光伏行业2012年会怎么样?
(一)产业规模不断扩大,国际化程度稳步提升
我国太阳能电池继续保持产量和性价比优势,国际竞争力愈益增强。产量持续增大,预计2012年,我国太阳能电池产能将超过40GW,产量将超过24GW,同比增长50%以上,仍将占据全球半壁江山。生产成本将进一步下降,多晶硅、硅片、电池片和组件环节加工成本分别有望降至19美元/千克、0.18美元/瓦、0.18美元/瓦和0.25美元/瓦,届时垂直一体化企业的组件成本将达到0.73美元/瓦,同比将下降27%。产品质量愈加稳定,多数企业产品质保将达到10年,功率线性质保将达到25年。国际化程度进一步增强,受国内市场消纳能力有限和国外贸易壁垒影响,我国光伏企业将加快国际化进程,通过在海外建厂或并购方式,加快在海外的本土化发展,以增强企业竞争力和国际化水平,成长为国际大型企业。(见图1)
多晶硅生产技术持续进步,产业自给能力迅速提高。2012年,我国万吨级多晶硅生产线将投产,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。先进企业的综合电耗将达到80千瓦时/千克、生产成本达到19美元/千克的国际先进水平。多晶硅生产规模进一步扩大,有望彻底摆脱依赖进口的局面。预计2012年我国投产的多晶硅企业将达到60家以上,产能超过16万吨,产量达到13万吨,可满足国内80%以上市场需求,形成约占世界市场40%的良好态势。多晶硅自给能力的迅速提高,将对我国光伏产业保持全球竞争优势提供有力支撑,也将为中美之间可能爆发的光伏产品贸易战争取得更加有利的筹码。(见图2)
国外市场增速趋缓,国内市场加速崛起。受欧美债务危机和欧洲光伏补贴持续下调影响,预计2012年,全球光伏市场仍将保持增长,但增速放缓,全年装机量可达24GW,同比增长14%。值得关注的是,国内光伏市场将会加速兴起。受益于2011年出台的系列利好措施:一是国家发改委正式出台了全国统一的1.15元/度上网电价;二是国家太阳能发电“十二五”装机量规划,由最初的5GW改为10GW,最终改为15GW,极大拉动国内市场发展,2011年国内装机量超过1.5GW。预计2012年仍将保持较高的发展态势,主要原因有三:一是当前我国光伏产业产能增长过快且产品主要依赖出口,急需加速启动国内市场以缓解对外依赖度过高的问题;二是启动国内市场也是应对美国启动的“双反”调查的有力回击;三是2011年国家出台了上网电价,且国内装机成本大幅下降,加上光伏市场竞争激烈,组件企业纷纷向下游的光伏系统集成延伸。因此,预计2012年光伏装机量将达到3GW,但即使如此,我国近90%的光伏产品仍需依赖国外市场。(见图3)
(二)市场供需失衡压力持续增大,产业整合不可避免
光伏产业作为朝阳产业,未来市场将会呈现指数增长。但短期内,产业仍将承受较大的供给压力。据赛迪智库光伏所不完全统计,全国156家电池组件企业2011年的太阳能电池产能已超过35GW,预计2012年产能在40GW以上。欧盟2011年9月份发布的报告也显示,2012年全球太阳能电池产能将达到80GW,我国占据超过50%份额。与快速增长的太阳能电池供给量相比,光伏需求量增长则显得相形见绌。据2011年6月欧洲光伏工业协会对2011-2015年的市场需求量预测数据,2012和2013年光伏市场需求在30GW左右,因此仅当前我国的产能已可满足未来2-3年全球光伏市场需求,光伏市场的增长速度远不能跟上产能扩张的步伐。2012年这一市场仍将承受价格和整合压力,一批不具备竞争力或贸然进入光伏领域的光伏企业将在激烈的竞争中被整合或淘汰。值得关注的是,在供需失衡加剧情况下,我国在海外上市光伏企业股价可能持续下跌且遭受国外评级机构唱空,极有可能被国外资本趁虚而入,利用产业整合和贸易战等时机,掌控我国优势企业主导权,甚至使我国光伏产业日益空心化。(见图4)
(三)产品价格仍将下跌,企业经营压力增大
2011年初,光伏产品供应量大幅提高,但光伏市场受政策不稳定的影响,需求萎靡,观望情绪严重,致使光伏产品库存积压严重,价格暴跌,目前已经逼近成本价,极大挤压光伏企业利润空间,主要光伏企业毛利率同比和环比均持续下滑。原本各企业希望2011年第四季度会受到欧洲市场2012年将下调补助金额政策的影响,提前出现安装潮,但相关订单目前仍未出现。加上2011年第四季度和2012年第一季度由于受天气和欧美国家适逢圣诞节休假等原因影响,市场萎靡已不可避免。2012年,预计部分资金需求急迫的企业为获得现金,在现货市场上加速抛售手中的库存和原料,将加剧价格下跌步伐。可能的后果即为:一旦产品价格跌破企业制造业现金成本,企业将开始降低产能避免现金净流出,但是降低产能后设备等固定成本的摊提压力又将出现,在这样的恶性循环下,将会涌现企业倒闭潮。情况的好转预计要到2012年二季度,届时市场进入旺季期,部分落后产能也将在此期间被淘汰,产业将迎来一个发展的小高潮。
(四)美挥舞“双反”大棒,产业面临严峻贸易保护挑战
