东材科技

Other languages|企业邮箱

光伏发电发展趋势与推动光伏产业发展的措施

 

0 引言
    随着能源危机的加剧及全社会对环境问题的日益重视,光伏发电在世界各国得到了迅速发展。由于光伏技术的日益成熟及发电成本的逐年降低,光伏发电越来越显现出社会效益和经济效益。近年来,我国及各地方政府纷纷出台了促进光伏产业发展的扶持政策及补贴措施,形成了较为完整的光伏制造产业体系。但是,我国光伏产业的高端原材料和市场均在国外,产业链各个环节的核心技术和关键设备也依靠国外,尤其是近年来受西方国家对光伏组件需求萎缩等因素的影响,导致我国的光伏产业陷入困局。2012年是我国光伏产业较为艰难的一年,产业内面临供需阶段性失衡,价格下滑压力较大,外部遭遇国外贸易壁垒围堵,出口不确定性增高,相关企业承受较大的经营压力。
    各级政府陆续出台扶持政策,希望通过扩大国内光伏相关产品的需求,以缓解光伏产业的供需失衡。近期“国六条”、《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》、《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》等相关文件的出台,确定了光伏产业发展的方向,有望完善光伏发电的补贴政策,改善光伏发电并网难问题,引导产业健康发展。
    本文通过回顾光伏发电产业的发展历程,分析其产业链各环节在发展中所遇到的主要困难.指出现阶段我国光伏产业链中的薄弱环节。通过对光伏度电成本的预测,将我国光伏发电产业的发展分为政策补贴发展、大规模分布式并网应用、大规模分散式并网就地消纳 3 个主要的发展阶段,并从电网角度出发提出了各个阶段的产业发展建议。
 
 
 
