导语

资产负债率高企、对外依存度高、产能过剩、美国双反等问题仍然困扰着光伏产业,而"高污染"、"高能耗"这两顶高帽子也始终"扣在了光伏的头顶上"。直到今天,仍有人士指出光伏产业是"国内耗能、国外节能"的出口创汇模式。事实果真如此吗?Solarzoom本期专题将对此探讨一番。

专家正名:光伏并非高耗能高污染行业

中国可再生能源学会理事长 石定寰

整个太阳能的生命周期至少20年以上,消耗能源主要是在它的前端,即生产多晶硅的过程当中,这个过程在整个生命周期当中是两年左右。也就是说在20几年的寿命周期当中,它所消耗的能源用一年多、两年、三年就可以回收了。随着我们的技术进步,国内众多多晶硅生产企业的能耗越来越低,比如国内先进的每公斤需150度电左右,就达到了世界先进水平。

随着这几年大规模发展多晶硅材料,中间过程出现很多炒作。随着泡沫挤出去以后,投资者更加理性,随着技术的进步,也可以把成本降下来,在比较低的成本上也有一定的盈利,而那些管理不善、污染严重的就会被淘汰出局。现在有的单位可以把四氯化硅做一些转换,也可以利用。当时国内确实有企业在研发、开发当中曾经出现过个别现象,但是这个个别现象被美国的华盛顿邮报抓住以后,大做标题,中国的太阳能行业也是污染的。实际上目前国内已经投产的,大多数生产线在这方面表现是良好的。

中国可再生能源学会理事长 石定寰

在计算光伏业能耗之前,应该先了解光伏产品的独特之处。光伏业产出太阳能电池发电系统,这一产品与电解铝等行业不同,它可以在未来的25年到30年中,源源不断地产出电能,且不再额外耗能。为此,光伏业的能耗计算应该将这部分计算在内。

以原料硅砂为起点,到制成晶体硅光伏发电系统,光伏制造产业链总能耗为2.597千瓦时/瓦,折标煤为888.2克标准煤/瓦。按我国每瓦晶硅太阳能电池年发电1.5千瓦时计算,晶硅太阳能电池在电池寿命期内,平均发电量可达45千瓦时。将制造环节的能耗与发电量结合测算,光伏发电的平均能耗折标煤为19.73克标准煤/千瓦时。而2009年全国发电煤耗平均为342克标准煤/千瓦时,光伏发电的能耗仅是煤电的1/17。并且,随着技术的发展,这一能耗还在不断降低。

赛维LDK硅化学科技有限公司首席财务 官朱秉

统计发现国外主要的多晶硅制造企业扩产热情很高。韩国OCI、德国Wacker和美国Hemlock产能均将超过5万吨,分别将达到62000吨、52000吨和5万吨。但没有一家将厂址选在中国。 时至今日,全球传统的七大多晶硅公司依然没有一家在中国建厂,也没有一家对外转让技术。疑问也由此产生,如果多晶硅生产是"高耗能、高排放",美、日、德为何一直把多晶硅生产留在本国?为何一直封锁技术? "在多晶硅生产发展初期,设备、工艺等方面技术水平不高,在这种基础上计算出来的能耗值比较高",朱秉分析,前几年曾有测算说多晶硅生产每公斤耗电400千瓦时,这一数据是基于一个九对棒还原炉生长15天、一炉产50公斤的技术水平计算的。而在赛维LDK的一个还原车间里,有一个2011年5月18日的生产记录,这个还原炉有24对棒,一炉生长时间为85小时,单位电耗仅为56.65千瓦时/公斤。

Solarzoom论坛网友:和海一样的新能源

首先引入一个概念-能量返回期:即电池发出的电能超过生产电池所消耗的电能所需要的时间。晶硅电池约1年,非晶硅约2年。所谓光伏行业高能耗主要表现在多晶硅生产阶段,不能窥一斑而不见全豹。

目前国内一流的多晶硅企业每公斤多晶硅用电约80千瓦时,单位GDP能耗约4000KWH每万元,而中国的北京、上海这些大城市平均工业的单位GDP能耗约3080KWH每万元,所以多晶硅能耗实际上处在工业中游水平,远低于钢铁、有色金属、火力发电等行业,它怎么能算是"高能耗"?

