王斯成：光伏学科史

光伏学科史 市场、政策和国际合作 中国光伏行业协会“ 2022年形势与展望研讨会” 王斯成 2022年 2月 23日 （线上会议 ） 第三部分 现代可再生能源学科的构建 第二章 现代 光伏技术发展 史 第一节 太阳 能 高 纯多晶硅（杨德仁） 第二节 直 拉 单晶硅 技术的发展 （ 杨德仁） 第三节 铸造 晶硅 硅 （ 杨德仁） 第四节 晶体 硅太阳电池（王文静） 第五节 硅 基薄膜材料及 太阳电池 （赵颖） 第六节 砷化镓太阳电池 （肖志斌） 第七节 铜 铟镓 硒电池 （庄大明） 第八节 碲 化 隔 薄膜 太阳电池 （冯良桓） 第九节 染料 敏化太阳电池（戴松元） 第十节 钙钛矿 材料及 太阳电池 （张晓丹） 第十一节 光 伏 系统 的技术进展 （ 许洪华） 第十二节 光伏 逆变器 （ 赵为） 第十三节 光 伏 水泵 系统学科史 （ 刘祖明） 第十四节 聚光 光伏系统和太阳跟踪器（王士涛） 第十五节 光 伏系统的运行维护技术（苏建徽） 第十六节 资源评估 和功率预测（申彦波） 第十七节 光伏测试技术 （ 刘海涛、肖志斌） 第十八节 光伏 市 场 的 发展（ 王 斯成 ） 第十九节 政策 支持 （ 王斯成 ） 第二十节 国际合作 （王斯成） 光伏政策 国家项目 政策支持 美国 73年开启了光伏制造； 80年代 PVUSA 计划； 90年代 PV-BONUS计划； 1997百 万屋顶 计划； 2007太阳能先导计划 初投资补贴，上网电价，配额制（ RPS），净电量计量，税收 返还，优惠贷款 日本 1974阳光 计划，开始发展光伏制造 1993新阳光计划 1997 7万屋顶 计划 2000年之前初投资补贴 2002可再生能源配额制 2004发布“ Roadmap PV2030” 2009实施“上网电价”政策 德国 1990 1000 - 5000屋顶计划1998太阳能 10万屋顶 计划 80年代末 亚琛（ Aachen）模式（上网电价模式） 2000颁布“可再生能源法”，实施“上网电价”政策 2004年修订“可再生能源法” 中国 国家科委 /科技部 “六五” -“十三五” （ 1981- 2020）科技攻关计划， 863， 973， 科技支撑计划，科技重大专项等。 “六五” -“八五”，中国光电技术开发中心 负责（ 昌金铭，陈哲艮 ）。 重点支持光伏新技术、新材料的开发，以及光伏工程示范。 国家计委 /发改委 /能源局 1990-2015无电县建设，光明工程，阿里 科技之光，送电到乡工程，“亮起来”工程， 无电地区三年行动计划 ； 2009-2013光电 建筑项目，金太阳示范工 程（ 6.3GW， 500亿元） ； 2014-2020光伏扶贫 专项（ 22GW， 113.4 亿元， 320万户）； 2015-2019领跑者计划（三期， 14.5GW）。 2006 可再生能源法 正式实施。 2006-2020累计征收“可再生能源电价附加”超过 5000亿元； 光伏电价 2008审批光伏电价，一事一议， 4元 /kWh； 2009,2010 大型 光伏电站特许权招标； 2011-2012全国统一光伏上网电价 （ 1.15， 1.00）； 2013分区光伏电价（ 0.9， 0.95， 1.0）； 2019-2020招标确定电价。 可再生能源配额制 2016可再生能源开发利用目标引导制度； 2019 RE和非水 RE电力消纳 责任权重 。 2020中国政府宣布 2030年碳达峰和 2060年碳中和的双碳目标 。 电网，财政，工信，税收，国土，林业，农业，银行，地方等。 