光伏发电产业的技术经济分析-王斯成

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1、EU-ChinaEEP中国-欧盟能源和环境项目DevelopmentSupportforSustainableRuralandRenewableEnergyTraininginChina中国农村可再生能源培训项目新疆培训班Apr.13-25,2009光伏发电产业的技术经济分析王斯成研究员国家发改委能源研究所1、太阳能光伏发电技术2、如何看待光伏发电“高能耗、高污染和高成本”的问题3、启动中国光伏市场的障碍分析和资金测算目录1、光伏发电技术常规晶体硅太阳电池单晶硅太阳电池实验室最高效率：24.7%商业化批量生产效率：17%多晶硅太阳电池实验室最高效率：20.3%商业化批量生产效率：16

2、%4背接触太阳电池–黑电池美国SunPower公司22％效率的黑电池日本Sharp公司效率20％的黑电池实验室最高效率：26.8%薄膜太阳电池CIGS薄膜太阳电池，最高效率19.9%CdTe太阳电池最高效率：16.9%非晶硅薄膜太阳电池，最高效率：12.8%（稳定）下一代薄膜太阳电池6聚光太阳电池的时代来到了吗？聚光太阳电池的最高效率：40.7%7在最近几年，仍以晶硅电池为主，薄膜电池发展很快，2012年产能将占PV总产能的30%。GreenTechMedia20088薄膜太阳电池中则以非晶硅太阳电池为主，2012年薄膜电池年产量6GW，非晶硅电池占60%。GreenTechMedi

3、a20089目前乃至2010年之前，并网光伏发电市场都占到90%以上，到2030年也将占到70%以上。EPIA&GreenPeace带有自动跟踪的平板太阳电池系统是主流到2020年全世界太阳能发电的累计装机将达到288GW（含12GW太阳能热发电），其中固定安装的平板太阳电池（包括晶硅电池和薄膜电池）为170GW，占59%，带向日跟踪的平板太阳电池为100GW，占35%，聚光光伏电池仅占2%。Source：March，2008112、如何看待某些人对于光伏发电提出的“高成本、高能耗和高污染”问题？高能耗要从3个方面考虑：1）单位生产能耗？2）总能耗？3）电能回报率？TP=EP/ES式

4、中：TP（年）为光伏发电系统能量回收期EP为制造光伏系统所消耗的能量（kWh/Wp）ES为光伏发电系统的年发电量（kWh/Wp.年）EP=EP1+EP2+EP3+EP4+EP4+EP5+EP6其中：EP1为硅砂冶金硅的能耗：13kwh/kgEP2为冶金硅多晶硅的能耗200kwh/kg（改良西门子法国内一般水平，国外先进水平为150kwh/kg）EP3为多晶硅多晶硅锭、硅片的能耗18kwh/kg多晶硅铸锭重量270kg，并使用多线切割机切片能耗水平EP4为多晶硅片多晶硅光伏电池的能耗0.2kwh/WpEP5为光伏电池光伏组件的能耗0.15kwh/Wp含封装材料（钢化玻璃，EVA，TPT

5、等）的生产能耗EP6为光伏组件光伏系统的能耗0.15kwh/Wp含并网控制逆变器、电缆、开关、支架、仪表等的生产能耗光伏发电（晶体硅太阳电池）的能量回收期计算多晶硅产率＝多晶硅料/冶金硅料＝1kg/1.3kg=0.77即每生产1kg高纯多晶硅需要1.3kg冶金硅1kg高纯多晶硅拉制1kg硅棒，或浇铸1kg硅锭的产率为0.8，即1kg硅锭/硅棒需要1.25kg高纯多晶硅；1kg硅棒或硅锭可以切50-60片125×125mm的硅片，按照56片计算，每片平均制造2.4Wp太阳电池，合计为：134.4Wp/kg;则：134.4Wp太阳电池需要的高纯多晶硅为＝1/0.8=1.25kg1250g

6、/134.4Wp=9.3g/Wp134.4Wp太阳电池需要的冶金硅为＝1/0.8×1.3=1.625kg1625g/134.4Wp=12.1g/Wp太阳电池组件产率＝98％(即封装成品率)根据上述参数，得到：EP1=13kwh/kg×0.0121kg/Wp=0.157kwh/WpEP2=200kwh/kg×0.0093kg/Wp=1.86kwh/WpEP3=18kwh/kg÷134.4Wp/kg=0.134kwh/Wp相关参数EP=EP1+EP2+EP3+EP4+EP4+EP5+EP6=2.651kwh/WpEs=1.3kwh/Wp年（按照全国平均太阳能有效峰值时数1300小时计算）

7、TP=EP/ES≈2.0年关于光伏发电能量回收期的结论太阳电池的使用寿命超过30年，电力回报率高达15倍，随着太阳级硅材料能耗下降（200kwh/kg100kwh/kg），光伏电池效率继续提高（15%20%），基片继续减薄，能量回收期还会更短。同其它高耗能产业横向相比，单位能耗的确是高的：电解铝耗电大约14.5kWh/Kg（我国2006年电解铝产量935万吨，总耗电1467亿kWh）；铁合金耗电10-12kWh/kg;铸钢耗电1kWh/Kg；每公斤电石3-