1 光伏发电发展历程
    光伏产业是具有巨大发展潜力的朝阳产业,是全球能源科技和产业的重要发展方向。早在1983 年,以体硅太阳能电池为主的世界光伏组件产量就达到 21.3 MW,光伏产业显露雏形。上个世纪 90 年代以后,由于环境污染和能源危机的加剧,可再生绿色能源倍受关注,发达国家先后出台了鼓励政策推动光伏产业的发展。1997 年美国提出“百万太阳能屋顶计划”;1999 年德国开始启动“屋顶光伏”计划;1994 年日本开始发展建筑屋顶光伏计划;意大利、印度、瑞士、荷兰、西班牙等国家也都制定了类似计划。这一时期,世界太阳能光伏产业呈现快速发展的趋势。1999~2008 年,全球太阳能电池片产量从 202 MW 增加到 7 910 MW,10 年间产量增加了 38.16 倍,平均年复合增长率在 30%以上;2007 年和 2008 年的增长率分别达到 68.73%和 84.86%。到2011 年全球新增光伏装机 30.2 GW,同比增长 72%,累计装机量达到 70 GW。
    我国太阳能电池的研究工作始于 1958 年,并于 1959 年研制成功第一个有实用价值的太阳能电池。我国光伏发电产业从 20 世纪 70 年代开始起步。20 世纪 90 年代以来,我国光伏发电进入快速发展时期,光伏组件生产能力逐年增强,成本不断降低,光伏发电的装机容量逐年增加。2001 年 我 国 光 伏电 池 的 产 量 为 4.5 MW,到2010 年 达到 10 667 MW,10 年 间增加2 370 倍 。2001 年 我 国 光 伏 发 电累 计 装 机 容 量 为 23.5 MW,2010 年 增加到 860 MW,10 年 间增加了 36倍。2011 年我国开始建设光伏发电工程约 300万 kW。从 2011 年起中国光伏产业的产能达30 GW,产业规模跃居世界第一 。2011 年上半年组件出口已达 847 万 kW,占世界产量 50%以上[9]~[11]。2012 年总产量达到 21 GW,占全球光伏产量的 63%
    然而,我国光伏产业链发展极不平衡,从原材料、光伏组件、光伏逆变器,到光伏电站的建设、运营与维护的整个产业链来看,我国的光伏业务主要集中在电池片制造和组件封装等附加值较低的产业链中间环节,受技术和利润率等因素的制约,我国的光伏制造企业难以获得良好发展。尤其是本国的光伏发电装机容量小,只占光伏组件产量的 5%左右,其余约 95%的光伏组件出口。
    如表 1 显示,在光伏产业链中,硅料尤其是高纯度的硅料毛利率最高(占 50%~60%),其次是硅片生产,而组件生产和工程安装利润率最低(仅为10%左右)。所以,从行业价值的角度看,目前多晶硅提纯的价值占整个太阳能电池组建价值的较大比例,其价格的变化也对整个电池组件的价格浮动有显著的影响。
    目前,全球范围内大多数先进光伏企业的产品是高提纯硅料、硅片、电池片、电池组件等,而纯度低、价格低廉的工业硅料(纯度 98%~99%)的生产,主要在发展中国家进行,这也是产业链中能耗最高、污染最严重的环节。将工业硅料提纯得到的高纯度硅料(纯度在 99.999 9%以上)的价格高昂,发达国家对高提纯技术的垄断,高纯度硅料的供应商主要来自德国、美国和日本等国家。
    近年来,光伏应用最多的欧洲与美国,其经济形势变差,导致对光伏的补贴力度下降,光伏产业面临全球性的严冬,增速放慢,由此造成产品库存增加、价格下滑,很多企业倒闭。随着贸易摩擦的增多以及多晶硅光伏组件产能严重过剩,我国光伏行业面临着严峻的挑战,为摆脱国内光伏产业对于国外市场的依赖而刺激国内市场,政府出台了多项政策。
    从 2009 年起,我国开始实施特许权招标,推动地面大型光伏电站建设,相继出台了“金太阳示范工程”、“屋顶工程”等一系列政策,有效地拉动了国内市场,扩大了光伏组件内需,促进了国内光伏发电产业快速发展。
    2010 年,国家四部委联合发布《关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》,对 2009 年出台的金太阳工程和太阳能光电建筑政策内容进行调整,其目的是规范项目管理,扩大装机规模,降低发电成本。
    2013 年 7 月 15 日,国务院发布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》(国发[2013]24号),提出了更为明确的光伏产业发展目标:到2015 年总装机容量达到 3 500 万 kW 以上。2013 年 7 月 31 日,国家财政部发布《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》(财建[2013]390 号),明确对分布式光伏发电项目按电量给予补贴,补贴资金通过电网企业转付给分布式光伏发电项目单位等办法。该通知为分布式光伏发电项目申请电价补贴扫清了障碍。
    上述一系列政策表明,我国政府在推动光伏发电和并网消纳上给予了全力的扶持。
2 光伏度电成本发展趋势分析
