2007-02中国能源：中国光伏发电有关问题研究

Vol. 29 No. 2 Feb. 2007 第 29 卷 第 2 期 2007 年 2 月 7中国能源 1 我国光伏发电的发展 前景 截止到 2004 年底， 我国新技 术利用的可再生能源 （不含传统 秸秆燃烧） 总量为 1.3 亿 tce ， 占 全国能源消耗总量的 6.5 ％ ; 如 果 只考虑 5 万 kW 以下的小水电 , 则可再生能源总量为 5600 万 tce, 占全国能源消耗总量的 3 ％。 可 再生能源是可循环利用 的清 洁能源， 是满足人类社会可 持续发展需要的最终能源选择。 目前， 太阳能光伏发电、 小水电、 风电、 太阳热水器和沼气等可再 生能源技术已经成熟， 生物质供 气和发电技术也接近成熟， 具有 广阔的发展前景。 预计今后 20 ～ 我国光伏发电有关问题研究 王斯成 （北京市计科能源新技术开发公司， 北京 100080 ） 摘要 光伏发电在解决我国无电地区电力建设和电力规模的并网发电的市场中都将扮演重 要的角色， 应当予以高度重视。 在原材料和市场两头在外的情况下， 目前国内光伏发电产业有 盲目增长的趋势。 原材料短缺的问题有望在 2 ～ 3 年内得到解决， 国内光伏市场的拉动是保证中 国光伏产业健康发展的关键。 无论是离网光伏电站的后期运行维护的问题， 还是并网光伏发电 市场拉动的问题， 都有赖于 可再生能源法 的全面实施。 关键词 光伏发电 ； 可再生能源法 中图分类号 TK01 文献标识码 A 文章编号 1003-2355200702-0007-04 收稿日期 2007- 01- 07 作者简介 王斯成 1951- ， 教授级高级工程师， 国家发展和改革委员会能源研究所下属北京市计科能源新技术开发公司工作， 获政府特殊津 贴， 曾 4 次获部委级科技成果二等奖， 2 次三等奖。 Abstract PV wi l l pl ay very i mportant rol e i n rural el ectri fi cati on and uti l i ty scal ed gri d-connected appl i cati on i n ci ti es, so we shoul d pay more attenti on to PV. Today， consi deri ng the si l i con raw materi al i s i mported from outsi de and products export to oversea market, PV i ndustry i s devel oped bl i ndl y i n Chi na. The shortage of raw materi al su ppl y wi l l be sol ved w i thi n next 2 or 3 years. The dom esti c PV market i s the more i mportant factor to guarantee the devel opment of PV i ndustry heal thi l y. To sol ve the probl em of servi ce pro- vi di ng for the i nstal l ed PV powered vi l l age systems i n rem ote pl aces or to prom ote the dom esti c PV m arket, al l of these w i l l depend on the Renewabl e Energy Law to be i mpl emented compl etel y. Key words PV; Renewabl e Energy Law 30 年 内 , 可再生能源将逐步从 弱小地位走向能源主角 , 将对经 济和社会发展做出重大贡献。 我国可再生能源 2010 年、 2020 年直至 2050 年的发展预测如表 1 所示 。 