2011年10月19号,以德国SolarWorld为首的7家企业联合向美国政府递交了对中国出口到美国的太阳能电池(板)进行反倾销和反补贴(简称“双反”)调查申请,而美国商务部已于2011年11月8号启动立案调查。据悉SolarWorld目前也在游说全球最大的欧洲市场,对来自中国的光伏产品进行“三反”(反垄断、反倾销和反补贴)调查,一旦我国应对美国的贸易诉讼不利,极有可能被欧盟搭便车,届时在我国光伏市场未能及时启动的情况下,我国光伏产业可能遭受毁灭性打击。预计美国“双反”案件将会持续到2012年第三季度,对我国光伏产业造成的影响可能有:一是官司耗时耗力耗财,致使我国光伏企业不能集中精力开拓国外市场;二是来自美国的订单将会有较大的税率风险,对美光伏产品出口可能会萎缩,如果欧盟跟进,情况愈甚;三是促使国内光伏产业向东南亚等地区转移,以规避贸易风险;四是来自中国台湾地区等的光伏企业将会渔翁得利,加速崛起,对大陆光伏企业带来巨大冲击。
(五)各路资本竞逐光伏产业,行业竞争愈加残酷
预计在2012年,一些竞争力低下的中小企业将逐渐被淘汰,但也有一些行业外的大型企业利用产业整合期,凭借资本和管理优势涌进该行业,如富士康高调宣称将投资1000亿元进入电池组件环节,未来行业的淘汰与发展将并行。同时,未来行业的竞争,将不是产业链某个环节间的横向竞争,而是一个产业链条之间的整体竞争。为了增强自身的抗风险能力,光伏企业要么自身垂直一体化发展,要么以产业集团军的形式,通过长期合约或控股整合上下游产业链,通过供应链管理降低企业的生产成本。此外,部分资源丰富的西北部城市也纷纷出台以资源换项目的政策吸引光伏企业投资,使得一些企业的光伏业务仅仅是换取其他资源的筹码,企业的小额盈亏已并不重要。业内均认为光伏产业“前途是光明的,道理是曲折的,只要熬过此严冬,未来一片美好”,因此寒冬期的竞争将会更加激烈和非理性。
综上所述, 2012年,我国光伏产业将步入大调整期。虽然产业规模仍将保持稳步增长,产业对外依赖度逐步下降,但由于市场供需失衡严重,外加美国“双反”调查重压,行业竞争将愈加残酷与非理性,产业整合迫在眉睫,企业开始进入薄利时代,优质企业面临国外资本入侵的严峻挑战等。
需要关注的几个问题
(一)行业发展面临“高能耗高污染”的误导
光伏产业特别是上游多晶硅环节发展时间短,在发展初期由于技术尚未完全掌握,部分企业存在能耗高、副产物得不到充分利用等问题,光伏产业戴上了所谓“双高”的帽子。虽然近些年来,随着多晶硅企业规模的壮大和技术的进步,生产能耗不断降低,万元GDP产值已达到全国平均水平,绝大多数企业已实现闭环生产,四氯化硅等副产物也得到有效利用,但“双高”的帽子并没有从多晶硅头上摘掉,反而被错位至下游的电池组件环节,认为“光伏产品大量出口相当于大量输出紧缺能源”,使得光伏项目的审批、技改、产品出口等受到制约,严重影响我国光伏产业的战略性新兴产业布局。据悉,相关部门在2012年有可能对光伏产品的出口退税进行调整,此举无疑使我国光伏产业发展雪上加霜,加剧产业走出困境的难度。
(二)供给端过热投入影响产业健康发展
资金持续投入可能导致供过于求。仅我国2012年的产能已大抵可满足全球未来几年的光伏市场需求。但2010年我国光伏行业高额的投资回报率,使得资本持续涌向该领域,尤其值得关注的是,当前为“十二五”发展规划期,各地方政府纷纷出台各种优惠政策,进一步催动各种资金要素持续投入到光伏产业中,产能的持续扩大,可能导致供大于求。据统计,在十二五期间,我国地方政府规划建设千亿光伏产业园区就达到二十个,规划产值达到2万亿元,而据EPIA预计,2015年全球光伏装机约为45GW,按8元/瓦计,全球市场安装需求也仅为3600亿元,差额巨大。
(三)有效引导产业发展面临整合成本高的制约
未来一段时间,我国光伏产业整合将不可避免。但在整合过程中也存在较多的问题:在光伏产业链各环节的企业中,除了硅锭/硅片环节的企业情况稍好之外,多晶硅企业由于规模小,生产成本高,可能面临无法收购的问题。电池片和组件企业的售后服务问题也将阻碍该环节收购成本估算的顺利进行。因此一些大企业也表示“与其兼并不如新建”。光伏产业属于资本密集型产业,加上地方政府的大力支持,很多光伏项目的融资与地方政府有着千丝万缕的关系,光伏企业的倒闭除了对当地就业带来影响外,还有可能影响到地方政府的呆账和坏账,甚至会引发类似于温州借贷危机的社会问题。
(四)市场规模化启动面临并网难的牵制
国内光伏市场启动主要症结在于光伏并网。一是并网标准滞后,光伏发电的波动性使得其在接入电网时,可能会产生谐波、逆流、网压过高等问题,对现成电网造成一定的冲击,因此也受到电网公司的消极处置。二是电源结构不合理,光伏发电的间歇性和不可预测性等特点使得在调峰调频方面需要较多的其他电力来平衡,如抽水储能、燃气燃油电站等,这将给电网的调度增加负担,也会影响到现有电厂的利益。三是电网配套落后,利益关系有待厘清,我国并网的光伏项目主要建设于西北地区,就地发电就地消化,但当地电网的消纳能力有限,而若不能尽快建成高压远距离输电,实施大区域调度和理顺电网公司等各方利益关系,则并网难的问题仍将存在,国内光伏市场的启动可能仍将是空口号。
