李日升:对光伏发展三个疑虑问题的探讨

李日升 原创 | 2009-07-16 23:00 | 投票
  

     

  在各国政府的政策助推下,在日趋增长的市场拉动下,在环保意识的感召下,近年来,世界太阳能光伏产业有了迅速发展。我国光伏发电工程市场也已启动,并成为光伏产业全球最大制造国和出口国。由此,引起了社会各界特别是一些地方政府官员的担扰和疑虑。大家普遍关心的问题是光伏产业上网电价成本太高,现在还无法进行市场化运作;生产光伏产品特别是多晶硅污染重,环境代价太大;再就是产业链的生产过程耗能高,能量收益率低和安装使用后得不偿失等。本文试图对以上三个方面的问题谈一谈浅薄的看法。

    一是关于上网电价高的问题

  现在光伏发电成本与传统能源价格相比还的确较高。火力发电目前在济南平均价格约0.67元/千瓦时,而光伏发电在这次全球金融危机发生以前是4元/千瓦时以上。金融危机发生后,硅材料和电池组件等价格大幅度下降,客观上起到了推动光伏发电成本下降的效果。目前,光伏组件的价格已经由去年的每瓦35元左右降到了每瓦13元左右。逆变和输配电的价格也由去年的每瓦12元左右降到了每瓦5元左右。兆瓦级地面光伏电站的土地价格和建设安装包括土建、支架和布线等,合计约为每瓦7元左右。可见,兆瓦级地面光伏电站每瓦的总成本应该在25元左右。由于屋顶电站可以直接固定组件,基建和支架费用成本降低,并可省去土地费用。但屋顶电站通常规模较小,逆变并网部分的成本则有所增加,两相抵折,屋顶光伏的每瓦成本也在25元左右。计算光伏发电上网电价成本,还要考虑光伏发电工程的合理寿命、有效日照时间和贷款利率等因素。在一般日照环境下,如果光伏电池的寿命为20年,贷款利率为4%至5%,年通胀率为3%,那么兆瓦级地面光伏电站上网电价应在1.5元/千瓦时左右。这个价格虽然与传统能源相比还是较高,但在短短一年的时间里一路突破4元、3元和2元的关口,已经是十分难得,并展示了无限的诱惑力。在2009年中国太阳能光伏产业年会上,无锡尚德、天威英利、晶澳太阳和江苏赛维等行业内最主要企业发布《洛阳宣言》,重申在2012年实现光伏发电上网价格1元/千瓦时的目标。我想,硅材料降价还有一定空间,电池片生产效率越来越高,硅材料用量越来越少,光电转换效率越来越高,企业规模越来越大,使得光伏发电成本以意想不到的速度下降,光电价格与火电价格接轨的日期已经不会很远。

   二是关于环境污染重的问题

  光伏产业链主要在硅材料和光伏电池生产过程中产生一定污染。目前世界上生产硅材料企业多数采用改良西门子法。它将氯和氢合成氯化氢,氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅,然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯,提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行反应生产高纯多晶硅。在这个生产过程中,会产生四氯化硅、盐酸、氢气等副产物。按目前国内最好控制水平,生产1000吨多晶硅将产生四氯化硅4500吨。未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体,对安全和环境危害很大。目前先进的多晶硅生产企业已经解决了硅材料生产过程中的高污染问题。通过建设先进的副产物回收系统,可实现副产物的循环利用,并依托化工厂综合利用四氯化硅,生产白炭黑、高纯石英和光纤预制棒等。目前国内生产企业均是单独建厂,必须依靠四氯化硅氢化技术回收副产物。加之还原炉系统设备、氢化系统设备、大型特殊气体压缩机和自动化控制系统等满足不了连续稳定生产的工艺要求,因此,还需要对尾气和废料的循环利用等核心技术进行深入的研究和完善,才能从根本上彻底解决生产过程中带来的污染问题。在光伏电池片的生产过程中,也会产生普通废气、酸碱废气、可燃性废气和少量有机废气等。对含酸、含碱废气,在废气洗涤塔内进行有效处理。对有机废气,通过活性碳吸附处理。对可燃性废气,经废气燃烧处理,再经过水淋后排放。在生产过程中,还会产生酸碱废水、氢氟酸废水和有机废液等,通过建设集中式污水处理站进行集中处理,也可以达到国家《污水综合排放标准》。可以说,电池片生产过程中虽然有一定的污染物排放,但完全可以控制在国家许可的标准范围以内,不会对环境造成不利影响。

   三是关于能量收益低的问题

  光伏发电是众所周知的清洁能源。然而,在清洁能源的背后,人们却放大了它的高耗能特点,甚至有人认为应用光伏设施发的电量还不及生产它的过程所消耗的总电量,发展光伏产品是得不偿失的投资,出口光伏产品就是向国外输出了能源和留下了污染。无疑,这种观点是错误的,它只是概念性的看重了光伏产业的高耗能特点,而没有进行实事求事的定量分析。据专家测算和生产统计,生产1千克工业硅,需要耗电30千瓦时;生产1千克多晶硅,需要耗电190千瓦时;生产1千克多晶硅锭或单晶硅棒,需要耗电240千瓦时;生产1千克硅片,需要耗电246千瓦时;生产1千克电池片,需要耗电312千瓦时;按照每千克多晶硅可切制60片硅片,硅片加工成电池片后平均每瓦2.45瓦计算,每生产1千瓦电池片耗电约需2122千瓦时。当前采用的晶体硅光伏电池工作寿命在25年以上,25年以后发电能力下降到新电池的80%,也还可以继续发电,只不过是转换率有所下降而已。按照每瓦电池片年发电1千瓦时,电池片寿命20年计算,1千瓦电池片20年可发电20000千瓦时,其能源收益率为10倍,2-4年即可收回制造电池所耗电能。比较钢铁、炼铝和太阳能高纯硅材料生产电耗水平可以看出,炼铝电耗水平最高,每创造人民币100元产值所需电耗达到113千瓦时,而高纯硅生产最低,只需10千瓦时。随着光伏发电技术的不断进步,电池片的单位用硅量在不断下降,在目前技术水平下,每瓦的用硅量已经由十几年前的20克降低到10克左右。电池转换效率将进一步提高,薄膜技术应用将进一步普及。再加之生产规模不断扩大,制造流程日趋简约,生产效率进一步提高,在不远的将来,并网光伏发电系统的能量收回时间完全可能降到2年以下或更短。其能量收益率可以达到10-15倍以上。

  

  

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