光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)概況

田凱

摘? 要：從社會(huì)視角來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電在全球可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中未來(lái)將扮演不可替代的角色，這不僅僅是從環(huán)境的角度來(lái)考慮，更是從能源可持續(xù)、社會(huì)可持續(xù)的角度來(lái)思考——如何在泛社會(huì)領(lǐng)域內(nèi)幫助人類(lèi)及所處環(huán)境更好的生存下去。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電;可持續(xù);概況

中圖分類(lèi)號(hào)：TM615? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）09-0056-02

Abstract： From a social perspective， photovoltaic power generation will play an irreplaceable role in the process of global sustainable development in the future， not only from the perspective of the environment， but also from the perspective of sustainable energy and society， for instance， in terms of how to help human beings and their environment survive better in the pan-social field.

Keywords： photovoltaic power generation; sustainability; general situation

1 能源是生存之本也是危機(jī)之源

能源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，可以說(shuō)人類(lèi)歷史上每一次重大的文明進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)與更替。

然而，我們不得不承認(rèn)，人類(lèi)消耗能源的速度和使用能源的效率，給資源的可持續(xù)性和自身生存環(huán)境帶來(lái)了巨大壓力。

據(jù)測(cè)算，目前全球每年向大氣排放的二氧化碳已超過(guò) 240 億噸。人為因素造成的全球變暖比過(guò)去200萬(wàn)年來(lái)地球溫度的自然波動(dòng)要迅速得多，全球降水量重新分配、冰川和凍土消融、海平面上升，島國(guó)及沿海城市面臨被淹沒(méi)的威脅，而許多物種不能以高遷移速度跟上氣候的變化速度，生態(tài)系統(tǒng)面臨不可逆轉(zhuǎn)的危機(jī)。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，每年歐盟由于大氣污染造成的材料損壞、農(nóng)作物和森林以及人體健康損失費(fèi)用超過(guò)100億美元，中國(guó)每年僅大氣污染造成的損失高達(dá)120億元人民幣。

2 光伏發(fā)電是能源結(jié)構(gòu)變革的未來(lái)趨勢(shì)

自2005年開(kāi)始，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。十二五規(guī)劃期間，國(guó)家將光伏產(chǎn)業(yè)作為清潔能源納入到國(guó)家能源戰(zhàn)略中。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，發(fā)電成本不斷下降，光伏發(fā)電在全球已實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的應(yīng)用。在國(guó)際市場(chǎng)的帶動(dòng)下，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，光伏技術(shù)和成本上均已形成一定的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。從發(fā)展趨勢(shì)看，太陽(yáng)能發(fā)電即將成為技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、具備規(guī)?；l(fā)展條件的可再生能源，對(duì)我國(guó)合理控制能源消費(fèi)總量、實(shí)現(xiàn)非化石能源目標(biāo)發(fā)揮重要作用（太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃）。

在此之后，一系列政策立體涵蓋了整個(gè)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，支撐這個(gè)行業(yè)從一棵幼苗快速成長(zhǎng)為參天大樹(shù)。目前，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)位居全球第一，占據(jù)絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)性地位。

2018年，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)達(dá)到1.74億千瓦，較去年的1.3億千瓦增長(zhǎng)了34%，增長(zhǎng)率名列所有可再生能源首位;光伏全年發(fā)電1775億千瓦時(shí)，較去年的1182億千瓦時(shí)增長(zhǎng)超過(guò)50%。

3 公眾不了解的光伏特點(diǎn)

光伏發(fā)電雖說(shuō)是清潔能源的范疇，但行業(yè)卻在公眾視野中呈現(xiàn)高污染、高能耗的特點(diǎn)，他們認(rèn)為硅料和光伏板的生產(chǎn)產(chǎn)生較多的污染，也消耗大量的能源和水資源。但真實(shí)的情況是這樣的嘛？

3.1 光伏從生產(chǎn)到應(yīng)用不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大污染

從整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，光伏對(duì)環(huán)境的污染主要爭(zhēng)議點(diǎn)集中在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最主要的污染物之一是多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的四氯化硅。而目前我國(guó)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)采用改良西門(mén)子法已可做到閉路循環(huán)生產(chǎn)，將副產(chǎn)物四氯化硅和尾氣（氫氣和氯氣）回收利用，實(shí)現(xiàn)清潔高效。