客观的讲,从整个太阳能产业链来看,太阳能是没有污染、低耗能的。只是上游生产环节是有污染和非低碳的但是可控的。随着多晶硅技术进步,低能耗还原、冷氢化、高效提纯等关键技术环节进一步提高,副产物综合利用率进一步增强。先进企业能耗将达到40千瓦时/千克、生产成本达到19美元/千克的国际先进水平。"高能耗高污染"的误导和妖魔化,是一些别有用心的人编造出来的谎言。

光伏产业链碳排放计算方法

1)间接碳排放:是指生产设备用电能耗转换计算的碳当量排放,这里主要是指多晶硅还原、切割、组件封装、系统集成安装等消耗电力所转换计算出的碳当量排放。产业链电力能耗数据从【光伏能量回收期计算表】中取值。
通常使用的计算公式为: 用电量×电的碳排放因子=间接碳排放量
2)直接碳排放:是指电池产业链生产过程中直接排放温室气体量,这里指硅沙还原到冶金硅过程中直接排放的CO2量

经计算,从多晶硅光伏全产业链(硅沙-光伏电站系统)来看,平均每度光伏发电的碳排放仅为47.32 g CO2/KWH, 约为传统化石能源发电的10-17分之一,因此光伏发电是真正的低碳能源。

光伏能量回收期计算表

能量回收期是光伏产业技术的一个重要能耗指标,即光伏电池系统发出的电能超过生产这个电池系统所消耗的总电能所需要的时间。能量回收期越短说明社会/经济效益越高。

经计算,多晶硅电池(硅沙-光伏电站系统)能量回收期为1.59年, 薄膜电池能量回收期为0.87年。详细计算见下表。国内生产的太阳能组件的使用寿命25年,以此推算,生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后,几乎不用再消耗电量,即可发电约23年,并且没有任何污染物排放。事实上,即使25年之后,太阳能组件的发电效率大约相当于之前的70%-80%,仍可使用很长一段时间。从光伏最终成品来看,在短时间内就能实现能源的回收,随后输出源源不断的绿色能源。

多晶硅准入条件颁布 环保"门槛"大提高

2010 年年底,国家发布了《多晶硅行业准入条件》(详见附录),对多晶硅生产的选址、能耗、环保、规模做出了明确规定和限制。行业标准的出台提高了行业门槛,有助于淘汰那些落后产能。2011 年12 月,工信部对首批20 家符合《多晶硅行业准入条件》的企业名单进行公示(见表1)。多晶硅生产要求较高的固定成本以及相当规模的启动现金成本,国家对多晶硅准入限制又提高了产能准入门槛,多晶硅产业开始进入理性化发展阶段。

多晶硅生产工艺

目前多晶硅的生产技术主要包括:改良西门子法、物理冶金法和硅烷法。改良西门子法能耗较高在80-200kWh/kg,纯度可以达到电子级多晶硅标准9N-12N,物理冶金法虽然能耗较低为30-50kWh/kg,但是纯度只能做到5N-6N,而且生产出的多晶硅存在纯度不均匀,产出的电池存在转换效率衰减等问题。第三种为硅烷法,可以生产12N 以上的电子级多晶硅,但是硅烷属于易燃易爆物质,存在一定的安全隐患。(见图1)

