21世紀我國太陽能利用發展趨勢
?引言
近30年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。包括太陽能在內的可再生能源在下世紀將會以前所未有的速度發展，逐步成為人類的基礎能源之一。據預測，到下世紀中葉，可在生能源在世界能源結構中將占到50%以上，
1.資源
太陽內部進行著劇烈的由氫聚變成氦的核反應，并不斷向宇宙空間輻射出巨大能量。太陽內部的熱核反應足以維持6×1010年，相對于人類歷史的有限年代而言，可以說是“取之不盡、用之不竭”的能源。地面上的太陽輻射能隨著時間、地理緯度、氣候變化，實際可利用量較低，但可利用資源仍遠遠大于滿足現在人類全部能耗及2100年后規劃的能源利用量。地球上太陽能資源一般以全年總輻射量[kJ/（m2?a）]和全年日照總時數表示。就全球而言，美國西南部、非洲、澳大利亞、中國西藏、中東等地區的全年總輻射量或日照總時數最大，為世界太陽能資源最豐富地區。
我國陸地面積每年接收的太陽輻射總量在3.3×103~8.4×106 kJ/ (m2?a)之間, 相當于2.4×104億t標準煤,屬太陽能資源豐富的國家之一。全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2000h，日照在5×106 kJ/ (m2?a)以上。我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時數均為全國最高，屬太陽能資源豐富地區；除四川盆地、貴州資源稍差外，東部、南部及東北等其它地區為資源較富和中等區。
2.國外發展概況和趨勢
2.1 太陽能光伏發電
世界光伏組件在過去15年平均年增長率約15%。90年代后期，發展更加迅速，最近3年平均年增長率超過30%。1999年光伏組件生產達到200MW。在產業方面，各國一直通過擴大規模、提高自動化程度、改進技術水平、開拓市場等措施降低成本，并取得了巨大進展。商品化電池效率從10%~13%提高到13%~15%，生產規模從1~5MW/年發展到5~25MW/年，并正在向50MW甚至100MW擴大；光伏組件的生產成本降到3美元/W以下。發展中國家印度處于領先地位，目前有50多家公司從事與光伏發電技術有關的制造業，其中有6個太陽電池制造廠和12個組件生產廠，年生產組件11MW，累計裝機容量約40MW。
在研究開發方面，單晶硅電池效率已達24.7%, 多晶硅電池效率突破19.8%。非晶硅薄膜電池通過雙結、三結迭層和Ge�Si合金層技術，在克服光衰減和提高效率上不斷有新的突破，實驗室穩定效率已經突破15%。碲化鎘電池效率達到15.8%，銅銦硒電池效率18.8%。晶硅薄膜電池的研究工作自1987年以來發展迅速，成為世界關注的新熱點。
21世紀世界光伏發電的發展將具有以下特點：（1）產業將繼續以高增長速率發展。多年來光伏產業一直是世界增長速度最高和最穩定的領域之一，預測今后10a光伏組件的生產將以20%~30%甚至更高的遞增速度發展。光伏發電的未來前景已補愈來愈多的國家政府和金融界（如世界銀行）所認識。許多發達國家和地區紛紛制定光伏發展規劃，如到2010年，美國計劃累計安裝4.6GW(含百萬屋頂計劃)；歐盟計劃累計安裝6.7GW(可再生能源白皮書), 其中3.7GW安裝在歐洲內部, 3GW出口; 日本計劃累計安裝5 GW (NEDO日本新陽光計劃); 預計其它發展中國家1.8GW (估計約10%), 預計世界總累計安裝18 GW.到下世紀中頁, 光伏發電成為人類的基礎能源之一。(2)太陽電池組件成本將大幅度降低。光伏發電系統安裝成本每年以9%速率降低。1996年平均安裝成本約7美元/W，預計2005年可降到3美元/W，相當于光伏發電成本0.11美元/ (kW?h)，2010年發電成本將降到6美分/ (kW?h)。降低成本可通過擴大規模、提高自動化程度和技術水平、提高電池效率等技術途徑實現。歐洲就擴大水平、提高電池效率等技術途徑實現。歐洲就擴大規模對降低成本的影響進行了可行性研究[5]，結果表明，年產500MW的規模，采用現有幾種晶硅電池生產技術，可使光伏組件成本降低到0.71~1.78歐元/W。如果加上技術改進和提高電池效率等措施，組件平均成本可降低到1美元/W以下，發電成本約為6美分/ (kW?h)。考慮到下世紀薄膜電池技術會有重大突破，其降低成本的潛力更大。因此下世紀太陽電池組件成本大幅度降低是必然趨勢。（3）光伏產業向百兆瓦級規模和更高技術水平發展。目前光伏組件的生產規模在5~20MW/年。殼牌公司在德國建立的年產25MW多多晶硅組件生產廠于今年4月份開工。許多公司在計劃擴建和新建年產50~100MW級光伏組件生產廠。同時自動化程度、技術水平也將大大提高，電池效率將由現在的水平（單晶硅13%~15%，多晶硅11%~13%）向更高水平（單晶硅18%~20%，多晶硅16%~18%）發展。（4）薄膜電池技術將獲得突破。薄膜電池具有大幅度降低成本的潛力，世界許多國家都在大力研究開發薄膜電池。下世紀薄膜電池技術將獲得重大突破，規模會向百兆瓦級以上發展，成本會大幅度降低，實現光伏發電與常規發電相競爭的目標，從而成為可替代能源。（5）太陽能光伏建筑集成及并網發電的快速發展。建筑光伏集成具有多功能和可持續發展的特征，建筑物的外殼能為光伏系統提供足夠的面積，不需要占用昂貴的土地，省去光伏系統的支撐結構；光伏陣列可以替常規墻包覆裝修成本與光伏組件成本相當；光伏系統的安裝可集成到建筑施工過程，降低施工成本；在用電地點發電，避免傳輸和分電損失（5%~10%），降低了電力傳輸、分配投資和維修成本；集成設計使建筑更加潔凈、完美，使人賞心悅目，容易被專業建筑師、用戶和公眾接受。