全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)共同驅(qū)動(dòng)著巨大的能源需求。 石油、天然氣和煤炭等資源日趨枯竭, 傳統(tǒng)化石能源消耗導(dǎo)致環(huán)境污染及氣候變暖,使人類正面臨著能源緊缺和全球生態(tài)惡化的雙重嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種重要的可再生能源利用形式,是解決這些問(wèn)題的有效途徑之一,得到了世界各國(guó)政府的高度重視和大力支持。 許多發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛制定了各自的光伏產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃,例如:美國(guó)的“Sunshot 及 Sunpath” 計(jì)劃、 日本的 “陽(yáng)光計(jì)劃”、 德國(guó)的 “能源戰(zhàn)略 2050”等。 根據(jù)歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心預(yù)測(cè),到 2040 年,世界能源消耗的 20%以上將是太陽(yáng)能光伏發(fā)電;到本世紀(jì)末,太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界能源結(jié)構(gòu)中占比將會(huì)增加到 60%以上,具有非常廣闊的發(fā)展前景[1] 。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展,能源緊缺對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約、對(duì)國(guó)民生活和社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的影響日益突出,已成為我國(guó)所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題之一。 發(fā)展利用太陽(yáng)能等可再生能源,在應(yīng)對(duì)國(guó)際能源發(fā)展新趨勢(shì),促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,推動(dòng)能源消費(fèi)、供給的技術(shù)革命和可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要意義。 過(guò)去的 10 多年,在政府的大力扶持下,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有,從小到大,從弱到強(qiáng),經(jīng)歷了爆發(fā)式增長(zhǎng)、繁榮鼎盛、產(chǎn)能過(guò)剩等不同時(shí)期,形成了包括高純硅提煉、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)、組件制造、光伏系統(tǒng)安裝、相關(guān)產(chǎn)業(yè)配套設(shè)備及材料生產(chǎn)在內(nèi)的, 并擁有系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的,較完整的太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈,完全打破了過(guò)去由歐美日壟斷的格局。 從 2008 年以來(lái),我國(guó)光伏組件出貨量連續(xù)多年位居全球之首。 2016 年出貨量高達(dá) 53 GW,占全球光伏組件市場(chǎng)份額的七成以上, 持續(xù)保持光伏組件制造第一大國(guó)的地位。 2008 年我國(guó)光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用量約為 0.15 GW,到 2016 年底,累計(jì)光伏裝機(jī)容量約達(dá)到 77.42 GW,居全球第一位[2]。
1 搭建“互聯(lián)網(wǎng)+光伏”共享光伏平臺(tái)
2015 年 7 月,國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)[2015]40 號(hào)),標(biāo)志著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面進(jìn)入“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代,為新常態(tài)下的光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供了戰(zhàn)略指導(dǎo)。 在此背景下,我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)也須顛覆傳統(tǒng)的光伏產(chǎn) 業(yè) 模 式,積極擁抱互聯(lián)網(wǎng),并 及 時(shí) 跟 上“互 聯(lián)網(wǎng)+”的思維,以造就新興的光伏時(shí)代。 共享和眾包是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代典型的生產(chǎn)組織方式。 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)搭建共享光伏平臺(tái),有助于全面促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電在我國(guó)的普及利用。
(1)光伏產(chǎn)品制造全球化、定制化、服務(wù)化通過(guò)互聯(lián)網(wǎng),光伏企業(yè)可將產(chǎn)品價(jià)值鏈分解到不同國(guó)家、地區(qū)的配套協(xié)作企業(yè),整合各企業(yè)間的優(yōu)勢(shì)資源,實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)品的成本最低化。 產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程由全球范圍內(nèi)多個(gè)企業(yè)高效、快捷合作,在研發(fā)、制造、物流等各產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)全球分散化生產(chǎn)。 通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)光伏產(chǎn)品的個(gè)性化定制和服務(wù):用戶下單后,訂單送達(dá)互聯(lián)工廠,光伏制造企業(yè)即開(kāi)始向相關(guān)的原材料或備件供應(yīng)商下單定制所需的原料;通過(guò)模塊化的組裝,可以實(shí)現(xiàn)不同用戶的需求,并且最大限度減少副產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化利用。 