25%,并承诺未来十年内在可再生能源领域投入1500亿美元。日本宣布从今年1月份开始,重新恢复对太阳电池板行业的所有补贴政策,发布了《低碳社会行动计划》,提出到2020年光伏累计装机达到14GW,到2030年达到53GW,发电成本降低到7日元/kwh(约合7美分/kwh)。(见表1)

我国光伏产业已有一定产业基础,但在发展中也暴露出严重问题

  1、我国光伏产业的产业链渐趋完整,技术能力迅速提高

  中国已是全球最大的光伏电池生产国,光伏电池产量占全球总产量的三分之一,在全球排名前30位的光伏电池生产企业中,中国已占了10家。

  我国光伏产业早期发展的突出特征是“两头在外”:关键材料多晶硅来自国外、产品销往国外。前者是因为国内缺乏技术能力,后者是因为国内难以承受光伏发电的高成本。发展模式是先从封装组件等技术含量较低的产业低端做起,然后快速向多晶硅生产等产业高端环节升级。这种发展模式比较适合中国国情,在发展初期缺乏核心技术并只能依靠进口多晶硅材料的情况下,为快速抢占国际市场,国内以民营资本为主的光伏企业充分利用本土低成本制造优势,通过在境外资本市场上市获得资金支持,先从产业下游的组件封装和电池干起,很快就占领了全球电池生产和组件封装市场。2008年中国光伏电池产能达3GW,产量达2.3GW,封装能力达5GW,光伏组件产量达3GW。近年来当国内多晶硅瓶颈制约越来越突出的时候,一些已有一定产业经验和资金积累的国内企业,从2006年起开始进入多晶硅生产领域,目前国内已有近50家企业投资多晶硅生产,2008年我国多晶硅产量达到4500吨,产能达到2万吨,在建产能估计已超过4万吨,中国多晶硅只能依靠进口的局面很快就会改变(见表2)

 

  国内巨大产能扩张的背后也涌动着一轮新的技术变革。目前国内一些公司在利用物理法(硅在整个处理过程中,不发生化学反应的多晶硅生产法)获取高纯度硅的技术方面已取得实质性进展,可用物理法提纯出6—9个“9”(99.9999999%)的多晶硅,转换效率达到14%,而投资成本只是西门子法的1/10。这些新的技术如得到广泛采用,国内多晶硅的成本和能耗等都会有几何级的降低,会对全球已有光伏产业格局产生颠覆的影响。

  中国由于光伏产业规模大、制造成本低,产业竞争更为激烈,在降低光伏发电成本方面很可能走在全球前列。2009年3月,中国敦煌10MW并网型光伏发电项目招标中,所有投标都低于2元/KWh,最低标0.69元/KWh,次低标1.09元/KWh,这说明中国光伏企业已具有相当的价格承受能力。

  2、我国光伏产业发展面临的突出问题

  现在各方面普遍担心光伏产业是否会重蹈其他新兴产业覆辙,发展快也乱得快。我国很多新兴产业发展常常经历的一个怪圈是,当该产业出现重大发展机会的时候,各种资本会大举进入该产业;在没有自主技术支撑的情况下,企业就通过引进国外技术和生产线在国内迅速形成巨大的生产能力,往往在一半甚至更短的时间内达到国外经过多年才能实现的产能。这种“一哄而上”的结果很容易迅速导致国内甚至全球的产能过剩。而面对产能过剩的巨大压力,很多企业又偏好于采取以规模化获取低成本和超低价格的竞争战略全力打压竞争对手,整个行业很快陷入恶性竞争。低水平竞争导致企业利润率降低,结果是严重削弱了企业和行业的研发投资,使整个行业长期停留在低水平,新产业很快被做“滥”了。需要警惕的是,我国光伏产业的发展已经出现了这样苗头,如不及时进行政策引导和调整,其也难逃“暴生暴滥”的命运。到那时,受损害的不仅是一大批光伏制造企业,还会影响到我国整个能源行业的健康发展,使我们失去利用已形成的产业基础尽快抢占世界新能源产业前列的难得机遇。