太陽能光伏系統和建筑的完美結合體現了可持續發展的理想范例，國際社會十分重視。許多國相繼制定了本國的屋頂計劃，使得建筑光伏集成技術如旭日東升，蓬勃發展。1997年6月美國宣布了“克林頓總統百萬屋頂光伏計劃”，2010年完成；歐洲于大致相同的時間宣布了百萬屋頂計劃，于2010年完成；日本政府在21997財政年度計劃安裝9 400套4kW 的屋頂系統，總計37MW。日本政府的計劃目標是，到2010年安裝5 000MW屋頂光伏發電系統。德國聯合政府在歐洲百萬屋頂的框架下于1998年10月份提出一個光伏工業20 年來最龐大的計劃即在6 a內安裝10萬套光伏屋頂系統，總容量在300~500MW，總費用約9.18億馬克。該計劃于1999年1月實施，在德國引起很大反響，對德國的PV工業將產生不可估量的影響。
光伏系統和建筑結合將使太陽能光伏發電向替代能源過渡，成為世界能源結構組成的重要部分。
2.2 太陽能熱利用
2.2．1太陽能熱水器
熱水器是太陽能熱利用中商業化程度最高、應用最普遍的技術。1998年世界太陽能熱水器的總保有量約5 400萬m2。塞浦路斯和以色列人均使用太陽能熱水器面積居世界首位，分別為1 m2/人。日本和以色列太陽能熱水器戶用比例分另為20%和80%。21世紀熱水器將仍然是太陽能熱利用的最主要市場之一。目前雖然許多國家都得到了較普遍應用，但世界太陽能熱水器的平均用戶比例還非常低，約1%~2%，同日本的20%和以色列的80%相比，相差很遠；此外，服務業、旅游業、公共福利事業等中低溫熱水應用市場也非常大。1997年世界太陽能熱水器的市場約7億美元。2015年世界人口約70億，如果熱水器用戶比例達到20%（日本今天的水平），社會經濟和環境效益將非常顯著。
2.2．2太陽能建筑
發展很迅速。80年代國際能源組織（IEA）組織15個國家的專家對太陽能建筑技術進行聯合攻關，歐美發達國家紛紛建造綜合利用太陽能示范建筑。試驗表明，太陽能建筑節能率大約75%左右，已成為最有發展前景的領域之一。建筑能耗占世界總能耗的1/3，其中空調和供熱能耗占有相當大的比例，是太陽能熱利用的重要市場。太陽能建筑的發展不僅要求建筑師和太陽能專家互相密切合作，而且要求在概念、技術上相互融合、滲透、集成一體，形成新的建筑概念和設計。目前太陽能建筑集成已成為國際上不僅要求有高性能的太陽能部件，同時要求高效的功能材料和專用部件，如隔熱材料、透光材料、儲能材料、智能窗（變色玻璃）、透明隔熱材料等，這些都是未來技術開發的內容。
2.2．3太陽能熱發電
目前熱發電系統主要有3種類型：槽式線聚焦系統、塔式系統和碟式系統。槽式系統是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內偉傳熱工質加熱產生蒸汽，推動常規汽輪機發電；塔式系統是利用獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一個固定在塔頂部的接收器上，以產生很高的溫度；碟式系統是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，接收器在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱工質被加熱到750℃左右，驅動發動機進行發電。
以色列魯茲（Luz）公司1985年起先后在美國加州的Mojave沙漠是建成9個槽式發電裝置，總容量354MW。隨著技術不斷發展，系統效率由起初的11.5%提高到13.65,發電成本由26.3%美分/(kW?h)降低到12美分/(kW?h)。但近幾年來這種系統沒有擴大和推廣，可認為只是一種大型的商業化示范系統。其它2種處在研究開發和示范階段，其中由于碟式系統光學效率高、啟動損失小及效率高達295，在3類系統中位居首位。太陽能熱發電技術同其它太陽能技術一樣，在不斷完善和發展，但其它太陽能技術一樣，在不斷完善和發展，但其商業化程度還未達到熱水器和光伏發電的水平。太陽能熱發電正處在商業化前夕，預計2020年前，太陽能熱發電將在發達國家實現商業化，并逐步向發展中國家擴展。
3.我國太陽能利用概況和21世紀發展思考
3.1 光伏發電
我國太陽池的研究始于1958年, 1959年研制成功第1個有實用價值的太陽電池。1971年3月首次成功地應用于我國第2顆衛星上，1973年太陽電池開始在地面應用，1979年開始生產單晶硅太陽電池。80年代中后期，引進國外太陽電池生產線或關鍵設備，初步形成生產能力達到4.5MW太陽能光伏產業。其中單晶硅電池2.5MW,非晶硅電池2MW,工業組件的轉換效率單晶硅電池為11%~13%, 非常硅電池為5%~6%。
我國光伏組件生產逐年增加，成本不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加，1999年底累計約15MW。應用領域包括農村電氣化、交通、通信、石油、氣象、國防等。特別是光伏電源系統解決了許多農村學校、醫療所、家庭照明、電視等用電，對發展邊遠貧困地區的社會經濟和文化發揮了十分重要的作用。西藏有7個無電縣城采用光伏電站供電，社會經濟效益非常顯著。
在研究開發方面，開展了單晶硅、多晶硅電池研究及非晶硅、碲化鎘、硒銅等薄膜電池研究，同時還開展了澆鑄多晶硅、銀/鋁漿、EVA等材料研究，并取得可喜成果，其中刻槽埋柵電池效率達到國際水平。