光伏企業(yè)在生產(chǎn)制造過(guò)程中與客戶交換信息,實(shí)現(xiàn)需求與生產(chǎn)的無(wú)縫化銜接。 生產(chǎn)的每項(xiàng)任務(wù)完成后,可以發(fā)送到客戶手機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)制造全過(guò)程的透明化、可視化。 光伏企業(yè)還可以根據(jù)和客戶的即時(shí)互動(dòng),調(diào)整生產(chǎn)工序和工藝,靈活地生產(chǎn)出各種定制化的光伏產(chǎn)品。 這樣,光伏企業(yè)將從以傳統(tǒng)的制造為核心,轉(zhuǎn)向提供更多的貼心服務(wù),增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
(2)搭建共享光伏平臺(tái)在傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)模式下,產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間是串聯(lián)的,同類產(chǎn)品生產(chǎn)制造企業(yè)之間信息不透明,不對(duì)稱,各自為政,獨(dú)善其身,資源重復(fù)投入,缺乏協(xié)調(diào),溝通效率低,導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)成本偏高。 比如:當(dāng)太陽(yáng)能電池銀漿供應(yīng)商開(kāi)發(fā)了一款提高太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的新型漿料,他們往往要分別給各家電池制造商提供樣品,進(jìn)行測(cè)試,每家的測(cè)試周期需要 3~6 個(gè)月,相互不分享測(cè)試結(jié)果;銀漿供應(yīng)商給各家送樣提高了研發(fā)成本,也不利于新開(kāi)發(fā)銀漿的快速導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)化。 如果能通過(guò)光伏平臺(tái)整合各家需求,在某一家光伏企業(yè)(或獨(dú)立的第三方)進(jìn)行綜合測(cè)試,并將結(jié)果分享出來(lái),則可以快速導(dǎo)入到各家電池制造商, 提高整個(gè)行業(yè)的太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率水平,并節(jié)省大量的成本。
2 光伏應(yīng)用的跨界開(kāi)發(fā)
光伏產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)戰(zhàn)略性新興行業(yè), 有助于提高可再生能源的供應(yīng)比例, 保障我國(guó)能源供應(yīng)的安全性,兌現(xiàn)我國(guó)對(duì)世界減排的承諾。盡管我國(guó)光伏組件產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)自我消化率已經(jīng)得到了很大的提升,但是對(duì)國(guó)外市場(chǎng)的依賴性還很強(qiáng),須要進(jìn)行跨界發(fā)展,以拓寬國(guó)內(nèi)的光伏應(yīng)用市場(chǎng),進(jìn)一步提升我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的自身消化能力, 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。除了建設(shè)大規(guī)模地面光伏電站、商用屋頂電站,還可以將光伏與建筑、漁業(yè)、農(nóng)業(yè)以及交通等領(lǐng)域相結(jié)合,發(fā)展多元化應(yīng)用形式。
(1)光伏與建筑結(jié)合將太陽(yáng)能電池組件作為建筑屋頂或外墻的材料, 光伏系統(tǒng)獲取的能源不僅可以供該建筑自身使用,還可以將多余的電能輸入城市電網(wǎng),進(jìn)入千家萬(wàn)戶,實(shí)現(xiàn)綠色建筑和低碳生活。建議國(guó)家相關(guān)部門頒布太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和建筑結(jié)合強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。(2)光伏與漁業(yè)結(jié)合在魚(yú)塘的水面建立光伏發(fā)電系統(tǒng), 達(dá)到漁業(yè)養(yǎng)殖和光伏發(fā)電相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)一地兩用,提高水域的利用效率及單位水面積的產(chǎn)值。 在魚(yú)塘上安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),既起到遮陽(yáng)的效果,適合于不喜光的特色魚(yú)類養(yǎng)殖, 又可以將光伏發(fā)電直接作為養(yǎng)殖用電,降低了養(yǎng)殖成本。 同時(shí),由于水面的溫度較地面環(huán)境溫度低, 也有利于提高光伏系統(tǒng)發(fā)電效率。(3)光伏與農(nóng)業(yè)結(jié)合利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電與農(nóng)業(yè)大棚相結(jié)合,在大棚的部分或全部的向陽(yáng)面上鋪設(shè)太陽(yáng)能電池組件,既保證太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)發(fā)電,又能滿足溫室大棚農(nóng)作物的采光, 所發(fā)電量除了滿足大棚灌溉系統(tǒng)、冬季供暖需求外,還可將多余的電量上網(wǎng),享受相關(guān)補(bǔ)貼政策,從而提高土地的綜合利用率。(4)光伏與交通結(jié)合我國(guó)擁有高速公路車道里程超過(guò) 12 萬(wàn) km,鐵路營(yíng)運(yùn)里程突破 15 萬(wàn) km, 可充分利用我國(guó)高速公路或鐵路沿線建設(shè)太陽(yáng)光伏發(fā)電隧道, 利用其服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng),建設(shè)太陽(yáng)能分布式發(fā)電系統(tǒng)。這樣,不僅可為高速公路,鐵路沿線通信設(shè)施、監(jiān)控系統(tǒng)、 照明、 緊急電話等基礎(chǔ)設(shè)施提供能源供應(yīng),滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)公路及鐵路沿線的用電需求,節(jié)約鋪設(shè)電網(wǎng)的投入成本; 還可以將多余的電并入國(guó)家電網(wǎng),從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電與現(xiàn)代鐵路、高速公路交通的完美結(jié)合,實(shí)現(xiàn)低碳、環(huán)保的公共交通。 2011 年歐洲首條太陽(yáng)能光伏發(fā)電鐵路隧道在比利時(shí)的安特衛(wèi)普啟用, 高鐵運(yùn)行所需電力全部由光伏發(fā)電提供(圖 1)。
