21世纪我国太阳能利用发展趋势

21世纪我国太阳能利用发展趋势
 引言
近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。包括太阳能在内的可再生能源在下世纪将会以前所未有的速度发展，逐步成为人类的基础能源之一。据预测，到下世纪中叶，可在生能源在世界能源结构中将占到50%以上，
1.资源
太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的核反应，并不断向宇宙空间辐射出巨大能量。太阳内部的热核反应足以维持6×1010年，相对于人类历史的有限年代而言，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。地面上的太阳辐射能随着时间、地理纬度、气候变化，实际可利用量较低，但可利用资源仍远远大于满足现在人类全部能耗及2100年后规划的能源利用量。地球上太阳能资源一般以全年总辐射量[kJ/（m2•a）]和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。
我国陆地面积每年接收的太阳辐射总量在3.3×103~8.4×106 kJ/ (m2•a)之间, 相当于2.4×104亿t标准煤,属太阳能资源丰富的国家之一。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000h，日照在5×106 kJ/ (m2•a)以上。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区；除四川盆地、贵州资源稍差外，东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。
2.国外发展概况和趋势
2.1 太阳能光伏发电
世界光伏组件在过去15年平均年增长率约15%。90年代后期，发展更加迅速，最近3年平均年增长率超过30%。1999年光伏组件生产达到200MW。在产业方面，各国一直通过扩大规模、提高自动化程度、改进技术水平、开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%，生产规模从1~5MW/年发展到5~25MW/年，并正在向50MW甚至100MW扩大；光伏组件的生产成本降到3美元/W以下。发展中国家印度处于领先地位，目前有50多家公司从事与光伏发电技术有关的制造业，其中有6个太阳电池制造厂和12个组件生产厂，年生产组件11MW，累计装机容量约40MW。
在研究开发方面，单晶硅电池效率已达24.7%, 多晶硅电池效率突破19.8%。非晶硅薄膜电池通过双结、三结迭层和Ge�Si合金层技术，在克服光衰减和提高效率上不断有新的突破，实验室稳定效率已经突破15%。碲化镉电池效率达到15.8%，铜铟硒电池效率18.8%。晶硅薄膜电池的研究工作自1987年以来发展迅速，成为世界关注的新热点。
21世纪世界光伏发电的发展将具有以下特点：（1）产业将继续以高增长速率发展。多年来光伏产业一直是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，预测今后10a光伏组件的生产将以20%~30%甚至更高的递增速度发展。光伏发电的未来前景已补愈来愈多的国家政府和金融界（如世界银行）所认识。许多发达国家和地区纷纷制定光伏发展规划，如到2010年，美国计划累计安装4.6GW(含百万屋顶计划)；欧盟计划累计安装6.7GW(可再生能源白皮书), 其中3.7GW安装在欧洲内部, 3GW出口; 日本计划累计安装5 GW (NEDO日本新阳光计划); 预计其它发展中国家1.8GW (估计约10%), 预计世界总累计安装18 GW.到下世纪中页, 光伏发电成为人类的基础能源之一。(2)太阳电池组件成本将大幅度降低。光伏发电系统安装成本每年以9%速率降低。1996年平均安装成本约7美元/W，预计2005年可降到3美元/W，相当于光伏发电成本0.11美元/ (kW•h)，2010年发电成本将降到6美分/ (kW•h)。降低成本可通过扩大规模、提高自动化程度和技术水平、提高电池效率等技术途径实现。欧洲就扩大水平、提高电池效率等技术途径实现。欧洲就扩大规模对降低成本的影响进行了可行性研究[5]，结果表明，年产500MW的规模，采用现有几种晶硅电池生产技术，可使光伏组件成本降低到0.71~1.78欧元/W。如果加上技术改进和提高电池效率等措施，组件平均成本可降低到1美元/W以下，发电成本约为6美分/ (kW•h)。考虑到下世纪薄膜电池技术会有重大突破，其降低成本的潜力更大。因此下世纪太阳电池组件成本大幅度降低是必然趋势。（3）光伏产业向百兆瓦级规模和更高技术水平发展。目前光伏组件的生产规模在5~20MW/年。壳牌公司在德国建立的年产25MW多多晶硅组件生产厂于今年4月份开工。许多公司在计划扩建和新建年产50~100MW级光伏组件生产厂。同时自动化程度、技术水平也将大大提高，电池效率将由现在的水平（单晶硅13%~15%，多晶硅11%~13%）向更高水平（单晶硅18%~20%，多晶硅16%~18%）发展。（4）薄膜电池技术将获得突破。薄膜电池具有大幅度降低成本的潜力，世界许多国家都在大力研究开发薄膜电池。下世纪薄膜电池技术将获得重大突破，规模会向百兆瓦级以上发展，成本会大幅度降低，实现光伏发电与常规发电相竞争的目标，从而成为可替代能源。（5）太阳能光伏建筑集成及并网发电的快速发展。