20年來我國光伏產業已形成了較好基礎，但在總體水平上我國同國外相比還有很大差距，表現為：（1）生產規模小。我國太陽電池制造廠的生產能力約為0.5~1MW/a，比國外生產規模低一個多數量級。（2）技術水平較低。電池效率、封裝水平同國外存在一定差距。（3）專用原材料國產化經過“八五”攻關取得一定成果，但性能有待能有待進一步改進，部分材料仍采用進口品。（4）成本高。目前我國電池組件成本約30元/W，平均售價42元/W，成本和售價都高于國外產品。（5）市場培育和發展遲緩，缺乏市場培育和開拓的支持政策、法規、措施。
21世紀我國光伏發電的發展可考慮2種模式，即年增長率約15%的常規模式和在政策法規驅動下年增長率約25%的快速模式。根據光伏工業自身的發展經驗，生產量和規模每增加1倍，成本下降約20%，而價格通常比成本高30%；發電成本考慮了總系統價格、經濟壽命（折舊期）、利率、運行和維護費用、保險費等因素。按照這種估算，2010年我國光伏組件年生產量將分別達到11MW和27MW，發電成本分別為1.14和0。96元，裝機容量分別達到80MW和140MW。2030年光伏組件年生產量分別達到175MW和2 320MW，發電成本分別為0.57和0.28元, 總裝機容量分別達到1 700MW和11 700MW。光伏技術的發電成本在2020年估計在0.5~1.0元/(kW?h)范圍, 在相當大的市場上開始具有競爭力; 在2030年左右, 則在幾乎整個電力市場上都具有競爭力; 聯合國專家組針對世界光伏技術和產業的發展作了更詳細的分析和預測[9], 結果更為樂觀: 2005~2015年發電成本在0.045~0.091美元/(kW?h)之間, 在相當大的市場上開始具有競爭力; 2015年后,發電成本低于0.045美元/(kW?h), 則在幾乎整個電力市場上都具有競爭力。
3.2 太陽能熱利用技術
3.2.1熱水器
太陽能熱水器是我國太陽能利用中應用最廣泛、產業化發展最迅速的領域，1979~1998年期間平均年增長率35%。1987通過引進銅鋁復合吸熱板技術并與我國自選研制成功的鋁陽極化選擇性吸收涂層技術相結合，使我國太陽能熱水器產業進入現代化生產階段。80年代后期，我國先后研制成功全玻璃和熱管式真空管集熱器并實現了產業化。1998年全國熱水器產量約400萬m2，總安裝量約1 400萬m2，占世界第1位。
我國目前太陽能熱水器產業已處在商業化良性運作時期，絕大部份熱水器企業都有良好的經濟效益。目前我國有上千個熱水器生產廠家，年安裝量約1 400萬m2，占世界第1位。但戶用比例僅3%，與日本和以色列等國家相比，差距很大。到2010年，我國人口約14億，熱水器戶用比例如果能達到10%，平均戶用面積也將有所增加，熱水器總安裝量將達到1億m2。亞太銀行專家對我國太陽能熱水器的利用給出估計：10%的住宅安裝太陽能熱水器（2m2/戶），熱水負荷的75%由太陽能供給，每年可節約310億kW?h電（相當于1 050萬t標煤），相當于減排3 850萬t CO2，說明太陽能熱水器的經濟、環境和社會效益非常好。
3.2.2太陽能建筑
我國70年代開始被動太陽年采暖建筑的研究開發和示范, 至今已抗議約1 000萬m2(建筑面積)。目前被動太陽房開始由群體建筑向住宅小區發展，如甘肅省臨夏市建成占地9.8hm2、建筑面積9.2萬m2的太陽能小區；蘭州“陽光計劃”投資4.28億在郊區興建73.3萬m2太陽能住宅小區等。我國被動太陽房采暖節能60%~70%，平均每m2建筑面積每年可節約20~40kg標準煤，發揮著良好的經濟產社會效益，但在技術水平上同國外還有相當大的差距。
21世紀應組織建筑師和太陽能專家聯合攻關，解決太陽能技術與建筑的集成技術，使太陽能采暖和熱水器真正納入建筑的集成技術，使太陽能采暖和熱水器真正納入建筑設計標準和規范，參照以色列作法，通過強制性政策法規，逐步實現民用建筑必須有太陽能設計才可批準施工。爭取在2010年和2030年分別實現民用建筑太陽房達到10%和30%，其社會、經濟、環境效益將十分可觀。
3.2.3太陽能熱發電
我國太陽能熱發電技術的研究開發工作始于70年代末，擔由于工藝、材料、部件及相關技術未得到根本解決，加上經費不足，熱發電項目先后停止；國家“八五計劃安排了小型部件和材料的攻關項目，帶有技術儲備性質，目前還沒有試驗機，與國外差距很大。我國熱發電與國外差距很大。考慮到國內外的技術現狀作粗略預測，在2000~2010期間進行MW級樣機研制及示范，2010~2030期間進行10~100MW級商業性示范，2030~2050期間進行1 000MW級商業化推廣應用。
4.政策措施建議
（1）結合我國實際情況制定鼓勵可再生能源利用的政策法規。（2）鼓勵產業發展，積極開拓市場。為使太陽能在21世紀中葉成為后續能源之一，必須從現在起，加大投入，通過產業化技術攻關、消化吸收等，使我國光伏制造產業在技術水平、市場規模、自動化程度、原材料國產化程度方面趕上國際先進水平；通過激勵政策，積極鼓勵大型企業參與太陽能光伏技術的產業活動。通過市場激勵政策促進消費，開發邊遠地區光伏市場。（3）結合“西部大開發戰略”，把太陽能列入重點建設項目。作好西部地區全面利用太陽能的規劃及實施措施，將太陽能作為這些地區的后續替代能源。（4）加大基礎性應用研究投入，如新型薄膜太陽電池、太陽能基礎材料、光譜選擇性吸收薄膜和其它光譜反射、透過功能薄膜等，為未來大幅度降低太陽能利用能量成本奠定基礎。??