除了上述已經(jīng)開(kāi)始和即將啟動(dòng)的光伏跨界應(yīng)用外,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和廣泛普及,必定會(huì)有更多的光伏跨界應(yīng)用被深度開(kāi)發(fā), 加速太陽(yáng)能發(fā)電走進(jìn)千家萬(wàn)戶,進(jìn)入尋常百姓生活之中。
3 結(jié)合“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略走出去
經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展, 我國(guó)光伏產(chǎn)品的出口市場(chǎng)格局已經(jīng)發(fā)生了重大轉(zhuǎn)變,并呈多元化發(fā)展。光伏應(yīng)用市場(chǎng)的重心開(kāi)始從歐美轉(zhuǎn)向印度、非洲、拉美及中東地區(qū)等新興市場(chǎng)。 如圖 2 所示,至 2016 年, 歐美市場(chǎng)占比已經(jīng)從 2005 年的 70%以上降低到 30%以下,而新興市場(chǎng)份額快速成長(zhǎng)并超過(guò)了 50%。
隨著我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略“一帶一路”規(guī)劃和布局的初步完成,并正朝著“落地生根、深耕細(xì)作、持久發(fā)展”的階段邁進(jìn),我國(guó)光伏企業(yè)也將迎來(lái)重要轉(zhuǎn)機(jī)和持續(xù)爆發(fā)的空間。 “一帶一路”橫跨亞歐非數(shù)十國(guó),沿線的東南亞、南亞、中亞、北非等地區(qū)以發(fā)展中國(guó)家為主, 偏遠(yuǎn)地區(qū)還生活著大量無(wú)電人口。沿線國(guó)家的電網(wǎng)體系不完善,他們的發(fā)電站和輸電線路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)趕不上他們自身的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略的需要。 因此,完善沿線國(guó)家、地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施,特別是能源體系的建設(shè)是“一 帶 一 路”建 設(shè)的重要內(nèi)容。 作為全球的光伏生產(chǎn)制造與應(yīng)用大國(guó),我國(guó)光伏企業(yè)可以利用此契機(jī)走出去,將我國(guó)光伏行業(yè)自身先進(jìn)的生產(chǎn)制造、 管理及技術(shù)品牌優(yōu)勢(shì)與“一帶一路”國(guó)家構(gòu)建新能源體系的需求相結(jié)合,推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)全球布局,積極開(kāi)拓 南 美、中 東、非洲等新興市場(chǎng),為 當(dāng) 地 經(jīng) 濟(jì) 發(fā)展和民眾生活帶去光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等,構(gòu)建一個(gè)可再生的綠色能源體系, 并提升我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)力。
4 技術(shù)創(chuàng)新,持續(xù)降低光伏發(fā)電度電成本
10 多年來(lái),基于晶體硅的太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù),圍繞硅片厚度減薄、太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率提升、 光伏組件關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化等方面的不斷進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大, 對(duì)降低光伏發(fā)電成本起到了巨大的推動(dòng)作用。但是,光伏發(fā)電成本相對(duì)于火電、水電等其它傳統(tǒng)能源仍然偏高,還要依賴于政府的補(bǔ)貼支持, 這是太陽(yáng)能光伏發(fā)電普及應(yīng)用的最大障礙。因此,持續(xù)降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電度電成本, 實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)是光伏產(chǎn)業(yè)不懈追求的終極目標(biāo)。度電成本是評(píng)價(jià)光伏電站性能和收益的重要指標(biāo)。如圖 3 所示,在日照條件為滿負(fù)荷發(fā)電 1 300 h/a 的地區(qū) (相當(dāng)于我國(guó)甘肅、 寧夏等地區(qū)),隨著光伏組件及逆變器等配套成本的快速下 降 , 我國(guó)光伏度電成本也呈現(xiàn)下降趨勢(shì) 。 2007-2016 年, 光 伏 度 電 成 本 的 降 幅 超 過(guò) 80% 以 上,達(dá) 到 了 約 0.5 元/kW·h,和火力發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)已相差不遠(yuǎn)[3]。 但是,我國(guó)東部地區(qū)光伏度電成本達(dá)到平價(jià)還需要一定時(shí)間, 尚須光伏企業(yè)集體持續(xù)努力地降低光伏發(fā)電成本, 擺脫對(duì)政府補(bǔ)貼的依賴。
5 持續(xù)、精準(zhǔn)的扶持政策