建筑光伏集成具有多功能和可持续发展的特征，建筑物的外壳能为光伏系统提供足够的面积，不需要占用昂贵的土地，省去光伏系统的支撑结构；光伏阵列可以替常规墙包覆装修成本与光伏组件成本相当；光伏系统的安装可集成到建筑施工过程，降低施工成本；在用电地点发电，避免传输和分电损失（5%~10%），降低了电力传输、分配投资和维修成本；集成设计使建筑更加洁净、完美，使人赏心悦目，容易被专业建筑师、用户和公众接受。太阳能光伏系统和建筑的完美结合体现了可持续发展的理想范例，国际社会十分重视。许多国相继制定了本国的屋顶计划，使得建筑光伏集成技术如旭日东升，蓬勃发展。1997年6月美国宣布了“克林顿总统百万屋顶光伏计划”，2010年完成；欧洲于大致相同的时间宣布了百万屋顶计划，于2010年完成；日本政府在21997财政年度计划安装9 400套4kW 的屋顶系统，总计37MW。日本政府的计划目标是，到2010年安装5 000MW屋顶光伏发电系统。德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于1998年10月份提出一个光伏工业20 年来最庞大的计划即在6 a内安装10万套光伏屋顶系统，总容量在300~500MW，总费用约9.18亿马克。该计划于1999年1月实施，在德国引起很大反响，对德国的PV工业将产生不可估量的影响。
光伏系统和建筑结合将使太阳能光伏发电向替代能源过渡，成为世界能源结构组成的重要部分。
2.2 太阳能热利用
2.2．1太阳能热水器
热水器是太阳能热利用中商业化程度最高、应用最普遍的技术。1998年世界太阳能热水器的总保有量约5 400万m2。塞浦路斯和以色列人均使用太阳能热水器面积居世界首位，分别为1 m2/人。日本和以色列太阳能热水器户用比例分另为20%和80%。21世纪热水器将仍然是太阳能热利用的最主要市场之一。目前虽然许多国家都得到了较普遍应用，但世界太阳能热水器的平均用户比例还非常低，约1%~2%，同日本的20%和以色列的80%相比，相差很远；此外，服务业、旅游业、公共福利事业等中低温热水应用市场也非常大。1997年世界太阳能热水器的市场约7亿美元。2015年世界人口约70亿，如果热水器用户比例达到20%（日本今天的水平），社会经济和环境效益将非常显著。
2.2．2太阳能建筑
发展很迅速。80年代国际能源组织（IEA）组织15个国家的专家对太阳能建筑技术进行联合攻关，欧美发达国家纷纷建造综合利用太阳能示范建筑。试验表明，太阳能建筑节能率大约75%左右，已成为最有发展前景的领域之一。建筑能耗占世界总能耗的1/3，其中空调和供热能耗占有相当大的比例，是太阳能热利用的重要市场。太阳能建筑的发展不仅要求建筑师和太阳能专家互相密切合作，而且要求在概念、技术上相互融合、渗透、集成一体，形成新的建筑概念和设计。目前太阳能建筑集成已成为国际上不仅要求有高性能的太阳能部件，同时要求高效的功能材料和专用部件，如隔热材料、透光材料、储能材料、智能窗（变色玻璃）、透明隔热材料等，这些都是未来技术开发的内容。
2.2．3太阳能热发电
目前热发电系统主要有3种类型：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内伟传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电；塔式系统是利用独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，以产生很高的温度；碟式系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。
以色列鲁兹（Luz）公司1985年起先后在美国加州的Mojave沙漠是建成9个槽式发电装置，总容量354MW。随着技术不断发展，系统效率由起初的11.5%提高到13.65,发电成本由26.3%美分/(kW•h)降低到12美分/(kW•h)。但近几年来这种系统没有扩大和推广，可认为只是一种大型的商业化示范系统。其它2种处在研究开发和示范阶段，其中由于碟式系统光学效率高、启动损失小及效率高达295，在3类系统中位居首位。太阳能热发电技术同其它太阳能技术一样，在不断完善和发展，但其它太阳能技术一样，在不断完善和发展，但其商业化程度还未达到热水器和光伏发电的水平。太阳能热发电正处在商业化前夕，预计2020年前，太阳能热发电将在发达国家实现商业化，并逐步向发展中国家扩展。
3.我国太阳能利用概况和21世纪发展思考
3.1 光伏发电
我国太阳池的研究始于1958年, 1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。80年代中后期，引进国外太阳电池生产线或关键设备，初步形成生产能力达到4.5MW太阳能光伏产业。其中单晶硅电池2.5MW,非晶硅电池2MW,工业组件的转换效率单晶硅电池为11%~13%, 非常硅电池为5%~6%。
我国光伏组件生产逐年增加，成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，1999年底累计约15MW。应用领域包括农村电气化、交通、通信、石油、气象、国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视等用电，对发展边远贫困地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西藏有7个无电县城采用光伏电站供电，社会经济效益非常显著。
在研究开发方面，开展了单晶硅、多晶硅电池研究及非晶硅、碲化镉、硒铜等薄膜电池研究，同时还开展了浇铸多晶硅、银/铝浆、EVA等材料研究，并取得可喜成果，其中刻槽埋栅电池效率达到国际水平。
