季度报告/光伏产业 划的完成预计能满足欧洲在2050 年15%的能量需求(总能量需求包括一次电力,燃料,二次电力等)。可见,如将太阳能资源丰富区域全部利用起来,辅以光伏转换效率的提升及动力电池技术的进步,光伏所产生的能量足以支撑人类社会经济发展的多次飞跃。 图表 7:撒哈拉项目及其能源示意图
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四、各国财政支持政策:层出不穷 力度不断加大
光伏产品作为重要能源和未来发展方向早已在各国宏观调控部门间成为共识,各国纷纷出台政策支持相关产业发展,并为自己制定光伏装机容量或总能源消耗中光伏发电量占比的目标。世界光伏产品和发电系统的安装和应用进展速度如此之快,以至超过了调控部门的前期目标:2008 年底前公布的发达国家以及世界装机总量目标如下表所示,2010 年的世界装机容量目标为14GW,这个目标已在2008年实现(近15GW)。
表格 1:太阳能级多晶硅产量预测
区域/年份 欧盟 美国 日本 中国 世界
2008实际累计装机容量
9.4 1.1 2.5 0.14 14.7
原2010目标
3.0 3.0 5.0 0.3 14
原2020目标
41 36 30 1.8 200
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能源价格高昂的发达国家竞相出台新政策,制定新目标,预计将进一步加速太阳能的广泛应用及各个相关产业的发展。2008年底世界光伏利用的预计目标如下表所示,但目前,各个太阳能大国已经出台新的政策,
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季度报告/光伏产业 例如美国及澳大利亚密集出台新政策。2009年3月23日,中央财政部、住房和城乡建设部联合发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》与《太阳能光电建设应用财政补助资金管理办法暂行办法》。5月21日,李克强出席了“财政支持新能源和节能环保等新兴产业发展工作座谈会”,强调要推动战略性新兴产业加快发展,培育新的经济增长点。而财政部副部长张少春同时在会上表示:要着力抓好十项重点工作,支持新能源和节能减排事业,其中特别提到:要实施“金太阳”工程,采取财政补贴方式,加快启动国内光伏发电市场。我国也将于近期出台《新能源产业振兴规划》,将2020年太阳能装机容量的目标由1.8GW调高至20GW,并在接下来两年内国内的装机容量由2008年底的仅约0.14GW增加至2GW,均提高了10倍以上。
总结来说,无论在近期、中期或是长期,光伏市场需求的飞速增长将会得到世界各国的政策保障。但必须指出的是,目前可再生能源发电成本的由低到高顺序为:水电、风力发电、生物燃料发电、地热、光伏发电,因此我国在十一五发展规划中光伏被排在优先发展梯队中比较靠后的位置。另外,通过太阳能解决电网架设成本太高地区人民的用电问题仍是政府工作的重点,其次是为偏远地区的重要通信和工业装置供电,而大规模的并网发电面临着传统发电企业的压力,电网从中无利可图,并没有推动其发展的动力。适合较快启动的需求便是建筑结合光伏发电,即BIPV,即财政部和建设部出台政策原则补贴20元/Wp的应用领域(目前组件售价为4.77美元/Wp,约合32.6元/Wp,即补贴60%左右的成本)。
但是,这种应用的推广需要成熟的光伏系统集成和设计安装能力,以在充分发挥电池功能的同时,满足城市建筑美学和方便维护的需要,且通过对政策细节的解读可以发现,对安装最小规模有限制,优先支持在设计时便集成了光伏系统的建筑,优先支持公共建筑,对安装的光伏产品有最低转换效率要求,因此有一定门槛,不会迅速打开,也就不会很快需要国家大规模补贴(假设500MWp均为BIPV,则需要财政补贴100亿,每年约30亿补贴,在目前经济复苏阶段国家面临保障其他行业就业和促进产业结构转型的两难问题)。7月22日财政部发出的通知,计划在2-3年内,采取财政补助方式支持总量在500-640MWp的光伏发电示范项目,并明确重点支持用户侧并网光伏发电、独立光伏发电、大型并网光伏发电等示范项目建设,用户侧并网的光伏发电项目所发电量原则上自发自用,富余电量及并入公共电网的大型光伏发电项目所发电量,均按国家核定的当地脱硫燃煤机组标杆上网电价全额收购。一方面640MWp的需求量只相当与国
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季度报告/光伏产业 内2008年产量的30%,且在2-3年完成,即每年能提供的内需仍在产量的10%以内,另一方面,用户侧发电项目虽然被排在通知首位,但出于普通电价和富余电力收购价等经济因素,预计少有企业安装,整个补贴带来的需求仅会限于示范作用,不可能大幅度打开国内市场,但却可以为部分龙头企业积累国内系统集成安装的经验和样板工程。 图表 8:近年出台扶植光伏产业的国家、政策类型及数量