(五)过度依赖国外市场制约产业规模发展
我国光伏产业的发展主要依赖国际市场,预计2012年仍有近90%的太阳能电池用于出口。随着全球金融危机的冲击,发达国家加强对本国新能源产业的保护,我国光伏产业发展面临国际贸易保护主义的严峻挑战,一旦国外补贴政策发生变动或实施贸易保护,我国光伏产品的市场格局将被冲击。特别是国内还没有大规模应用的情况下,企业生存将会受到严重影响。因此,如何针对我国实际情况加速扩大国内光伏市场规模,必须抓紧研究。
总的看,明年我国光伏产业将面临“高能耗、高污染”的误导有待更正,国内市场启动受“并网难”制约,产品对外依赖性仍过高,产业整合成本较大,行业规范难度不小等问题。
应采取的对策建议
(一)进一步提升光伏发电战略地位
一是大力宣传光伏发电的积极意义,提高公众和主管部门对太阳能发电的认知度。破除光伏产业“高能耗、高污染”的误解。同时太阳能发电的经济性问题决定了光伏发电在未来一段时间内尚需国家补贴扶持,需加深公众对太阳能发电的认识与理解,自愿承担开发太阳能等绿色能源的成本。二是制定切实可行的太阳能发电中长期发展规划和发展目标,稳定投资者信心,以调动各方资本对光伏产业的发展进行长期投入。三是统筹制订产业、财税、金融、人才等扶持政策,建立健全太阳能发电服务体系建设,积极促进我国光伏产业健康发展。
(二)加大规范行业发展力度
一是建立健全准入制度,制定太阳能光伏行业准入条件,及时剔除行业发展中所出现的一些不良因素,促进产业健康协调发展。二是以我国自主知识产权为基础,按照市场需求及企业技术水平,会同有关标准主管部门,制定光伏产品和系统的相关标准。三是推进太阳能光伏产业监测预警体系建设,定期发布检测报告,引导协调统筹各地方光伏产业发展规划,避免低水平重复建设,给产业发展带来隐患。四是加快中国光伏产业联盟等行业组织建设,加强行业协作和自律管理,不断提升我国光伏行业总体形象,更好地应对和参与国际竞争。
(三)引导产业有效整合
一是加强制定光伏产业整合的研究,整合企业、地方政府等资源,做好应对光伏行业整合的准备;二是探讨区域中小企业联合经营模式,抱团应对外来挑战;三是鼓励优势企业兼并中小企业,优势互补,增强企业核心竞争力;四是及时跟进产业发展情况,加强有关部门和企业的沟通,做好应对可能发生的国外资本收购我国优质光伏企业的挑战。
(四)完善光伏发电并网技术与标准
一是加强光伏并网技术的研发力度,建立微电网工程示范,同时推进实施智能电网建设。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、组件制造商等有关单位研究制定光伏并网环节的各项技术标准,完善光伏发电并网标准体系。三是做好项目规划、合理布局,坚持以资源指导规划、以规划定项目,先规划、后开发的原则有序推进光伏电站项目建设。四是加强发电企业和电网企业间的沟通和协调,明确发电企业与电网企业的权责,协调和引导有条件、并网难度小的光伏发电设施率先并网,先易后难,不断完善光伏并网的管理体制,推进电力改革。五是做好监管服务工作,及时解决协调并网过程中可能发生的难题。
(五)积极培育多样化的光伏市场
一是继续利用政策引导国内光伏市场健康快速启动。落实并完善“上网电价”实施细则,继续实施“金太阳工程”等扶持措施。坚持并网发电与离网应用相结合,以“下乡、富民、支边、治荒”为目标,支持与建筑相结合的光伏发电系统、小型光伏系统、离网光伏系统等应用,开发多样化的消费光伏产品。二是继续巩固国外传统光伏市场,开辟新的光伏市场。组织企业积极应对国外有关贸易保护主义措施,规避国际贸易壁垒,巩固和发展国际市场,增强产业的安全防范意识。密切关注国外政策和市场竞争环境动向,抓住新兴市场发展机遇,引导企业抢占新兴市场。 (工业和信息化部赛迪智库 中国光伏产业联盟秘书处)
看情况的,日照条件好的情况下,冬天能发20多度电(按4小时算),夏天能发电40多度电(安照8小时算)。
但是考虑到阴雨及雾霾等天气原因,正常地区一年的日均光照在4小时左右,也就是说不管刮风下雨,5KW光伏电站,一年发电量在5000*4*365=7300度左右。
一些干旱少雨,及低纬度地区光照条件好,发电量会多一些
| 小题1:B 小题2:C 小题3:D |
| 试题分析: 小题1:从表中可以看出,我国光伏企业除北京外,主要分布在东南沿海各省区,而这几个省区太阳辐射并不丰富。光伏企业属于高科技企业,对技术水平要求较高。我国东南沿海经济发达,耗能多,而常规能源不足,同时技术水平较高,在东南沿海优先发展光伏企业,符合我国国情,受国家政策影响,而和世界市场无关。 小题2:我国积极鼓励光伏发电产业的发展,并不会减少能源消耗量,而是调整能源结构,用部分清洁能源代替化石能源,会缓解环境污染,但不会根治污染问题。同时,作为新兴产业,会带动相关产业发展。 小题3:为了提高发电效率,应尽量使太阳能电池板与太阳光垂直。北京时间15时,西安市的太阳方向应为西南,所以太阳能电池板的朝向应是西南。 |
