关键词:徐州市光伏产业;产业链;多晶硅
中图分类号:F462文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0072-02
一、光伏产业综述
根据光伏特效应原理,通过太阳能电池将太阳能转化的电能称为光伏太阳能,与之相关的产业称为光伏产业。在世界各国政府对太阳能光伏发电的重视和支持下,受技术进步和法规政策逐步完善的强力驱动,光伏产业自90年代后期进入快速发展时期。中国光伏发电产业于20世纪70年代起步,90年代中期进入稳步发展时期,太阳电池及组件产量逐年稳步增加,2007年中国光伏企业生产的太阳能电池组件产量达到1088MWp,占世界总产量的27.2%,超过了日本和欧洲,成为太阳能电池的世界第一大生产国。
二、我市光伏产业的发展状况
我市光伏产业起步于2003年,经过几年的迅速发展,已成为我市重点发展的四大千亿元产业之一――能源产业的重要组成部分,我市光伏产业具有以下主要特点:
(一)领导重视、措施得力
我市非常重视发展以光伏产业为代表的新能源产业,出台了《能源产业规划纲要》,将其纳入重点发展的主导产业,制定了宏大的发展目标,给予全力支持,投资新能源产业除可享受正常优惠政策外,还可得到规模为1000万元的“专项基金”支持(2008年《关于扶持新能源及清洁技术产业发展的若干意见》)。
(二)产业潜力大、发展快
从2003年起步至今,我市光伏产业从无到有,已形成多晶硅1.8万吨、太阳能电池80兆瓦、组件230兆瓦的产能,2008年实现产值53亿元,预计到2011年产能将达到:多晶硅2万吨,拉棒、切片1万吨,电池组1500兆瓦,总产值超500亿元,成为全球知名的光伏产业基地。
(三)产业链不断延伸、产业集聚能力增强
我市光伏产业主要聚集在徐州经济开发区内的光伏产业园中,建成项目有:江苏中能硅业、江苏艾德太阳能和宁波麦克森,签约项目有:台湾强茂集团年产700吨单晶项目、中美硅晶投资1亿美元建设生产太阳能晶片及半导体晶片项目、中能投资2亿美元的铸锭/单晶项目等,逐步形成了从高纯多晶硅、电池板、电池组件到太阳能发电系统的产业链,以江苏中能为龙头的光伏企业都聚集在徐州经济开发区内,布局合理,初步形成企业集群。
(四)产业特色鲜明、原材料具备优势
我市光伏产业的突出优势是多晶硅材料制备,中能硅业的多晶硅产能和产量均居全国首位,亚洲第一,世界第三,现已被江苏省规划为省重点硅材料产业基地,预计2009年多晶硅产量能达到1万吨,约占全国总产量的一半。产业链下游的核心企业――台湾强茂集团综合实力强大,在太阳能电池、组件封装以及产业延伸方面具有竞争优势
三、存在的主要问题及分析
我市光伏产业虽然经过几年快速发展,产业规模和技术水平都有了很大的提高,但受到金融危机影响,光伏产业发展环境恶化,仍存在以下四个突出问题:
(一)全球金融危机影响巨大,我市光伏企业面临困境
由于全球经济危机的蔓延和深入,国际市场需求严重萎缩,我市光伏产业产品95%以上出口,因此受冲击很大。一是订单巨减,如江苏泰德太阳能产能闲置,被迫限产;二是产品价格大幅降低,企业效益快速下滑,多晶硅原料价格从最高时每公斤500美元下降到80美元以下,受此影响中能硅业的毛利率下降幅度很大;三是欧元汇率下降使出口企业遭受较大的汇率损失,江苏艾德太阳能2008年10月份对欧洲出口2亿多元,因欧元汇率变动减少毛利近3000万元;四是在建项目和规划项目压力增大,新投资和企业扩张趋于谨慎,普遍处于缓、停观望状态,中美矽晶晶片、强茂单晶硅、中能硅铸锭等签约项目均处于缓、停状态。
(二)上游多晶硅产能优势没有充分发挥,产业发展不平衡
目前产业链结构不够合理,呈现上游大下游小的格局,从上到下依次薄弱,目前上游的多晶硅年产能已达1.8万吨,不论规模还是技术都在全国属于领先地位,处于下游产业太阳能电池年产能80兆瓦,与上游原材料产能相比发展滞后,同发展目标年产能1500兆瓦有很大差距,而产业链中的硅铸锭、切片、光伏发电集成生产环节是空白,还有很大发展潜力。
(三)国内区域竞争增强,企业风险加大
国内已有20多个省市都把光伏产业作为主导产业和产业结构调整的重点,其中江苏、江西、河北、四川、河南、浙江、青海等省分别拥有一批优势制造企业集群,产业发展各具特色,全国区域之间竞争发展的态势明显。经过几年高速发展,光伏产业现在已经有产能过剩的迹象,而且由于光伏产品市场严重依靠国际市场,产业风险正在逐渐增大。我市光伏产业未来的发展面临着激烈的竞争,相关企业面临的风险也日益增加。
(四)人才培养薄弱,专业技术人才紧缺
我市光伏产业专业技术人才紧缺,技术力量不足。一是已成立的光伏产业科研机构少,目前全市只有“江苏中能”科技研发中心;二是没有充分利用我市的高等教育资源,目前我市各大中专院校无相关专业,而且高校与企业合作很少,仅有徐州工程学院与江苏艾德太阳能科技有限公司于近期签署战略合作协议;三是对人才培养,提高科研水平重视不足,目前我市尚无针对吸引光伏产业人才和支持光伏企业研发的激励政策。
