第 26卷 第 7期 2OO7年7月 工业技术经济 V01.26.No.7 总第
165期
中国光伏产业发展的技术经济分析
李晓刚 冯绍瑞
(吉林省能源投资总公司,长春 130025)
[摘 要] 太阳能是最重要的可再生能源,在世界环境与能源危机的背景下,其应用价值凸现。
太阳能发电的光伏技术是太阳能应用的重要技术,发展前景巨大,我国光伏产业发展面临着机遇与选
择。本文应用技术经济理论与方法,从技术、企业、产业和国家四个层面,对我国光伏产业的发展问题
进行 了研 究,提出了促进我国光伏产业又好、又快发展的对策建议。
[关键词] 光伏产业 技术经济分析
[中图分类号]F223 [文献标识码]A
太阳能是地球能源的基本来源,利用太阳光发电是
人类梦寐以求的愿望。由于太阳能发电具有充分的清洁
性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿
命以及免维护性等其它常规能源所不具备的优点,光伏
能源被认为是 21世纪最重要的新能源。从 20世纪 5O年
代太阳能电池的空间应用到如今的太阳能光伏集成建筑
等领域,世界光伏产业已经走过了半个世纪的历史,进
入21世纪,我国的光伏产业也进入了高速的发展期。本
文拟在市场分析的基础上,对我国光伏产业发展的技术、
企业、产业和国家四个层面的问题进行技术经济分析。
1 光伏产业是绿色环保的能源战略性朝阳产业
由于三个原因,光伏发电越来越受到世界各国的高
度重视和大力扶持:
(1)落实 《京都议定书》的压力,迫使各国政府积
极开发包括太阳能在内的清洁能源,以减少温室气体的
排放;
(2)作为全球的石油主产区,中东地区的政治局势
长期处于紧张状态,迫使各国政府积极开发包括太 阳能
在内的国内能源,以确保稳定的能源供应;
(3)石油、煤炭等矿物能源逐渐枯竭,迫使各国政
府积极开发包括太阳能在内的各种可再生能源,以确保
长期的能源供应。
受此推动,全球光伏发电产业在上世纪末的最后 1O
年获得了每年 20%左右的高速增长。进入新千年以后 ,
全球光伏发电产业将进一步以每年 30%左右的高速度增
长近 3O年。
作为可再生能源当中最具潜力的新能源,光伏能源
的重要性和战略性进一步凸显,世界主要国家纷纷 出台
相关鼓励政策和法律。.1999年以来在世界各国尤其是
美、日、德等西方发达国家先后发起的大规模国家光伏
发展计划和太阳能屋顶计划的刺激和推动下,世界光伏
产业以每年30%以上的增长率保持着高速发展,是比I1r
发展还快的产业。尽管目前世界光伏发电累积装机容量
收稿日期 :2007—05—18
— 12O 一
不到世界电力装机总容量的千分之一。但是作为一种可
再生的清洁能源,光伏发电将在21世纪前半期超过核电
成为最重要的基础能源之一。
在过去的几年,尽管受到上游高纯多晶硅原料供应
延续短缺和价格上扬的影响,世界光伏产业仍然保持 了
最近 5年年均 4JD%以上的高速增长态势,光伏产品供不
应求,很多新进入的光伏产品开发商甚至根本购买不到
组件产品。
2006年是多晶硅原料供应最为紧张的一年,光伏电
池和组件的价格继续上扬。到 2008年随着上游多晶硅制
造商扩产和新建生产线的量产,光伏硅料短缺的情况将
趋于缓解。不过随着技术的的进步,每瓦光伏产品硅耗
将不断降低、新型高效晶硅电池和薄膜电池技术以及废
旧硅片回收技术将被更多更多地采用,2OO6—2010年世
界光伏生产规模仍然保持年均30%以上的增长。
在光伏应用和安装方面 ,德 日美依然是世界三个最
大最主要的光伏应用市场,2005年三国光伏市场份额 占
到世界的84.4%。尤其2005年德国光伏市场延续了2OO4
开始的 “井喷”式增长,光伏安装比2OO4年增长 130%,