光伏发电在整个能源消费 中所占比例虽然不大， 但在某些 应用场合却是无法替代的。 中国 目前光伏发电的 40 以上用于 解决边远无电地区人民生活用 电问题， 并网光伏发电还处于示 小水电 风电 生物质 发电 光伏发电 装机 （ 万 kW ） 年发电量 （ 亿 kWh ） 装机 （ 万 kW ） 年发电量 （ 亿 kWh ） 装机 （ 万 kW ） 年发电量 （ 亿 kWh ） 装机 （ 万 kW ） 年发电量 （ 亿 kWh ） 2004 年 20 3400 1000 76 11.4 200 51.8 6.5 0.78 3 2010 年 23 5000 1545 500 105 550 212 30 3.6 4.2 2020 年 30 7500 2300 3000 690 2000 835 180 21.6 8 2030 年 50 10000 3200 10000 2300 5000 2250 1000 140 14.6 2050 年 70 20000 6400 40000 9200 10000 5000 10000 1500 22.5可再生能源比例 （％） 我国能源总量 （ 亿 tce ） 表 1 我国可再生能源发展预测 注 按照 1 kWh35 0 gce 折算， 不含大水电 Expert Forum 专家论坛 Vol. 29 No. 2 Feb. 2007第 29 卷 第 2 期 2007 年 2 月 8 中国能源 范阶段， “十一五” 期间这一趋 势仍然不会改变， 农村电气化仍 然是光伏发电市场的主角 ； 2010 ～ 2020 年， 并网光伏发电 的市场份额将会明显上升， 并取 得主导地位。 表 2 给出了 2006 年 中国光伏发电累计装机和市场 份额。 根据国家发展和改革委员 会的可再生能源中长期发展规 划 , 中国光伏发电的发展目标 到 2010 年太阳能光伏发电的累 计装机要达到 30 0 MW ， 2020 年 达到 180 0 MW ， 届时的市场份额 如表 3 和 4 所示。 从上面数据看出， 光伏发 电在补充能源方面扮演重要角 色 , 中国的光伏发电市场在 2010 年以前平均每年新增 50MW ， 2010 ～ 2020 年平均每年新增 14 0 MW 。 同世界其他国家相比， 我国制定的光伏发电目标相对 保守。 由于光伏发电成本尚高， 如果没有政府和政策的大力支 持， 即便是相对保守的目标也是 难以实现的。 2 我国的光伏发电政策 我国的 可再生能源法 于 2005 年 2 月 28 日由人大常委会 批准通过， 已于 2006 年 1 月 1 日 生效， 涉及到光伏发电的条款如 下。 2.1 与并网光伏发电相关 的条款 第十四条 电网企业应当与 依法取得行政许可或者报送备 案的可再生能源发电 企业签订并网协议， 全额收购其电网覆盖 范围内可再生能源并 网发电项目的上网电 量， 并为可再生能源 发电提供上网服务。 第十九条 可再生 能源发电项目的上网电价， 由国 务院价格主管部门根据不同类 型可再生能源发电的特点和不 同地区的情况， 按照有利于促进 可再生能源开发利用和经济合 理的原则确定， 并根据可再生能 源开发利用技术的发展适时调 整。 上网电价应当公布。 第二十条 电网企业依照本 法第十九条规定确定的上网电 价收购可再生能源电量所发生 的费用， 高于按照常规能源发电 平均上网电价计算所发生费用 之间的差额， 附加在销售电价中 分摊。 具体办法由国务院价格主 管部门制定。 2.2 与离网光伏发电系统 有关的条款 第十五条 国家扶持在电网 未覆盖的地区建设可再生能源 独立电力系统， 为当地生产和生 活提供电力服务。 第二十二条 国 家投资或者补贴建设 的公共可再生能源独 立电力系统的销售电 价， 执行同一地区分 类销售电价， 其合理 的运行和管理费用超 出销售电价的部分， 依照本法第二十条规 定的办法分摊。 