20年来我国光伏产业已形成了较好基础，但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现为：（1）生产规模小。我国太阳电池制造厂的生产能力约为0.5~1MW/a，比国外生产规模低一个多数量级。（2）技术水平较低。电池效率、封装水平同国外存在一定差距。（3）专用原材料国产化经过“八五”攻关取得一定成果，但性能有待能有待进一步改进，部分材料仍采用进口品。（4）成本高。目前我国电池组件成本约30元/W，平均售价42元/W，成本和售价都高于国外产品。（5）市场培育和发展迟缓，缺乏市场培育和开拓的支持政策、法规、措施。
21世纪我国光伏发电的发展可考虑2种模式，即年增长率约15%的常规模式和在政策法规驱动下年增长率约25%的快速模式。根据光伏工业自身的发展经验，生产量和规模每增加1倍，成本下降约20%，而价格通常比成本高30%；发电成本考虑了总系统价格、经济寿命（折旧期）、利率、运行和维护费用、保险费等因素。按照这种估算，2010年我国光伏组件年生产量将分别达到11MW和27MW，发电成本分别为1.14和0。96元，装机容量分别达到80MW和140MW。2030年光伏组件年生产量分别达到175MW和2 320MW，发电成本分别为0.57和0.28元, 总装机容量分别达到1 700MW和11 700MW。光伏技术的发电成本在2020年估计在0.5~1.0元/(kW•h)范围, 在相当大的市场上开始具有竞争力; 在2030年左右, 则在几乎整个电力市场上都具有竞争力; 联合国专家组针对世界光伏技术和产业的发展作了更详细的分析和预测[9], 结果更为乐观: 2005~2015年发电成本在0.045~0.091美元/(kW•h)之间, 在相当大的市场上开始具有竞争力; 2015年后,发电成本低于0.045美元/(kW•h), 则在几乎整个电力市场上都具有竞争力。
3.2 太阳能热利用技术
3.2.1热水器
太阳能热水器是我国太阳能利用中应用最广泛、产业化发展最迅速的领域，1979~1998年期间平均年增长率35%。1987通过引进铜铝复合吸热板技术并与我国自选研制成功的铝阳极化选择性吸收涂层技术相结合，使我国太阳能热水器产业进入现代化生产阶段。80年代后期，我国先后研制成功全玻璃和热管式真空管集热器并实现了产业化。1998年全国热水器产量约400万m2，总安装量约1 400万m2，占世界第1位。
我国目前太阳能热水器产业已处在商业化良性运作时期，绝大部份热水器企业都有良好的经济效益。目前我国有上千个热水器生产厂家，年安装量约1 400万m2，占世界第1位。但户用比例仅3%，与日本和以色列等国家相比，差距很大。到2010年，我国人口约14亿，热水器户用比例如果能达到10%，平均户用面积也将有所增加，热水器总安装量将达到1亿m2。亚太银行专家对我国太阳能热水器的利用给出估计：10%的住宅安装太阳能热水器（2m2/户），热水负荷的75%由太阳能供给，每年可节约310亿kW•h电（相当于1 050万t标煤），相当于减排3 850万t CO2，说明太阳能热水器的经济、环境和社会效益非常好。
3.2.2太阳能建筑
我国70年代开始被动太阳年采暖建筑的研究开发和示范, 至今已抗议约1 000万m2(建筑面积)。目前被动太阳房开始由群体建筑向住宅小区发展，如甘肃省临夏市建成占地9.8hm2、建筑面积9.2万m2的太阳能小区；兰州“阳光计划”投资4.28亿在郊区兴建73.3万m2太阳能住宅小区等。我国被动太阳房采暖节能60%~70%，平均每m2建筑面积每年可节约20~40kg标准煤，发挥着良好的经济产社会效益，但在技术水平上同国外还有相当大的差距。
21世纪应组织建筑师和太阳能专家联合攻关，解决太阳能技术与建筑的集成技术，使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑的集成技术，使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑设计标准和规范，参照以色列作法，通过强制性政策法规，逐步实现民用建筑必须有太阳能设计才可批准施工。争取在2010年和2030年分别实现民用建筑太阳房达到10%和30%，其社会、经济、环境效益将十分可观。
3.2.3太阳能热发电
我国太阳能热发电技术的研究开发工作始于70年代末，担由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本解决，加上经费不足，热发电项目先后停止；国家“八五计划安排了小型部件和材料的攻关项目，带有技术储备性质，目前还没有试验机，与国外差距很大。我国热发电与国外差距很大。考虑到国内外的技术现状作粗略预测，在2000~2010期间进行MW级样机研制及示范，2010~2030期间进行10~100MW级商业性示范，2030~2050期间进行1 000MW级商业化推广应用。
4.政策措施建议
（1）结合我国实际情况制定鼓励可再生能源利用的政策法规。（2）鼓励产业发展，积极开拓市场。为使太阳能在21世纪中叶成为后续能源之一，必须从现在起，加大投入，通过产业化技术攻关、消化吸收等，使我国光伏制造产业在技术水平、市场规模、自动化程度、原材料国产化程度方面赶上国际先进水平；通过激励政策，积极鼓励大型企业参与太阳能光伏技术的产业活动。通过市场激励政策促进消费，开发边远地区光伏市场。（3）结合“西部大开发战略”，把太阳能列入重点建设项目。作好西部地区全面利用太阳能的规划及实施措施，将太阳能作为这些地区的后续替代能源。（4）加大基础性应用研究投入，如新型薄膜太阳电池、太阳能基础材料、光谱选择性吸收薄膜和其它光谱反射、透过功能薄膜等，为未来大幅度降低太阳能利用能量成本奠定基础。  