占到 2005年世界光伏安装份额的 573%,成为世界名副
其实的光伏催化剂市场。 ‘
以光伏集成建筑 (BIPV)为核心的光伏屋顶并网发
电应用占据了目前绝对的光伏市场份额,尤其 日本和德
国近几年光伏年度安装几乎全部是并网应用。而包括中
国在内的广大发展中国家,边远无电地区离网应用仍然
是最主要的光伏应用市场。
各主要国家光伏激励政策和相关法律的保障仍然是
世界光伏产业和市场快速成长的最主要的推动力。近几
年国际油价的居高不下加速了各国政府对光伏等可再生
能源发展的支持力度。例如德国2004年重新修订了可再
生能源法律,中国 2005年正式 出台 《可再生能源法》,
美国总统最近批准了新能源法令以及美国加州 2OO6年 1
月开始实施的 “;~ll'kH太阳能腾飞计划”等。到 2010年世
界光伏年度安装将占到当年全部 电力安装 5%的份额,
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光伏累计安装有望达到20GW。
在光伏制造方面,由于近几年中国大陆和台湾地区
的迅速崛起,一直以来美、日、德三强控制的世界光伏
制造格局已经逐渐演变成美 、日、德中四方角力,光伏
制造TOP10当中也赫然出现中国大陆和台湾地区的制造
商。估计这一新的光伏制造格局将维持很长一段时间。
在政府鼓励政策的驱动下,有关国家光伏技术与产
品快速推广,光伏产业已经成为世界上增长最快的绿色
环保的能源战略性朝阳产业。
2 中国的能源短缺与光伏市场发展潜力
中国的工业化和城市化进程,在基础设施建设和民
用建筑阶段,能源需求量特别大,目前能源消费总量已
经接近欧盟 15国的总量。值得注意的是,过去二十多年
来 ,我国汽车保有量以年均 22%的速度迅速增加,亚太
能源研究中心的预测,2O2O年我国交通部 门的用能比例
将增长到 16%。与此同时,能源资源相对短缺又制约了
我国能源产业的发展 ,能源技术相对落后影响了能源供
给能力的提高。目前 ,国内的能源生产已经远远不能满
足高速经济增长,能源进口量持续增加,能源对外依存
度在 7%左右 ,其 中石油对外依存度在 43%左右。有专
家预测,到 2020年前后 ,中国有可能成为世界第一大油
品进口国。
为解决我国的能源短缺问题,光伏发电将在中国未
来的电力供应中扮演重要的角色,预计到 2010年中国的
光伏发电累计装机容量将达到 600MWp,2020年累计装
机将达到30GWp,2050年将达到 100GWp。根据电力科学
院的预测,到 2050年中国可再生能源发电将占到全国总
电力装机的 25%,其中光伏发电占到5%。
中国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区
年平均 日辐射量在 4kWh/m2天以上,西藏最高达7kWh/
m2天。与同纬度的其它国家相 比,和美国类似,比欧
洲、日本优越得多,年太 阳辐射总量高于 5000MJ/m2,
年 日照时数大于 2000h,具有利用太阳能的良好条件。
中国政府在 《可再生能源长期规划》提出,太阳能
光伏发电装机容量发展到 2010年的 450MWp,更有乐观
预计实际会达到 600MWp。而 2005年,全国太阳能发电
装机容量仅为 6.5MWp,这就意味着在未来的几年 内,
中国太阳能装机容量的复合增长率将会高达 38%以上。
按照目前太阳能电池组件 3.65美元/ rp的造价来简单推
算,中国国内在太阳能光伏发电组件上的投资总额将会
高达 131—175亿元。
国内太阳能电池产业发展的主要动力是光伏发电市
场的需求,中国光伏发电的市场主要在 :通信和工业应
用 (大约 占到 36%);农村 和边远地 区应用 (大约 占
