沈辉:激活国内光伏市场 发展核心技术 加大发展速度

近日,中山大学太阳能系统研究所所长,国内光伏专家沈辉教授接受南度度节能服务网记者访谈,分享了国内光伏发展历程和最新走势,尤其对广东光伏发展提出了宝贵的意见。

中山大学太阳能系统研究所所长沈辉

中山大学太阳能系统研究所所长沈辉

人物语录:
“说光伏高污染高耗能的,是没有基本的常识!”
“我们要检讨自己:没有规划、一哄而上、同质化严重。”
“学习日本和德国,把最好的给自己用。”
“光伏十年发展,最显著的进步是价格大幅降低。”

【光伏从天上走下凡间,中国成为第一光伏大国】

提问:作为中国光伏领域的学者,你能否简单介绍一下中国光伏产业的发展历程?

沈辉:我国的光伏发展起步较早,从上个世纪六十年代就开始了。最早是中科院半导体研究所开展晶体硅电池研究,接着天津18所将这个技术用于航天领域,在卫星上应用太阳电池发电。后来主要是由天津18所和上海811所共同负责航天器上的太阳电池的研发与生产,最早除了在卫星使用外,也开始在海上航标灯应用太阳电池。当然,光伏发展在文革期间就中断了。但从80年代末期至90年代初,中国光伏产业开始起步,如最早的光伏企业像开封半导体厂、秦皇岛华美太阳能、宁波太阳能、云南半导体厂、深圳大明等,当时主要是的市场是西部无电地区的供电需求,此外还有通讯、石油管道防护需要等。当时西部(西藏、青海、内蒙、新疆,包括云南)一些地区没有电,电网过不去,国家为了解决这些地区的基本用电,先后启动了光明工程、乡乡通等光伏发电项目。

在90年代,中国光伏产业发展是非常缓慢的,一是太阳电池造价太贵,二是太阳电池技术不成熟,但为了解决西部无电地区用电问题(当时最多有8千万人有用电困难),光伏是最佳解决方案。

在国际上,也是从1973年第一次石油危机以后,光伏发电开始从天上走下凡间,日本、德国及美国都加大研发力度,寻求新能源的解决途径。在80-90年代的光伏产业主要是在日本、德国、美国得到初步形成与发展,他们看得比较远,主要是通过国家项目推动光伏发展,如日本的“阳光计划”和“新阳光计划”,德国的“十万屋顶计划”,美国的“百万屋顶计划”。直到2004年前,日本、德国与美国这三个国家在光伏发展方面一直是走在前面的,从光伏装备、电池工艺到光伏产品,主要还是由这三个国家首先发展起来的,这些也为世界的光伏发展、特别是我国光伏快速发展提供了很好的范本与基础条件。

2001年,施正荣博士带领技术团队回国创建无锡尚德,利用国外技术,并依靠国内最早光伏企业的一批老专家,先是借助我国西部市场,在尚德初创期间,西部仍然是国内的主要市场。光伏所到之处,改变了西部居民的生活命运:孩子可以在电灯下写作业了,最基本的生活电器也能用上了。尚德后来借助德国及欧洲市场,迅速发展起来。

2004德国“可再生能源法修正法”出台,每度电最高可补助人民币将近6元,当时德国的电价不到2元,德国市场一下子井喷,于是中国的光伏出口供不应求。德国提供技术,卖装备和硅片给中国,中国来加工。接着,欧洲包括意大利、西班牙的市场也起来了。直到现在“双反”,中国光伏还有四分之一的销路在欧洲。

2005年无锡尚德带头在纽交所上市,引发中国光伏的迅猛发展,一下子出现了几百上千家企业。尽管后来我们经历了2008-2009年的金融危机和2010-2011年的“双反”,但不可否认的是,中国先后赶超美国、日本和德国,在2008年成为全球第一大光伏制造国并保持至今。

提问:中国光伏企业是否拥有了自主技术?