四、我市光伏产业面临的机遇
随着全球市场继续保持增长势头、国内光伏市场开始启动,我市光伏产业在面临挑战的同时,也面临着前所未有的机遇。我国加快产业结构调整力度,光伏产业作为国家支持的朝阳产业受到国内外投资者的青睐。并且经过此轮国际金融危机,部分弱势企业被淘汰和整合,产业环境得以净化,给具有先发优势的地区和大型规模企业更好的发展环境。
五、促进光伏产业发展的对策建议
(一)全力以赴应对金融危机,降低不利影响
为消除金融危机不利影响,应采取以下措施:一是以企业为中心,提高对企业的服务水平;二是做好已签约项目的落实工作;三是重视招商引资工作。目前光伏产业处于低潮期,投资机会少,但不能忽视招商引资工作,招商人员应该积极走出去,拜访符合我市光伏产业规划要求的企业,加强与客商的联系,积极参加和举办行业论坛,结识新的客商,宣传我市光伏产业,把工作重心放在提高招商引资水平上,为产业景气时的招商引资工作做好准备。
(二)制定产业扶持政策,优化发展环境
一是要加大财税扶持力度;二是要加大落实扶持政策的力度;三是要加快投融资体系建设;四是要加快太阳能示范应用步伐。积极与省政府协调,争取规划项目落户或项目资金支持,以政府为主导建设一批示范性小区、示范性道路、示范性小型太阳能电站,引导鼓励全社会应用太阳能光伏电池,建设一批具有示范意义和科普功效的应用工程,引导和推动光伏产品的普及应用。
(三)结合当前形势,完善现有产业链
一是提高多晶硅生产技术水平,扩大产业链上游优势。在上游原材料制备环节,国内多个大型多晶硅项目逐步达产,供需趋于平衡,近期不宜盲目扩大产能,应重点围绕关键技术的突破和应用,通过引进一批采用冶金法、流化床法、硅烷法、CP法等新技术制备多晶硅材料的企业,使生产更加多样化,降低成本,提高竞争力,进一步增强我市多晶硅产能优势;二是加大对中游产业的招商引资力度,争取获得突破。硅铸锭和切片环节位于产业链中端,在我市光伏产业链中尚属空白,随着上游原材料多晶硅产量的增加,以及国内新开发出性价比很高的大型硅铸锭设备,目前具有较大的发展前景,我们应当抓住机遇,争取引进一批有实力的企业,在该环节取得突破,完善我市光伏产业链,与多晶硅一起形成更大的优势;三是适度超前规划,发展下游产业。太阳能电池和组件及其他光伏应用产品开发环节处于产业链下端,由于目前晶硅类电池产能总体过剩,近期投资机会不多,但随着光伏发电成本不断降低,以及各国政府越来越重视太阳能的开发及利用,不断扶持政策,光伏产业的市场潜力巨大。
(四)针对光伏产业投资特点,加强招商引资工作
一是提高重视程度,加强招商引资的组织领导工作。成立“徐州市光伏产业招商引资领导小组”,由市领导担任负责人,相关部门领导参加,统一指挥产业发展和招商工作,统筹资源,加强组织、指导、协调、调研和规划工作,形成专业招商力量,适应专业化、精细化招商的要求。二是发展产业集聚功能,依托龙头企业以商招商。充分利用江苏中能多晶硅产能优势,使用行政手段,要求中能公司对来我市投资的中下游企业提供优惠优先的多晶硅供应,其中差价政府可以给与补贴,并且政府应支持江苏中能、强茂集团等龙头企业扩充产能、兼并重组,扩大企业规模优势和对上下游企业的辐射,通过政府行政行为引导企业经营活动,影响行业竞争格局,加快产业集聚,形成具有规模优势与技术优势的光伏产业集群,使之成为我市招商引资的重要资源和以商招商的主要依靠。三是举办光伏产业招商会,提升招商引资实效。定期在我市及光伏产业发达地区举办专题招商会,结合我市产业规划要求来邀请有实力客商参会。四是针对投资多元化特点,加强招商项目策划和包装。针对光伏产业特点建立规范性和专业性的策划和包装机制,提升招商项目策划和包装水平。
(五)企业主导与政府指导相结合,提升我市光伏产业技术水平
一是紧紧抓住龙头企业,由政府牵头,建立产学研、科工贸群体,将政府目标和企业利益结合在一起进行运作;二是在我市有条件的大中专院校及研发中心培养光伏行业的专门人才,并积极引入国内外发达地区专业人才,制定相关人才激励政策,提高光伏产业人才待遇,要做到“引得进,用得好,留得住”,缩小我市光伏产业人才缺口;三是引导和支持企业加大研发投入,推动企业成为技术创新主体,提升企业核心竞争力,对自主确立研究开发项目的企业给予研发资金补贴;四是加强与中科院等部级科研机构以及实力行业组织的合作,利用他们专业水平高和对外联络渠道广泛的特点,获取光伏产业市场行情和世界最新的技术发展动态。
参考文献
[1]关于扶持新能源及清洁技术产业发展的若干意见.
[2]2009～2012年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告[R].