中國光伏發電產業與市場
中國于1958年開始研制太陽電池，1959年第一塊有實用價值的太陽電池誕生。1971年3月首次應用太陽電池作為科學實驗衛星的電源，開始了太陽電池的空間應用。1973年首次在天津港的浮標燈上進行太陽電池供電試驗，開始了太陽電他的地面應用。
1.產業及產品
??? 經過40年的努力，中國光伏發電產業已具有一定的基礎。到1998年底，已建成6個初具規模的光伏電池
專業生產廠，光伏電池組件的年生產能力為4．5MW，其中：單晶硅電池2．5MW，非晶硅電池2MW。
中國主要光伏電池廠的情況列于表1。

中國光伏電他的主要產品是單晶硅電池和非晶硅電池，多晶硅電池只有少量的中試產品。單晶硅電池主要是直徑100mm的圓片，商品組件的轉換效率為11％一13％，由36片電池串聯成的組件的功率為37W，左右。個別工廠可以生產100mmX100mm的準方片單晶硅電池，但受現有設備條件的限制和在成本上的考慮，未進行正式生產。商品非晶硅光伏電池組件的最大面積為305mm×915mm，轉換效率為5％一6％，功率為11一12Wp，為單結p-i-n電池。多晶硅光伏電池組件中試產品的轉換效率為10％一11％。
??? 1998年中國光伏電池組件的產量為2。3MW，其中：單晶硅光伏電池組件為1．8MW，非晶硅光伏電池組件為0．5MW。1998年從國外進口單晶硅光伏電池及組件約200kw。
??? 1998年中國單晶硅光伏電池組件的售價為40一45元／Wp，非晶硅光伏電池組件的售價為24一26元／Wp。
2．研究與開發
??? 中國光伏發電的研究開發工作，經過幾十年的努力取得了不小的成就。有關研究單位、高等院校、工廠企業先后開展了單晶硅和多晶硅高效電池、非晶硅薄膜電池、CdTe薄膜電池、CIS薄膜電池、多晶硅薄膜電池以及應用系統關鍵設備的研究開發。
???? 近年來，在國家科技部和北京市的支持下，國家新能源工程中心和北京市太陽能光電中心取得一些可喜的研究成果。單晶硅高效電池效率達到19．79％，大面積6cm×5cm）刻槽埋柵單晶硅電池效率達到18．6％，多晶硅電池效率達到13．5％，10cm×10cm多晶硅電他效率達到11．8％；在多晶硅薄膜電池方面，采用快速熱CVD技術在非活性襯底上制備的多晶硅薄膜電池效率達到12．11％，采用pECvD技術制備的微晶硅／非晶硅迭層薄膜電池效率達到9．5％。
???? 在光伏發電的平衡系統方面，也取得了不小的進步。“八五”期間，開發出了獨立光伏發電系統用的15kW和30kw的正弦波DC一AC逆變器，逆變效率大于90％；“九五”期間，在國家科技部的安排下，又開展了kW級井網逆變器的研究與開發，研制出了一系列光伏專用的控制器和檢測儀器。
???? 在光伏水泵系統、通信光伏電源系統、獨立光伏電站、輸油輸氣管道陰極保護光伏電源系統、家用光伏電源系統、光／風互補發電系統等的系統技術方面，也取得了不少研究成果和工程經驗。
3．應用與市場
中國光伏電池的地面應用始于1973年。26年來，系統技術不斷提高，應用項目不斷增多，市場不斷擴大。1980年以前，應用項目有限，功率很小，光伏電池年銷售量不超過10kw。由于電池價格昂貴，1985年以前，主要是作為航標燈、鐵路信號燈、氣象臺站觀測儀表、電圍欄、小型通信機、黑光燈、直流照明燈、割膠燈等的電源，功率不大。這是我國光伏發電市場應用的初級階段。這一時期，在原國家科委的支持下，進行了一些對于今后市場開拓具有指導意義的示范工程，如太陽能無人值守微波中繼站、小型太陽能充電站、農村載波電話光伏電源系統、石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統等。80年代后期，隨著幾條光伏電池生產線的引進，光伏電池價格下降，產量提高，應用領域不斷開辟，市場逐漸拓展。? 90年代以來，改革開放的大好形勢，為光伏發電的廣泛應用和市場開拓創造了有利條件，光伏電池已不再是僅僅作為小功率電源來使用，而是擴展到通信、交通、石油、氣象、國防、農村電氣化以及民用等國民經濟的不同應用領域，光伏電池用量每年以20％以上的速率遞增。到1998年底，中國光伏電他的累計用量已達13．2MW。
值得一提的應用項目有：（1）建成了40多座縣、鄉級小型光伏電站，光伏電池總裝機容量約600kW，其中以西藏為最多，達426kW；以1998年10月建成的西藏那曲安多縣光伏電站的光伏電池裝機容量為最大，達100kw。（2）家用光伏電源在青海、內蒙古、新疆、甘肅、寧夏、西藏以及遼寧、吉林、河北、海南的部分地區和四川的阿壩州等地已進入較廣泛地推廣應用階段。據不完全統計，至今全國已累計推廣應用家用光伏電源約15萬臺，光伏電池總功率約達2．9MW。（3）在22所農村學校建立了光伏電站，光伏電池組件的總裝機容量為57kw。（4）1998年在中國通信史上建設難度最大的蘭一西一拉光纜干線工程中，有26個光纜通信站采用光伏電池作電源，其海拔高度多在4500m以上，光伏電池組件的總功率達100kW。（5）1996年建成了塔中4一輪南輸油輸氣管道陰極保護光伏電源系統，光伏電池組件總功率為40kw。該系統橫貫塔克拉瑪干大沙漠，總長達300km，工程環境惡劣復雜。（6）在1995年62個國家重點援藏項目之一的西藏廣播電視發射接收工程中，采用光伏電池供電。在西藏自治區建區30年大慶之前，共建216套衛視接收站光伏電源供電系統和118套調頻發射站光伏電池供電系統，光伏電池組件總功率為56kw。
表2列出了中國光伏電池歷年的產量、價格和累計用量。

?4．存在的主要問題???????????????????????????????????????????????????
??? 從總體上來講，中國的光伏發電產業，與國外發達國家相比還有很大差距，存在的主要問題是：?