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。本文主要梳理了中国光伏发电行业的产业链、发展现状、竞争格局等内容。
光伏发电行业主要上市公司:目前国内光伏发电行业主要上市公司有保利协鑫(03800.HK),中环股份(002129)、隆基股份(601012)、通威股份(600438)等。
本文核心数据:光伏装机容量、发电成本、竞争格局
产业概况
1、定义
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统主要分为两类,一种是集中式,如大型西北地面光伏发电系统一种是分布式(以>6MW为分界),如工商企业厂房屋顶光伏发电系统,民居屋顶光伏发电系统。
经过多年发展,太阳能光伏发电在我国的应用范围逐渐扩大,从家庭用户太阳能电源到通讯/通信以及石油、海洋、气象等众多领域都可以见到太阳能光伏发电的应用。
2、产业链剖析: 布局完整,硅片已经呈现双寡头格局
光伏发电的产业链主要有上游主要为光伏电池相关原材料组成,包括形成电池的单晶硅和多晶硅中游主要为电池片、电池组件生产企业和系统集成企业下游为光伏发电应用领域,包括分布式光伏发电和集中式电站。
目前,上游多晶硅和单晶硅生产业企业主要有保利协鑫、隆基股份、通威股份、中环股份等。而硅片生产企业已经呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据全球市场份额的大部分,而中国的市场中,主流的厂商主要有包括隆基、中环、中晶等,产能格局仍高度集中,2020年中环股份、隆基股份硅片对外销售规模约分别为168.29亿元和155.13亿元,两家公司占据绝对领先地位。
中游电池片和组件生产企业主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中逆变器生产厂商主要有阳光电源等企业涉及系统集成的包括亿晶光电、正泰电器等。部分企业,如隆基股份基本已经形成从单晶硅到组件到电站光伏运营一套完整的光伏发电产业链。
产业发展历程:光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。
上游供给情况:多晶硅和硅片供应充足
我国多晶硅产业2005年以来在政策推动下起步,一路历经产能过剩、淘汰兼并,行业集中度不断提高。部分先进企业的生产成本已达全球领先水平,产品质量多数在太阳能级一级品水平。据中国光伏协会统计数据显示,2012年以来,我国多晶硅产量持续增长,2020年,全国多晶硅产量为41.95万吨,同比增长22.7%。
在硅片产量方面,我国更是占有绝对优势,国内产量占全球产量的90%以上。硅片环节产业规模化效应强、产业集中度高,前十家硅片企业产量占比60%以上。2020年,国内硅片产量为161.3GW,同比增长19.8%。
下游发展情况:集中式电站仍为主流,分布式占比预期提升
从2013-2020年中国光伏装机结构看,分布式光伏占比在33%以下,集中式电站依然是光伏发电的主流。但是分布式光伏的占比从2016年开始已经逐年增高,随着国家对于分布式光伏的大力推广,分布式光伏占比预期将仍处于提升状态。
产业发展现状
1、光伏累计装机容量:持续稳定增长
据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长至204.68GW。在2013-2019年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年上半年,全国光伏发电累计装机267.08GW。
2、光伏新增装机容量:2021年上半年同比增长12.93%
据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高,2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降16.58%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年光伏装机量大幅回升。2021年上半年,全国光伏发电新增装机13.01GW,同比增长12.93%。
3、光伏发电量:2020年较2013年增长28倍
根据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.40%。
4、发电成本:连续下降,平价上网时代到来
随着技术进步和政策扶持,中国的光伏发电成本迅速下降。2019年光伏发电成本较2015年下降了40%多。2021年起,国家对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目不再补贴,平价上网时代正式到来。
注:数据截止2019年,2020年数据暂未公布。
5、弃光率:西藏和青海弃光率仍较高
全国新能源消纳监测预警中心发布数据显示,截止2021年8月,全国光伏利用率为98.1%,弃光率低于2%。从省市来看,2021年1-8月,部分省市的弃光率依然较高,西藏弃光率为20.8%,青海弃光率为13%。