  我国光伏产业在发展中暴露出的问题主要是盲目扩充产能、低价恶性竞争、污染控制不严格、大部分企业技术能力不足。

  投资过于盲目。自2006年以来,国内光伏领域的投资呈爆炸式增长。尤其是在2007年全球金融危机发生后,该领域的投资不但没有减弱,反而逆市而上。据不完全统计,在应对金融危机过程中,国内已有14个省市提出将光伏产业作为新兴支柱产业。投资速度快、力度大,说明光伏产业已经进入快速发展阶段,各方面有发展的强烈积极性。光伏领域的投资为何会增长如此之快?原因之一是投资界和产业界对国内光伏应用市场抱有极为乐观的态度,带有赌国内光伏应用必定会有爆炸式增长的意图。原因之二是光伏产业的高利润率。就多晶硅环节,2008年的利润高达45%,在金融危机发生后还保持在30%以上,现在出现亏损的多是组件封装和电池生产企业。第三个原因是基于地方发展经济追求GDP的强烈驱动。光伏产业是一个资本密集、产业链长、产值大、投资回收期短的产业,上一个产能1000吨的多晶硅项目,至少会拉动当地投资10—13亿元,可以在2—3年内投产,投产后每年可形成6—8亿元的产值,还可以提供大量的就业岗位。因此,发展光伏产业对一些地方政府具有巨大的吸引力。在地方政府追求大项目、企业追求高利润等多重因素的驱动下,对光伏的投资已经越来越偏离市场的理性轨道,带有了很大的盲目性。国内目前多晶硅的产能已由2006年的3300吨猛增至2008年的2万吨,增长了5倍多,有的一家企业就可形成4000吨的产能,然而2008年全球的多晶硅需求只有4.52万吨。国内光伏组件和电池生产领域的产能过剩更为严重,在国外市场因为金融危机迅速萎缩的情况下,这些企业更多地寄希望国内市场能尽快启动,提出光伏领域也要政府“救市”。

  恶性竞争严重。一哄而上和各自为政的结果就是产能迅速过剩和恶性竞争。目前光伏产业的恶性竞争主要集中在产业链的低端。低附加值再加上恶性竞争,使得这些环节的利润迅速减少,在高端多晶硅环节利润率仍有30%的情况下,光伏组件企业的利润不足10%,而且还在持续走低,惨烈的价格战不断升级。前几年,由于国内企业各自为政,在进口多晶硅时相互抬价,使国际多晶硅的价格由2005年50美元/kg陡升至2008年的410美元/kg。如表3中行业调查的数据,在国内多晶硅成本2.04美元/W时国外仅1.08美元/W,几乎高一倍,让国外多晶硅企业坐收利润,国内企业却不得不承担了过多的成本,靠低成本制造才维持了组件的竞争力。这两年国内众多企业又都争着上多晶硅项目,产能已呈现出过剩,光伏组件企业间相互残杀的局面很可能会在多晶硅领域再演。

  增长过快和监管不到位造成环境污染和产品质量问题。如前所述光伏产业本身所造成的污染不是不能控制,西方国家以及国内少数先进企业目前都已能解决多晶硅提炼环节产生的四氯化硅等污染物的回收和再利用问题。但是一些地方政府和环保部门为了上项目保发展而有意放松环境监管,有关部门又没有及时出台或更新有关光伏产业的环保和产品标准,而企业为压低成本有意减少必须的污染控制投入,其结果是在国外没有产生污染的光伏产业,在国内却成为一些地方的重要污染源。在很多不进行环境投入的企业也能生产并且能以此形成巨大成本优势的情况下,一些安装了污染物回收设备的企业最终选择了同流合污,相关设备弃而不用,任污染物泛滥。由于一些生产规模小、技术水平低的企业生产的产品质量得不到保证,导致进入国际市场的中国产光伏产品质量参差不齐,退货等质量纠纷事件不断增加,严重影响了中国光伏产品的形象和国际竞争力。

  自主创新能力不足。截止到目前,国内很多曾一度被追捧为高新技术企业的光伏企业,实质上并没有太多技术含量。在过去的几年里,中国光伏企业获利的主要途径是依靠低成本。我国能源和劳动力便宜,再加上国内环境监管不严、企业不用支付较多污染成本,即使国内企业购买的多晶硅成本明显偏高,但在如硅锭/硅片、太阳电池、光伏组件等环节的生产成本,中国也只相当于美国的约二分之一。