中国光伏发电产业与市场
中国于1958年开始研制太阳电池，1959年第一块有实用价值的太阳电池诞生。1971年3月首次应用太阳电池作为科学实验卫星的电源，开始了太阳电池的空间应用。1973年首次在天津港的浮标灯上进行太阳电池供电试验，开始了太阳电他的地面应用。
1.产业及产品
    经过40年的努力，中国光伏发电产业已具有一定的基础。到1998年底，已建成6个初具规模的光伏电池
专业生产厂，光伏电池组件的年生产能力为4．5MW，其中：单晶硅电池2．5MW，非晶硅电池2MW。
中国主要光伏电池厂的情况列于表1。

中国光伏电他的主要产品是单晶硅电池和非晶硅电池，多晶硅电池只有少量的中试产品。单晶硅电池主要是直径100mm的圆片，商品组件的转换效率为11％一13％，由36片电池串联成的组件的功率为37W，左右。个别工厂可以生产100mmX100mm的准方片单晶硅电池，但受现有设备条件的限制和在成本上的考虑，未进行正式生产。商品非晶硅光伏电池组件的最大面积为305mm×915mm，转换效率为5％一6％，功率为11一12Wp，为单结p-i-n电池。多晶硅光伏电池组件中试产品的转换效率为10％一11％。
    1998年中国光伏电池组件的产量为2。3MW，其中：单晶硅光伏电池组件为1．8MW，非晶硅光伏电池组件为0．5MW。1998年从国外进口单晶硅光伏电池及组件约200kw。
    1998年中国单晶硅光伏电池组件的售价为40一45元／Wp，非晶硅光伏电池组件的售价为24一26元／Wp。
2．研究与开发
    中国光伏发电的研究开发工作，经过几十年的努力取得了不小的成就。有关研究单位、高等院校、工厂企业先后开展了单晶硅和多晶硅高效电池、非晶硅薄膜电池、CdTe薄膜电池、CIS薄膜电池、多晶硅薄膜电池以及应用系统关键设备的研究开发。
     近年来，在国家科技部和北京市的支持下，国家新能源工程中心和北京市太阳能光电中心取得一些可喜的研究成果。单晶硅高效电池效率达到19．79％，大面积6cm×5cm）刻槽埋栅单晶硅电池效率达到18．6％，多晶硅电池效率达到13．5％，10cm×10cm多晶硅电他效率达到11．8％；在多晶硅薄膜电池方面，采用快速热CVD技术在非活性衬底上制备的多晶硅薄膜电池效率达到12．11％，采用pECvD技术制备的微晶硅／非晶硅迭层薄膜电池效率达到9．5％。
     在光伏发电的平衡系统方面，也取得了不小的进步。“八五”期间，开发出了独立光伏发电系统用的15kW和30kw的正弦波DC一AC逆变器，逆变效率大于90％；“九五”期间，在国家科技部的安排下，又开展了kW级井网逆变器的研究与开发，研制出了一系列光伏专用的控制器和检测仪器。
     在光伏水泵系统、通信光伏电源系统、独立光伏电站、输油输气管道阴极保护光伏电源系统、家用光伏电源系统、光／风互补发电系统等的系统技术方面，也取得了不少研究成果和工程经验。
3．应用与市场
中国光伏电池的地面应用始于1973年。26年来，系统技术不断提高，应用项目不断增多，市场不断扩大。1980年以前，应用项目有限，功率很小，光伏电池年销售量不超过10kw。由于电池价格昂贵，1985年以前，主要是作为航标灯、铁路信号灯、气象台站观测仪表、电围栏、小型通信机、黑光灯、直流照明灯、割胶灯等的电源，功率不大。这是我国光伏发电市场应用的初级阶段。这一时期，在原国家科委的支持下，进行了一些对于今后市场开拓具有指导意义的示范工程，如太阳能无人值守微波中继站、小型太阳能充电站、农村载波电话光伏电源系统、石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统等。80年代后期，随着几条光伏电池生产线的引进，光伏电池价格下降，产量提高，应用领域不断开辟，市场逐渐拓展。  90年代以来，改革开放的大好形势，为光伏发电的广泛应用和市场开拓创造了有利条件，光伏电池已不再是仅仅作为小功率电源来使用，而是扩展到通信、交通、石油、气象、国防、农村电气化以及民用等国民经济的不同应用领域，光伏电池用量每年以20％以上的速率递增。到1998年底，中国光伏电他的累计用量已达13．2MW。
值得一提的应用项目有：（1）建成了40多座县、乡级小型光伏电站，光伏电池总装机容量约600kW，其中以西藏为最多，达426kW；以1998年10月建成的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量为最大，达100kw。（2）家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南的部分地区和四川的阿坝州等地已进入较广泛地推广应用阶段。据不完全统计，至今全国已累计推广应用家用光伏电源约15万台，光伏电池总功率约达2．9MW。（3）在22所农村学校建立了光伏电站，光伏电池组件的总装机容量为57kw。（4）1998年在中国通信史上建设难度最大的兰一西一拉光缆干线工程中，有26个光缆通信站采用光伏电池作电源，其海拔高度多在4500m以上，光伏电池组件的总功率达100kW。（5）1996年建成了塔中4一轮南输油输气管道阴极保护光伏电源系统，光伏电池组件总功率为40kw。该系统横贯塔克拉玛干大沙漠，总长达300km，工程环境恶劣复杂。（6）在1995年62个国家重点援藏项目之一的西藏广播电视发射接收工程中，采用光伏电池供电。在西藏自治区建区30年大庆之前，共建216套卫视接收站光伏电源供电系统和118套调频发射站光伏电池供电系统，光伏电池组件总功率为56kw。