随着我国工业经济的快速发展，经济发展与环境保护之间的矛盾日益尖锐，这严重影响了我国经济的持续稳健发展。为此，加快我国经济布局的调整和能源结构的优化升级乃光伏发电产业发展的当务之急。光伏发电作为一种可再生能源，其拥有清洁干净、发电过程简单、能源分布广泛、不产生噪音等诸多优点，因此加快光伏发电技术的应用和推广意义重大。在分析光伏发电原理的基础上，指出分布式光伏发电存在的问题，并提出切实可行的解决策略。
[关键词]
分布式；光伏发电；微网控制；策略
光伏发电作为新型能源之一，其经济环保优势和广阔的发展前景引起了世界各国的广泛关注。我国自2009年以来出台了一系列政策以推动光伏能源产业的发展。目前，我国对光伏能源的利用和开发已步入产业化发展阶段。光伏产业业内有关专家认为，今后十年光伏产业的发展呈井喷之势。预计到2023年光伏发电的电价将与传统能源发电电价相近，到本世纪中叶光伏发电量将占到世界发电总量的一半左右。所以，进一步加快对光伏发电高转换率和低成本的研究工作乃当务之急。而微网技术的出现为光伏发电的推广和应用提供了新思路，如何将二者更好的结合成为亟待破解的难题。
1光伏发电与微网技术
1.1光伏发电光伏发电可以通过光伏效应将光能转化为电能并储存在光伏电池中。光伏发电的本质：光能转变为直流电，再到交流电。需要注意的是，直流电到交流电的过程中，需要借助电力电子装置。与传统能源相比，光伏发电拥有清洁干净、发电过程简单、能源分布广泛、不产生噪音等诸多优点，但是其也存在一些不足之处，比如光照强度和环境温度会严重影响光伏发电的功率输出，而光伏发电功率的波动往往会对用户带来严重的负面影响。所以，克服光伏发电功率的不稳定性是光伏能源推广的关键所在。
1.2微网技术微网能够把分布式电源、储能装置和负荷结合起来，这种新型分布式发电网络结构可形成单一的可控单元，并当电力系统发生严重故障时进行断开。最新的研究结果表明，光伏发电和微网技术相结合，能够提高光伏能源的利用率，并提高电力系统的供电可靠性，不断的增强电力系统的抗自然灾害能力。可见，微网技术为光伏发电的应用和推广提供了新的思路。
2微网技术下分布式光伏发电存在的问题
2.1受外界环境影响严重光伏发电主要依靠太阳辐射转化为电能，但光照发生变化时，会直接影响电能的输出频率，尤其多云天气，光照强度变化剧烈，严重影响微网的电压和频率的稳定性。而且光伏发电会随着昼夜和季节变化呈现周期性变化，光伏发电不具备调峰、调频能力，无法随时满足系统的负荷高峰需求。PQ控制是微网并网运行常采用的一种手段，这种控制可以借助设定某一功率值，来给供给线路提供稳定的电压和功率支持。然而，光伏发电受外界环境影响严重，功率输出极其不稳定，甚至会出现功率输出为零的情况，在这样的情形下，微网就不适宜采用PQ控制，从而降低了微网供电的稳定性和可靠性。同时，对于电压和频率稳定有着较高要求的微网孤岛，也就无法运行。
2.2谐波污染和无功损耗严重光伏发电产生的是直流电，需要电子电力设备进行电流转换，变成可以使用的交换电流。而且光伏发电受光照影响较为严重，导致光伏发电系统带有随机性和间歇性缺陷，使得光伏发电所采用的大量电子电力设备会带来谐波污染和无功损耗，形成所谓的电网公害，从而引发更为严重的电能质量问题。2.3储能设备成本较高目前，我国光伏发电的储能设备使用的是高成本的压缩空气和电池储能。生产储能电池所使用的原料以多晶硅为主，我国由于光伏发电行业起步较晚，多晶硅的生产技术并不成熟，在国内生产1kg多晶硅的成本为70美元，而国外生产等量多晶硅的成本仅为25～30美元，而且质量远远高于国内，这导致中国下游的企业纷纷向国外进口多晶硅生产储能电池。现阶段，薄膜太阳能电池是最成功的储能电池，但是在其生产过程中需要碲化镉。碲作为世界稀有金属，一旦薄膜太阳能电池大量生产，必然加剧碲资源的短缺，导致碲价格的上涨，从而导致储能设备的成本大幅度提高。
3分布式光伏发电微网控制策略
3.1引入蓄电池储能技术蓄电池是一种能将化学能和电能互为转化的一种化学电池。其特点是储能能量密度高、使用寿命长、价格低廉。利用蓄电池，在太阳能充足的时候，可以利用光伏发电为蓄电池充电，在光照强度频繁变化的情况下，蓄电池可以对光伏发电的功率波动进行充放电，以便输出的发电功率能够趋于稳定。分布式光伏发电功率输出具有如下特征：一是这种发电功率的输出容易受光照强度的影响，当光照较为充足的时候，这种分布式发电可以将多余的电能储放在蓄电池中，而当光照强度变化不定的时候，这种分布式发电又可以进行适当的储能和放能，以提高光伏发电系统功率输出的平滑度，提高系统电能质量及供电的可靠性。同时使微网能够持续平稳为负荷提供电能。
3.2多手段减少谐波污染和无功损耗消除微网谐波污染和无功损耗，对于提高电能质量具有重要意义。目前消除微网谐波污染可以采用安装谐波补偿装置来抑制谐波，还可以从源头上入手，对谐波源本身进行改造，减少谐波的产生和注入，这种方法适用于谐波源是电力电子装置的系统。无功损耗多是由产生谐波的电力电子设备产生的，所以在抑制谐波源的同时也可以降低无功损耗。目前，对于谐波源和无功损耗状况的改善，主要采用的是加装补偿装置，如固态切换开关、动态电压恢复器等，另外，柔流输电技术的应用、储能设备的更新升级，也能够减少谐波污染和无功损耗。