??? （1）生產規模小。目前的4個單晶硅光伏電池生產廠，基本上保持在1987一1990年引進時的生產規模和技術工藝水平。各廠在引進時都稱年生產能力為IMW，但各廠都在不同的工藝環節上存在著“瓶頸”，因此：實際年生產能力都在0．5MW左右，所以中國晶體硅光伏電池的全國總計年生產能力僅為2MW。1998年中、國單晶硅光伏電池組件的年產量為1．8MW，僅占世界光伏電池總產量的1．14％。生產的規模化程度，比國外的5一20Mw的生產規模低一個數量級。
??? （2）技術水平較低。目前中國商品單晶硅光伏電池組件的光電轉換效率多在11％一12％之間；組件的封裝水平較低，有的組件經過3一5年的使用有發黃、起泡、焊線脫落、效率下降等現象；組件的實際使用壽命，也不如國外產品。至今尚無多晶硅光伏電池的生產工廠。非晶硅光伏電池廠只能生產單結電池，穩定性較差，轉換效率較低，尚不能生產雙結和三結電池。
??? （3）平衡設備薄弱落后。光伏發電用的控制器、逆變器等關鍵平衡設備，至今尚無具有一定規模的、擁有較先進生產和檢測設備的專業工廠生產，僅在幾個研究所等單位有小量的生產，技術性能不夠高，可靠性較低，品種規格少，價格也高，更談不上研究開發更先進的產品。
??? （4）專用材料的國產化程度不高。銀漿、低鐵鋼化玻璃、PVF等關鍵封裝材料尚未真正實現國產化。國家曾把專用材料的國產化列入“八五”攻關計劃，雖然取得了一定成果，但性能仍然不如國外產品，各生產廠為保證產品質量，目前許多專用材料仍然依靠從國外進口。
??? （5）成本、價格高。目前晶體硅光伏電池組件的生產成本約為26一30元／Wp，平均售價約為40一45元／Wp，成本和售價均高于國外產品，在國際市場上缺乏競爭力。
5 。規劃和設想
??? 中國地域遼闊，人口眾多，電網難以覆蓋的無電地區面積大、人口多，許多特殊領域需要采用光伏發電供電，光伏發電的潛在市場十分巨大。面對這樣一個將被開發的巨大市場，中國政府和光伏界，必須采取有力措施，加大投入力度，加快中國光伏發電技術的發展和產業建設，以占領這個廣闊巨大的應用市場。
??? （1）1995年11月，國家計委、國家科委、國家經貿委制定并頒布了“1996一2010年中國新能源和可再生能源發展綱要”。“綱要”把光伏發電技術的開發利用作為發展的重點之一。提出：特別要在太陽電池組件和
配套的技術裝備方面加強研究開發，努力降低系統造價；在2000年前，完成西藏9個無電縣獨立光伏電站的建設，大力推廣應用小功率光伏電源系統，建立分散型和集中型MW級聯網光伏示范電站。并提出了提高認識加強領導、制定優惠政策、加強科研和示范、加強產業建設、開展國際合作引進國際先進技術和資金等對策和措施。
??? 為組織實施“綱要”，制定了“中國新能源和可再生能源發展優先項目”。項目中的第二項為光伏技術，內容包括兩大方面：（1）發展高效低成本太陽電池，建立一條年生產能力為MW級的生產線。（2）建立MW級多晶硅太陽電池組件生產線，要求組件效率達13％，組件壽命20一25年；對單晶硅太陽電池組件生產線進行技術改造，要求組件效率達14％一15％，組件壽命20一25年。在光伏應用方面，“項目”要求實現小功率光伏電源的產業化，100kw容量以下獨立光伏電站系列化、規范化和商品化，研究井網光伏發電技術，為大規模應用做好前期準備。同時開展高揚程光伏水泵的研制。
??? （2）1996年國家電力部提出“1996一2020年太陽能發電發展規劃設想”。該設想內容：①采用家用光伏電源系統解決150萬戶無電農牧民的供電問題。②在1996一2000年期間，每年建設50座縣、鄉對才用小型光伏
電站，平均每座規模為10kW，到2000年建成的總裝機容量為2。 5MW；在2001－2020年期間，除繼續在居住相對集中的無電地區建設光伏電站外，還可發展城市小規模井網或獨立運行的光伏電站，平均每年建設50座，平均每座規模為30kw，到2020年建成的總裝機容量為30MW，③到2000年末，建設2座容量500kW井網運行的大型光伏電站；在2001一2020年期間，建成5座容量各IMW井網運行的大型光伏電站，為電網提供補充電力。同時提出了為實現這一設想在研究開發、產業建設、政策措施等方面的建議。
??? （3）1996年國家計委制訂了“中國光明工程”實施計劃草案。計劃到2010年利用小型風力發電、太陽能光伏發電和各種新能源互補發電系統，使2300萬農村無電人口用上電，使他們人均擁有發電容量100W。其首期目標是：解決80O萬無電人口（約178萬戶）、2000個無電村及100個微波站、100個邊防哨所的基本用電問題。初步計算，為實現這一目標約需小型風力發電機組87．3萬臺，光伏電池組件105．7MW。
6．未來應用市場估計
??? 21世紀世界能源將發生巨大的變革，以資源有限、污染嚴重的化石能源為主的能源結構，將逐步轉變為以資源無限、清潔干凈的可再生能源為主的多樣化、復合型的能源結構。但在21世紀的前30一40年，世界能源仍將以化石能源為基石，不包括水能在內的可再生能源在世界能源構成中的比重，雖會有所上升，但仍將不會很大。這是因為，一場能源結構的重大變革絕非一日之功，是一個由量變到質變的漸進過程，至少需要百年以上的時間。根據中國政府關于經濟與社會發展的遠景目標，參照世界光伏市場發展的總趨勢，對中國未來12年（1999一2010年）的光伏應用市場作如下初步估計。
??? 市場估計和價格估計是建立在以下技術預測基礎上的：①晶體硅光伏電池在2010年前仍然是光伏技術的主角，但將向高效率、低成本的方向大步前進；②薄膜光伏電池是21世紀中葉以后的主力電池，前景看好，在2010的前后可望有重大突破，逐步投入商業化生產，并應用于光伏井網發電和光伏屋頂發電等領域；③控制器、逆變器等關鍵平衡設備將向高可靠、高效率、智能化、低成本的方向發展，并取得重大進展；④將研制開發出更適合光伏發電用的長壽命、低成本、免維護的蓄電池；⑤系統集成技術將更加科學化、規范化、智能化、綜合化。
6．1非聯網系統應用市場估計
??? 中國目前的光伏發電系統均為非聯網光伏發電系統艱）通常所說的獨立光伏發電系統。估計在今后12年，即從1999一2010年，中國的非聯網光伏發電系統的光伏電池裝機容量，將會以大于20％的速度逐年遞增，參見表3，這個估計與下面的分項估計不是相加的關系，分項估計將大于這個總估計。
．1．1農村及農村電氣化
?? （1）市場估計
??? 估計到1998年底，中國至少還會有約1400多萬戶、6000多萬農牧業人口仍然未能用上電。在這些人口中，有相當一部分居住在西北五省、區以及內蒙古、西藏、云南、海南、四川阿壩州等太陽能資源豐富或比較豐富的地區，具有利用光伏發電解決其基本生活用電和少部分生產用電的自然資源條件。下面僅根據國家關于農村電氣化的總要求及有關部門、有關省區關于農村電氣化的規劃和設想，對農村及農村電氣化方面的光伏市場作一初步估計，參見表4。
?