沈辉:中国光伏在技术发展上有“三步凯歌”。第一步就是以施正荣为代表的,在2003-2005年,把中国太阳电池做起来了;第二步是2005-2007年,彭小峰把硅片做起来了;2007年以后,保利协鑫把多晶硅生产及关键设备解决了。

我们承认,技术一开始是人家的,最早的技术、装备、工艺和原材料都是来自德国及美国等国家,但现在我们已掌握了绝大多数技术:我们可以做太阳电池、组件生产线,如长沙48所,深圳丰盛、深圳捷佳伟创等;晶体硅电池与组件世界最大的企业都是我国企业,如天合光能英利阿特斯海润晶科等,顺风光电在重组尚德,尚德品牌有很好的知名度。

我们可以做多晶硅原料,保利协鑫的多晶硅产量已经排在世界前列,生产成本更是具有优势。此外,汉能在大力推动薄膜太阳电池发展,已经将国外的先进薄膜电池技术引进到国内发展,因此我国薄膜电池也具有国际竞争力。

从2005年我国光伏开始飞跃发展,用不到10年时间,中国光伏已经成为世界霸主:我们的产业、技术、人才都发展起来了。2000前最早世界光伏的十强企业,一个中国企业也没有,今天,前十强大都是中国企业。现在一些国际杂志以前都是将光伏企业前十强排名,现在排前20强,前30强,为什么?因为排前十名的话基本是都是我国企业,只有排20、30名,才能看到几个国外企业。这是一个世界奇迹。国内没有哪个民用工业产业做得像光伏这么成功、这么灿烂(通讯产业,华为更是做的精彩,除此之外,很少了)。所以,我国政府肯定我国的光伏企业是具有世界竞争力的,这是恰如其分的判断。
【对“双反”的反思:发展国内市场和核心技术】

提问:“双反”曾给中国光伏企业带来沉重打击,这个挫折带来什么反思?

沈辉:首先我要说,光伏发电是世界能源发展的必然趋势。美国、欧盟采用“双反”措施的原因之一,就是要保护本国企业。光伏组件不是一般的消费品,而是未来主要的电力供应方式之一。出于国家安全考虑,任何国家不可能大量采用别国的电力设备维持本国的电力供应。

当然,我们要检讨自己,我们的问题出在哪?——这不仅仅是光伏,中国到现在还没有改变,中国做很多东西都是一哄而上,同质化发展,没有统筹,没有规划。这些年每个城市都在发展千亿光伏产业园,自己不用,全给人家用。这迟早会出问题的。早在2009年的时候,我一个欧洲朋友就大声呼吁:你们中国人疯了,光伏都是我们欧洲在用,我们一旦不用,你们不是全部死定了吗。真给人家说中了。所以,我们要明确,发展光伏产业是要首先自己应用,像德国、日本就是这么做的。我们多用一点光伏产品,就是多留点煤炭给子孙后代,并且少排放一些二氧化碳。

我们还吃了技术上的亏。例如当时无锡尚德上市,发展那么快,但是我们最关键的多晶硅原料没有,是国外的,没有硅料哪来电池?当时国外都只有几家厂生产,他们和MEMC签了十年的合同,以每公斤硅80美元的价格签下来的。没想到,两年不到,变成50美元一公斤了。当然现在更低了,一公斤价格低于20美金了。

激活国内应用市场和发展核心技术,是我们应该从“双反”里学习到的深刻教训。

提问:中国政府已敲定2014年国内光伏新增装机14GW,你如何评价这个新政策?

沈辉:我们的问题就是政策滞后,我们总认为光伏价格太高了,全部给外国人用,这是一个很笨的做法。光伏应该先满足自己。日本、德国、美国都是先满足自己的市场,他们把最好的电池产品留给自己用,我们是相反,把最好的给了别人。