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五、电池技术创新、硅原料及电池生产技术创新改变市场格局
1、电池技术创新:转换记录不断被刷新,薄膜电池后来居上
太阳能技术得到世界关注来源于硅基太阳能电池的推广和应用,硅材料同时和集成电路及太阳能电池两种高新技术产业相关,其成熟的生产工艺以及深入的性能研究都是其在光伏产品中最早实现突破的基础。但历史并不意味着未来,薄膜电池大有后来居上的趋势,太阳光辐射能量转换效率的世界记录已经超过硅基太阳能电池的理论极限,并且这个记录仍然在被刷新。2008 年,转换效率最高的多节太阳能电池转换效率已达40.7%,CIGS(铜铟镓二硒)薄膜太阳能电池的记录也已经达到了19.9%,这两个世界记录都由美国可再生能源实验室(National Renewable Energy Lab, NREL)的科学家实现,且都已商业化。这两种太阳能电池均采用薄膜生长工艺制造。同年,一种创新型类似喷墨打印的工艺被NREL 发明,用以低成本并快速地制备CIGS 薄膜太阳能电池。同时,薄膜硅太阳能电池的转换效率也已经达到16.5%,其制造工序和成本较晶体硅太阳能电池也大幅
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季度报告/光伏产业 降低。这意味着薄膜太阳能电池的性价比将很快超越硅基太阳能电池。
促进薄膜技术发展的因素还来自于市场对产品的要求以及相关企业对解决原料问题的不懈努力。无论多晶硅还是单晶硅太阳能电池,由于是通过较长工序生产且由多个电池芯片电路连接构成,金属和非金属辅料消耗大,重量较重,美感不足,生产周期长,生产成本高,整个生产及物流过程中的能耗也高。光伏产品作为新能源,市场希望其制造节能、快速、轻便、美观,以便于融入到建筑中。薄膜电池制造迅速(世界第一的CdTe 薄膜太阳能电池制造商First Solar 能在3 小时内完成从衬底和原料到组件的生产过程),单次可大面积镀膜,衬底材料可选择柔性建材,更容易融入到建筑中,且制造出的产品连续均一,且可制作为半透明状态,非常适合普及使用,生产过程中能耗和物耗少,所用小金属元素会发生供应短缺的担忧也被厂家自身回收循环利用的实践基本解决。由于在需求地就地发电,减少了电网的假设,削减了公用工程建设的开支,因此建筑集成光伏产品(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)受到越来越多的欢迎,而薄膜电池能够满足与建材结合的要求,更有希望在这一潮流中获得加倍的增长。
从成本角度分析,未来的薄膜电池比晶体硅电池有明显优势,晶体硅电池及组件生产总成本为3 美元/Wp,而First Solar 宣告其2009 年一季度CdTe 薄膜电池及组件生产总成本为0.93 美元/Wp,其成本优势为其在2008 年赢得了144%的销量增长。未来3 到5 年内,各主要类型的薄膜电池成本将相继进入1 美元/Wp 以下,到2016 年有望进入0.7 美元/Wp 以下,在欧美等发达国家完全可以实现平价上网,将对火电等常规能源具有明显的替代优势。
认识到薄膜太阳能电池巨大的发展潜力,国际巨头正积极在这一领域布局。2007-2008 年连续国际太阳能电池产量第一的德国Q-CELL 公司已经收购和建立了自己的薄膜太阳能电池生产子公司,分别生产CdTe 薄膜电池和CIGS 薄膜电池,并计划进一步扩大产能,充实自己的产品线;我国的太阳能巨头无锡尚德(SuntechPower)也在建设自己的薄膜太阳能电池产能,以求在未来产品竞争中保持领先地位。IBM 和其日本合作者TOK 也于2008 年宣布开始研发CIGS 制造技术和设备,以求更高效率和更低成本并尽早市场化。
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图表 9:太阳能电池转换效率世界记录
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国际光伏系统和产品市场份额的变化趋势也印证了成熟市场对薄膜电池的认可。国际市场中,薄膜太阳能电池市场份额由2000 年的10.1%逐渐上升至2008 年的近12.5%,而CdTe 薄膜电池和CIGS 薄膜电池的份额更是成倍增长,考虑到太阳能产品产量增速,薄膜太阳能电池的产量增速更是高于整个太阳能产品市场的增速,且有进一步增长的趋势。值得注意的是,2008 美国国内生产的太阳能组件中67.5%使用薄膜太阳能电池,美国国内太阳能产品市场中薄膜产品的份额由2002 年的不足10%迅速增长至2007 年的近40%,而德国2008 年生产的太阳能组件中也有近20%为薄膜太阳能电池。太阳能技术先进国家的产品组合的变化可认为是电池份额趋势的超前指标,我们预计,薄膜电池份额还将进一步提高。 图表 10:美国国内光伏组件市场份额变化:晶体硅 vs.薄膜
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