51%);光伏并网发电系统 (4%);太 阳能商品及其它
(大约 占到 9%)。
3 光伏产业的应用技术比较与选择
光伏产业的技术一般可分为单晶硅、多晶硅与非晶
硅三类。
晶硅太阳能光伏发电产业链基本 由四个环节构成:
晶硅原料生产一硅片切割一电池片制造~组件和系统封
装。其中,太阳能级晶硅原料的生产,由于其技术与工
艺上的难度,目前被国际上 7大厂家所垄断。随着太阳
能发电行业的持续发展和晶硅原料的紧缺,导致晶硅片
的成本占到晶硅太阳能电池成本的 75%以上。目前太阳
能光伏发电产业市场的 80%为晶硅产品,但 由于原料、
价格和使用的局限性,其市场正在被新一代的非晶硅光
电薄膜技术所取代。
非晶硅,是指硅原子的排列非常杂乱,没有规则可
循,一般都使用电浆式化学气相沉积法 (Plasma Enhanced
Chemical Vapor Deposition,简称 PECVD),在玻璃等基板上
长成厚度约 1微米 (脚 )左右的非晶硅薄膜。因为非晶
硅对光的吸收性比晶硅强约 500倍 ,非晶硅薄膜电池比
晶硅电池薄100倍。这些薄膜可以附着在廉价的基片介
体上,如玻璃 ,活性塑胶或不锈钢等 ,变化多样。因此,
将成为太阳能光伏发电产业的主流。对非晶硅而言,只
需要薄薄的一层,就可以把光子的能量有效地吸收。不
需使用价格昂贵的结晶硅基板,也可采用价格较便宜的
玻璃、陶瓷或金属等材料。非晶硅不仅可以节省大量的
材料成本,也可制作大面积的、供建筑使用的透明玻璃
光电砖 (Bu~ams Integrated Photovoltaic,Bn~v)。而晶体硅
太阳电池的面积却受制于硅晶圆的尺寸。
目前,国内光伏企业的技术选择多以多晶硅技术为
主,一些企业正致力于从产业链 的上游一多晶硅的生产
技术和产能上快速突破,解决产业发展的瓶颈问题。这
一 技术发展方向取决于核心技术的 自主研发与掌握,此
外,硅原料与炼制过程的环保问题也将对发展产生影响。
而非晶硅技术目前虽在转换率上与晶硅技术尚有差距,
但就性价比而言有其优势的一面,且其应用面广 ,一旦
转换技术有突破将迅速普及,这是光伏技术发展的重要
方向。
4 中国光伏产品生产基地及企业
目前,中国已经成为世界上产量最大的太阳能消费
品生产国之一,并呈现加速发展之势。随着无锡尚德太
阳能电力有限公司成功登陆纳斯达克,国内掀起一股进
军光伏产业的热潮;同时,原先的一批光伏发电设备制
造企业纷纷扩大产能,呈现出你追我赶之势,在热潮涌
动的后面是追逐利润的欲望和热情。
目前,中国各地对外宣称具有一定规模已建成、在
建及拟建的太阳能光伏产业基地 5个,涉及其产业链上
游千吨以上多晶硅生产能力的基地 6个。这些太阳能光
伏产业基地的省份主要集中于环渤海区域,长三角区域
的江苏 ,华中华南地区的湖北以及广东。多晶硅的生产
基地则多分布于中西部地区。
江苏光伏产业位居全国前列,已具备较好的产业基
础。初步形成 “两个核心、多点发展、以点带面”的格
局,即以无锡尚德科技有限公司与江苏中电电气集团投
资的中电电气 (南京)光伏有限公司为核心企业,带动
周边江阴、南通、高邮等城市光伏产业的发展,进而全
面推动该省的太阳能光伏产业。截止 2005年 9月,无锡
尚德生产能力达到 120兆瓦;2OO6年底 ,产能达到 300
兆瓦。南京中电 2005年底生产能力达到 100兆瓦;2OO6
年产能有望达到 200兆瓦;2OO8年计划年产 600兆瓦。
保定市的太阳能光伏产业基地设立于保定 国家高新
一 121 —
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技术产业开发区内。1998年在该园区内成立的保定天威
英利新能源有限公司,目前已经成为中国规模最大的集