2006 年 1 月 4 日， 国家发展和改革委员 会发布了 “可再生能 源发电价格和费用分 摊管理试行办法” , 与光伏发电 有关的条款如下 第九条 太阳能发电、 海洋 能发电和地热能发电项目上网 电价实行政府定价， 其电价标准 由国务院价格主管部门按照合 理成本加合理利润的原则制定。 第十二条 可再生能源发电 项目上网电价高于当地脱硫燃 煤机组标杆上网电价的部分、 国 家投资或补贴建设的公共可再 生能源独立电力系统运行维护 费用高于当地省级电网平均销 售电价的部分， 以及可再生能源 发电项目接网费用等， 通过向电 力用户征收电价附加的方式解 决。 据此， 作者认为 （ 1 ） 城市与建筑结合的光 伏并网发电系统和大规模荒漠 电站都将享受 “上网电价” 政 策， 合理的上网电价将吸引开发 商投资建设光伏电站 （同风电场 的情况相似）， 从而拉动国内光 伏市场 ； （ 2 ） 对于离网光伏发电村 落电站， 电站后期运行维护费用 （包括蓄电池更新的费用） 超出 电费收入的部分， 通过加收绿色 市场分类 农村电气化 通信和工业 太阳能光伏产品 城市并网发电 BIPV 大型荒漠电站 合计 累计装机 （ MW 33 27 16 3.8 0.2 80 市场份额 （％） 41.3 33.8 20.0 4.8 0.3 100 表 2 2006 年光伏发电市场分配 市场分类 农村电气化 通信和工业 太阳能光伏产品 城市并网发电 BIPV 大型荒漠电站 合计 累计装机 （ MW 150 45 32 53 20 300 市场份额 （％） 50.0 15.0 10.7 17.6 6.7 100 表 3 2010 年光伏发电市场分配 市场分类 农村电气化 通信和工业 太阳能光伏产品 城市 BIPV 沙 漠 ／ 戈壁电站 合计 累计装机 （ MW 400 300 200 700 200 1800 市场份额 （％） 22 11 17 39 11 100 表 4 2020 年光伏发电市场分配 专家论坛 Expert Forum Vol. 29 No. 2 Feb. 2007 第 29 卷 第 2 期 2007 年 2 月 9中国能源 电力附加费的办法在全国电网 分摊 ； （ 3 ） 如果 可再生能源法 能够得到全面实施， 国内光伏发 电市场的拉动和离网光伏电站 的后期运行维护都将不成问题。 3 我国光伏发电目前存 在的问题 3.1 材料和市场两头在外 我国光伏发电产业的主要 问题是 “两头在外”， 95 ％的高 纯多晶硅需要进口， 95 ％以上 的太阳电池出口。 由于这 2 年欧洲市场的拉 动 , 太阳电池的需求迅速增长， 造成高纯多晶硅材料的短缺， 价 格也一路攀升， 从 2002 年每 公 斤 25 美元， 上涨到现在的每公 斤 100 ～ 150 美元。 根据预测， 硅 材料市场供需周期性的短缺， 到 2008 年将会得到缓解。 我国目 前正在建设的多晶硅材料厂有 4 家 , 预计到 2008 年底将形成 436 0 t 的年生产能力， 按照每 MW 太阳电池需要 1 3 t 多晶硅材 料计算， 可以满足 35 0 MW 太阳 电池年产量的需求。 2006 年， 我 国太阳电池生产链除硅材料外 已经全面提升。 表 5 给出 2006 年 我国太阳电池产业链的情况。 表 6 列出了 1980 年以来我 国太阳电池的年 产量、 国内年装机 和累计装机。 从表 6 可以看 出， 2000 年以前， 我国的太阳电池 基本上是自给自 足 ,2002 年国家 “送 电到乡” 工程时国 内总生产能力大 约只有 1 0 MW ， 有 一半太阳电池进 口。 自 2003 年以 后， 国内太阳电 池产量迅速增 加， 2004 ～ 2006 年是我国太阳 电池大量出口的 3 年， 2004 年国 内太阳电池产量 5 0 MW ， 国内安 装 1 0 MW ， 80 ％出口 ； 2005 年我 国太阳电池产量 15 0 MW ， 国内 安装 5 MW ， 96.7 出口， 2006 年我国太阳电池产量 30 0 MW ， 国内安装 1 0 MW ， 96.7 出口。 