产业竞争格局
1、区域竞争:山东、河北和江苏名列前茅
根据国家能源局2021年上半年各省市光伏累计装机量数据显示,截止2021年上半年,山东、河北和江苏名列全国光伏装机量前三,其中山东省累计装机量达到26.06GW排名第一。
注:以上统计不包括港澳台。
2、企业竞争:隆基股份在2020年中国光伏企业10强榜单中拔得头筹
由365光伏统计的2020年中国光伏企业10强榜单已出炉。其中,隆基绿能科技股份有限公司排名第一,2019年营业收入达到328.97亿元。此外,协鑫(集团)控股有限公司、晶科能源有限公司、天合光能股份有限公司、阿特斯阳光电力有限公司分列第二、第三、第四、第五位。
注:1、此榜单营业收入为2019年光伏相关企业的关键材料设备全球收入(组件、逆变器、支架、辅材)、全球电站出售收入、全球电费收入、全球电站EPC收入、全球电站设计及电站运维等服务收入2、本榜单依据365光伏能够调研到的数据形成。
产业发展前景及趋势预测
1、政策持续推动行业发展
“十四五”规划纲要提出要构建现代能源体系,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。大力提升光伏发电规模,加快发展东中部分布式能源,建设一批多能互补的清洁能源基地,“十四五”期间非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。
2021年5月11日,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高,确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。
2、分布式光伏发展提速
分布式光伏发电贴近用户侧,能够提高大用电量区域对太阳能的利用率,自发自用余电上网的形式符合太阳能本身分布式的特点,因此,分布式光伏发电也是光伏发电产业发展与推进的必然趋势。为推进分布式光伏发电的发展,浙江、山东、吉林、广东等省份将分布式光伏发展作为推动能源转型的重要部分,写进“十四五”规划之中。
2、2026年光伏累计装机容量或超700GW
在政策推动和光伏发电成本下降的利好之下,光伏装机容量将持续攀升。根据中国光伏行业协会的预测,在“十四五”期间,我国光伏年均新增光伏装机或将在70-90GW之间,为达成2030年碳达峰,2060年前实现碳中和,光伏行业将成为长期处于高速发展的新能源行业之一,据此预测2026年我国光伏发电行业累计装机量可能在673-793GW之间。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电力动能,这就是风力发电。风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三米的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮,因为风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或 空气污染。
风力发电所需要的装置,称作 风力发电机组。这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和 铁塔三部分。(大型风力发电站基本上没有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才会拥有尾舵)
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如 碳纤维)来制造。(现在还有一些垂直风轮,s型旋转叶片等,其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)
由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。
发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。
中国光伏装备产业已具有一定的规模和水平,可为产业的发展提供强有力的支撑。随着国家对新型可再生能源发展的重视,中国光伏装备将随着产业的发展 而不断发展壮大。
2014年初, 国家电网已经发布,鼓励家庭安装光伏发电,允许太阳能光伏发电并入电网,不够用的电网补充,用不完的卖给电网。这项政策的具体实施,会掀起家庭安装光伏发电的高潮。
太阳能光伏发电装置,各地都有经销商,安装、调试、维修等一条龙服务,目前成本约1万元1KW。
我国光伏发电应用的情况