太阳能硅片、电池片、电池组件及应用系统等相关产品
开发、生产、销售、工程承建及售后服务于一体的专业
化公司。
山东德州也是相对成熟的太阳能产业基地,主要以
太阳能热水器产品为主,近两年来太阳能产业链正在不
断延伸,除太阳能热水器产品外,德州还先后推出了真
空集热管、太阳能电池组件、光伏发电系统、太阳能照
明系统 、太阳能交通灯、温屏节能玻璃、太阳能一体化
建筑、太阳能玩具等系列产品。
广东深圳的太阳能光伏产业基地起步于 2005年底。
2005年 11月 10日,深圳市光伏能源科技有限公司与教
育部合肥工业大学光伏系统工程研究中心正式 “联姻”,
签约合作项目——共同在深圳大学园区组建太阳能光伏
高新技术产品产业化基地 ,研究、开发并生产光伏系列
产品,以促进该行业技术水平的进一步提高。
湖北省 (武汉光谷/荆门/宜昌等地 )也提出了太阳
能光伏产业基地的建设 目标,但尚处于起步阶段。2006
年 7月初,武汉日新科技光伏工业园在光谷举行奠基仪
式。该项 目建成后,将新增 3o兆瓦的光伏组件生产能
力 ,形成 20万套绿色照明灯具产业规模,由此填补光谷
太阳能光伏产业的空白。2006年,深圳南玻集团将投资
6o亿元 ,在宜昌建设年产量 450o一5000吨的高纯度多晶
硅生产基地;武汉珈伟计划在荆门建立年产量 1500吨的
高纯度多晶硅生产基地。湖北省将大力发展光伏产业 ,
争取在 “十一五”期间,全省光伏 电池及组件年生产能
力达到 600兆瓦以上,年光伏产业销售收入达到 150亿
元以上,使湖北省成为国内重要的光伏产业基地之一。
早在2000年四川省投资集团就设立了位于乐山市的
四川新光硅业科技有限责任公司,该公司目前承建的年
产 1260吨多晶硅项目,是由原国家计委在2001年以计高
技 [2001]522号文批准建设的高技术产业化示范项 目,
作为四川省委省政府的 “一号工程”,也是目前国家正式
批准立项在建的年产千吨多晶硅生产项 目之一。目前,
保定天威保变电气股份有限公司 (保定天威英利新能源
有限公司的母公司)已对该项 目注资 RMB1.1亿,预计
200"/年投产;投产后,产能将全部用于太阳能多晶硅生
产。2006年 6月,乐山市政府与东方汽轮机厂共同发展
太阳能光伏产业项 目在成都签约。东方汽轮机厂通过 国
有产权划转方式,整体吸收峨嵋半导体材料厂 (所)。峨
嵋半导体材料厂 (所),目前在建年产 200吨太阳能电池
级多晶硅技改项目,计划于 2006年下半年投产。合作项
目起动后,东方汽轮机厂首期对峨嵋半导体材料厂 (所)
注入 6亿元人民币,启动 500吨多晶硅、单晶硅、硅片
等相关项 目建设,同时启动配套的光伏产业项 目建设。
湖南益阳高新区与上海国之杰发展有限公司签约开发
太阳能电池级多晶硅光伏产业项 目。该项 目将投资 3o亿
元,全部建成投产后年产多晶硅5000吨、单晶硅 20OO吨。
5 我国光伏产业的发展与特点
5.1 我国光伏产业发展历经的五个阶段
(1)研究开始 (20世纪 50年代末)。1958年我国开
一 1 22 一
始进行太阳能电池的研究,1959年研制成功第一个有实
用价值的太阳能电池。
(2)空间应用 (2O世纪 70年代)。1971年 3月我国
首次成功地将太阳能电池应用于我国发射的第二颗卫星
— — 东方红二号卫星上,进入空间应用阶段。
(3)地面应用 (2O世纪 70年代)。1973年太 阳能电
池开始地面应用;1979年开始用半导体工业的次品硅生
产单晶硅太阳电池,使太阳电池成本明显下降,打开了
地面应用的市场。我国开始利用太阳能发电,在卫星和
海港浮标灯上应用。
(4)光伏产业初步形成 (2O世纪 80年代中后期 )。