表2列出了中国光伏电池历年的产量、价格和累计用量。

 4．存在的主要问题                                                   
    从总体上来讲，中国的光伏发电产业，与国外发达国家相比还有很大差距，存在的主要问题是： 
    （1）生产规模小。目前的4个单晶硅光伏电池生产厂，基本上保持在1987一1990年引进时的生产规模和技术工艺水平。各厂在引进时都称年生产能力为IMW，但各厂都在不同的工艺环节上存在着“瓶颈”，因此：实际年生产能力都在0．5MW左右，所以中国晶体硅光伏电池的全国总计年生产能力仅为2MW。1998年中、国单晶硅光伏电池组件的年产量为1．8MW，仅占世界光伏电池总产量的1．14％。生产的规模化程度，比国外的5一20Mw的生产规模低一个数量级。
    （2）技术水平较低。目前中国商品单晶硅光伏电池组件的光电转换效率多在11％一12％之间；组件的封装水平较低，有的组件经过3一5年的使用有发黄、起泡、焊线脱落、效率下降等现象；组件的实际使用寿命，也不如国外产品。至今尚无多晶硅光伏电池的生产工厂。非晶硅光伏电池厂只能生产单结电池，稳定性较差，转换效率较低，尚不能生产双结和三结电池。
    （3）平衡设备薄弱落后。光伏发电用的控制器、逆变器等关键平衡设备，至今尚无具有一定规模的、拥有较先进生产和检测设备的专业工厂生产，仅在几个研究所等单位有小量的生产，技术性能不够高，可靠性较低，品种规格少，价格也高，更谈不上研究开发更先进的产品。
    （4）专用材料的国产化程度不高。银浆、低铁钢化玻璃、PVF等关键封装材料尚未真正实现国产化。国家曾把专用材料的国产化列入“八五”攻关计划，虽然取得了一定成果，但性能仍然不如国外产品，各生产厂为保证产品质量，目前许多专用材料仍然依靠从国外进口。
    （5）成本、价格高。目前晶体硅光伏电池组件的生产成本约为26一30元／Wp，平均售价约为40一45元／Wp，成本和售价均高于国外产品，在国际市场上缺乏竞争力。
5 。规划和设想
    中国地域辽阔，人口众多，电网难以覆盖的无电地区面积大、人口多，许多特殊领域需要采用光伏发电供电，光伏发电的潜在市场十分巨大。面对这样一个将被开发的巨大市场，中国政府和光伏界，必须采取有力措施，加大投入力度，加快中国光伏发电技术的发展和产业建设，以占领这个广阔巨大的应用市场。
    （1）1995年11月，国家计委、国家科委、国家经贸委制定并颁布了“1996一2010年中国新能源和可再生能源发展纲要”。“纲要”把光伏发电技术的开发利用作为发展的重点之一。提出：特别要在太阳电池组件和
配套的技术装备方面加强研究开发，努力降低系统造价；在2000年前，完成西藏9个无电县独立光伏电站的建设，大力推广应用小功率光伏电源系统，建立分散型和集中型MW级联网光伏示范电站。并提出了提高认识加强领导、制定优惠政策、加强科研和示范、加强产业建设、开展国际合作引进国际先进技术和资金等对策和措施。
    为组织实施“纲要”，制定了“中国新能源和可再生能源发展优先项目”。项目中的第二项为光伏技术，内容包括两大方面：（1）发展高效低成本太阳电池，建立一条年生产能力为MW级的生产线。（2）建立MW级多晶硅太阳电池组件生产线，要求组件效率达13％，组件寿命20一25年；对单晶硅太阳电池组件生产线进行技术改造，要求组件效率达14％一15％，组件寿命20一25年。在光伏应用方面，“项目”要求实现小功率光伏电源的产业化，100kw容量以下独立光伏电站系列化、规范化和商品化，研究井网光伏发电技术，为大规模应用做好前期准备。同时开展高扬程光伏水泵的研制。
    （2）1996年国家电力部提出“1996一2020年太阳能发电发展规划设想”。该设想内容：①采用家用光伏电源系统解决150万户无电农牧民的供电问题。②在1996一2000年期间，每年建设50座县、乡对才用小型光伏
电站，平均每座规模为10kW，到2000年建成的总装机容量为2。 5MW；在2001－2020年期间，除继续在居住相对集中的无电地区建设光伏电站外，还可发展城市小规模井网或独立运行的光伏电站，平均每年建设50座，平均每座规模为30kw，到2020年建成的总装机容量为30MW，③到2000年末，建设2座容量500kW井网运行的大型光伏电站；在2001一2020年期间，建成5座容量各IMW井网运行的大型光伏电站，为电网提供补充电力。同时提出了为实现这一设想在研究开发、产业建设、政策措施等方面的建议。
    （3）1996年国家计委制订了“中国光明工程”实施计划草案。计划到2010年利用小型风力发电、太阳能光伏发电和各种新能源互补发电系统，使2300万农村无电人口用上电，使他们人均拥有发电容量100W。其首期目标是：解决80O万无电人口（约178万户）、2000个无电村及100个微波站、100个边防哨所的基本用电问题。初步计算，为实现这一目标约需小型风力发电机组87．3万台，光伏电池组件105．7MW。
6．未来应用市场估计
    21世纪世界能源将发生巨大的变革，以资源有限、污染严重的化石能源为主的能源结构，将逐步转变为以资源无限、清洁干净的可再生能源为主的多样化、复合型的能源结构。但在21世纪的前30一40年，世界能源仍将以化石能源为基石，不包括水能在内的可再生能源在世界能源构成中的比重，虽会有所上升，但仍将不会很大。这是因为，一场能源结构的重大变革绝非一日之功，是一个由量变到质变的渐进过程，至少需要百年以上的时间。根据中国政府关于经济与社会发展的远景目标，参照世界光伏市场发展的总趋势，对中国未来12年（1999一2010年）的光伏应用市场作如下初步估计。