西方通过政策补贴来培育自己的市场,原因是什么?我们要算一笔账:把钱补贴光伏,实际上把煤省下来了,并且还减少了二氧化碳排放。

我们的失误之一,是没有把国内需求尽早激活,而是晚了一步。我们政府现在意识到了这个问题。我认为每年安装十几个GW的目标是对的,也是符合现在需求的。但就现状而言,我们中国的光伏,在应用上只是刚刚开始,因为光伏发电连1%都不占,可以忽略不计。德国在2012年光伏发电已经占到总电耗的6%,这是光伏发展的一个神圣的信号,给全世界带了希望,即光伏发电完全可以作为一个重要的发电方式。按我国规划,2015年建35个GW,也达不到1%。我计算就是按照2012年用电量,至少要装60个GW,才能占到1%的发电量,事实上每年的用电量都是增加的。我希望我国能够加大发展速度,希望是在2020年达到这个1%的比例。

我的建议是,加快点步伐。这个步伐不需要全国平均,应该根据资源、需求、经济承受能力来发展。至于“产能过剩”,那是相对过剩,你都不用,怎么不过剩。我们应该合理安排,比如作为一个省要统筹安排,要有每年的进度规划。

【对光伏不懂的人不要乱下结论】

提问:有这样一种声音:太阳能是清洁能源,可是生产太阳电池造成的耗能和污染很大。这种说法对吗?

沈辉:一个全世界都经过认证的计算,而且这个数字还在不断刷新中: 80年代,生产一瓦的太阳电池要消耗十几度电,那是要十几年才能弥补回来;到2008年,一瓦的太阳电池只消耗两三度电;到现在,不到两度电。按照太阳电池至少30年的寿命算,还有28年是净赚的,太阳电池是最划算的。不存在高耗能的问题。

至于高污染,在做多晶硅原料的过程中,会产生大量的四氯化硅,如果不做循环处理再利用,确实会造成严重的污染,但是它能够被循环使用,即使不能循环使用还能做成白炭黑。建议有怀疑的人实地去多晶硅企业考察调研后再说话。武断地就说光伏是“高污染、高耗能”的,没有基本的科学常识,完全是胡说八道!建议感兴趣的人去看一看中国可再生能源学会光伏专委会即将出版一本小册子《中国光伏-环境友好》,我们可以多讨论,要讲事实、讲道理,不懂的东西最好不要轻易下结论。

提问:请您向我们介绍一下太阳电池技术研究的最新趋势?转换效率20%的太阳电池现在是否可以大规模生产和推广?

沈辉:目前晶体硅太阳电池仍是光伏电站的主导产品,目前光伏最先进的技术是单晶硅电池,效率在20%以上,多晶硅电池效率在18%以上。多晶硅会占更多比例,因为它更便宜,效率也不差。另外,薄膜电池还是有发展空间,汉能在坚守,我们希望它能继续坚持下去。

效率在20%以上的电池,近几年肯定会实现大规模生产。我们中国企业的研发和创新能力已经很强了,我们中山大学也培养了大批的人才,起到很大的作用。以天合、英利、阿特斯、海润、晶科等为龙头,中国光伏企业正在进入新一轮的稳定的健康发展期。无论是金融危机还是“双反”,中国的光伏发展从来没有停止过,全世界范围的光伏市场一直是上升的:最高是60%的速度发展,低的时候也有20-30%,光伏前进的方向从来没有动摇过。

提问:要实现光伏发电平价上网的条件有哪些?

沈辉:第一,太阳电池的效率还要进一步提升,价格还要进一步下降。我说一组数据对比,2004年,国内第一个大型光伏电站,1兆瓦投资了6200万,今天,同样的规模1000万都不要。光伏十年发展,最大的进步不是效率——效率自然有提升,从10%到20%,只有2倍左右;但最显著的进步是价格降低,最早光伏组件40元一瓦,现在4元多一瓦,差不多是十分之一。

第二,我国的电网要准备好:电网的调控和管理要跟得上。中国的市场发展太快了,我们现在人才、技术还没有准备好,不像日本和德国,他们从七八十年代开始大量跟踪电站数据。我们到现在,连安装、设计、检测和维护都没有专业资质。光伏作为一个高科技产业,需要大量的专业人才。

第三,我们要制定上网和补助政策。煤电的价格会一直上涨,光伏发电则随着效能的提高和技术的发展,价格会一直下降,我预测在2020年左右,煤电价格上涨和光伏发电价格下降的两条线会交叉。也就是说,五年之后,即使没有政府补助,光伏发电也可以实现平价上网了。在这五年之内,政府还需要扶持一下。

【广东做了绿叶,红花开在别的省】

提问:广东省的光伏产业在全国处于什么地位?