中国光伏应用市场的发展 天津 18所和中科院半导体所 1959年相继开发出单晶硅太阳电池 （美国 1954年）； 1971年中国太阳电池首次用于实践 一 号卫星（美国 1958年先锋 1号卫星），由 天津 18所和中科院半导体所 共同完成； 1984年发射的东方红二号卫星 依然采用单晶 硅太阳电池； 80年代 后期开始采用 GaAs电池，目前 90采用 GaAs太阳电池 。 1971年 中国的光 伏 电池 首次应用 于空间 中国早期的光伏应用（ 1990年之前 ,完全 商业化的市场 ）  气象观测 无人气象站 、 地震观测站 、 水文雨量遥测台站等；  通信台站 小型移动通信设备 、 无线电话 、 微波中继站 、 载波 终端机 、 载波增音机等；  交通信号标识 航标灯 、 灯塔 、 铁路信号 、 道口信号 、 公路信 号等；  农林牧业 黑光灯 、 割胶灯 、 红外森林探火仪 、 电动喷雾器 、 电围栏 、 水泵 、 农田观测仪等；  广播电视 扩音机 、 电视差转台 、 公用电话亭等；  阴极保护 石油管道阴极保护 、 水闸阴极保护等；  民用电器 照明灯 、 电视机 、 收音机 、 录音机 、 计算器 、 手电 筒 、 石英钟 、 手电筒 、 电动玩具等；  其它 太阳能游艇 、 野营充电车 、 野外充电电源 、 边防哨所用 电等 。 中国无电地区电力建设的光伏发电项目统计 1990– 2015 中国政府在无电地区电力建设光伏发电项目中大约投入 100亿元人民币， 总光伏装机超过 120MW。到 2001年 底时，中国还有大约 700万户 ， 3000万 无电人口，经过 10几年的努力，通 过电网延伸和可再生能源发电，到 2015年底，彻底解决了中国无电人口的用电 问题，实现了全 国电气化。 中国无电地区电力建设的光伏发电项目统计 1990 – 2015 编号 项目 功率 kW 地点 实施时间 1 西藏阳光计划 80 西藏全境 1990-2000 2 西藏无电县建设 505 西藏阿里、那曲地区 1990-1999 3 光明工程先导项目 350 西藏、内蒙古、甘肃 2000-2002 4 西藏 阿里 科技之光 450 西藏阿里地区 2000-2002 5 内蒙古新能源通电工程 3000 内蒙古 2001-2003 6 “送电到乡 ”工程 15390 内蒙、四川、西藏、陕西、 甘肃、青海、新疆、新疆兵团 2002-2004 7 北京 “亮起来 ”工程 80007000 北京所有区县 其它省区 2006-2008 8 无电地区通电三年行动计划 80000 全国 2013-2015 9 国际合作项目 15000 全国 1982-2007 合计 122775kW 1982-2015 西藏阳光计划专家组 王海 、 崔荣强 、朱俊生、孟 宪淦、陈正荣、张捷、李安 定、高援朝、朱明堂、王斯 成、徐永邦、 张家章 （黄家 喻 ） 王海 编号 项目 承担单位 完成时间 备注 1 大兴 5kW光伏建筑一体化 北京计 科 /合肥工大 /北京天 普 2000 国家 “九五 ”科技 攻关 2 北京日佳公司 10kW并网系统 北京日佳公司 2002 公司自 建 3 大兴 50kW光伏建筑一体化 北京科诺伟业 /北京天普集团 2004 国家 “十五 ”科技 攻关 4 北京自动化院屋顶 20kW光伏系统 北京计 科 /北京自动化院 /北京 交通大学 2004 国家 “十五 ”科技 攻关 5 深圳世博园 1MW光伏建筑一体化 北京科诺伟业 2004 科技部科技支撑计划 6 北京路灯管理处 140kW光伏 建 筑 北京计 科 /北京路灯管理处 2004 日本电力公司援建项目 7 北京首都博物馆 300kW光伏 建筑 北京计科公司 /首都博物馆 2005 美国 UNI-Solar合作项目 8 北京奥运主场馆 