光伏產(chǎn)業(yè)既是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè), 也是非完全市場(chǎng)化的產(chǎn)業(yè),世界各國(guó)都給予其政策性支持。德國(guó)、 美國(guó)、 日本等國(guó)家在光伏應(yīng)用方面的快速發(fā)展,都得益于政府的補(bǔ)貼和扶持政策。發(fā)展太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源是我國(guó)國(guó)家能源安全的新戰(zhàn)略, 是促進(jìn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的必然路徑和選擇, 也是兌現(xiàn)我國(guó)對(duì)溫室減排承諾的重要舉措。在過(guò)去的幾年,國(guó)家及各級(jí)地方政府都非常重視光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并給予積極的支持。國(guó)家能源局、財(cái)務(wù)部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)頒布并推行系列鼓勵(lì)優(yōu)惠光伏產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策多達(dá) 50 多份,涉及到 10 多個(gè)部門。2012 年 12 月,時(shí)任國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開(kāi)的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議所提出的 《促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的五項(xiàng)政策措施》,2013 年 6 月,現(xiàn)任國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)主持召開(kāi)的國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議提出的 《促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的六條政策》, 對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)的啟動(dòng),促進(jìn)我國(guó)光伏行業(yè)走向世界前列起到了積極的推動(dòng)作用。 但是,在國(guó)家大力扶持光伏行業(yè)政策的實(shí)施過(guò)程中, 也暴露出一些亟待解決的問(wèn)題,國(guó)家政策在推進(jìn)中還存在一些體制障礙和監(jiān)控盲點(diǎn)。 在國(guó)家“金太陽(yáng)示范工程”中,由于項(xiàng)目設(shè)置門檻低,監(jiān)管不嚴(yán),存在部分企業(yè)虛報(bào)價(jià)格、以次充好的騙補(bǔ)貼的投機(jī)行為。有關(guān)部門要加強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步和電力體制改革,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的自由上網(wǎng)和輸送,打通我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸;要徹底解決部分地區(qū)光伏電站的“棄光限電”問(wèn)題,充分利用好我國(guó)西部地區(qū)豐富的光伏資源。
6 結(jié)論
經(jīng)過(guò)近 10 a 的發(fā)展,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)初步形成了包括硅材料提純、晶體生長(zhǎng)、硅片切割、太陽(yáng)能電池生產(chǎn)、光伏組件制造和系統(tǒng)集成等完整的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)在光伏組件出貨量、光伏發(fā)電系統(tǒng)累計(jì)裝機(jī)容量和綜合制造成本等方面已經(jīng)居全球首位。在全新的形勢(shì)下,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+光伏”搭建共享光伏平臺(tái),使產(chǎn)業(yè)鏈上的光伏企業(yè)協(xié)同發(fā)展,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),資源共享,去中間化,降低成本,真正實(shí)踐“互聯(lián)網(wǎng)+”的國(guó)家戰(zhàn)略;積極開(kāi)拓“光伏+農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、建筑、交通、移動(dòng)能源”等跨界應(yīng)用市場(chǎng);結(jié)合“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略走出去,開(kāi)拓東南亞、中東等海外市場(chǎng)。我國(guó)光伏行業(yè)可利用其完整產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì),從各段降低成本,通過(guò)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)降低光伏發(fā)電度電成本。政府應(yīng)盡快組織解決光伏電力上網(wǎng)的技術(shù)問(wèn)題和電力改革的體制問(wèn)題, 實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電自由并網(wǎng)及輸送;政策性扶持要精準(zhǔn)、補(bǔ)貼資金要及時(shí)到位?傊,我國(guó)要全面支持增強(qiáng)光伏產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力, 讓太陽(yáng)能光伏發(fā)電為代表的可再生能源產(chǎn)業(yè)成為我國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿χ唬?讓光伏產(chǎn)業(yè)成為我國(guó)在未來(lái)占領(lǐng)國(guó)際戰(zhàn)略制高點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)之一, 實(shí)現(xiàn)我國(guó)從光伏大國(guó)向光伏強(qiáng)國(guó)的跨越。
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《在 新形勢(shì)下我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的思考》來(lái)源:《可再生能源》,作者:趙 楓
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