20世纪 80年代中后期我国开始引进国外太阳能电池生产
线及关键设备,将之逐渐用于工业、农业、商业和通讯
等公共设施部门,初步形成生产能力达到 4.5IVIW太阳能
光伏产业。
(5)迅速发展 (20世纪 9o年代 至今)。9o年代以
来,我国光伏发电市场需求旺盛,光伏电池销售量年均
增长率在 3o%左右。而 “十五”期间,国家安排了 “光
明工程”、 “西部新能源行动”等电力和科技扶贫项 目,
一 些双边或多边的技术援助项 目也开展了支持我国光伏
发电市场的促进项 目,包括荷兰、美 国、德国、法国和
日本等双边援助计划,特别是 2OO2年国家发改委启动的
“送电到乡”项目,安装了共计 800座 17IVlW 的光伏和风
光互补发电系统 ,极大地刺激 了我 国光伏市场的扩大,
并推动了我国光伏产业的发展。20o4年我国完成的科技
发展战略规划和可再生能源发展规划,都把光伏发电作
为重要的支持领域,2010年和 2020年分别达到 50万和
200万千瓦。这些规划目标为我国光发电产业的发展提
供了一定的市场需求空间。国内光伏产业发展水平与技
术进步经过多年积累,我国在光伏发电技术研发工作上
先后通过 863计划、攻关计划安排,开展了晶体硅高效
电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉和铜铟硒薄膜 电池、多
晶硅薄膜电池以及应用系统的关键技术的研究。“十五”
期间国家通过科技攻关和 863计划安排支持了一批提高
现有装备生产能力的项 目,大幅度提高了光伏发电技术
和产业的水平,大大缩短了光伏发电制造业与国际水平
的差距。
5.2 我国光伏产业发展的特点
(1)近几年来我国太阳能电池产量迅速增长。
(2)除上游硅原料外,已经形成比较完整的产业链。
(3)光伏产业两头在外,9O%以上的硅原料和光伏
市场均依赖国外。
(4)关键设备主要依赖进口,价格相对昂贵。
(5)我国光伏产业市场发展相对缓慢,目前还主要
应用于边远地区。
(6)行业内企业竞争 日益加剧,进入规模、成本、
质量、技术等多方面的竞争时期。
5.3 我国光伏产业的产业链
光伏产业链包括上游的硅材料制备及电池的制造,
中游的电池组件封装 以及逆变器、控制系统及蓄电池等
配套部件的生产,下游则是 Pv系统的集成与应用。
即:硅料——硅片——电池片——电池组件一 工程
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目前 ,我国光伏产业产业链呈现倒金字塔形分布,
尖小底大。第一层是太阳能多晶硅厂商,第二层是硅片
厂商,第三层是太阳能电池制造,第四层是组件。目前,
除硅原料外,已形成比较完整的产业链 ,从硅片一电池~
组件一应用都出现了一些龙头企业 ,并带动一大批中小企
业的发展,原先呈倒金字塔结构的产业链正回复平衡。
6 我国光伏产业发展中的国家政策问题
6.1 光伏产业发展中的问题
近几年来,国内光伏企业产能急剧扩张,而且还在
继续扩张,导致企业竞争加剧,一些风险因素已逐渐凸
现,应引起我们高度的关注与重视。
(1)光伏产业两头在外,9o%以上的原材料和 9o%
以上的市场均依赖国外。
(2)国内不少公司投巨资兴办光伏企业,发展缺少
统筹安排,呈现无序竞争状态。
(3)拉动内需,发展光伏产业的前景还不明朗。
(4)关键设备主要依赖进口,价格昂贵。
(5)可再生能源法需要逐步实施、落实中。
6.2 发展我国光伏产业的政策建议
走自己的路,发展我国光伏产业已经刻不容缓。我
国光伏产业的健康发展,有赖与国家产业政策的宏观调
控,有赖于国家各项扶持政策的颁布与落实。
(1)由政府牵头制定我国光伏产业发展规划;设立
光伏产业发展关键技术研究的专项经费;在资金 、税收、
