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全球光伏补贴削减 中国光伏技术路线何去何从?

   2014-11-14 中国节能网2940
核心提示:“分布式光伏发电特别是个人光伏发电改变了能源生产的方式和运行体系,并网难的问题现在基本上解决,备案制已经在各地落实
      “分布式光伏发电特别是个人光伏发电改变了能源生产的方式和运行体系,并网难的问题现在基本上解决,备案制已经在各地落实,补贴也在逐步发放,我国光伏发电的政策体系已经建立起来,现在市一级政府出台光伏发电扶持政策的越来越多,只要把每一项政策扎实落地,现存的一些问题会逐步解决”。这需要澄清一些观念和认识:现在国内的一些光伏制造企业“卖给国外的产品质量就很好,卖给国内的产品就差些。”国内光伏产业正处在大发展的时期,国家政策的利好带来了机遇,行业呈现转好和复苏的态势,光伏发电能否成为我国主要能源之一,关键要靠科技进步,提高效率,降低成本,中国光伏制造业需要一张“面向平价电力的技术路线图”。
 
        今年以来,通过降低企业生产成本来实现光伏产业的发展的动议被反复提及,并在国家能源局层面出台了相应的指导意见,这是一项十分有战略性意义的工作。
 
        降低企业生产成本的前提是解决企业的技术创新能力和完善产品成本下降路线图,一旦后者得到妥善解决,降低企业生产成本问题实际就已得到解决路径。否则,光伏企业就会因为成本下降的路径而导致光伏产业离“平价上网”遥遥无期。与此同时,造成光伏发电成本高企的原因多种多样,须对症下药,有的放矢。
 
        随着太阳能光伏产业的发展和安装量的持续上升,日前,美国一些公共事业公司和官方机构表示,是时候对过量的太阳能补贴进行削减了。
 
        曾经太阳能只扮演了电网结构的一小部分,纳税补贴显得不足为要。但随着激励政策刺激产业的发展,现在光伏电池板的价格下滑了90%,而且每周都会有成千上万的系统安装,纳税负重过高,且产业补贴过量。因此公共事业公司认为,是时候进行缩减或终止补贴。
 
        夏威夷州表示,政府希望支持可再生能源,但并不是建立在所有纳税人对此赋重税的基础上。该州自2007年以来太阳能系统安装量实现翻番,太阳能税收减免也从2010年的3400万美元上升到1.73亿美元。
 
        同样的情况也出现在亚利桑那州,需要非光伏使用纳税人为太阳能光伏企业支付每度电25美分的补贴金。该州公共服务公司的CEO表示,预计安装屋顶光伏系统的家庭为非太阳能光伏消费者平均附加了2万美元的成本。亚利桑那州公司委员会(TheArizonaCorporationCommission,ACC)于全年表决,住宅光伏补贴将削减至每瓦0.10美元,原先TEP提供的补贴为每瓦0.50美元。太阳能热客户获得的补贴为每瓦0.40美元,低于原先TEP提供的每瓦0.50美元。
 
        美国国会在讨论财政悬崖时候就曾把太阳能光伏补贴削减提出商议。
 
       随着全球范围内对可再生能源补贴的削减,中国政府似乎也面临同样的压力。中国陆上风电上网电价在执行五年未变后开始酝酿向下调整。设想方案中按照不同地区进行划分,下调幅度在2-5分钱之间。值得关注的是,在设想方案中所有在2015年6月30日后投产的风电项目都将按照新上网电价实行。
 
        近日,中国国家发改委价格司召开了“陆上风电价格座谈会”,通报调价设想方案,将风电四类资源区标杆电价从目前  的0.51、0.54、0.58、0.61元/千瓦时,调整为0.47、0.5、0.54、0.59元/千瓦时。并在此调整基础上区别对待,将福建、云南、山西三省电价由0.59元/千瓦时调整为0.54元/千瓦时;将吉林、黑龙江省电价统一调整为0.54元/千瓦时。其中目前标杆电价为0.61元/千瓦时的地区拟下调2分钱,福建、云南、山西三省电价下调5分钱,其他均下调4分钱。
 
        风电补贴的削减,使太阳能从业者不得不思考“是否光伏补贴削减的时间表也会马上出现”。在这种背景下,作为太阳能光伏发电的另一技术路线,CIGS薄膜发电正在依托其技术进步以及量产良品率,悄然敲开了“平价上网”的另一扇门。
 
        根据巴登-符腾堡州太阳能和氢研究中心(Baden-WürttembergCenterforSolarEnergyandHydrogenResearch,以下简称ZSW)去年对外宣布,已制造出一款刷新世界纪录的CIGS电池片,其转换效率达到20.8%。设备供应商Manz已在其CIGS实验室中获得技术独家专利。
 
        转换效率的提升已经被普遍认为是光伏制造商与开发商降低光伏每瓦成本的关键因素之一。CIGS薄膜产品的开发一直在进行之中,不仅仅有望带动每瓦成本的降低,而且能缩小CIGS与晶体硅制造商之间的效率差距。
 
        最新的转换效率记录已经由ZSW公布,CIGS电池片效率达到20.8%。而同样位于德国南部巴登-符腾堡州的设备供应商Manz已经获得了这项技术的独家专利权。长久以来,Manz和巴登-符腾堡州太阳能和氢研究中心一直在开展合作,而这家设备企业试图将其在ZSW实验室中取得的效率成果转化为CIGS创新生产流水线的规模化生产。
 
