發改委研究員葉東嶸：光伏作為主力電源出現在能源和電力係統中為時尚早 2018-07-26 12:27:41
摘要：未來可能光伏、風電，未來對於(yu) 傳(chuan) 統能源，無論是煤炭還是石化等等可能會(hui) 有一個(ge) 顛覆性的過程，但從(cong) 我個(ge) 人從(cong) 事太陽能發電20幾年來，我覺得可能這個(ge) 過程應該是個(ge) 漫長的過程。
葉東(dong) 嶸：大家上午好，今天非常高興(xing) 有機會(hui) 到傳(chuan) 統能源行業(ye) 、傳(chuan) 統電力行業(ye) 跟大家分享一下新能源當中的光伏相關(guan) 的、跟智慧質量有關(guan) 的題目，也是我們(men) 最近配合國家新成立的能源公司，原來的神華，包括最近一直在傳(chuan) 統的煤炭行業(ye) 或者煤電行業(ye) 都在協作，做一些挖掘未來的能源科技，包括可再生能源技術的工作。正好長江電力的同誌做了介紹，他介紹的是水電，我介紹的結尾也是和長江電力有關(guan) 的，是配合最大的水電公司三峽新能源將要做的課題研究。借此機會(hui) 先把光伏的發展情況跟大家做個(ge) 介紹。
現在的光伏技術，剛剛石油大學的教授也講了，未來可能光伏、風電，未來對於(yu) 傳(chuan) 統能源，無論是煤炭還是石化等等可能會(hui) 有一個(ge) 顛覆性的過程，但從(cong) 我個(ge) 人從(cong) 事太陽能發電20幾年來，我覺得可能這個(ge) 過程應該是個(ge) 漫長的過程，可能不會(hui) 是一個(ge) 完全革命的過程，可能是漸漸演變的過程。這張圖咱們(men) 國家自己做不出來，是德國著名的太陽能技術研究所（fraunhofer）統計1980年到現在，全球使用太陽能光伏過程中，將近95%左右還是以晶體(ti) 為(wei) 主的，無論是多晶矽還是單晶矽，以晶體(ti) 為(wei) 主。其他的非晶矽薄膜已經沒有了，比較有名的像（銅銦镓硒），傳(chuan) 統的煤炭集團都引進了，還有一個(ge) 奇葩是美國的十年都堅守著做碲化鎘，未來是以晶體(ti) 矽產(chan) 業(ye) 帶來衝(chong) 擊。
80年代90年代或者2000年左右，那時候所謂非晶矽薄膜占市場占有率比較高，占兩(liang) 三成。那時候既然晶體(ti) 太陽能電池那麽(me) 昂貴，當年都得30、50元，現在中國都是低於(yu) 2.5元以下或者2.5左右，包括周老師說前一陣在國家能源主管工作領跑者項目當中青海海西州都投出3毛1的低價(jia) ，低於(yu) 當年煤炭的發電價(jia) ，當年在中國製造能力和發電市場沒有起來的時候，還曾經有一段非晶矽太陽能電池。當然隨著中國的製造產(chan) 能引進消化提升的過程，可能從(cong) 總的裝機量包括多晶矽對於(yu) 單晶矽電池4：6或者3：7的比例也可能轉化為(wei) 4：6甚至5：5。
下一步還有什麽(me) ，除了多晶矽、單晶矽、銅銦镓硒還有可能是鈣鈦礦，國內(nei) 有很多大學和機構在研究鈣鈦礦，近十年來它轉化最快，晶體(ti) 矽是每年轉化0.2-0.5左右，但是鈣鈦礦這幾年基本上增長了2、3甚至4，今天早上的消息是國內(nei) 大連化物所，除了有新型儲(chu) 能的電池之外也進行了鈣鈦礦的研究，轉化效率達到18.6%，在35度溫度情況下保持相當時間衰減，由於(yu) 它的工藝改善保持鈣鈦礦的衰減隻有86%，當然如果不采用它的新型材料工藝的改進，鈣鈦礦最大的問題就是快速短期的衰減特別多，這是有待於(yu) 跟傳(chuan) 統的晶體(ti) 矽電池進行結合，包括大麵積生產(chan) 轉換效率的提升，以及克服衰減大連物化所做了初步的工作，當然能量很小，但是也是往下走了一步。