  由于依靠快速生产和低成本战略能很快取得回报,多数企业根本顾不上搞研发,也没有经过必要的技术积累过程。从整体上看,在多晶硅提纯技术、电池转换率、切片技术、系统集成等关键技术和工艺上,以及基础科学和未来新技术研发上我们与国外仍有较大差距。

推进光伏产业有序发展的建议

  1、不能因噎废食错失加快发展光伏产业的良机

  光伏产业技术经济性的持续重大改进决定了光伏产业发展已进入到了可大规模发展的阶段。这个判断是国家如何定位光伏产业以及国家应采取什么样的发展战略和政策的基本前提。认为光伏能耗过高、必然会造成严重污染的观点是不成立的。欧美日等国都在强力推动光伏研发并寄希望于在新能源技术和产业上谋求全球领先,我们必须从国家战略高度来认识和发展光伏产业。

  2、抓住当前有利时机加快光伏产业结构调整

  金融危机使得国内很多光伏企业订单和利润大幅减少,一些企业很快陷入困境。有人主张国家应利用政策加快培育和开拓国内光伏市场以拯救这些企业。我们认为,国家对光伏产业发展的支持政策必须着眼于引导技术创新和产业升级,而不是在现有的技术水平和产业格局下通过大规模补贴来启动国内光伏市场。因此,国家应该首先严格执行环保和产品准入政策,坚决淘汰落后产能,支持优势企业技术创新。如果不经过这样一个扶优汰劣的洗牌过程,光伏产业很难摆脱当前混乱的局面。

  3、国家应通过光伏应用规划和新价格机制科学合理地引导光伏产业理性投资和技术创新

  第一,在全面调查和系统研究的基础上,制定并及早向社会发布光伏发展规划。由于目前光伏技术发展和经济性变化趋势已经能够把握,政府可以制定出更科学合理的光伏装机规划,企业会根据这个总量信号决定自己的投资和生产。第二,政府应从理顺能源价格机制的长远目标出发,在逐步将各种外部成本内部化的基础上,更充分利用市场机制(如特许权招标)去发现更合理的光伏电价。早期可以制定对多数企业具有挑战性、相对苛刻的光伏电价,利用“电价”杠杆引导甚至逼迫光伏企业去创新和降低成本。

  4、加强标准和需求管理

  电网公司应抓紧制定出严格并带有先导性的并网标准,引导光伏发电企业使用更高质量的光伏产品并改进管理。国家要加快建立光伏产品和发电系统的技术标准和监管体系,将一些有重大影响的企业标准及时转化为强制性国家标准。要尽快实施光伏产品的质量认证制度。国家对光伏应用市场发展的支持,应严格按照相关技术标准,支持那些指标先进的产品和企业。

  5、加强环保监管

  单靠投资管理部门通过项目审批的方式来控制落后产能和控制污染,其效果在多个行业被证明并不理想。而产前全面评价、产中严格监管和事后严厉追究处罚的全过程环保监管,则是更有效的控制手段。加强对光伏产业的环保监管迫在眉睫。建议,一是要加快制定整个光伏产业链的环保标准;二是动员包括媒体在内的多方面力量监督光伏企业的环保工作,三是对违规批项目、监管不力、为违法企业充当开路者和保护伞的一些地方政府和环保部门及时发现、严厉处理。

  6、加大光伏领域的研发投入,掌握产业关键技术、推动技术突破

  政府要支持相关单位和企业从事从基础理论到生产工艺的研究和开发。支持重点包括,在晶体硅材料提纯技术上实现进一步突破(包括采用不同的技术路线);努力提高光伏电池的转换效率;降低晶硅片厚度,减少晶体硅材料的消耗量;加大对薄膜电池、聚光电池等新技术、新产品的研发投入力度;开展应用技术研究,积极推动应用示范工程建设,为大规模应用做好技术和管理准备。

  (课题负责人:陈清泰、吴敬琏;课题组成员:高世楫、张永伟、王青、肖庆文、俞建拖;执笔人:张永伟)

(责任编辑:扎西)

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