总之，针对我国化石能源紧缺，环境污染严重的现状，光伏能源发展不仅前景广阔，而且光伏发电的推广及普及势在必行。现阶段，我们要正视微网技术下分布式光伏发电存在的问题，积极推进光伏发电技术的发展与革新，加速产业升级，促进企业联动，降低能耗，使分布式光伏发电在微网中具有更好可控性，以提高微网的功率输出稳定性和电能质量。
[参考文献]
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关键词：太阳能；光伏发电技术；应用
中图分类号：TK511文献标识码：A
一、太阳能光伏发电的优缺点
1、太阳能光伏发电的优点
与火力发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要是：从环境效益上说，太阳能光伏发电污染排放少，不会有资源枯竭的危险，使用者心理上更容易接受，符合现代人绿色环保的能源理念。从经济效益上说，太阳能光伏发电能源质量，不需要消耗燃料、不受地域限制，设施一旦投放，即可就地发电，经济效益显著。从技术角度而言，太阳能光伏发电技术已经日趋成熟，无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠，一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，维护成本低。
2、太阳能光伏发电的缺点
从环境效益上来说，光伏生产最重要的一个环节就是多晶硅的生产。多晶硅行业是个重污染的行业，国内尾气回收工艺不尽完善，晶硅副产品是四化硅是高毒物质，倾倒或掩埋四氯化硅将造成寸草不生土地几百年都无法使用等巨大的环境风险。
从经济效益上来说，虽然太阳能光伏一点投入使用后便会产生巨大的经济效益，但是在前期投入上，投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地资源，且受气候因素和地理位置的影响较大。再者，太阳能电池组件成本高昂，目前仍然达不到将其进行民用普及的水平。
从技术角度来说，目前太阳能光伏技术已经日趋成熟，但是目前太阳能电池生产成本迟迟不能降下来也可以说是一个技术难度。为了降低成本，现在普遍采用多晶硅代替电池中的单晶硅。多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量等是当前的主要技术问题。
二、太阳能光伏发电产业存在的一些问题
1、太阳能光伏发电并网问题
未来太阳能能源肯定是重要的能源供应来源，当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时，必须考虑其对电网电压频率控制的影响，必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度，如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。
2、光伏产业盲目扩张，产业和市场不对等，不利于行业健康发展
过去几年内，我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇，利用国内人力和资源成本较低的比较优势，实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响，未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势，使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中，利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业，使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报，这也是传统光伏产业界(光伏设备制造业)日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。光伏产业没有形成一个权威机构管制，缺少长远发展规划实践，相关技术人才匮乏，研究力量薄弱，高端实验设施落后。
三、太阳能光伏发电技术的具体应用
1、独立光伏发电系统的建立