100kW光伏 建筑 北京科诺伟业 2007 科技部奥运专项 9 北京五棵松篮球馆 100kW光伏 建筑 北京计 科 /上海 811/合肥 阳光 2007 科技部奥运专项 10 上海崇明岛前卫村 1MW光伏 建筑 上海电力公司 /江苏 林 洋 2007 首获上网电价 4元 /kWh 11 保定电谷国际 酒店 800kW 保定英利新能源 2008 公司自建 12 浙江义乌国际商贸城 1MW光伏 建筑 北京科诺伟业 2008 科技部 “十一五 ”863” 13 上海光伏建筑一体化 项目 1MW 上海太阳能科技 2008 科技部 “十一五 ”863” 14 无锡尚德总部大厦 1MW 尚德电力 2009 公司自建 15 盐城阜宁 3MW屋顶光伏发电系统 协鑫中环 2009 公司自建 16 上海世博会 4.82MW光伏建筑一体化 无锡尚德 /合肥 阳光 /上海 811 2009 上海世博会 2010年 之前的光伏建筑和光伏建筑一体化项目 1996年 5kW太 阳能建筑国家 “ 九五 ”科技攻 关项目（ 2000 年验收）。 合肥工大开发的 全国第一台 并网 逆变器首次在工 程上应用。 赵为 博士在现场调试并网 逆变器 光电建筑项目和金太阳示范工程（ 2009-2013， 鉴衡， 万琳 ） 光电建筑 项目 （建设部和财政部） 项目分期 规模 初投资补贴标准（元 /W 第一期 2009 111个项目， 91MW BIPV 20, BAPV 15 第二期 2010 99个项目， 90.2MW BIPV 17, BAPV 13 第三期 2011 106个项目， 120.0 MW BIPV 12元 /W 第四期 2012 128个项目， 225.0 MW BIPV 9.0, BAPV 7.5 合计 （ 到 2012年底 ） 合计大约 526.2 MW 资金来源 可再生能源专项基金 金太阳工程示范 项目 （财政部，国家能源局和科技部） 项目分期 规模 初投资补贴标准（元 /W 第一期 2009 140个项目， 304.0 MW 建筑光伏 14.5，离网 20 第二期 2010 46个项目， 271.7MW 建筑光伏 11.5，离网 16 第三期 2011 129个项目， 692.2MW C-Si 9.0, a-Si 8.5 第四期 2012 155个项目， 1709.2MW 建筑光伏 5.5， 离网 7.0 合计 （ 到 2012年底 ） 2977.2 MW 资金来源 可再生能源专项基金 金太阳示范工程和光电建筑合并期 第五期 2012年 11月 2830.0 MW BIPV 7.0, BAPV 5.5 资金来源 可再生能源专项 基金 -初投资补贴资金 500亿元 全部已经批准的光伏项目 5期合计 6333.4 MW 由北京国发华企节能科技有限公司出资建设 （ 董事长 郭留成 ） 2011年 上海宝钢 50MW屋顶项目 -全国最大 大型地面光伏 电站 （ 2011年光伏电价出台之前 ） 编号 项目 承担单位 完成时间 备注 1 西藏羊八井 100kW地面光伏电站 北京科诺伟业 2005 科技部科技支撑计 划 2 内蒙古鄂尔多斯伊泰 205kW聚光电 站 内蒙古伊泰集团 / 安徽应天公司 2007 首获上网电价 4元 /kWh 3 龙源 1MW大型荒漠电站 北京科诺伟业 2008 科技部 “十一五 ”863项目 4 甘肃武 威 500kW 大型地面电站 北京计科公司 /甘 肃自然资源研究所 /合肥阳光 2008 科技部 “十一五 ”863项目 5 徐州协鑫 20MW山地大型地面电站 协鑫中环 2009 6 中广核敦煌 10MW光伏 电站 国投华靖 /英利敦煌 10MW光伏电站 中广核 太阳能 甘电投 /英利 2010 发改委首次特许权 招标 7 西部 6省 13座光伏电站 280MW 华能、中电投、 中节能等 13家企业 2011 发改委第二轮特许 权招标 2005年 8月，在国家科技支撑计划的支持下 ， 科诺伟业 （ 许洪华 ） 在 海拔 4300米的西藏羊八井建成了我国首座 集中型高压并网光伏示范电站，安装容量 100千瓦 。