欧 洲的光伏发电市场并不 是商业化的市场 , 而是政府和政 策拉动的市场 , 一旦欧洲各国的 政策有所变动或者本国光伏电 池的供应能力能够满足需求 （政府肯定会优先采购本国产 品）， 我国的光伏工业将会面临 困境。 3.2 光伏发电的成本仍然 很高 光伏市场依赖于国外是非 常危险的， 光伏组件不像纺织品 等商品， 只要质量好价格便宜， 每个人都需要购买， 光伏产品远远没有达 到商业化的 水平 , 目前 的初投资 为每 kW 装 机 5 万～ 8 万元 , 发电成本大约 3.5 ～ 5 万 元／ kWh ， 这个价格比 常规发电成本高 10 倍以上， 如 果没有政府补贴没有人会购买 太阳电池。 可再生能源法 的实施需 要测算光伏发电的上网电价， 上 网电价的高低取决于光伏发电 的协调成本、 当地太阳能资源、 自有资金与贷款比例、 贷款利 息、 自有资金回报率、 有无政府 补贴 等多种因素。 下面从上海 10 0 kW BIPV 的案例进行分析。 上海的太阳能资源情况 太 阳电池方阵面上的辐射量比水 平面多 4.8 ， 平均日辐射量为 3.5 6 kW h / m 2 .d 。 比全国平均 值 4 kW h / m 2 .d 要少。 系统的初投资 如表 7 所 示。 系统的环境效益评估 假设 太阳能光伏发电替代的是火力发 电 , 则年发电量为 107.1 2 MWh 条 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 分项 项目开发和可行性研究 工程设计费 晶体硅太阳电池组件 太阳能电池支架 并网逆变器 其他电气设备 施工、 安装和调试 运输和仓储 不可预见费 初投资合计 年运行维护费用 周期性投资 规格、 型号 系统、 房建及电气施工设计 EQ125S 组件 太阳能电池方阵支架 1 0 kVA 5 逆变器周期 15 年 数量 1 1 100 100 10 1 1 单位 次 次 kW W 台 套 次 单价 （万元） 10 50 3.6 0.4 8 20 50 5 小计 （万元） 10 50 360 40 80 20 50 10 31 651 5 80 表 7 10 0 kW BIPV 系统工程预算 年产量 （ kW ） 年安装量 （ kW ） 累计装机 （ kW ） 1980 年 8 8 16.5 1990 年 500 500 1780 1995 年 1550 1550 6630 2000 年 3300 3300 19000 2002 年 10000 20300 45000 2004 年 50000 10000 65000 2005 年 150000 5000 70000 2006 年 300000 10000 80000 表 6 1980 年以来我国太阳电池的生产量和国内安装量 项目 生产能力 （ MW ） 硅材料 25 硅锭 580 硅片 500 电池 1400 组件 868 表 5 2006 年我国光伏产业生产链情况 Expert Forum 专家论坛 Vol. 29 No. 2 Feb. 2007第 29 卷 第 2 期 2007 年 2 月 10 中国能源 件下年减排温室气体为 114. 5 t 。 系 统的财务分析和上网电价 测算 在 初投资 6.51 万 元 /kW, 没有 国家 拨款 , 贷款 70 情况 下 , 在保证自有资金回报率 10 时 , 上海 BIPV 项目合理的上网电 价测算为 5 元 / kWh 。 上网电价取 决于当地的太阳能资源， 北京的 年辐射量比上海高 10 ～ 15, 如果在北京建设 BIPV 系 统 , 上 网电价大约为 4.5 元 / kWh 。 3.3 欧洲市场正在增设壁 垒减少进口 2006 年欧洲出台了一些对 进口太阳电池的质量限制政策， 增设了壁垒， 一些中国厂商出口 到欧洲 （德国） 的太阳电池组件 遭到退货 ; 另一方面， 随着欧洲 太阳电池生产能力的提高， 日本 太阳电池出口量的增大， 太阳电 池的市场价格开始下降。 中国太阳电池的生产企业 由于采用昂贵的进口硅材料， 成本比国外厂家高 , 很多企业采 购低档次的硅材料 , 转换效率达 不到欧洲新的质量标准， 将面 临出口困难和无利可图的双重 压力 。 