    市场估计和价格估计是建立在以下技术预测基础上的：①晶体硅光伏电池在2010年前仍然是光伏技术的主角，但将向高效率、低成本的方向大步前进；②薄膜光伏电池是21世纪中叶以后的主力电池，前景看好，在2010的前后可望有重大突破，逐步投入商业化生产，并应用于光伏井网发电和光伏屋顶发电等领域；③控制器、逆变器等关键平衡设备将向高可靠、高效率、智能化、低成本的方向发展，并取得重大进展；④将研制开发出更适合光伏发电用的长寿命、低成本、免维护的蓄电池；⑤系统集成技术将更加科学化、规范化、智能化、综合化。
6．1非联网系统应用市场估计
    中国目前的光伏发电系统均为非联网光伏发电系统艰）通常所说的独立光伏发电系统。估计在今后12年，即从1999一2010年，中国的非联网光伏发电系统的光伏电池装机容量，将会以大于20％的速度逐年递增，参见表3，这个估计与下面的分项估计不是相加的关系，分项估计将大于这个总估计。
．1．1农村及农村电气化
   （1）市场估计
    估计到1998年底，中国至少还会有约1400多万户、6000多万农牧业人口仍然未能用上电。在这些人口中，有相当一部分居住在西北五省、区以及内蒙古、西藏、云南、海南、四川阿坝州等太阳能资源丰富或比较丰富的地区，具有利用光伏发电解决其基本生活用电和少部分生产用电的自然资源条件。下面仅根据国家关于农村电气化的总要求及有关部门、有关省区关于农村电气化的规划和设想，对农村及农村电气化方面的光伏市场作一初步估计，参见表4。
 
上述估算，包括独立光伏电站、家用光伏电源和光伏水泵等。在1999一2000年的市场需求量中，包括了世界银行及荷兰壳牌家用光伏电源系统项目中光伏电他的安装容量。
     由于中国农牧民尚很贫困，就是到2010年，许多边远山区、高原的农牧民也仍然不会十分富裕。所以，在估算中，家用光伏电源的安装功率，在2000年前多按每户20一50W计，在2001一2010年多按每户50一100W计。
    上述估算考虑了有关省、区的规划和预测。内蒙古对该区近期的光伏市场作了预测：2一10kW的村落光伏发电系统的需求量约为5001000座，家用光伏电源的需求量约为30万套，共计约需光伏电池20MW以上。甘肃的规划目标是：“九五”期间共安装家用光伏电源10万户，2001一2010年期间共安装家用光伏电源14万户。新疆的规划目标是：。‘九五，，期间安装2一3万套家用光伏电源，在牧区建设500座光伏电站和3个镇照明、电视光伏电源系统，青海省电力局在其“1995一2010年的电力扶贫共富工程”中规划，安装家用光伏电源7．5万套、计1．4Mw，并建设县、乡光伏集中供电系统340kw。
   （2）价格估计
    （a）家用光伏电源系统
     以目前应用最多的20W直流家用光伏电源系统为例作一粗略剖析。
     家用光伏电源系统目前的平均售价为1800元，即平均每峰瓦系统为90元，其中光伏电池组件为840元，占整个系统售价约50％，而其降价的潜力最大，估计可由现在的42元／Wp左右，到2000年降至35元／Wp左右，到2005年降至30元／Wp左右，到2010年降至20元／Wp左右。这样，家用光伏电源系统的售价，就可由现在的90元／Wp，在2000年降低到75一s0元／Wp，在：005年降低到60一70元／Wp，在2010年降低到50一55元／Wp。随着农牧民经济收入的增加，常规电力价格的不断上涨，家用光伏电源系统的售价又以这样大的幅度逐年下降，农牧民是有能力购买家用光伏电源的，其市场将会逐年扩大。
    （b）独立光伏电站
     目前，在一般地区，光伏电站的系统造价为90一100元／Wp；在西藏等交通极其不便的高海拔地区，光伏电站的系统造价为120一130元／Wp。其中，光伏电池组件的价格占整个系统造价约45％一50％。如果光伏电他的售价以上述的速度降低，那么光伏发电的系统造价到2010年降低到6元／Wp以下，是完全可能的。这样，光伏电站的发电成本就可比柴油机发电便宜；比综合计算的常规能源发电厂的发电成本仅高几倍，在一些特定地区就具有了竞争力。
    （c）光伏水泵系统
     目前光伏水泵系统售价为70元／Wp，其中：光伏电池组件及支架约为45元／Wp，占64％；机泵、逆变器 及潜水电缆等约为25元／Wp，占36％，按照上述光伏电池逐年降价的估计，到2010年光伏水泵系统的售价 降低到40一45元／Wp，是完全可能的。这样，光伏水泵系统的市场需求量，就将会成数倍的增长。
    6 。1．2通信
    （1）市场估计
     估计1998年中国在通•信电源方面应用的光伏电池组件大约有0．8MW。
     通信业是国民经济的基础产业，随着国民经济的快速发展，通信业的发展速度也必将十分快速。我们估计，应用于通信业的光伏电池组件，在今后12年，前7年将以每年10％的速度递增，后5年将以每年5％的速度递增，参见表5。主要应用于光缆通信、微波通信、农村通信、卫视接收站等方面。
 
（2）价格估计
     通信光伏电源的价格，包括光伏电池、蓄电池、控制器等在内的平均系统价，目前约为80一90元／Wp。我们估计，到2005年可望降到65一70元／Wp，到2010年可望降到55一60元／Wp。
6．1．3其它工业领域
    （1）市场估计
