新能源产业发展与政策研究
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1.2 太阳能产业

1.2.1 光伏市场主要集中在发达国家

从世界范围来看,太阳能光伏市场总体发展趋势良好,并保持稳定增长。但是,其未来发展面临诸多不确定性。与风电发展不同,太阳能发电并没有受到2008年世界金融危机的影响而出现下滑。2011年,世界累计光伏发电装机容量达到69371兆瓦,比2010年增长73.3%。大规模地面光伏电站仍占主导地位。截至2012年3月,欧洲、北美、亚洲超过12个国家拥有超过2万千瓦的光伏电站。德国拥有合计110万千瓦的大规模地面光伏电站,接下来依次为西班牙(48万千瓦)、美国(33.8万千瓦)[3]。印度、泰国、中国也拥有大规模地面光伏电站。

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图1-4 2001—2011年世界太阳能装机总容量和增长率

资料来源:根据BP世界能源统计2012年数据计算。

从近年来主要光伏市场分布来看,以德国、意大利、西班牙、法国为主的欧洲国家是太阳能发电的主要市场。2011年欧洲太阳能发电装机容量为51353兆瓦,占世界总装机容量的74%,其中德国和意大利占了57%的市场份额。但是,随着德国、意大利等国家逐步削减对光伏产业的补贴,很多生产厂商面临利润减少的危机。

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图1-5 2001—2011年主要国家累计光伏发电装机容量

资料来源:根据BP世界能源统计2012年数据计算。

从未来发展趋势来看,欧洲、日本和美国仍然是世界太阳能产业的重点地区。据预测,在2020年之前,欧洲国家太阳能光伏累计装机容量居世界第一位;到2030年,日本将超过欧洲水平,成为世界上累计装机容量最大的国家。

表1-2 世界主要国家光伏发展中长期计划(累计装机容量) 单位:GW

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资料来源:《光电产业研究报告系列:2011年全球太阳能光伏产业发展报告》。

表1-3 世界主要国家光伏产业支持政策及成效

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续表

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资料来源:作者整理。

1.2.2 光伏发电价格下降已经成为趋势

随着光伏生产能力快速扩充,近年来光伏产品价格持续下降。据统计[4],2011年底,晶体硅光伏组件价格降至1.01美元/千克,与2010年底的1.7美元/千克相比,下降幅度为41%,多晶硅价格从2011年1月的70美元/千克下降到29美元/千克,硅片价格从3.71美元下降到1.54美元,电池片价格从1.12美元下降到0.5美元。光伏产品的价格下降速度之快,令整个光伏产业无所适从,对企业的盈利能力造成了极大挑战。

1.2.3 太阳能利用逐渐推广

1.2.3.1 太阳能光热发电

截至2011年底,世界太阳能光热发电装机容量约为176万kW,同比增长约35%,2006—2011年年均增长率约为37%。西班牙和美国是光热发电最多的地区。在已投运电站中槽式技术应用最多。

据统计,截至2011年西班牙光热发电装机容量约为115万kW,约占总装机容量的65.3%;美国光热发电装机容量约为50.7万kW,约占总装机容量的28.8%;其他在运行的光热电站分布在阿尔及利亚(2.5万kW)、埃及(2万kW)、摩洛哥(2万kW)、泰国(9800kW)、印度(2500kW)等国家。在建光热电站大部分位于美国和西班牙,分别为130万kW和110万kW;印度建成1万kW的塔式电站。[5]规划建设的光热电站分别位于美国、西班牙、澳大利亚、印度、中国、南非、智利、意大利、墨西哥以及摩洛哥、阿尔及利亚、埃及、阿联酋、以色列、沙特阿拉伯等中东、北非地区的国家。

1.2.3.2 太阳能热水器

由于技术和市场门槛较低且基本不受资源条件制约,太阳能热水器适合在绝大部分国家发展,是普及程度最高的太阳能产品之一。目前,太阳能热利用技术已规模化应用。截至2011年底,全球太阳能集热面积突破3亿平方米(其中70%集中在中国),相当于2.1亿千瓦,生产的热能折合1250亿千瓦·时。太阳能热水器产量和保有量已持续多年保持高增长,产量在可再生能源中仅次于风能。