改良西门子法(见图2)因技术相对成熟,可以相对较低的成本生产出高纯度的多晶硅,是目前多晶硅生产的主流技术,占全球多晶硅产能的80%,在中国的多晶硅产能中份额超过90%。一般认为多晶硅生产属于"高耗能",由于多晶硅在还原过程中,需要在高温条件下完成,消耗大量的电能。另一方面,多晶硅生产中的副产品四氯化硅属于危险化学品,如果处理不当将产生危害,这也是多晶硅曾被认为是"高污染"行业的原因之一。多晶硅的生产产生了四氯化硅、三氯氢硅、氢气和氯化氢,单纯来看这些是"有毒有害"的,但是改良西门子法完全可以做到"可控可还",从合成到蒸馏,从还原到尾气分离,做到循环利用。

冷氢化技术:有效降低多晶硅生产成本 改良西门子法下多晶硅生产能耗80-200kWh/Kg,生产成本18-45 美元/Kg,企业间差距很大,除生产规模,主要是各企业在改良西门子法的生产环节选择使用传统的热氢法技术还是使用冷氢化技术,在多晶硅生产成本上就可以相差10 美元/Kg。原因在于热氢法的反应温度高,需要1000 度以上的高温,而从硅到三氯氢硅一次转换效率只有15%,企业通常需要从外采购三氯氢硅,致使多晶硅生产成本较高,冷氢法反应温度仅需要300-500 度,一次三氯氢硅合成效率达到25%。 (请见图3)

把脉问诊:中国光伏产业"为他人做嫁衣"

我国光伏电池产业大约在2000年开始起步。褚君浩介绍,2007年,我国电池产量达到1.088GW,占全球总量的29%,居世界首位。2008年则超过了2.6GW,2009年更是超过了4.0GW,占世界总产量的40%,2010年则达到65%。 不过与生产大国不相匹配的是,中国光伏应用市场依然很小。

中国:光伏电池生产大国应用却是小国

我国光伏电池产业大约在2000年开始起步。褚君浩介绍,2007年,我国电池产量达到1.088GW,占全球总量的29%,居世界首位。2008年则超过了2.6GW,2009年更是超过了4.0GW,占世界总产量的40%,2010年则达到65%。 不过与生产大国不相匹配的是,中国光伏应用市场依然很小。

光伏产业盲目投资的"虚火"危机

全国31个省区市中,有28个将物联网作为新兴产业重点发展;规模以上的LED投资项目,去年一年猛增近80%;光伏产业更是遍地开花,三分之一的中小光伏企业基本处于停产或半停产状态,有的还未见盈利就被淘汰出局。部分战略性新兴产业盲目投资,"虚火"已现。

光伏并网标准制定进程亟待加快

不容乐观的是,在我国光伏发电产业蓬勃发展的当下,我们尚未形成科学完善的光伏并网标准体系。对于光伏发电产业而言,并网标准的缺失,将成为推动其进一步发展的主要障碍。因此,笔者呼吁相关部门应该加快光伏发电并网标准体系的制定进程,使光伏发电并网有章可循,并藉此实现这一产业的健康可持续发展。

光伏发电"市场化"模式尚未形成

我国现行的电力体制也对光伏发电的市场化发展形成了制约。光伏上网电价出台了,国家也给予了光伏电价补贴。 然而,谁来收购光伏电力呢?我国规定由电网公司负责购买和销售电力,但电网公司对光伏电力疑虑重重,光伏电站卖电需要审批。

"光伏"药方: 产业难症治标更需治本

新能源上网难 治本之道在电改

面对上网瓶颈,一方面,应合理规划,避免太多的新能源装机无序地涌入到有限的电网通道;另一方面,要调动电网的积极性,广开通道加速分流。只不过,这两个方法都是治标不治本,新能源并网难的根源归根结底还是电网的垄断,而要打破垄断,则必须推动电力体制改革。详细>>

国家能源局新能源和可再生能源司副司长 史立山

近年来,我国采取特许权招标方式启动了大型光伏发电的建设,以常规电站建设和管理方式建设大型光伏电站。但这种集中建设大型光伏发电、以远距离高压输电的太阳能利用方式并不科学。太阳能资源的主要特点是分布广泛,太阳能光伏发电的优势是分布式应用。所以,要加快电力体制改革,开放用户端电力市场,培育分布式光伏发电市场,为光伏产业发展提供体制保障。