3.2 多種能源中光伏能效比處于領(lǐng)先位置

根據(jù)發(fā)改委數(shù)據(jù)顯示，從生產(chǎn)工業(yè)硅到太陽(yáng)能電池全過(guò)程綜合電耗約220萬(wàn)千瓦時(shí)/兆瓦。如果從電耗等方面來(lái)計(jì)算減排能耗，這些硅生產(chǎn)企業(yè)的能耗要比以二氧化碳為指標(biāo)的污染狀況看上去嚴(yán)重。

多晶硅的生產(chǎn)確實(shí)很耗電，但要看它耗這么多電增加了多少附加值。我們國(guó)家衡量耗能水平有一個(gè)指標(biāo)，叫做萬(wàn)元產(chǎn)值能耗比。按現(xiàn)在的多晶硅價(jià)格計(jì)算，中能生產(chǎn)多晶硅每萬(wàn)元GDP耗能比是0.6噸標(biāo)準(zhǔn)煤，這個(gè)數(shù)字低于全國(guó)平均的能耗水平。據(jù)了解，目前全國(guó)各沿海城市每萬(wàn)元GDP能耗都超過(guò)1噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

核電廠的隱含能耗為5%（能源回報(bào)率20：1）即每投入1單位的能源可產(chǎn)生20單位的能源;光伏的隱含能耗為4%（能源回報(bào)率26：1）;風(fēng)電的隱含能耗為2%（能源回報(bào)率44：1）。此外，中國(guó)光伏協(xié)會(huì)于2018年測(cè)算出北京地區(qū)光伏系統(tǒng)的能源回收期為1.3年。也就是說(shuō)，光伏不到兩年就能夠收回對(duì)一次能源的消耗，并可為貢獻(xiàn)25年以上的清潔能源，能源效率極高。

3.3 高耗水量的表現(xiàn)有降低優(yōu)勢(shì)

太陽(yáng)能光伏的水耗主要集中于制造環(huán)節(jié)和光伏板清潔環(huán)節(jié)。2018年，光伏在多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié)的平均水耗在0.14t/kg-si;此外，在發(fā)電階段，太陽(yáng)能光伏的水耗主要是清潔光伏板的用水，其水耗會(huì)隨著高性能防污材料的推廣而降低。這兩部分構(gòu)成了光伏發(fā)電的耗水。

而從能源的全生命周期來(lái)看，科羅拉多大學(xué)在《環(huán)境研究快報(bào)》中發(fā)表的一篇論文顯示，在不同技術(shù)的氣電、煤電、風(fēng)電、核電、生物質(zhì)能發(fā)電和光伏發(fā)電的水耗比較中，光伏發(fā)電的耗水量為81加侖/MWh，是煤電的三分之一到五分之一。

4 光伏發(fā)電的其他優(yōu)勢(shì)讓其具有規(guī)模化潛能

此外，除了光伏發(fā)電在資源可持續(xù)和環(huán)境友好方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、建設(shè)便利、普適靈活等方面具有突出表現(xiàn)。

4.1 可適用地區(qū)極多

在可以接收到陽(yáng)光的前提下，光伏組件可以設(shè)置在荒漠、屋頂?shù)缺姸辔恢?。與之相比，風(fēng)能、核能、地?zé)崮艿绕渌鍧嵞茉磳?duì)項(xiàng)目地的選擇都有較為苛刻的條件。

4.2 建設(shè)周期短

相比于風(fēng)力發(fā)電機(jī)與核電站等其它清潔能源，光伏電站的基礎(chǔ)設(shè)施是光伏組件，運(yùn)輸與安裝過(guò)程較為簡(jiǎn)便，總建設(shè)周期可以控制在6個(gè)月內(nèi)（如果需要并網(wǎng)，則需要額外建設(shè)輸電設(shè)施，耗時(shí)會(huì)相對(duì)加長(zhǎng)）。

4.3 可自發(fā)自用，余電上網(wǎng)

在自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的模式中，光伏電站所發(fā)的電能優(yōu)先供給所供用戶(hù)的電器設(shè)備等使用，多余的電力可向電力公司出售，電能利用效率非常高。