1.2.3.3 光伏建筑

太阳能热利用的重要发展方向是太阳能一体化建筑,未来的重点是在提高太阳能供热可靠性的基础上向供暖和制冷方向发展。近几年,建筑光伏不断增长。2010年约有120万千瓦新增建筑光伏,世界年均增长率为56%。

国外太阳能建筑的发展非常迅速。美国在太阳能建筑的研究、设计优化,以及材料、房屋部件结构的产品开发、应用等方面均处于世界领先地位,现在国内已经形成了完整的太阳能建筑产业化体系。日本、法国、德国、澳大利亚、英国等发达国家也拥有相当先进的太阳能建筑应用技术。早在21世纪初期,发达国家已有相当发展水平的“零能房屋”,即完全由太阳能光电转换装置提供建筑物所需要的全部能源消耗,真正做到清洁、无污染,它代表了21世纪太阳能建筑的发展趋势。

1.2.4 光伏装备制造发展状况

从世界光伏制造来看,产业发展速度快,供需基本平衡,主要集中在中国、欧盟、日本和美国等国家和地区。在技术进步和各国政府激励政策的驱动下,太阳能光伏制造产业迅速发展。在光伏电池方面,2011年产量达到37.2GW。世界光伏电池制造主要集中在中国、日本、德国、美国、西班牙等国家。在硅料方面,全球生产高纯硅的七大公司产能不断扩张,国内许多企业纷纷投资高纯硅项目建设,进口逐年减少。

从产业关键技术来看,出现了一些比改良西门子法投资少、成本低的高纯硅生产新工艺技术,以及比晶硅电池成本更低的薄膜太阳能光伏电池技术。目前世界上已拥有多种专门生产太阳能高纯硅(多晶硅)的新工艺技术,主要有改良西门子法的低价格工艺、从金属硅中提取高纯硅的冶金法、高纯硅SiO2直接制取工艺、熔融析出法还原或热分解工艺、无氯工艺技术、Al-Si熔体低温制备太阳能级硅和熔融电解法等。如瓦克公司和SGC公司,分别用SiHCl3和SiHCl4为原料采用改进的沸腾床法进行还原或热分解工艺来炼制高纯硅。

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图1-6 各个阶段光伏发电技术发展预测

资料来源:杜祥琬:《中国可再生能源发展战略——综合卷》,中国电力出版社2008年版。

自2005年起,全球多晶硅供不应求,导致光伏电池生产成本大幅上升。以非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒为代表的薄膜电池迅速发展起来。经过数年的发展,薄膜电池已初具规模。数据显示,2010年,全球范围内,薄膜电池市场份额已经达到15%。有机构预测,2013年,薄膜电池将占到全球光伏电池市场30%的份额。薄膜光伏电池具有用材少、重量轻等优点,具有较大发展潜力,是光伏电池的发展方向。但是近期,光伏发电仍然以晶硅电池为主。目前,薄膜电池除了CdTe模块优势与晶硅电池相当外,其他效率均低于晶硅发电,成本上不具备竞争优势。长期来看,薄膜电池在2020—2030年将与晶体硅电池共同成为发电市场的主要产品。

表1-4 晶体硅电池与薄膜电池比较

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资料来源:作者整理。

从世界光伏产业的装备水平来看,装备产业化水平大大提高了劳动生产率和电池转移效率。太阳电池的封闭式全自动生产线已下线,电池组件全自动生产线组装也已产业化,这些装备的产业化将大大地提高劳动生产率和电池转换效率。

就技术而言,中国目前尚不具备绝对优势,但是强大的制造能力使得中国在晶体硅电池片和组件生产环节具有较强的市场竞争力,并且在全球市场中占据主导地位。近年来,印度的太阳能产业在全球市场的竞争力逐渐增强。与中国类似,印度的太阳能产业也是出口导向型,本土市场由于基础设施的落后,尚未全面启动。