目前,我国光伏发电的应用市场处于起步阶段。2010年,我国新增光伏发电装机约500MW,累计达800MW。但与我国飞速发展的光伏制造业相比,在光伏应用领域的前进步伐明显滞后于我国光伏制造业。2000年,我国太阳能电池产量仅为3MW,到2007年年底达到1088MW,超过欧洲(1062.8MW)和日本(920MW),跃居世界第一位。2010年,我国太阳能电池产量达到8GW,约占全球光伏电池产量的一半。中国要达到国际能源署技术路线图中提出的光伏发电比例的全球平均水平,累计光伏安装量在2020年前需要达到60GW 光伏,2030年达270GW。当前我国光伏发电应用项目有以下三类:
1. 太阳能光电建筑应用示范项目
2009年3月财政部印发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知,推动太阳能光电建筑应用示范项目的发展。主要内容包括:
(1)建材型、构件型项目:补贴不超过20元/瓦;
(2)安装型项目:补贴不超过15元/瓦;
(3)单项工程应用装机容量不小于50kW;
(4)转换效率要求:单晶硅组件超过16%,多晶硅超过14%,非晶硅超过6%。
在该通知下发后,2009年9月下达首批项目,预算12.7亿元,91兆瓦,111个项目。2010年第二批项目,预算11.95亿元,90.2MW, 99个项目。
2.金太阳示范工程
2009年7月16日,财政部、科技部和国家能源局下发了《关于实施金太阳示范工程的通知》,支持光伏发电技术在各类领域的示范应用及关键技术产业化。主要内容包括:
(1)2009-2011年,原则上每省总规模不超过20MW;
(2)单个项目装机容量不低于300kW;
(3)业主总资产不少于1亿元;
(4)主要设备通过认证
(5)并网项目补50%,独立光伏项目补70%
2009年11月公布了294个项目,装机容量达642MW,总投资200亿元。但是,由于种种原因,后来实际批准的只有200兆瓦。
在金太阳示范工程和太阳光电建筑应用示范工程实施一段时间后,针对实施过程中出现的问题,财政部、科技部、住房城乡建设部和国家能源局于2010年9月发布了《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》,重新规定了关键设备统一招标、示范项目选择和调整和补贴标准的相关细则。
我国光伏发电的应用前景
我国的光伏制造业在技术上和成本上都具备了领先优势,随着光伏产品制造成本的不断降低和光电转换效率等技术指标的不断提升,光伏发电产业必然会在不远的将来具备与传统能源电力竞争的优势。结合我国的地域和经济特性,可以从以下几个方面推动光伏发电在各个领域的规模化应用。
1.在城市比较集中的东、中部地区,应优先发展与建筑物相结合的屋顶光伏系统和光电建筑一体化。我国东部和中部地区,人口密集,城镇化程度较高,土地资源相对紧张,屋顶光伏系统和光电建筑一体化能使能源供应系统与建筑物完美结合,不占用土地资源。另外,东部和中部地区电价较高,发展屋顶光伏系统和光电建筑一体化经济条件也更为优越。
2.在西部太阳能资源丰富的地区推动大型并网光伏电站的建设。我国西部地区太阳能资源丰富,地广人稀,在荒漠等不适宜种植农作物的区域发展大型并网光伏电站,能充分利用土地资源,所发电力还能在促进当地经济发展中发挥巨大作用。
3.在电网覆盖不到的边远地区,加强离网光伏电站的建设。建设离网光伏电站不仅能节省架设电网线路的高额费用,而且能解决无电地区的用电问题,因此也是当前我国政府主推的光伏发电应用方式之一。
4.在已建成风电场的周边地区,有光照资源保障的,大力发展风光互补型项目。随着我国风电的快速发展,风电装机规模实现了跳跃式的发展,但局限于目前的技术条件和风电的特性,“弃风”的现象比较严重。光伏发电和风力发电能很好的结合,形成时间上的互补,保证上网电力的稳定性。在有条件的风电场周边建设光伏电站,在解决风电上网的问题的同时也推动了光伏发电产业的发展。
5.试点推行直流光伏住宅等光伏与节能相结合的项目。光伏发电产生的直流电需要通过逆变器转变成交流电才能使用,然而,在直流变交流的过程中会产生能量损失,直接使用光伏发电产生的直流电不仅是提高光伏发电使用效率的有效途径,同时也降低了发电系统的成本。通过前期论证,冰箱、彩电和空调等家用电器直接使用低压直流电在成本和技术上均可行,发展直流光伏住宅项目也是今后光伏发电应用的一个重要方向。
2、2012年2月1日,国家财政部、科技部、国家能源局联合发布《关于做好2012年金太阳示范工作的通知》,四月二十八日公布结果确定2012年金太阳示范工程总规模为1709MW;
3、2012年2月24日,国家工信部正式下发《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》,到2015年形成:多晶硅领先企业达到5万吨级,骨干企业达到万吨级水平;太阳能电池领先企业达到5GW级,骨干企业达到GW级水平;单晶硅电池的产业化转换效率达到21%,多晶硅电池达到19%,非晶硅薄膜电池达到12%,新型薄膜太阳能电池实现产业化。到2015年,光伏组件成本下降到7000元/千瓦,光伏系统成本下降到1.3万元/ 千瓦,发电成本下降到0.8元/ 千瓦时,光伏发电具有一定经济竞争力;