        作为ZSW技术的独家专利权所有人,Manz表示将为Manz的CIGSfab客户带来巨大的每瓦成本优势。Manz曾经量产出一款转换效率达14.6%的冠军组件,并声称其可与多晶硅组件相匹敌。而这一款在中国云南石林电站得到了实践的检验。(Manz以最先进的共蒸镀技术量产出高质量的铜铟镓硒组件,并声称期可与多晶硅组件匹敌。而这一款在中国云南石林电站得到了实践的检验。)
 
        CIGS薄膜发电成本大幅下降
 
        一个产业的成本下降曲线下行是必然的,市场总是驱使产业必须不断改进,且要求企业和产品必须越来越有价格竞争力。类似于半导体与显示屏产业都经历过类似的成本下降曲线。然而,多晶硅电池产业发展的较早,产业供应链成熟,材料成本下降空间有限,而技术成长也已经趋于缓和,新技术导入的成本越来越高。这也就意味着多晶硅电池成本下降流程会越来越不容易,将使晶体硅发电产品成本下行趋势逐渐放缓,甚至饱和。相对而言,铜铟镓硒产业正要开始,拥有更大的成本下降空间。随着太阳能光伏“平价上网”的诉求越来越强烈,无论是晶体硅电池还是铜铟镓硒(CIGS)产业都经历着同样的大考。笔者试图通过
 
        一些数据及对市场的调研,探讨当前主流技术之一的铜铟镓硒薄膜电池技术与传统晶硅技术的发展前景。
 
        a.转换效率:
 
        虽然ManzCIGSfab铜铟镓硒组件的14%量产效率起步略逊于市面上一般多晶硅组件的15%~16%,但已经非常接近,而且铜铟镓硒电池每年效率提升的速度是多晶硅电池的两倍,如果以这种趋势发展,铜铟镓硒组件有可能很快将超越多晶硅电池。按德国Manz自身的开发规划,2015年平均量产效率即将达到15%,并挑战16%的组件转换效率。同时按照Manz提供的转换效率提升计划计划将逐年提高组件效率,以使组件效率达到17.5%以上。同时,根据南开大学孙云教授提供的数据。以目前铜铟镓硒的研发角度来看,铜铟镓硒组件转换效率将有望突破19%,而目前Manz集团高层也证实了接近18%的可能性。
 
        若以两者现阶段在实验室所能达到最佳的世界记录效率来对比,铜铟镓硒的21%早已超越多晶硅的20.4%,再一次证明铜铟镓硒拥有更好的光电转换特性,在技术上有潜力超越多晶硅电池。
 
       b.成本支出:
 
        铜铟镓硒产业尚未达到产业化规模,所以相关的产业供应链并不完整。但产业发展过程中,随着投入者越来越多,铜铟镓硒产在中国落地后能带动产业链如玻璃、接线盒、金属原材料、靶材等的相关产业链的发展,再配合材料与设备本土化的措施,将可大幅降低材料成本。同时,中国本土拥有充足的技术与工程人才,在量产与研发上将可无缝接轨。
 
       c.良品率:
 
        据笔者对CIGS薄膜产业的调研,目前Manz铜铟镓硒技术在量产尺寸下的工厂良品率已高达九成以上,具备量产条件,而且随着不断的研发投入,将以逐年提升1%~2%良品率的脚步前进,提供给投资者较强的成本竞争力。另外,Manz沿用在显示屏产业处理大尺寸玻璃的全自动工厂经验,在高度自动化的系统支持下,能提高各项设备与玻璃处理效能,能有效降低工厂非良品率,提升设备正常运行时间。
 
       d.经济规模
 
       铜铟镓硒组件在现阶段虽然在效率上与多晶硅组件有较小距离,但以后起之秀之势,以其多方面的改进,将具备与光伏主流产品即多晶硅组件相抗衡的能力。目前,中国本土企业投入铜铟镓硒产业的趋势方兴未艾,最积极的当属汉能与央企的中建材,分别在近几年大手笔收购国外知名铜铟镓硒组件生产厂商。预期中国在整体铜铟镓硒产业到达规模后,将使经济效益得以提高而更有效率地降低成本。市场在达到2GW后,预测铜铟镓硒组件生产成本可望降至每瓦1.8元人民币。
 
       e.发电量:
 
       虽然目前铜铟镓硒组件效率仍无法与多晶硅组件相比,但即便如此,依据各地长时间的实测结果发现,铜铟镓硒组件最终的发电效能已经超过多晶硅组件。归咎原因,在于铜铟镓硒材料是公认最适合做太阳能电池的材料,因为其拥有最宽广的吸光频谱,属于直接能隙(directbandgap)材料,温度系数较低,有更好的弱光效应等,每年发电量平均较晶体硅太阳能电池高出约10%(à8%~10%),相关数据可参考云南石林1MWCIGS光伏电站运行报告。发电量是电站业主选择太阳能发电最终的目的,也是最实际的指标。相信铜铟镓硒电池更能适应各种环境的特性,将使得铜铟镓硒电池的应用更加灵活与宽广。
 
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