如圖是日本人去年三季度到今年一季度，日本的研究機構做的所有的，可能既有太陽電池最大功率的預測，所以從(cong) 現在的判斷來說，可能既有的光伏電池技術，尤其像晶體(ti) 矽包括單節的、三節的、五節的砷化镓，當然砷化镓如果不是在聚光技術當中，它更多還是應用在航天領域，如果在地麵應用還有待時日，還有我們(men) 提到的碲化鎘和鈣鈦礦，再怎麽(me) 提高電池結構和電池製備，組件的封裝工藝等等，拋出砷化镓以外可能既礦物達到30%這是基於(yu) 它本身的物理特性確定的。
所以說我從(cong) 事這個(ge) 工作20幾年來也一直抱著一個(ge) 疑問，光伏技術到底是用在它該用到的，解決(jue) 一些基本的比如通訊、基站的供電，或者海藻的藍色海洋經濟、邊遠地區的用電，真正有用電需求的使用還是說既有技術一定要大麵積、大規模的做分布式光伏電源建設。
過鎳光伏的情況，是工信部負責的，也是著名的光伏工業(ye) 協會(hui) 的秘書(shu) 長王勃華老師6月份做的報告，我摘取了一部分，晶體(ti) 轉換效率，以往是0.3%-0.5%，近年已經提升到0.5%，由於(yu) 過去的已經從(cong) 工藝上、技術上缺陷非常明顯的多晶矽電池的止備技術，轉為(wei) 了P-PERC技術。第二國內(nei) 單晶矽的產(chan) 業(ye) ，產(chan) 業(ye) 化批量生產(chan) 的已經從(cong) 原來的20%提升到21.3%，多晶矽電池也是做了一些新型工藝改進的多晶矽太陽電池的生產(chan) 量產(chan) 效率從(cong) 18.5%提升到19.2%，另外P-PERC，20年前澳大利亞(ya) 人、德國人開始提出來，P-PERC是最有效的，隻要改進一個(ge) 技術就能把電池效率提高2-3個(ge) 百分點，這種技術原創包括設備的製造，國外的技術裝備，原創技術的早期提出，對於(yu) 產(chan) 業(ye) 的發展現在就看出了效果。
未來的在選擇性發射極，正麵氧化工藝、細線印刷、MBB及新的漿料，包括隨著電池的製備工藝及封裝工藝的提高，有可能P-PERC技術在未來23.95%的基礎上再提高零點幾個(ge) 百分點。另外國內(nei) 中建材，所有的煤電企業(ye) ，國家能源集團的神華，花幾十上百億(yi) 的資金從(cong) 德國引進了銅銦镓硒的薄膜生產(chan) 線，怎麽(me) 形成量產(chan) ，怎麽(me) 盡快減少折舊成本，現有2.5元左右的高效晶體(ti) 矽電池或組件形成市場競爭(zheng) ，大家可以拭目以待。另外在碲化鎘上目前在國內(nei) 暫時是個(ge) 空缺。從(cong) 技術領先來講，美國可再生能源實驗室每一年或者半年推出一個(ge) 效率表，除了天河在某一度有一項實驗室數據占據這個(ge) 表的一瞬間，剩下的基本上都是國外的，所以事實上說，咱們(men) 可能是大國但是還不是強國。
光伏技術，原創P-PERC技術的澳大利亞(ya) 的新南威爾士大學馬丁格林教授和全球的研究機構每半年出的數據表，如圖是去年年底到今年年初的數據表第51版本，大家可以看到，除了有一家薄膜的是國內(nei) 收購了美國的一家研究機構以外，剩下的全是國外的，以日本和德國的研究機構為(wei) 主，包括檢測機構也是美國、澳大利亞(ya) 、德國、日本，從(cong) 光伏技術實力和真正的功底來講，咱們(men) 跟國外還有差距。
講講咱們(men) 的產(chan) 業(ye) ，為(wei) 什麽(me) 從(cong) 13年到現在18年這5年，國內(nei) 的光伏產(chan) 業(ye) 有這樣一個(ge) 長足的發展，也是咱們(men) 為(wei) 數不多的可以在國外拿得出手的所謂的戰略新興(xing) 產(chan) 業(ye) ，13年國務院發了關(guan) 於(yu) 光伏產(chan) 業(ye) 健康發展的促進性文件，也是咱們(men) 產(chan) 業(ye) 輔助的指導性文件，從(cong) 13年開始晶體(ti) 矽，製備矽片和電池的最原始的原材料，當然不是指中興(xing) 這回發生問題的製造半導體(ti) 級的晶體(ti) 矽，是太陽能級的晶體(ti) 矽，它的純度和製備工藝和半導體(ti) 級的還有差別，太陽能級的矽到現在還有50%左右是需要依靠進口的，但是從(cong) 