4、2012年3月27日,国家科技部发布《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》,实现太阳能大规模利用,发电成本可与常规能源竞争突破规模化生产和规模化应用技术;全面布局开展晶体硅电池、薄膜电池及新型电池技术研发;全面部署材料、器件、系统和装备科技攻关;
5、2012年5月25日,国家能源局发布《关于申报新能源示范城市和产业园区的通知》;
6、2012年9月12日,国家能源局发布《太阳能发电发展”十二五“规划》,到2015 年底,太阳能发电装机容量达到2100 万千瓦以上,年发电量达到250 亿千瓦时。重点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1000 万千瓦。“十二五”期间,建设100 个新能源示范城市和1000 个新能源示范园区;
7、2012年9月14日,国家能源局发布《关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知》,每个省(区、市)申报支持的数量不超过3个,申报总装机容量原则上不超过50万千瓦。鼓励各省(区、市)利用自有财政资金,在国家补贴政策基础上,以适当方式支持分布式光伏发电示范区建设;
8、2012年9月27日,国家发改委之重要金融支持部门国家开发银行完成关于进一步加强金融信贷扶持光伏产业健康发展,重点确保“六大六小”12家光伏企业授信额度;
9、2012年10月16日,国家能源局下发了关于印发《分布式光伏发电示范区实施方案编制大纲》的通知,标志着分布式发电示范项目正在积极快速的落实;
10、2012年10月24日国务院新闻办公室发表《中国的能源政策(2012)》白皮书。大力发展新能源和可再生能源,积极利用太阳能;
11、2012年10月26日,国家电网公布《做好分布光伏发电并网服务的工作意见》,电网企业为分布式光伏发电项目业主提供接入系统方案制定和咨询服务,并在受理并网申请后20个工作日内,实施安装。10千伏以下电压等级接入电网而且单个并网总装机容量不超过6兆瓦,将免费提供接入服务,并且全额收购这些项目富余的电量。
我国光伏发电在政策的有力支撑和全行业的共同努力下,实现了由小到大到强、由跟跑到并跑到领跑、由先行军到生力军到主力军的跨越式发展,成就举世瞩目。
一是开发规模持续扩大。新增装机、总装机容量分别连续9年、7年位居全球第一,现已成为我国装机规模第三大电源。据统计,截至今年8月底,我国光伏发电总装机容量达到约3.5亿千瓦,仅次于火电、水电,在全部发电装机中占比14.2%。其中集中式光伏约2.1亿千瓦,分布式光伏约1.4亿千瓦,呈现出集中式与分布式并举的发展态势。
二是技术装备水平不断提高。光伏电池转换效率持续提升,多次刷新世界记录,量产单晶硅电池的平均转换效率已达到23.1%。
三是具备比较完备的光伏全产业链体系。国际竞争优势凸显,产业链产量在全球占比75%以上。
四是开发建设成本不断降低。目前光伏发电平均造价为4元/瓦左右,平均上网电价为0.3元/千瓦时左右,仅为2012年的四分之一左右,已全面进入平价无补贴发展新阶段,摆脱了补贴依赖。
随着光伏发电的大规模利用, 退役和废旧光伏组件的回收利用 成为越来越突出问题,同时也为行业带来了巨大的新商机。如今,这一新兴产业已经处于爆发的前夕。
一、组件回收——必要性与紧迫性并存
随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧,碳达峰、碳中和已成为全球的共识,光伏新能源作为各国实现气候目标的重要途径之一,装机容量更是快速增长。
2021年,全球新增光伏装机量达到183GW,同比增长30%以上。据BNEF彭博新能源财经预计,到2030年这一数字将增加到334GW。我国作为光伏产业发展最成熟的国家,光伏发电累计装机容量已超过200GW,预计2030年新增装机水平将达到105GW~128GW。
未来光伏发电的装机规模,无疑将由“GW时代”跨越至“TW时代”。
但与此同时,光伏发电的大规模应用,却不可避免地衍生出了废旧光伏组件的回收问题。
据国际能源机构一组预测数据显示,2030年,全球光伏组件回收将达800万吨左右,迎来回收大潮。2050年,全球则会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。
其中, 中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件,在2050年将达到约2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
如此大量的废旧光伏组件如果处理不当,给环境、社会带来不良影响无疑将不可小觑。
但如果处理得当,则不仅可以助力资源的循环再利用,缓解资源短缺,还能够培育新兴产业,创造更多就业价值,同时真正实现光伏全生命周期的绿色发展,促进光伏产业的可持续发展。
组件回收必要性与紧迫性并存,但当前组件回收工作仍然面临着诸多挑战。
二、组件回收目前面临的难点有哪些?