3.4 国内光伏产业仍在盲 目膨胀 现在， 还有投资者不断涌 入光伏行业， 原来的一些企业也 在不断扩大生产能力， 2006 年 部分公司的太阳电池生产能力 如表 8 所示。 预期我国的市场 2010 年以 前每年为 5 0 MW ， 2010 ～ 2020 年每年为 14 0 MW ， 现有的能力 已经远远超出了这个预测。 中国 的光伏产业是否可以长久地依 靠外国的光伏发电市场本人 认为当每年 30 0 MW 产量的时 候， 有可能 95 ％以上出口 ； 当每 年 200 0 MW 产量的时候， 决不可 能再依靠国外的市场了。 3.5 边远地区独立光伏电 站的后期维护管理没有保障 2002 年， 我国启动了举世 瞩目的 “送电到乡” 工程， 在西 部 7 省建立了 720 多座无电乡政 府供电的独立离网光伏电站， 加 上 2002 年以前实施的 “无电县 建设” 和 “光明工程” 等计划， 全国已经建成的离网光伏电站 大约有 1000 多座。 所有这些电 站普遍存在业主不明确， 保修期 已经结束但仍然由电站的安装 公司无偿提供维护服务等问题。 独立离网光伏电站由于存在蓄 电池每 5 ～ 7 年必须更换的问 题， 使得运行维护费用非常高， 根据测算， 每 kW 每年大约需要 4000 元的维护维修费用 （其中 50 是按照每 5 年更新一次蓄 电池的年平均费用）， 这部分费 用至今没有落实 （“送电到乡” 工程总计安装 1.8MW 太阳电 池， 每年全国共需要 7200 万元 运行维修和蓄电池更新费用）。 如何落实离网光伏电站的后期 运行维护费用， 使这些电站长期 可靠地运行下去是亟待解决的 问题， 这一问题如果不能妥善解 决， 也会影响即将实施的 “无电 地区电力建设” 中光伏电站的推 广。 3.6 可再生能源法 尚 未有效实施 可再生能源法 虽然已经 生效 1 年， 但还没有落实到光伏 发电上 , 表现如下。 3.6.1 对于并网光伏发电 到 目前为止 , 国内已经建 成几十 个光伏并网发电系统 , 最 大的 1 MW, 小的也有几个 kW 。 但是还没有任何一个具体的 项目 执行 “成本加合理利润” 的上 网电价 ; 还没有任何一个 项目 是电力公司正式批准允 许 并网的 ; 也还没有任何一个 项 目是开发商按照商业化运 营的方 式投资建设的。 光伏发 电在 可再生能源法 的实施上 比 风力发电要困难得多 , 风力 发电已 经被电力部门所接受 , 是开 发商出于盈利的目 的投资 建设的 （不需要国家投资） , 并 且按照 “上网电价” 政策实施 了多 年。 到目前为止， 电 力部门 还没 有正式接受光伏发电 , 国 内 已经建 成的示范项目也还只 是按 照试验项目并网 , 绝大多 数系 统都 安装了防逆流装置 , 不允许光 伏电力通过电力变压 器向 高压电网 （ 1 0 kV ） 反送电 , 只允许 在低压侧 （ 38 0 V / 22 0 V ） 自发自用。 要想使电力 公司正 式 接受光伏发电 , 真正 按照 “ 成本加 利润” 的上网电 价全 额收购 , 还需要进行艰苦的努 力。 3.6.2 对于离网光伏发电 虽然 可再生能源法 和实 施细则已经明确了离网光伏电 站的后期运行维护资金的来源 厂商名称 无锡尚德 江苏林洋 浙江向日葵 宁波太阳能 南京中电 保定英力 常州天合 晶澳太阳能 上海太阳能 （ 811 ） 云南半导体器件厂 深圳珈玮 无锡尚品 上海交大泰阳 北京中轻太阳能 其他 合计 生产能力 （ MW ） 300 100 100 100 75 50 50 50 50 50 40 30 25 25 355 1400 表 8 2006 年国内部分公司的 太阳能电池生产能力 专家论坛 Expert Forum Vol. 29 No. 2 Feb. 2007 第 29 卷 第 2 期 2007 年 2 月 11中国能源 （在全国电网分摊）， 但是到现 在还没有落实。 