後期，包括比較耗能的矽片級，電池前端做矽片的級將近100GW，電池和組片都有將近100GW的產(chan) 品，前年受委裏委托去安徽省，因為(wei) 習(xi) 總書(shu) 記去了江蘇省以後，對於(yu) 江蘇省的戰略新興(xing) 產(chan) 業(ye) ，包括光伏和新材料的產(chan) 業(ye) 非常重視非常滿意，國家部委包括安徽省對於(yu) 安徽包括光伏產(chan) 業(ye) 在內(nei) 進行了一批擴建，當時我們(men) 發現有些產(chan) 業(ye) 就快速、大規模的進行擴建，當時我們(men) 的建議還是根據國內(nei) 國際的市場需求和發展適度的放緩擴建。但是由於(yu) 光伏發電現在還是一個(ge) 補貼行業(ye) ，進入門檻相對比較低，所以這幾年產(chan) 能是快速的擴產(chan) 。
今年5月31日，國家出台了暫時限製或者有規範光伏製造和光伏發電投資的新的文件，以前是進入了無序和盲目的發展。去年全球總裝機量400GW左右，工作貢獻103GW，13、14年才有10GW，這是很可怕的事情，大家可以算一下，去年53GW應該是總投資規模的三千億(yi) 。即使新政出台之後，今年上半年又新增了24GW，不說量，從(cong) 它的分布來講也是很可喜的，在這幾年不斷的修訂和完善政策的時候，從(cong) 遠處大規模的光伏電站建設，轉成分布式裝機、集中電能裝機一半一半，上半年很明顯12：12，這是過去一些項目的存量，包括光伏應用民生的項目，包括推動技術進步和產(chan) 業(ye) 升級的光伏領跑者項目。
如圖是工信部預測的，工信部還是很有水平的，去年年底的預測說18年有可能低，這跟我們(men) 私下的預測相近，我們(men) 估計今年就是30-35，新的政策出台，上半年的裝機可能是過去慣性，但是未來兩(liang) 三年我們(men) 預測都不會(hui) 再出現四五十GW的快速更新。
既然投資放緩，從(cong) 十八大、十九大以來投資環境放緩，尤其國資委對國有企業(ye) 考核的指標，考核完全是投資規模為(wei) 主，現在完全考核投資效率化效益，我們(men) 在投資放緩條件下，大家有更多的時間不用忙於(yu) 跑項目，忙於(yu) 並網這些事情，有個(ge) 時間段可以細細考慮一些技術更多的細節，這也是我們(men) 項目最後短暫介紹的實證研究平台當時的初衷，就是因為(wei) 所有的太陽能電池，一個(ge) 電廠可能有幾萬(wan) 或者幾十萬(wan) 組件組成，這些組件更多是由國際設備，原來是手工封裝，現在是全自動化封裝生產(chan) 的，究竟產(chan) 品的一致性能，質量上，企業(ye) 在製造過程當中會(hui) 不會(hui) 采用非認證的封裝材料或者封裝工藝生產(chan) ，其實作為(wei) 投資業(ye) 主來講，從(cong) 太陽能電池機理、從(cong) 組件實際的可靠性、實際的材料構成包括以後真正運行壽命、效率衰減等等都不是很清晰。最早國網11年建立了十萬(wan) 風兩(liang) 萬(wan) 光兩(liang) 萬(wan) 儲(chu) 能的包括鉛酸鋰電等等，全球最大的風光儲(chu) 輸張家口的項目，當時國網冀北電科院華北電科院就利用這個(ge) 課題做了相當多的深入科研項目，包括風電的電網運行適應性能，低川、臨(lin) 川、高川等等，包括SVG發電機的風電光伏的技術改造，同時也結合了冀北最拿手的火電項目監督，把那種班底、技術、思路提供到風光儲(chu) 輸項目，當年做出一個(ge) 比較先進的技術監督監測平台。
還有一個(ge) 項目比較新，是國網和中國電科院做的，配合大同采煤實驗區和芮城兩(liang) 個(ge) 光伏試驗項目做的，因為(wei) 一個(ge) 領跑者項目大概是5萬(wan) 左右，但是大家當時投的標準不一樣，當時技術、招標的打分標準不一樣，所以會(hui) 造成很多技術產(chan) 品在整個(ge) 基地當中，除了實證監測平台是為(wei) 了政府定期發布領跑者實際的發電量有沒有產(chan) 生棄光或者逆邊際效應以外，更多的是要對所有參與(yu) 過領跑者使用太陽能電池組件進行評估，有現場采用的圈量，對太陽能電池實際運行的，在大同或者芮城的氣候條件下實際組件的情況進行長期觀測和現場判定。