上述估算，包括獨立光伏電站、家用光伏電源和光伏水泵等。在1999一2000年的市場需求量中，包括了世界銀行及荷蘭殼牌家用光伏電源系統項目中光伏電他的安裝容量。
???? 由于中國農牧民尚很貧困，就是到2010年，許多邊遠山區、高原的農牧民也仍然不會十分富裕。所以，在估算中，家用光伏電源的安裝功率，在2000年前多按每戶20一50W計，在2001一2010年多按每戶50一100W計。
??? 上述估算考慮了有關省、區的規劃和預測。內蒙古對該區近期的光伏市場作了預測：2一10kW的村落光伏發電系統的需求量約為5001000座，家用光伏電源的需求量約為30萬套，共計約需光伏電池20MW以上。甘肅的規劃目標是：“九五”期間共安裝家用光伏電源10萬戶，2001一2010年期間共安裝家用光伏電源14萬戶。新疆的規劃目標是：。‘九五，，期間安裝2一3萬套家用光伏電源，在牧區建設500座光伏電站和3個鎮照明、電視光伏電源系統，青海省電力局在其“1995一2010年的電力扶貧共富工程”中規劃，安裝家用光伏電源7．5萬套、計1．4Mw，并建設縣、鄉光伏集中供電系統340kw。
?? （2）價格估計
??? （a）家用光伏電源系統
???? 以目前應用最多的20W直流家用光伏電源系統為例作一粗略剖析。
???? 家用光伏電源系統目前的平均售價為1800元，即平均每峰瓦系統為90元，其中光伏電池組件為840元，占整個系統售價約50％，而其降價的潛力最大，估計可由現在的42元／Wp左右，到2000年降至35元／Wp左右，到2005年降至30元／Wp左右，到2010年降至20元／Wp左右。這樣，家用光伏電源系統的售價，就可由現在的90元／Wp，在2000年降低到75一s0元／Wp，在：005年降低到60一70元／Wp，在2010年降低到50一55元／Wp。隨著農牧民經濟收入的增加，常規電力價格的不斷上漲，家用光伏電源系統的售價又以這樣大的幅度逐年下降，農牧民是有能力購買家用光伏電源的，其市場將會逐年擴大。
??? （b）獨立光伏電站
???? 目前，在一般地區，光伏電站的系統造價為90一100元／Wp；在西藏等交通極其不便的高海拔地區，光伏電站的系統造價為120一130元／Wp。其中，光伏電池組件的價格占整個系統造價約45％一50％。如果光伏電他的售價以上述的速度降低，那么光伏發電的系統造價到2010年降低到6元／Wp以下，是完全可能的。這樣，光伏電站的發電成本就可比柴油機發電便宜；比綜合計算的常規能源發電廠的發電成本僅高幾倍，在一些特定地區就具有了競爭力。
??? （c）光伏水泵系統
???? 目前光伏水泵系統售價為70元／Wp，其中：光伏電池組件及支架約為45元／Wp，占64％；機泵、逆變器 及潛水電纜等約為25元／Wp，占36％，按照上述光伏電池逐年降價的估計，到2010年光伏水泵系統的售價 降低到40一45元／Wp，是完全可能的。這樣，光伏水泵系統的市場需求量，就將會成數倍的增長。
??? 6 。1．2通信
??? （1）市場估計
???? 估計1998年中國在通?信電源方面應用的光伏電池組件大約有0．8MW。
???? 通信業是國民經濟的基礎產業，隨著國民經濟的快速發展，通信業的發展速度也必將十分快速。我們估計，應用于通信業的光伏電池組件，在今后12年，前7年將以每年10％的速度遞增，后5年將以每年5％的速度遞增，參見表5。主要應用于光纜通信、微波通信、農村通信、衛視接收站等方面。
?