如何按照 可再 生能源法 的原则， 在全国电网 加收绿色电力加价， 并把这部分 收上来的资金落实到农村光伏 电站的后期运行维护中去， 是亟 待解决的问题。 基于此， 作者认 为 （ 1 ） 我国光伏工业 “两头在 外” 的情况不容乐观， 硅材料短 缺的问题有望在 2 ～ 3 年中得到 缓解 ; 市场在外更具危险性， 国 内光伏工业正在迅速膨胀， 很多 投资者还在涌入， 而可以预见的 国内市场又很有限， 应当敲响警 钟， 不要盲目投资光伏产业。 （ 2 ） 我国的 可再生能 源 法 虽然已经生效 1 年， 但是没有真 正落实到光伏发电上。 在当前光 伏发电成本还很高的情况下， 拉动 国内光伏市场的关键要依 靠 可再生能源法 的全面实 施， 否则国内光伏发电市场很难 推开。 （ 3 ） “送电到乡” 工程建成 的 720 多座光伏电站面临后期 运行维护和蓄电池更新的问题， 这一问题也要靠 可再生能源 法 的实施才能从根本上得到解 决。 4 结论和建议 （ 1 ） 光 伏发电在解 决中国 无电地区电力建设和在电力规 模的并网发电的市场中都将扮 演重要的角色， 必须予以高度重 视 ； （ 2 ） 硅 材料短缺 是当前光 伏工业发展的障碍 , 目前 95 ％的 硅材料需要从国外进口， 但是这 个问题有望在 2 ～ 3 年内缓解 ; （ 3 ） 市场在外的危险性很 大， 大力开发国内市场是可持续 发展的关键 ； （ 4 ） 全面落实 可再生能源 法 是拉动国内并网光伏发电市 场的关键 ； （ 5 ） 全面落实 可再生能源 法 也是落实独立光伏电站的后 期运行维护资金的有效途径 ； （ 6 ） 建议在北京、 上海、 江 苏、 广东、 云南等地通过建立与 建筑结合的并网光伏发电系统 （ BIPV ） 工程示范， 真正落实 可再生能源法， 推进 “上网电 价” 政策的实施， 引入市场机 制， 启动 BIPV 市场 ； （ 7 ） 建议在甘肃、 内蒙、 西 藏、 新疆等日照资源和荒漠资源 充足的省份建立大型荒漠并网 光伏电站的工程示范， 落实 “上 网电价” 政策 ； （ 8 ） 建议 尽快落实边远 地 区独立光伏电站的后期运行维 护资金， 尽快开展 “农村能源服 务公司” （ RESCO ） 的招投标工 作 ， 使得已经建成和即将建设 的独立光伏电站长期 、 可靠地 运行下去， 真正发挥其作用， 造 福于民。 上海国际风能大会暨技术 和设备展览会 （ Wind Power Shanghai 2007 ） 将于 2007 年 10 月 31 日至 11 月 1 日在上海举 行。 本届展会由中国资源综合利 用协会可再生能源专业委员会 CREIA 、 世界风能理事会 GWEC 、 中国风能协会 CWEA 和世博集团上海市国际 展览有限公司 SIEC 共同发起 主办。 预计本届展览会规模将达 到 1 万 m 2 ， 会议规模达 400 ～ 500 人。 世界风能理事会代表了全 首届上海国际风能大会暨技术和 设备展览会 2007 年亮相申城 球 50 多个国家 1500 多家风电制 造企业、 相关组织和研究院所， 包括国际风能行业全部重要制 造商， 占有全球 99 的风机装 机容量， 其成员协会代表了整个 行业的发展动向。 世界风能理事 会表示， 上海国际风能大会暨技 术和设备展览会是其 2007 年在 华的唯一活动。 为满足中国风能市场不断 增长的技术、 设备和服务需求， 主办方还将于 2007 年 11 月 1 至 3 日在上海国际展览中心举办 专业展览会 , 展品包括风电项目 开 发和工程建设咨询、 项目融 资和认证咨询、 风力预报、 测量 和估算、 风电软件、 风电场运营 和维护、 电力电网设施、 专业媒 体、 技术研究、 教育培训等， 为 行业搭建信息交流和贸易的平 台， 提供海内外商业合作机会， 推动中国风能市场的健康发展。 届时 , 主办方还将邀请政府官 员、 项目决策者、 买家、 风电场 运营者、 项目开发者和投资者、 协会会员、 风能从业人员等参观 展会。 本刊记者 杨 静 Concentrate Information 信息大观