1、非法遗弃和非法倾倒
安装在建筑物屋顶上的分布式光伏电站,往往会随着建筑物的拆除而废弃。在土地上搭建的地面电站则可能随着土地租赁到期被拆掉,如果业主无法支付或准备回收处理的费用,那么废弃的组件很可能会被放置在原处,或者被非法倾倒在其他土地上。
2、有害物质泄漏和扩散的潜在威胁
实际上,大多数废弃光伏电池板件的归宿是被当做废品卖到废品回收站。
我们知道,根据电池板的类型,太阳能电池板含有铅、硒和镉等有害物质。当电池板被卖到废品回收站后,很少有人知道其中有这么多有害物质,也就很少会进行适当的废弃处理。
3、处理场所短缺
以日本为例,自2012年日本引入FIT(可再生能源固定价格收购)制度开始,光伏发电装机规模明显扩大且扩大速度持续提升。按照光伏组件25年的生命周期来计算,预计会在2040年左右进入密集报废期,每年约产生80万吨的废弃光伏电池板。如果把这些电池板铺开, 面积相当于182个天安门广场, 高峰期可能导致回收处理场所的暂时短缺。
4、技术难点
目前已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种,包括 物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。
①物理分离法
物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。
②有机溶剂溶解法
有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片,用有机溶剂溶解封装材料EVA,使玻璃与电池片分离,此方法可以获取整块完整的电池片。
③热处理与化学方法相结合法
热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料EVA去除干净,得到纯净的电池片,再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除,得到纯净的硅片。
以上方法中,无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且剩下的废液也难处理;而物理分离法也不够完善,未能分离各单一的组分。同时,对含氟背板的回收问题,也是一个难点。我国光伏退役回收工作的重要参与者、带头人,中国科学院电工研究所高级工程师吕芳表示:“过去90%的光伏组件背板是含氟背板,不能烧、埋,否则会带来不可逆的环境污染,对人体也有重大危害。”
光伏组件的回收处理方法仍有待探索。
5、高成本
无锡尚德总裁何双权曾发文指出,目前很大一部分组件建于偏僻的西北地区或位于屋顶之上,增加了运输成本,同时需要购置专门的回收设备与相关材料,加上技术尚不成熟,投资消耗较大,回收物质的纯度却不高,以及尚未形成大规模的操作形式,因此 光伏组件回收成本仍高。
高成本仍是光伏组件回收市场难以回避的一个“门槛”。
三、光伏组件回收正呈产业化趋势
尽管光伏组件回收还面临着诸多棘手难题,但光伏的飞速发展和大规模应用,正为这一新兴产业的诞生和发展不断添火。
过去数年,韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上一直积极布局。
欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”,还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。2017年,又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准,并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。
2018年, 法国建立了世界首个光伏组件回收工厂 ,对光伏组件材料的回收利用率超95%;
2021年,澳大利亚正式批准Clive Fleming成立澳洲首家光伏组件回收工厂Claiming PV,尚德、阿特斯、英利、韩华等公司参与技术支持;
在国内,光伏组件回收发展起步于“十二五”规划,依托于科技部“863”课题计划,经历了长达10年的实验室研究,在技术上可与国外并驾齐驱。
2019年4月,国家科技部的国家重点研发计划可再生能源和氢能技术重点专项“成套技术和装备项目”开始实施,英利集团、晶科能源等13家光伏企业联手中国科学院等众多科研院所,针对光伏组件的回收技术、关键装备研制、回收处理示范线、回收标准体系和监管机制,积极展开探索。
同时,自2017年起,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河公司”)还率先自主开展光伏组件环保处理、回收的关键技术和装备的研究。截止2021年12月底, 黄河公司已建成我国首条组件回收中试线 ,闭环形成多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价及组件回收的垂直一体化光伏全产业链。
三、亟待更多力量的加入
中国科学院电工研究所高级工程师、中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长吕芳表示:“未来,光伏组件回收将成为光伏产业链的新产业增长点,必然会有人进入,不管是资本方还是工业界等都会进入。”而当前国内光伏组件回收技术正是需要“百花齐放”。
期待未来随着更多力量的加入,如何低成本地实现光伏废弃组件的回收利用和无害化处理等一系列问题,都能够得到逐一破解,真正实现光伏全生命周期的绿色发展,实现光伏产业的可持续发展。