（2）價格估計
???? 通信光伏電源的價格，包括光伏電池、蓄電池、控制器等在內的平均系統價，目前約為80一90元／Wp。我們估計，到2005年可望降到65一70元／Wp，到2010年可望降到55一60元／Wp。
6．1．3其它工業領域
??? （1）市場估計
????? 主要包括鐵路及公路信號電源、航標及燈塔電源、氣象臺站電源、地震測報臺站電源、管道陰極保護電源、森林防火系統電源、公路道班電源、邊防哨所電源、公路標志電源等。這些工業領域對光伏電他的需求量，按照占整個光伏市場總量的20％計，基期的1998年為0．40MW，2000年為0．58MW，2005年為1．44MW， 2010年為3．57MW。
??? 其中光伏電池在海水淡化、電動車、工業備用電源、制氫等方面的應用將是很值得大力開發的項目，應用前景廣闊；管道陰極保護、公路標志及道班、鐵路信號等方面對光伏電他的需求量，將會有比較大的增長。
???? （2）價格估計
????? 目前的平均系統價格為85一90元／Wp，估計2005年有可能降到65一70元／Wp，2010年有可能降到50一55元／Wp。
6．1．4民用商品及其它
??? （1）市場估計
????? 主要包括太陽帽、太陽能充電器、太陽能計算器、太陽能手表、太陽能鐘、太陽能路燈、太陽能庭院燈、太陽能玩具、太陽能廣告燈箱、太陽能汽車、太陽能游艇、太陽能半導體冷藏箱等。
????? 按照占整個光伏市場總量的10％計，基期的1998年為0．20MW，2000年為0．29MW，2005年為0．72MW，2010年為1．8MW。
????? 其中太陽能路燈、太陽能玩具、太陽能庭院燈、太陽能廣告牌等項目的需求量，將會有較大幅度的增長。
???? （2）價格估計
????? 估計到2005年的平均系統價格可降為60一70元／Wp，2010年可降為45一50元／Wp。
6．2聯網系統應用市場估計
???? 聯網發電系統是光伏技術步人大規模發電階段、成為電力工業組成部分之一的重大技術步驟，是當今世界光伏發電的發展趨勢。聯網發電系統，可分為直接并入電網的聯網系統和與建筑相結合的即屋頂聯網系統等類。在光伏聯網發電系統方面，中國目前尚處于蘊釀階段，還無應用實例。應該采取措施，籌措資金，于1999年開始建設2一3處10kW級的光伏聯網發電系統，以宣傳示范，總結經驗，完善技術。
6．2．1聯網發電
?? （1）市場估計
???? 隨著光伏發電系統造價的大幅度降低，常規能源發電綜合成本的不斷上升，環境保護要求的日益嚴格，聯網發電系統的市場需求將不斷擴大。估計，在2000年建設光伏電他裝機容量共計為IMW的光伏聯網發電系統3一4座；到2005年建成光伏電池裝機容量共計為5MW的光伏聯網發電系統5一8座；到2010年建成光伏電池裝機容量共計為15MW的光伏聯網發電系統15一20座。
?? （2）價格估計
???? 由于聯網發電系統所發的電力直接并入電網，省掉了貯能的蓄電池組，因而其造價一般來說會比獨立光伏發電系統要低15％一20％左右。2000年的系統造價為65一70元／Wp，2005年為50一60元／Wp，2010年將降到40一45元／Wp。
6．2．2屋頂發電
??? （1）市場估計
????? 光伏發電與建筑相結合，構成光伏屋頂發電系統，近年來在國外發展甚快，前景誘人，市場廣闊。其特點是：與電網并聯，可以完全省掉或大部分省掉蓄電池；通過巧妙地設計，可以降低建筑造價，從而也就降低了光伏發電系統的造價；適合于因地、因戶制宜的分散用電；可對電網起一定的調節作用等。
????? 在2000年建設2一3kW的光伏屋頂發電系統40套，共計安裝光伏電池80一120kW；到2005年建成2一4kW的光伏屋頂發電系統10000套，共計安裝光伏電池20000一40000kW；到2010年建成2一5kW的光伏屋頂發電系統200000套，共計安裝光伏電池400000一1000000kW。
??? （2）價格估計
????? 2000年的系統價格為60一70元／Wp，2005年的系統價格為50一55元／Wp，2010年的系統價格為40一45元／Wp。
7．關于中國光伏發電產業化發展的建議
??? 為促進和加快中國光伏發電產業化發展進程，借鑒國外經驗，從中國現狀和實際出發，提出如下建議：
??? 第一，建議國家制定規劃、計劃，采取有力措施，加大投資力度，并制定和實行一系列的優惠政策，來支持和扶植中國光伏發電產業化發展。
??? 光伏發電技術是新能源技術的重要組成部分，是正在發展著的高新技術，是把世界能源從以資源有限、污染嚴重的化石能源為基礎的軌道上轉換到以資源無限、清潔干凈的可再生能源為基礎的軌道上來的能源革命的重要方面軍。因此，世界各國，特別是發達國家，都十分重視，紛紛制定規劃，采取措施，投入巨額資金，積極發展。世界各國的實踐說明，光伏發電技術的發展和產業化，離不開政府的扶持。政府的扶持是光伏發電技術發展和產業化的強大動力。把一個新興的、正在發展著的高新技術一下子就徹底地推入市場，而國家不給予必要的扶植和支持，是不現實的：它是很難快速而健康地成長起來的。美國、日本、德國等發達國家，為了促進和加快光伏發電技術等新能源技術的發展和產業化，一方面是制定國家級的規劃、計劃，采取有力措施組織實施，并投入巨額資金對重要課題組織力量進行研究開發；另一方面則是對光伏企業在一定時期內實行減免稅收等的優惠政策，對用戶購買光伏設備在一定時期內給予補貼和貸款的優惠政策等，以刺激和鼓勵