中韩 合作项目，采用美国赛康（ SatCon）生产的并网逆变器。 2008年青海龙源 1MW和武威 500kW荒漠光伏电站建成。 （大唐燕海增，计科叶东嵘，陈子平，阳光曹仁贤，甘肃所喜文华，李世民） 这是“ 平单轴太阳跟踪器 ”首次在国内应用。 平单轴跟踪 双轴跟踪 全球 最大 的单体地面 电站 （ 黄河水电公司 谢小平，庞 秀兰 ）青海 龙羊峡水 光 互补 的光伏电站，单站 装机 1GW。 光伏 户用光伏 2009- 2020 2009年 协鑫集团 -江苏中环（ 顾华敏，徐永邦 ） 徐州 20MW山地光伏电站（ 当时中 国最大光伏电站 ） 山东即墨 昌盛日电 的光伏大 棚。 昌盛日电 成立 于 2009年， 2011年开始建设 光伏大棚 ， 在中国是首创。 董事长 李坚之 2011年 苏北江苏振发（ 查振发，刘军 ） 10MW 渔光互补 电站 这是中国首例“ 打桩式渔光互补 ”光伏电站。电价 1.15元 /kWh 2015年 7月由 江苏朗禾农光聚合科技有限公司设计开发的河北省 临西县朗 源 8MW水 上光伏发电项目正式 并网发电 ，中国第一个 水上漂浮电站 。（ 羲和邓霞提供 ） 2015年 浙江同景与华为合作的 农光互补 项目（全国 首创 ） 吴建农，叶玉芬 赵春江博士正在查看屋顶上安装的辐射计。 2006年 12月 ， 赵春江老师 在上海闵行区自家楼顶安装了一套 3kW户用并网光伏 系统，赵老师与上海市电力公司多次交涉，终于把户用光伏系统的 并网、计量、 售电 等问题全部解决。因此，大家称赵春江博士为 中国户用光伏第一人 赵春江博士正在查看屋顶上 安装的辐射计。 2007年 上海召开家用光伏 发电研讨会，极为专家参 观赵春江老师的光伏系统。 照片自左至右 杨金焕，魏光普，洪崇恩， 崔荣强，赵春江。 2014年 9月，国家能源局会同国务院扶贫办发布关于 “光伏扶贫 ”工作的会议纪要， 拉开了光伏扶贫工作的序幕，并在 2014年扶贫日期间，启动了光伏扶贫试点工作 。 2015年初下达了安徽、河北、山西、宁夏、甘肃、青海等 6省光伏扶贫试点专项建设 规模 150万千瓦，并下发关于光伏扶贫试点实施方案编制大纲与 2015年光伏发电 建设实施方案的通知，明确了光伏扶贫项目相关方案、建设要求等内容 。 2016年 3月，五部门联合下发关于实施光伏发电扶贫工作的意见，明确了光伏扶 贫 工作的 意义，指出了光伏扶贫工作的工作目标，光伏扶贫在全国全面展开。 2016年 10月，国家扶贫办、国家能源局下发第一批光伏扶贫项目通知，项目总 规模 516万千瓦，其中，村级光伏电站（含户用）共计 218万千瓦，集中式地面电站共计 298万千瓦，项目分布在河北、安徽、山东、江西等 14个省份，帮扶贫困户 55万余户 。 2017年 12月，下达 “十三五 ”第一批光伏扶贫项目计划，共 14个省、 236个光伏扶贫 重点县， 8689个村级电站，总装机规模 419万千瓦，扶持对象 14556个建档立卡贫困村 的 71万余建档立卡贫困户 。 2019年 4月下达 “十三五 ”第二批光伏扶贫项目计划，总规模 167万千瓦、可帮扶 30万 户 贫困户 。 光伏扶贫专项（ 2014-2020） 截至 2020年底，已建光伏扶贫项目规模 约 22GW， 可帮扶约 320万户 贫困户，拨付补贴资金共计 113.4亿元 。 