沈辉:广东省在屋顶电站规模上是领先的,但从整个光伏电站量来看,广东省还是落后的。广东省的光伏配套产业做得很好,如太阳电池生产线、超白玻璃、EVA等,广东都做的很早也很强,特别还有世界上最大的太阳电池浆料企业-广州儒兴,广东对光伏产业推动的政策不够,太阳电池与组件产业没有做起来,不如江苏、河北、浙江、安徽、陕西、湖南、江西等。相当于广东做了绿叶,红花开在别的省。比较突出的是广东光伏工程企业发展较好,如珠海兴业、汕头金刚玻璃、深圳蓝波等,都是以光伏工程为主业上市公司,在全国各地完成了多个大型光伏电站,像珠海兴业在国家金太阳工程中所占的比例是很高的。

另外,粤电太阳能、南网综合能源、中信能源、中航三星等国企都将光伏电站作为重要的发展业务,相信广东在光伏应用方面会得到更大的发展。广东还有比较突出的光伏逆变器的发展在全国具有重要地位,多家在国内有影响的光伏逆变器企业主要集中在深圳、东莞,特别是华为也进入光伏逆变器产业,而且华为在技术上是处于国际先进甚至领先水平,因此,广东光伏应用发展是具备很好的技术优势的。

广东省是发展光伏条件很好的省份之一。当然,就广东省的太阳能资源来说,虽然处于接近中等水平,比西藏、内蒙古、新疆、云南有较大差距,但是广东省的电价贵,经济承受力强,同时电力需求大,单位电量创造出来的经济价值也更大。其次,广东雨水充沛,反而是一个优势,可以经常把电池组件冲刷干净。评价一个地区光伏发电利用价值,要看两个指标,一是太阳能资源总量,二是空气的洁净度,这两个指标缺一不可。广东太阳能资源肯定比北方地区差,但是经常下雨,冲洗组件,空气洁净度也高,太阳能利用效果也很好。我们实验室多年实证结果,每千瓦晶体硅电池可稳定年发电1100千瓦时。此外,广东省制造业发达,大型厂房多,把厂房屋顶利用起来,可以即发即用,这对于节能减排也是能够发挥很大作用。

综合这些优势,广东应该在光伏规模化应用方面,特别是所谓的分布式光伏电站建设方面是走可以在最前面的。

提问:对于广东省发展光伏,你有什么建议?

沈辉:我建议在2014年-2016年这个阶段,广东省可以实施3 GW光伏发展计划。应用模式有两种:一是建筑结合与并网发电,包括屋顶电站、建筑集成、市政工程(停车场、道路隔音栏),以及厂房屋顶、高档住宅区,特别是别墅区光伏发电应用推广。第二种是地面光伏电站,可以与农业、花卉、养殖、水处理、道路建设等产业结合。

同时,光伏还可以作为拉动广东产业升级的重要举措。光伏可以与家电产业结合(美的、格力有很好的发展基础)、与建筑材料结合(德国、日本等国发展较好)、与房地产开发结合、与市政工程结合、与新能源汽车结合(德国、日本在汽车上已经成应用太阳电池)、与LED照明结合(太阳电池与LED天然相配,适用景观照明、移动照明、移动电源)。

【我们正经历“将光转为电”的能源革命】

提问:你从什么时候选择光伏作为自己的事业?是什么吸引你进入了这个领域?