公眾使用光伏設備。在印度等發展中國家，政府也同樣制定有發展光伏發電技術的規劃，并投入了不小的研究開發和試驗示范資金，并出臺了與上述各國相類似的扶植和鼓勵的一系優惠政策／p度的光伏發電技術所以發展快，走在發展中國家的前列，政府的扶植是重要的原因。中國雖然也有粗線條的規劃，也有一些扶持和鼓勵的優惠政策，有些省和自治區對農村的光伏應用也有一定的地方財政上的補貼，但總的來說，規劃粗放，不具體，資金不落實，很難操作實施；用于研究開發和試驗示范的資金投入少，使用分散，力度不夠；對光伏企業的優惠政策少得可憐，而且不系統、不規范；鼓勵用戶應用的補貼和貸款等優惠政策不完善、不規范，已有的也是不連續、數額小。為此，建議：
??? （1）在國務院領導下，成立一個統一的、有權威的全國新能源技術發展和產業化領導小組，負責全國新能源技術的規劃編制、政策制定、組織協調、資金籌措和分配、重大課題和工程的安排等。這樣，就可把國家計委、國家經貿委、科技部、農業部、國家電力公司等部門的力量統一起來，變成合力。
??? （2）在三委“綱要”的基礎上，盡快制定一個具體的、可操作的1999一2005年的光伏發電技術發展和產業化的7年計劃。應做到：有目標，有項目，有內容，有要求，有資金來源，有措施，可以操作。
??? （3）通過“S-863計劃”、“火炬計劃”、“重大科技項目攻關計劃”、“基礎科學研究計劃”，“國家自然科學基金”等，對光伏發電技術發展及其產業化給予更多、更大支持，列入更多研究課題和試驗示范項目。
???? （4）通過“雙加工程”等技改資金，對光伏企業的技術改造項目給予低息、貼息等優惠貸款上的支持。
???? （5）建議國家對生產光伏產品的企業，在增值稅和所得稅的征收上，制定一個在一定時間內給予免稅和減稅的優惠政策，以扶持其發展。
???? （6）建議國家制定一個對無電貧困地區廣大農牧民為解決其最低生活用電而購買的光伏電源設備給予一定數量或比例補貼的辦法，以刺激他們采用光伏設備，使廣大無電農牧業戶早日用上電。補貼資金，可以設想從國家扶貧基金和電力扶貧共富工程資金中解決。
???? （7）光伏發電技術走向產業化大規模應用的一個重要發展趨勢，是與電網并聯和與建筑相結合。為促使中國光伏發電技術盡快跟上這一前景廣闊的商業化大規模應用的趨勢，建議國家投入一定數量的資金安排一些示范工程項目，以取得經驗和完善技術。對一定時期內的井網光伏發電工程和與建筑相結合的光伏發電工程，國家應給予40％一50％的補貼，以刺激應用，調動有關方面和用戶的積極性。
????? 第二，建立光伏發電技術發展及產業化基金。
????? 為加快中國光伏發電技術發展及產業化進程，籌措一筆可用的發展資金是重要的一環。參照國內外經驗，建議采用在每千瓦時用電中加價：厘錢的辦法建立“中國光伏發電技術發展及產業化基金”，有計劃、有重點的使用，滾動發展。按2000年發電量14000億kWh計，每年可籌集基金14億元，5年可籌集基金70億元。
???? 第三，宣傳教育，科學普及）讓廣大人民了解光伏發電技術，動員廣大人民投入光伏發電技術的推廣應用。
??? 建議廣泛利用電視、電影、廣播、互聯網、報紙、雜志、書籍等各種宣傳教育和科學普及的媒體以及學校教育等形式，宣傳利用光伏發電技術的意義，普及光伏發電知識，讓廣大人民、特別是青少年，關心光伏發電技
術，懂得光伏發電技術的基本知識，動員廣大人民都來關心光伏事業、投入光伏事業。有廣大人民、特別是青少年的了解、關心、支持和參與的事業，必將興旺發達。
???? 第四，進一步建立健全光伏發電技術的基本標準、規范和技術要求，強化對于光伏發電系統及部件的質量檢測和技術監督，嚴格光伏市場的監督管理。
??? 這是光伏發電技術產業化發展的重要技術措施和管理保證。目前的現狀是：（1）基本標準、規范和技術要求不健全、不配套，已有的一些也未得到嚴格、認真地貫徹執行；（2）生產光伏電池組件的企業及生產配套蓄電他的企業，雖然都有較為完備的產品檢測制度和方法，但有的企業貫徹執行不夠嚴格認真，而在一些小型的蓄電池生產廠則不是缺乏嚴格的產品檢測制度和方法，就是對于質量的控制很不認真、很不嚴格；（3）多數控制器、逆變器的生產單位，規模小，檢測儀器設備不齊、不多，缺乏嚴格的技術工藝規程和檢測方法，質量控制不嚴格，以致進入市場的若干產品故障頻繁、可靠性不高；（4）進入市場的少數光伏產品，無商標，無銘牌，無完備的產品說明書和安裝使用手冊，甚至有假冒偽劣產品流入市場，魚龍混雜，敗壞了光伏產品的聲譽。因此，必須盡快進一步建立健全光伏發電技術最基本的標準、規范和技術要求；必須下大力氣強化光伏系統及其部件的企業內部的檢測制度和對于產品質量的嚴格監控，在企業外部則應建立幾個全國性的具有權威的產品檢測中心，進行質量認證；必須嚴格規范和凈化光伏市場，設法堵住假冒偽劣產品流入，使光伏發電技術的產業化發展健康而有序地前進。
???? 第五，建議通過多種形式組建幾個光伏企業集團，形成規模優勢，大幅度降低產品成本，占領和開拓更 廣、更大市場。
???? 現有的光伏電池生產企業，規模小，技術經濟實力弱，生產設備陳；日、老化、不平衡，生產成本較高，很難適應國際光伏市場激烈競爭的形勢。建議采取多種形式組建幾個具有3一5MW以上光伏電池生產能力的、高起點的、具有較強技術經濟實力的、既生產光伏器件又生產光伏應用系統的大型光伏企業集團，以形成規模優勢，大幅度降低產品的成本。所謂多種形式，就是以現有的光伏電池生產企業為基礎，采取或由大企業集團兼并，或由大企業集團投資控股，或與外國大型光伏企業合作、合資，或由國內幾家相關光伏企業聯合、改組等形式來組建具有一定規模的大型光伏企業集團，以形成規模優勢，進而轉變為經濟優勢。
???? 第六，多渠道、多形式的廣泛開展光伏技術的國際合作和技術交流，以加快和促進中國光伏發電技術的提高和產業化發展進程。這是一個投入少、見效快的好辦法，應充分加以利用。
多渠道、多形式的利用國際組織、外國政府、外國公司的經濟、技術援助，開展光伏應用的試驗示范工程等，對開拓中國的光伏應用領域和市場，促進中國光伏技術的產業化發展，十分有利，應解放思想，積極利用。