    2008 上半年,并网光伏发电系统投资成本约为 4 万元/kW,美国金融危机爆发后,光伏组件价格大幅下滑,光伏发电系统成本下降,采用固定式光伏阵列的并网光伏发电系统的投资成本降至2.15 万元/kW(不包括建设期利息、流动资金、无功补偿设备费用)。在未考虑光伏电力输送成本及其他电网服务成本的前提下,按并网光伏电站年有效利用时间 1 500 h 计,测算出 2009年并网光伏电站度电成本为 1.26 元/kWh(不包括各种补贴),其中并网光伏电站的初始投资占光伏发电成本的 60%,是光伏发电成本组成中较大部分。
    在光伏电站的发电转换效率的提升、使用寿命的增加以及规模经济效应的影响下,并网光伏电站初始投资逐渐降低。参照国际有关机构预测,光伏发电初始投资每年以 10%和 5%的速度下降。
   如果考虑煤炭开采、运输以及使用过程中造成的环境问题,相关外部成本约为 0.343 元/kWh,总成本则为 0.62 元/kWh,因煤资源的紧缺等原因,到 2020 年火电发电的总成本将上涨到 0.86 元/kWh。到 2014 年左右,光伏发电成本可下降至 0.72 元/kWh,基本与煤电成本持平。到 2020 年光伏发电成本可下降至0.4 元/kWh左右,可与不计外部成本的煤电成本相当。
3 我国光伏产业发展阶段
    目前,我国光伏产业的发展主要依靠政府补贴来推进。随着国家对光伏发电政策不断完善、光伏发电技术的不断进步,光伏发电的规模化发展必然带动发电成本的不断下降。从光伏发电的政策支持与技术发展趋势而言,今后光伏发电的发展将会经历以下 3 个阶段:需要依靠政策补贴推进发展的阶段、不需要依靠政策补贴的大规模分布式光伏发电并网应用阶段和分布式接入电网被商业(工业)用户乃至普通大众接受的阶段。
   3.1 政策补贴发展阶段
    现阶段我国光伏发电的发展模式是大规模集中式开发与分布式并网并重。在太阳能资源丰富地区,集中开发、升压送出,建设大型光伏发电站,同时大力发展屋顶太阳能等分布式光伏发电项目。分布式并网的光伏电站大都以 10 kV 或者 35 kV 就近接入配电网,而屋顶或光电建筑一体化小型光伏发电系统一般是就地以 380 V 接入低压配电网,这些屋顶光伏发电系统的运营一般遵行“自发自用,多余电量上网”的原则。
    到 2020 年左右,国家可取消对光伏发电的直接补贴政策,但税收优惠政策仍会存在。如果光伏发电成本价格进一步走低,能够实现光伏电价完全由市场机制调节,但是还需要更长的时间。
   (1)我国现阶段对光伏发电补贴政策
    ①制定全国统一的太阳能光伏发电标杆上网电价。2011 年 7 月 1 日以前核准建设、2011 年 12月 31 日建成投产尚未核定价格的太阳能光伏发电项目,含税上网电价统一核定为 1.15 元/kWh;2011 年 7 月 1 日及以后核准的太阳能光伏发电项目,以及 2011 年 7 月 1 日之前核准但截至2011 年 12 月 31 日仍未建成投产的太阳能光伏发电项目,除西藏外,其余省(区、市)上网电价均按 1.0 元/kWh 执行。
    ②通过特许权招标确定业主的太阳能光伏发电项目,其上网电价按中标价格执行,中标价格不得高于太阳能光伏发电标杆电价。
    ③ 对享受中央财政资金补贴的太阳能光伏发电项目,其上网电量按当地脱硫燃煤机组标杆上网电价执行。
    ④ 2012 年 11 月国家相关部门发布的《关于组织申报金太阳和光电建筑应用示范项目的通知》中规定,2013 年 6 月 30 日前完工的“金太阳工程”以及“与建筑一般结合的太阳能光电建筑应用示范项目”的补助标准原则上为 5.5 元/W,建材型等与建筑紧密结合的光电建筑一体化项目的补助标准原则上为 7 元/W。偏远地区独立光伏电站的补助标准原则上为 25 元/W,户用系统的补助标准原则上为 18 元/W。
    (2)现阶段我国建设光伏电站的经济效益在太阳能资源较丰富的地区,太阳能年等效利用小时数为 1 500 h 左右,装机容量为 15 MW的屋顶光伏发电站,总投资为 38 035 万元,政府补贴18 990 万元,平均发电成本为 1 元/kWh左右;按税前 1.03 元/kWh 的上网价格计算,该项目在 11 年左右的时间可以全部回收投资,全部投资内部收益率(税后)为 8.41%,大于电力行业 8%的基准内部收益率。太阳能屋顶光伏发电项目已经具有投资价值。
   (3)推动该发展阶段的措施
    ① 电网公司加强与政府部门的合作,引导光伏发电项目合理布局和规范接入电网,配合政府制定各项光伏发电发展政策以及与常规能源协调发展的相关电价机制。
    ② 科学规划与建设区域互联的智能电网,研究和开发与电网相融的低成本光伏发电系统,建设区域性光伏发电示范工程,探索分布式光伏供电的稳定和有效模式。
    ③ 积极开展光伏并网发电技术标准与规范的研究,编制分布式光伏发电并网管理的工作规范,强制要求遵循相关标准体系中的技术规范,逐步引导光伏发电友好并网,及时更新相关质量技术标准,以便针对电网的实际情况建设友好并网型光伏电站。
    ④成立光伏发电设备检测中心、认证中心和发电系统仿真和综合实验测试平台,逐步推行对整机及关键零部件的强制性检测和认证,以及金融机构保险约束机制。根据光伏发电的不同特点,研究出台光伏发电并网管理规范。
   3.2 大规模分布式光伏发电并网应用阶段
   (1)阶段目标