独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接，因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区，比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的，这是由于太阳能发电一般选择在白天，然而负荷用电是全天24h实施，这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下，其供电可靠性很难得到保障，然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。
2、光伏建筑一体化应用
关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面：通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联，进而构成光伏建筑一体化系统；通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板，利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙，提高墙面积屋顶的太阳能吸收量，这就同时实现了建材功能与发电功能，是对光伏发电成本的有效控制。与此同时，在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块，这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。
3、混合型光伏发电系统的构建
所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程，混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势，扬长避短，从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响，在冬季风力较大地区，就可通过光伏发电和风力发电的混合模式，尽可能减少天气变化对发电系统的影响，进而达到控制负载发电率的目的。
4、光伏发电在LED照明中的应用
作为半导体材料制作而成的组件，LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势，并且照明周期较长，且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理，通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化，再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于LED照明和光伏发电技术同是直流电，因此转化过程并不需要借助变频器，这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外，在可充放蓄电池的辅助下，光伏发电在LED照明中的技术优势必将更加突出。
四、太阳能光伏发电产业未来发展方向
1、未来太阳能光伏发电产业一定会成本，使之普及开来
太阳作为一种高效环保的绿色能在未来一定会得到光伏的应用。通过加大资金投入和政策扶持力度和企业的创新研发力度，一定能够降低光伏发电系统成本。现阶段光伏技术最关键的问题，就是要提高电池效率和降低成本。通过采用更先进的电子器件及高效模块降低特定系统平衡成本；通过高效的生产方案、整理型材料的增用以及新蓄电池的观念等手段降低电池成本；通过引进先进封装技术及提高电池工作效率来降低特定模块的生产成本。最后，通过降低电池成本一定会降低太阳能光伏发电的整体成本。
2、未来民用太阳能光伏发电将大行其道
当太阳能光伏生产的整体成本降低之后，未来的民用太阳能产业一定会大行其道，将在通信和工业应用、农村和偏远地区得到广泛应用。太阳能光伏建筑一体化亦是未来的一个发展趋势，对于城市而言可以有效节约土地资源，提升高层建筑利用率。西部地区太阳能资源丰富地区农村光伏发电站的建设可以与风能发电系统互补满足农村基本用电要求。另外太阳能庭院灯，太阳能路灯等都将为家庭和市政建设节约能源。
太阳能光伏发电是一种清洁能源，零排放、无污染，且其技术日趋成熟、成本不断下降，已经适合规模应用，今后，太阳能光伏发电必将在公共建筑或民用建筑中广泛应用，光伏发电也将成为我国的一种常规能源。
结束语
综上所述，在现有技术的基础上，生产企业必须深入的加快研发节奏，降低生产成本，提高产品质量。政府方面更加需要推进绿色能源普及使用的进程，制定强有力的产业政策和法规条文，保障光伏产业的发展。伴随着人民环保意识的增强，我们相信在市场改革和政府政策的联动作用下，我国的光伏发产业必定能稳步健康发展。
参考文献
[1]柴亚盼.光伏发电系统发电效率研究[D].北京交通大学,2014.
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