电价等多方面制定优惠政策,进行重点扶持。
(2)在技术上应采用 自主研发和技术 引进并举的方
式 ,也可联合国内研究继后共同公关,建立起 自主创新
的技术支撑体系。
(3)采取以政府为主导,多元投资、联合投资,建
立完整 、配套的上下游产业链,多方共同参与、共担风
险,以较高的水平在我国进行光伏技术及产业化示范项
目建设。
(4)尽早开始培养国内光伏市场 ,着手制定我国光
伏发点并网及分摊上网电价实施细则,规划,实施我国
光伏并网发点示范项 目。
(5)合理规划我国光伏产业的发展、加快制定和完
善行业标准,加强我国光伏产业的未来市场竞争力。
太阳能光伏发电将成为极为重要的可再生能源之一。
我国的光伏产业必须在规范市场、提高技术支持、加快
产业链的发展、实现原材料和设备国产化方面努力工作。
相信中国的太阳能光伏产业一定能走在世界前列。
参 考 文 献
1.2006年中国太阳能级硅材料及硅太阳能电池研讨
会资料 (江西新余)
2.李俊峰 ,时蝾丽.我国可再生能源技术的现状与
发展 [J].中国电力,21306,(1O)
3.21306中国新能源产业年度报告 .中华全国工商联
合会新能源商会
4.http:f 嘴.solarzoom.corn/
5.http://www solarbuzz.tom/
6.http://www.chinasolar—energy.coin/
作者简介 李晓刚,吉林省能源投资总公司总经理工作
部经理,博士研究生。冯绍瑞,吉林大学管理学院技术
经济学硕士研究生。
(上接第 95页)
YijI>0(i=1,
式 2中:
i:成员编号。
数量决定;
m表示约束条件的数量,由成员层次
i:核心业务编号,n表示组织核心业务的数量;
y]:决策变量,表示第 J类核心业务的产出量;
y :表示 i类成员在J类核心业务的产出量;
x;:资源数量 ,表示在组织成员在 目标优化条件下
的合作水平;
: 单位产出的第 j类核心业务对第 i类成员资源的
消耗量;
3.3 组织目标优化模型
结合目标函数和约束函数的设计,组织目标优化模
型如 3式所示:
Q:AⅡyTJ
j=l
厶 y ≤ i
j=l
_、
yi= 厶
i l
yij≥O(i=1,⋯,m)(j=1,⋯,n) (3)
可通过调研确定成员资源、规模系数、贡献系数、
约束系数等参数,运用组织 目标优化模型可以对组织 目
标优化问题进行研究。为了简化研究,对模型的相关参
数采取了相对数定义,所以组织 目标优化的计算结果也
仅具有相对意义,而没有绝对意义。但通过不同决策条
件下的计算结果对比,可以分析组织 目标优化的程度。
在组织 目标优化模型的基础上,通过编程可计算有关参
数变化对组织 目标优化的影响机制。
4 结束语
本文从组织成员的合作出发,把组织成员的合作投
入作为组织目标优化的资源约束。通过对组织目标优化
的影响因素分析,以组织的核心业务为评价指标,根据
核心业务对组织 目标的贡献关系和对组织资源的消耗关
系建立了组织目标优化模型。
本文主要从理论上对组织 目标优化方法进行讨论,
为组织目标优化分析提供了方法借鉴,还需要结合具体
调研工作进行进一步研究。
参 考 文 献
1.陈文江.关于普通高校本科教学工作水平评估指
标体系的思考 [J].中国大学教学,2004,(10):53~55
2.唐建生.组 织 内部知识共 享的若 干问题研 究
[D].天津:天津大学管理学院,20O4
作者简介 蔡德章,哈尔滨工业大学管理学院博士研究
生。研究方向:教育管理。王要武,哈 尔滨工业大学管
理学院教授,博士生导师。研究方向:系统工程。
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