      主要包括铁路及公路信号电源、航标及灯塔电源、气象台站电源、地震测报台站电源、管道阴极保护电源、森林防火系统电源、公路道班电源、边防哨所电源、公路标志电源等。这些工业领域对光伏电他的需求量，按照占整个光伏市场总量的20％计，基期的1998年为0．40MW，2000年为0．58MW，2005年为1．44MW， 2010年为3．57MW。
    其中光伏电池在海水淡化、电动车、工业备用电源、制氢等方面的应用将是很值得大力开发的项目，应用前景广阔；管道阴极保护、公路标志及道班、铁路信号等方面对光伏电他的需求量，将会有比较大的增长。
     （2）价格估计
      目前的平均系统价格为85一90元／Wp，估计2005年有可能降到65一70元／Wp，2010年有可能降到50一55元／Wp。
6．1．4民用商品及其它
    （1）市场估计
      主要包括太阳帽、太阳能充电器、太阳能计算器、太阳能手表、太阳能钟、太阳能路灯、太阳能庭院灯、太阳能玩具、太阳能广告灯箱、太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能半导体冷藏箱等。
      按照占整个光伏市场总量的10％计，基期的1998年为0．20MW，2000年为0．29MW，2005年为0．72MW，2010年为1．8MW。
      其中太阳能路灯、太阳能玩具、太阳能庭院灯、太阳能广告牌等项目的需求量，将会有较大幅度的增长。
     （2）价格估计
      估计到2005年的平均系统价格可降为60一70元／Wp，2010年可降为45一50元／Wp。
6．2联网系统应用市场估计
     联网发电系统是光伏技术步人大规模发电阶段、成为电力工业组成部分之一的重大技术步骤，是当今世界光伏发电的发展趋势。联网发电系统，可分为直接并入电网的联网系统和与建筑相结合的即屋顶联网系统等类。在光伏联网发电系统方面，中国目前尚处于蕴酿阶段，还无应用实例。应该采取措施，筹措资金，于1999年开始建设2一3处10kW级的光伏联网发电系统，以宣传示范，总结经验，完善技术。
6．2．1联网发电
   （1）市场估计
     随着光伏发电系统造价的大幅度降低，常规能源发电综合成本的不断上升，环境保护要求的日益严格，联网发电系统的市场需求将不断扩大。估计，在2000年建设光伏电他装机容量共计为IMW的光伏联网发电系统3一4座；到2005年建成光伏电池装机容量共计为5MW的光伏联网发电系统5一8座；到2010年建成光伏电池装机容量共计为15MW的光伏联网发电系统15一20座。
   （2）价格估计
     由于联网发电系统所发的电力直接并入电网，省掉了贮能的蓄电池组，因而其造价一般来说会比独立光伏发电系统要低15％一20％左右。2000年的系统造价为65一70元／Wp，2005年为50一60元／Wp，2010年将降到40一45元／Wp。
6．2．2屋顶发电
    （1）市场估计
      光伏发电与建筑相结合，构成光伏屋顶发电系统，近年来在国外发展甚快，前景诱人，市场广阔。其特点是：与电网并联，可以完全省掉或大部分省掉蓄电池；通过巧妙地设计，可以降低建筑造价，从而也就降低了光伏发电系统的造价；适合于因地、因户制宜的分散用电；可对电网起一定的调节作用等。
      在2000年建设2一3kW的光伏屋顶发电系统40套，共计安装光伏电池80一120kW；到2005年建成2一4kW的光伏屋顶发电系统10000套，共计安装光伏电池20000一40000kW；到2010年建成2一5kW的光伏屋顶发电系统200000套，共计安装光伏电池400000一1000000kW。
    （2）价格估计
      2000年的系统价格为60一70元／Wp，2005年的系统价格为50一55元／Wp，2010年的系统价格为40一45元／Wp。
7．关于中国光伏发电产业化发展的建议
    为促进和加快中国光伏发电产业化发展进程，借鉴国外经验，从中国现状和实际出发，提出如下建议：
    第一，建议国家制定规划、计划，采取有力措施，加大投资力度，并制定和实行一系列的优惠政策，来支持和扶植中国光伏发电产业化发展。
    光伏发电技术是新能源技术的重要组成部分，是正在发展着的高新技术，是把世界能源从以资源有限、污染严重的化石能源为基础的轨道上转换到以资源无限、清洁干净的可再生能源为基础的轨道上来的能源革命的重要方面军。因此，世界各国，特别是发达国家，都十分重视，纷纷制定规划，采取措施，投入巨额资金，积极发展。世界各国的实践说明，光伏发电技术的发展和产业化，离不开政府的扶持。政府的扶持是光伏发电技术发展和产业化的强大动力。把一个新兴的、正在发展着的高新技术一下子就彻底地推入市场，而国家不给予必要的扶植和支持，是不现实的：它是很难快速而健康地成长起来的。美国、日本、德国等发达国家，为了促进和加快光伏发电技术等新能源技术的发展和产业化，一方面是制定国家级的规划、计划，采取有力措施组织实施，并投入巨额资金对重要课题组织力量进行研究开发；另一方面则是对光伏企业在一定时期内实行减免税收等的优惠政策，对用户购买光伏设备在一定时期内给予补贴和贷款的优惠政策等，以刺激和鼓励
公众使用光伏设备。在印度等发展中国家，政府也同样制定有发展光伏发电技术的规划，并投入了不小的研究开发和试验示范资金，并出台了与上述各国相类似的扶植和鼓励的一系优惠政策／p度的光伏发电技术所以发展快，走在发展中国家的前列，政府的扶植是重要的原因。中国虽然也有粗线条的规划，也有一些扶持和鼓励的优惠政策，有些省和自治区对农村的光伏应用也有一定的地方财政上的补贴，但总的来说，规划粗放，不具体，资金不落实，很难操作实施；用于研究开发和试验示范的资金投入少，使用分散，力度不够；对光伏企业的优惠政策少得可怜，而且不系统、不规范；鼓励用户应用的补贴和贷款等优惠政策不完善、不规范，已有的也是不连续、数额小。为此，建议：