    财政部、科技部和国家能源局于 2009 年 7 月联合印发的《关于实施金太阳示范工程的通知》指出,在 2~3 年内,采用财政补助方式支持不低于500 MW 的光伏发电示范项目,这对撬动国内光伏需求、摸索光伏补贴经验、提高中国光伏产业各环节竞争力具有重大意义,同时也标志着中国大规模补贴光伏发电的开始。2012 年 10 月,中国国家电网按照中国《太阳能发电发展“十二五”规划》,将 2015 年太阳能发电发展目标从 1 000 万kW 大幅提高到 2 100 万 kW。2013~2014 年全国太阳能发电发展目标为 1 500 万 kW,每省规模约50 万 kW、分散接入近千个并网点。光伏发电发展的新阶段即将到来。
    根据《太阳能发电发展“十二五”规划》中提出的在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统,建成分布式光伏发电总装机容量 1 000万 kW。截止 2011 年,全国光伏发电总装机达到了 300 万 kW,要完成 2015 年的目标须要发展近1 800 万 kW 的装机。2010 年全国光伏发电新增装机 220 万 kW,若完成 2015 年的目标,近 3 年多时间要加快新增装机速度,这正是大规模分布式光伏发电发展的大好时机。
    现阶段不计补贴的 MW 级分布式光伏发电站度电成本已经逼近工业用电电价(1 元/kWh);如果考虑政策补贴,MW 级分布式光伏发电站度电成本已经低于工商业用电电价,但高于一般居民用电电价(0.6 元/kWh)。因此,现阶段可以大力发展在工业园区、体育馆、大型会展中心和商场等公共建筑物屋顶上建设 MW 级光伏发电站,给本地用户供电,富余电量上网。该阶段正是大力发展 MW 级光伏发电站分布式并网应用的时机。
    (2)基于发展阶段特点推动光伏产业的发展
    ① 强化大型光伏电站发电功率预测与管理,建立功率预测管理和奖惩考核机制,提高整个系统功率预测水平,进而提升电厂(场)与电网的协调性和电网的安全水平。
    ② 加强光伏并网发电运行控制技术研究,并制定光伏发电调度管理规程、规定,规范调度运行、计划管理、检修安排和事故处理。
    ③ 依托智能电网技术,增强电网资源优化配置能力,进一步提升电网的安全稳定性,实现高度智能化的电网调度,实现电力用户以及分布式光伏与电网之间的便捷互动和有效管理,以提高电网对光伏发电的接纳能力。
   3.3 大规模分散式并网就地应用阶段
    若光伏发电的度电成本低于一般居民用电电价(0.6 元/kWh),则可以考虑建设小型光伏发电系统为一般居民供电。预计到 2017~2018年,光电度电成本将低于一般居民用电电价,可以大力发展居民住宅的小型分散式屋顶光伏发电系统。
    2020 年后,光电度电成本将低于火电成本,如果配电网的结构优化与调整和光伏发电系统接入技术足以支撑小型光伏发电系统的大规模接入,小型分散式屋顶光伏发电并网系统将迎来井喷式发展机遇。以广州市全部用户使用屋顶太阳能发电为例,2010 年广州市主城区面积为 7 434.4 km 2,如果按可装设太阳能发电系统的屋顶面积为城区面积 1%估算,约有 7 434.4 万 m 2,则总装机容量约为 743 万 kW,按年利用小时数 1 000 h 计算,全年发电量约为 74.3 亿 kWh,占 2011 年广州市总供电量的 15.33%。
    基于这一发展阶段的特点,可以从以下几个方面来推动光伏产业的发展。
    ① 研究与发布光伏发电系统分散式接入用户端的技术规范以及分散式光伏发电系统的建设与施工标准,将电气接口与通信接口统一和规范化,从而降低小型分散式光伏发电系统的建设成本,提高运行可靠性。
    ② 研究与发布电网末端光伏建设的鼓励政策,以降低线损和减少分散负荷的线路投资,引导光伏发电的健康有序建设与推广,达到用户、电网和光伏电站投资方共赢
    ③ 优化经营模式,探讨电网公司与分布式发电用户间既购电又售电的双边交易模式,提出相关政策的改进建议。研究未来将出现的用电市场多方竞争的交易模式,争取在政策允许下保证电网公司的合理利益。
    ④ 发展新兴的光伏产业业务模式,针对未来分布式发电自发自用电量将占据用电量市场一定份额的形势,探索不同的投资方成为分布式发电服务商的可能,设计不同的新能源发电服务商与电力运营商之间的合作机制,推动可再生能源大规模发展。
4 结论
    通过光伏发电发展历程的回顾,分析光伏产业链的薄弱环节,指出了我国光伏产业发展必经的 3 个阶段,提出了推动光伏产业各阶段发展的建议。
    ①随着传统能源的不断消耗,煤电成本不断上升,光伏发电的规模应用效益日渐显现出来,光伏发电将会在我国得到大规模的推广应用。
    ②根据成本变化趋势,在 2014 年左右光伏发电成本可下降至 0.72 元/kWh,与煤电成本持平;若不计火电外部成本,到 2020 年光伏发电成本可下降至 0.4 元/kWh 左右,与煤电成本相当;届时可逐步取消对光伏发电的补贴政策。
    ③根据国内现有政策和发展规划,现阶段正是光伏大规模并网应用的时机。预计到 2017~2018 年 ,光电度电成本将 低于一般居民用电电价,届时可大力发展居民住宅的小型分散式屋顶光伏发电系统。
 
 (信息来源:中国电器工业协会电工器材行业信息中心)
 
返回