沈辉:曾经,人类从太阳中得到启示,发明了人工照明,带来了人造光源即电转为光的的数百年发展史:用能源消除了黑暗,带来光明。现在我们正在经历一场新的能源革命:人类已经进入“将光转为电”的时代。世界太阳电池产量在1976年还不到 1 MW,到2012年已经大于35 GW。按照欧盟的原先的规划,2022年光伏发电要在欧盟平均占电耗的12%,日本、美国也有在2030年占到10%的规划,长远来看,太阳能技术可以解决未来的能源枯竭、可持续发展和环保问题,这是一个激动人心的领域。

我大学是工程光学专业毕业的(华东工程学院,现在南京理工大学),毕业后分配到世界著名科学家葛庭燧领导的中科院固体物理所工作。从上世纪九十年代初开始从事纳米材料研究,1992年获得中科院首届留学基金奖学金到德国留学,留学专题是:纳米材料合成及物性研究。1995年应邀到德国夫朗霍费太阳能系统研究所作报告,1996年获得德累斯顿工业大学材料科学博士学位。在德国留学期间受到最大影响与触动是,作为一名科研工作者应该将科研与国家产业经济结合起来。

回国后先是准备在上海交大工作,后改到华南理工工作,一年后即1998年获得中科院百人计划项目资助(专题为“太阳能功能材料与光电转换”),到中科院广州能源所工作。从那时起,我就把自己的主要研究方向集中于光伏技术,开始组建团队与实验室建设。2004年以后到中山大学创建太阳能系统研究所,后来接手电力电子及控制研究所,2010年创建顺德中山大学太阳能研究院(顺德区政府实际投资1000万)。我们团队是伴随着我国光伏发展而成长起来的,我们先后承担国家、省市多项科研项目,特别是有两项专利成功转让国内大型光伏企业,培养的两位博士分别在国际著名光伏大会上作30分钟学术报告,其中一位在大会十篇最佳论文中名列第三,其他九家单位都是国际最有影响力的光伏研究机构。

我们团队最值得骄傲的就是培养的学生,绝大部分都工作在光伏技术研发的第一线,在国内甚至某些国外光伏企业,都形成了中大学生的品牌优势。

提问:回顾这20年,您如何评价我国的光伏产业发展?

沈辉:我国的光伏产业主要是许多海归学者、我国的一批老专家以及有远见的企业家在国家政策的推动下,在引进、消化及发展国外技术的情况下发展起来的。我们作为高校教师及科研工作者,做得还不够,会继续努力,我也特别对学以致用并对光伏技术充满热爱的学生们寄予厚望,他们正在充满热情地投身于光伏这一人类伟大的事业,相信我国光伏发展会更加美好。

借助南网媒体平台,要普及太阳能知识,这在高层领导层以及科技界也非常必要。最近的几个事例:

1.2013年11月广东省一位副省长在北京会议上发言,要点:

- 光伏是不是高新技术产业还有待商讨。

-太阳电池制造过程耗费的电能大于它生命周期所产生的电能。

2.三月的南方窗有一篇上海交大某管理学院教授撰文,说光伏是打着高新技术产业的旗号走高耗能高污染的工业老路。

3.前一周的凤凰卫视播出拷核节目中,中科院核技术安全研究所一位研究员说,新能源中还是水电、核电说了算,风电不起作用,内蒙装了风机地下就不长草了;光伏是高耗能高污染的。

对这些言论,都是需要进行讨论和厘清的。

中国光伏产业从无到有,从小到大,从弱到强,短短十多年发展本身就是奇迹,可以大书特书,将以浓重一笔载入我国工业发展史册。此外,借助于我国的光伏产业腾飞,世界光伏规模化应用推广至少提前20年甚至30年,这是我们中国对全球的巨大贡献。

提问:提问节能服务网是南方电网公司打造的一站式综合节能服务平台,我们致力于关注节能和新能源领域,请寄语提问。

沈辉:我期待南网搭建一个公共平台,首先要进一步宣传光伏技术,树立绿色发展标杆:我们如何更加高效、健康地发展光伏产业,如何培养大批人才,如何技术创新,并最终对经济和生活起到积极作用。此外,南网可以对光伏电站进行监控、诊断,提供技术评估与技术支撑,培养人才,制定标准和规则,形成一个配套的系统。

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