    （1）在国务院领导下，成立一个统一的、有权威的全国新能源技术发展和产业化领导小组，负责全国新能源技术的规划编制、政策制定、组织协调、资金筹措和分配、重大课题和工程的安排等。这样，就可把国家计委、国家经贸委、科技部、农业部、国家电力公司等部门的力量统一起来，变成合力。
    （2）在三委“纲要”的基础上，尽快制定一个具体的、可操作的1999一2005年的光伏发电技术发展和产业化的7年计划。应做到：有目标，有项目，有内容，有要求，有资金来源，有措施，可以操作。
    （3）通过“S-863计划”、“火炬计划”、“重大科技项目攻关计划”、“基础科学研究计划”，“国家自然科学基金”等，对光伏发电技术发展及其产业化给予更多、更大支持，列入更多研究课题和试验示范项目。
     （4）通过“双加工程”等技改资金，对光伏企业的技术改造项目给予低息、贴息等优惠贷款上的支持。
     （5）建议国家对生产光伏产品的企业，在增值税和所得税的征收上，制定一个在一定时间内给予免税和减税的优惠政策，以扶持其发展。
     （6）建议国家制定一个对无电贫困地区广大农牧民为解决其最低生活用电而购买的光伏电源设备给予一定数量或比例补贴的办法，以刺激他们采用光伏设备，使广大无电农牧业户早日用上电。补贴资金，可以设想从国家扶贫基金和电力扶贫共富工程资金中解决。
     （7）光伏发电技术走向产业化大规模应用的一个重要发展趋势，是与电网并联和与建筑相结合。为促使中国光伏发电技术尽快跟上这一前景广阔的商业化大规模应用的趋势，建议国家投入一定数量的资金安排一些示范工程项目，以取得经验和完善技术。对一定时期内的井网光伏发电工程和与建筑相结合的光伏发电工程，国家应给予40％一50％的补贴，以刺激应用，调动有关方面和用户的积极性。
      第二，建立光伏发电技术发展及产业化基金。
      为加快中国光伏发电技术发展及产业化进程，筹措一笔可用的发展资金是重要的一环。参照国内外经验，建议采用在每千瓦时用电中加价：厘钱的办法建立“中国光伏发电技术发展及产业化基金”，有计划、有重点的使用，滚动发展。按2000年发电量14000亿kWh计，每年可筹集基金14亿元，5年可筹集基金70亿元。
     第三，宣传教育，科学普及）让广大人民了解光伏发电技术，动员广大人民投入光伏发电技术的推广应用。
    建议广泛利用电视、电影、广播、互联网、报纸、杂志、书籍等各种宣传教育和科学普及的媒体以及学校教育等形式，宣传利用光伏发电技术的意义，普及光伏发电知识，让广大人民、特别是青少年，关心光伏发电技
术，懂得光伏发电技术的基本知识，动员广大人民都来关心光伏事业、投入光伏事业。有广大人民、特别是青少年的了解、关心、支持和参与的事业，必将兴旺发达。
     第四，进一步建立健全光伏发电技术的基本标准、规范和技术要求，强化对于光伏发电系统及部件的质量检测和技术监督，严格光伏市场的监督管理。
    这是光伏发电技术产业化发展的重要技术措施和管理保证。目前的现状是：（1）基本标准、规范和技术要求不健全、不配套，已有的一些也未得到严格、认真地贯彻执行；（2）生产光伏电池组件的企业及生产配套蓄电他的企业，虽然都有较为完备的产品检测制度和方法，但有的企业贯彻执行不够严格认真，而在一些小型的蓄电池生产厂则不是缺乏严格的产品检测制度和方法，就是对于质量的控制很不认真、很不严格；（3）多数控制器、逆变器的生产单位，规模小，检测仪器设备不齐、不多，缺乏严格的技术工艺规程和检测方法，质量控制不严格，以致进入市场的若干产品故障频繁、可靠性不高；（4）进入市场的少数光伏产品，无商标，无铭牌，无完备的产品说明书和安装使用手册，甚至有假冒伪劣产品流入市场，鱼龙混杂，败坏了光伏产品的声誉。因此，必须尽快进一步建立健全光伏发电技术最基本的标准、规范和技术要求；必须下大力气强化光伏系统及其部件的企业内部的检测制度和对于产品质量的严格监控，在企业外部则应建立几个全国性的具有权威的产品检测中心，进行质量认证；必须严格规范和净化光伏市场，设法堵住假冒伪劣产品流入，使光伏发电技术的产业化发展健康而有序地前进。
     第五，建议通过多种形式组建几个光伏企业集团，形成规模优势，大幅度降低产品成本，占领和开拓更 广、更大市场。
     现有的光伏电池生产企业，规模小，技术经济实力弱，生产设备陈；日、老化、不平衡，生产成本较高，很难适应国际光伏市场激烈竞争的形势。建议采取多种形式组建几个具有3一5MW以上光伏电池生产能力的、高起点的、具有较强技术经济实力的、既生产光伏器件又生产光伏应用系统的大型光伏企业集团，以形成规模优势，大幅度降低产品的成本。所谓多种形式，就是以现有的光伏电池生产企业为基础，采取或由大企业集团兼并，或由大企业集团投资控股，或与外国大型光伏企业合作、合资，或由国内几家相关光伏企业联合、改组等形式来组建具有一定规模的大型光伏企业集团，以形成规模优势，进而转变为经济优势。
     第六，多渠道、多形式的广泛开展光伏技术的国际合作和技术交流，以加快和促进中国光伏发电技术的提高和产业化发展进程。这是一个投入少、见效快的好办法，应充分加以利用。
多渠道、多形式的利用国际组织、外国政府、外国公司的经济、技术援助，开展光伏应用的试验示范工程等，对开拓中国的光伏应用领域和市场，促进中国光伏技术的产业化发展，十分有利，应解放思想，积极利用。