圆满完成国务院 “十三五 ”脱贫攻坚规划提出的帮扶 280万户贫困户的目标。 中国自 2015年开始实施旨在提升光伏产业技术创新的 “领 跑者计划 ”，为新型和高效光伏产品让出部分市场空间，以期 促进先进光伏产品实现产业化。短短几年时间，中国光伏制 造业的技术创新遍地开花，技术水平快速 提高。 中国光伏电 池和光伏组件的效率大幅提升，主流高效电池均实现了产业 化 。 领跑 者计划从 2015年到 2019年共实施了 三期 ， 2015年第 一期启动总装机规模 1GW，地点山西省大同市； 2016年 第二期启动总装机规模 5.5GW，地点内蒙包头、乌海， 河北张家口，山东济宁、新泰，安徽两淮和山西的阳泉、晋 城； 2017年第三期启动总装机规模 6.5GW（含 10个普通领 跑者基地和 3个技术领跑基地），已经批准实施的领跑者基地 项目合计 14.5GW（含第三期奖励 1.5GW）。 领跑者计划（ 2015-2019） 国际合作项目 （ 对于中国的光伏发展起到了很大的推动作用 ） 1982-2012 编号 承担单位 功率 kW 地点 建成情况 1 中 -德合作 大兴项目 10 北京大兴（光伏水泵） 1982 2 中 -欧大陈岛项目 风光柴储混合发电系统 1985-1989 3 中 -日合作 甘肃 10 甘肃 园子乡 1985 4 中 -德合作黄金计划 30 辽宁、 内蒙古 1991-1998 5 中 -美合作项目 100 内蒙古自治区， 甘肃省 ，北京 1995 - 1999 6 UNESCO 15 联合国教科文组织太阳能学校 1995 7 世界银行太阳能学校 13 云南孟腊、卢西 8所，海南屯昌 5所 1997-1999 8 中 -日绿色能源合作项目 （太阳能学校） 130 新疆，西藏，甘肃，陕西，宁夏，内 蒙古，四川，青海，云南，广东，浙江， 河北 1998-2002 9 GEF/世界银行 REDP项目 11000 西部各省区 40万套光伏照明系统 1998-2006 10 GEF/UNDP项目 50 新疆风光互补发电系统 1999-2004 11 中国 -荷兰丝绸之路 2000 新疆 2002-2007 12 中 -加合作项目 100 内蒙古 2002-2005 13 中 -德合作 KFW 1500 新疆， 云南，青海 ，甘肃 2003-2005 14 世界银行 CRESP项目 332 内蒙古、江苏、福建 2008-2012 15 中 -丹合作项目 -2020 合计 15290 1982-2020 1999年 ，世界银行项目 开展 的光伏技术 交流 荷兰 ECN专家到 合肥阳光 考察 1999年 ，合肥阳光曹 仁贤在总经理办公室 合肥阳光的生产车 间主要生产独立 光伏系统用控制器 和逆变器。 国际早期的光伏制造业（ Peter F. Varadi） 1973年 8月 1日， Solarex公司在美国马里兰州成立，这是全球第 一家制造太阳电池的企业；（同年 Solar Power公司成立） 1974年美孚（ Mobil）成立了 Mobil Tyco生产带硅太阳电池； 1977年 Arco收购了成立于 1975年的 STI，更名为 Arco Solar太阳 能公司； 1974年日本 Sharp（收购 NEC）和 Sanyo开始生产太阳电池； 1975年日本 Kyocera开始生产太阳电池； 1976年 Solarex在瑞士建立分公司； Photowatt公司 1979在法国成立； NUKEM’s Solar Division （后来的 AEG）也成立于 1979。 1982年 Sunpower， 1987年 SMA先后在德国成立，生产逆变器。