厦门大学能源经济研究中心主任 林伯强

当前是我们该反思旧有发展模式的时候,应该顺势逐渐缩减光伏产品出口。我们不能把进出口总额作为评价经济开放度的唯一指标,而要对出口产品进行综合评价,改变对高耗能产品出口创汇作用的依赖。应该以内贸为主,把出口规模控制在10%以内,取消出口退税。林伯强建议适当提高光伏产品资源税,提高环境门槛,是现阶段的可行性手段,也是国际通行做法。

阿特斯阳光电力全球市场高级总监 张含冰

如果条件具备,也可结合能耗水平,实行更具差别化的进出口税收政策。即使同属高耗能产品,如果一个企业生产能效高,则可使用较优惠的进出口关税。以此引导企业提高生产水平,避免对整个行业"一刀切"。当然,这对建立健全企业节能、排放的监测检测系统提出了更高要求。

北京交通大学理学院太阳能研究所所长 徐征

完善光伏发电并网技术与标准势在必行。一要加强光伏并网技术研发力度,建立微电网工程示范。二是组织电网公司、光伏电站安装商与运营商、光伏并网与储能设备制造商等制定光伏并网技术标准。三是加强发电企业和电网企业间的沟通协调,引导有条件、并网难度小的光伏发电设施率先并网,先易后难,不断完善光伏并网管理体制。

国务院参事、中国可再生能源学会理事长 石定寰

国内太阳能产业过剩的说法不准确,可再生能源的发展仍然方兴未艾,有很大空间市场,关键是推动经济体制改革和电力体制改革,拉动内需。国内市场更应加快可再生能源替代传统能源的步伐,提高用户绿色电力意识。虽然近几年光伏业产能膨胀严重,盲目投资导致市场紊乱,但淘汰投机者,有助于净化产业环境。

国务院参事、曾任国家能源局局长 徐锭明

目前国内对于太阳能发电的利用还处于起步阶段,还有很长的路要走。提高创新能力,是光伏行业和企业进步的源泉和动力,而空间太阳能光伏电站的开发,则是未来发展的重要方向。由于地面太阳能电站一直处于波动状态,容易受到云雾和光照强度影响,晚上也无法发电,因此一直接收高强度光照的空间太阳能电站的开发潜力无法估量。

曙光浮现:中国光伏市场有望独占鳌头

分布式光伏迎来春天

随着管理层渐次清晰的政策导引,至少在结构和框架上,国内光伏应用市场的发展蓝图,已更加清晰起来。同时,新增规划目标明确鼓励分布式光伏发电,政策导引光伏应用发展方向的意图也显露无疑。国家能源局有官员对此解释,鼓励分布式发展,可以避免并网难问题。

IMS Research: 2015年中国光伏装机21GW 国内市场有望腾飞

据IMS Research(该研究机构已于今年3月被IHS收购)最新发布的报告透露,今年下半年中国光伏系统装机量有望达到4GW以上。据相关知情人士透露,在下一版《中国光伏产业发展十二五规划》中,中国国家发展和改革委员会将会把2015年装机总体目标从15GW提高至21GW。

光伏装机目标上调 中国太阳能企业将一统天下

在不到10年的时间里完成太阳能产量所占全球比例从零到50%的壮举。按每瓦成本算,全球前十大太阳能公司里中国占据了9家,而唯一一家非中国太阳能企业仅排名第10位

结语

据业内人士透露《分布式发电管理办法(征求意见稿)》和《分布式发电并网管理办法(征求意见稿)》有望于近期出台,这无疑对电网体制改革具有重大意义。虽然电网垄断化在短期内难以打破,但并网等产业顽症还需及时医治,不要等到病入膏肓之时,才后悔不已。

Solarzoom光伏太阳能网出品

本期责编:陶蓓华

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