此外，由于光伏發(fā)電可以自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，特定的企事業(yè)單位可基于自身用電需求安裝獨(dú)立的光伏電站，減少自身用電成本。在光伏產(chǎn)業(yè)的早期發(fā)展階段，民用的光伏電站占比相當(dāng)可觀。比如阿斯特陽(yáng)光電力官網(wǎng)的項(xiàng)目介紹中顯示，阿斯特曾為包括學(xué)校、機(jī)場(chǎng)、農(nóng)場(chǎng)、商業(yè)機(jī)構(gòu)在內(nèi)的組織提供光伏發(fā)電服務(wù)。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，光伏發(fā)電在環(huán)境影響和資源利用方面不僅相較于化石能源，甚至在清潔能源的領(lǐng)域內(nèi)都具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。此外，安全可靠、無(wú)噪聲、能量隨處可得，不受地域限制，無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，故障率低，維護(hù)簡(jiǎn)便，可以無(wú)人值守，建站周期短，規(guī)模大小隨意，無(wú)需架設(shè)輸電線(xiàn)路，可以方便與建筑物相結(jié)合等。這些優(yōu)點(diǎn)更是能幫助光伏產(chǎn)業(yè)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中具有先天優(yōu)勢(shì)。

5 光伏發(fā)電的未來(lái)挑戰(zhàn)

5.1 有限的土地面積導(dǎo)致土地成本增加

目前國(guó)內(nèi)光伏電站平均土地成本已超0.1元/W，且正在呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。以中東部某省份的100MW農(nóng)光互補(bǔ)項(xiàng)目為例，占地近6000畝，土地租金為800元/年/畝，估算25年土地租金高達(dá)約1.2億元。

除土地租金，土地稅費(fèi)和征地工作也是導(dǎo)致土地費(fèi)用上升的重要原因。比如在內(nèi)蒙地區(qū)，一個(gè)10萬(wàn)千瓦的地面光伏電站占用耕地，一般需要一次性繳納4000萬(wàn)元耕地占用稅，每年繳納800萬(wàn)元土地使用稅，算下來(lái)20年有累計(jì)2億元的稅費(fèi)。

5.2 光伏發(fā)電的特點(diǎn)導(dǎo)致其并網(wǎng)成本較高

許多光伏企業(yè)在建設(shè)光伏項(xiàng)目時(shí)，需要同時(shí)建設(shè)光伏發(fā)電并網(wǎng)的輸電設(shè)施，還要承擔(dān)運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。

在青海建成的100萬(wàn)千瓦光伏電站，該電站同期投資上億元配套建設(shè)了一座330千伏升壓站，投資5000多萬(wàn)元建了一回45公里和一回12公里的330千伏輸電線(xiàn)路，并將自行負(fù)責(zé)這些輸電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)維護(hù)（工程項(xiàng)目建設(shè)負(fù)責(zé)人）。

而這些成本對(duì)光伏企業(yè)來(lái)說(shuō)是永久性的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)光伏電站自建的輸電設(shè)施資產(chǎn)被電網(wǎng)企業(yè)回購(gòu)比率不超5%。

6 無(wú)害化回收處理將是行業(yè)下一個(gè)門(mén)檻

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，未來(lái)必將面臨報(bào)廢光伏材料的回收利用問(wèn)題。2014年初，報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令（WEEE）修訂版在歐盟全面正式生效，第一次將光伏組件納入指令范圍，規(guī)定報(bào)廢的光伏組件和家用電器作為一類(lèi)產(chǎn)品需要進(jìn)行強(qiáng)制回收處理。

我國(guó)在光伏組件回收利用方面和無(wú)害化處理方面政策法規(guī)卻仍是一片空白。

而在光伏組件回收處理環(huán)節(jié)當(dāng)中最難的就是材料的再利用和無(wú)廢處理。雖然全球范圍內(nèi)針對(duì)光伏組件已有無(wú)機(jī)酸溶解法、熱處理法等處理辦法，但技術(shù)工藝仍需要進(jìn)一步提升，且回收處理的收益較低，投入較大，現(xiàn)階段沒(méi)有一條可行性較高的規(guī)?；厥章窂?。

但我們也應(yīng)該對(duì)行業(yè)的發(fā)展保持警醒，需要不斷以科技的手段提升光伏發(fā)電在環(huán)境上如何降低能耗、減少污染;以更好的產(chǎn)業(yè)視角和商業(yè)洞察力降低產(chǎn)業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)最終的能源結(jié)構(gòu)改革，進(jìn)而提升社會(huì)福祉。

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