我們(men) 比較感興(xing) 趣的是15年同發改委的資環司到兩(liang) 淮，兩(liang) 淮也是14個(ge) 煤電基地之一，當時15年委裏過去發現有大量的水麵，都是由於(yu) 采煤沉陷以後形成的，當年我們(men) 很快用2-4周的時間提了建議，充分利用采煤沉陷的水麵搞漂浮式的發電，因為(wei) 它的水質隨著采煤還會(hui) 繼續發生沉降，圍繞水質和繼續擴大的沉降原因無法進行傳(chuan) 統意義(yi) 上的統一覆蓋，所以當時建議做漂浮式發電，漂浮式發電對於(yu) 組件、逆變器和相應的配電產(chan) 品有更高的要求，但是到今年上半年在山東(dong) 濟寧采煤沉陷區、安徽的采煤沉陷區都建立了40兆瓦、70兆瓦、100兆瓦的漂浮式電站，後來形成了國家能源處的光伏領跑者規劃項目。當然如圖這個(ge) 是新加坡，新加坡是個(ge) 海洋性國家，很小，但是它的光伏係統技術本身非常好，而且現在為(wei) 期一年了，利用它的水庫，圖上是上上周才安裝的係統，大概采用了十種浮體(ti) 模式，采用了三四種單麵、雙麵、不同方式不同技術的組件，初步結論應該是組件環境的溫度是要優(you) 於(yu) 陸地電池的運行環境，因為(wei) 電池是個(ge) 半導體(ti) 器件。另外通過跟岸上相應的係統對比，水麵實際運行當中並沒有國內(nei) 生產(chan) 廠家說的雙麵太陽能電池的水麵發電量高於(yu) 單麵的發電量，因為(wei) 跟水體(ti) 反射率有關(guan) 。另外肯定通過運行，水麵的發電量，由於(yu) 水體(ti) 運行環境等因素，肯定是高於(yu) 陸地10%以上，這10%也是我們(men) 從(cong) 過去日本相應的實證研究當中得到的類似數據，但是很可惜，安徽是裝機最大的光伏利用省區，但是很可惜沒有做更細致的深入研究。
我們(men) 準備協助三峽新能源申請設計的項目，（如圖）一個(ge) 是基於(yu) 最新技術最高效，這種效率都是廠家說的，我們(men) 通過實證到底看看現在既有技術相對比較高的單麵、雙麵的單機組件在不同的固定、平單軸、斜單軸，不同反射率情況下有什麽(me) 樣的效果，也會(hui) 使用一些效率現在最高的組串逆變器、微型逆變器，而且這個(ge) 項目可能會(hui) 放在比較敏感的生態涵養(yang) 區，麵向生態涵養(yang) 區怎麽(me) 保證光伏電站這麽(me) 大麵積的建設，能夠為(wei) 環境生態涵養(yang) 恢複，包括對於(yu) 地麵反射率的改善改變，我們(men) 也設想了麵向民生和當地老百姓的生活用水問題，也包括自己電站的清潔用水，可能做苦鹹水的治理工作。另外利用現在非常方便的，在電力係統非常成熟的雲(yun) 平台，包括APP和小程序實時了解實證區的實際運行效果。當然也會(hui) 麵向新的電力交易做一些模型研究，希望在不遠的將來再跟大家分享一下真正通過我們(men) 自己的技術、通過起碼一年以上的運行，看一年期以後，到底組件的封裝質量、運行情況、衰減率是不是像國內(nei) 商家聲明的那些效果。
另外光伏在未來短期內(nei) 要替代，作為(wei) 主力電源出現在能源係統和電力係統當中可能還為(wei) 時尚早，它還很需要跟傳(chuan) 統的能源無論是水電還是火電包括儲(chu) 能、風電、生物質等等結合，構成在電力係統條件下，在精確的預測、分析、管理、多能互補的智慧係統下，可能隨著它的技術不斷進步、係統效率不斷提升、係統功能性和多種能源的耦合性不斷提升，它才能發揮出更大的效益。
我就跟大家分享到這兒(er) ，謝謝大家！
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