太阳能光伏产业投资报告.doc

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1、太阳能光伏产业投资报告目录第一章、太阳能将是未来最重要的能源2一、能源危机凸显太阳能重要性.2二、阳光地带光伏潜力巨大.2第二章、太阳能.2一、太阳能资源的含义.2二、太阳能资源的优缺点.3三、太阳能的利用.3四、太阳能科技发展历程回顾.4第三章、太阳能开发现状及发展预测.6一、开发现状综述.6二、价格持续下降推动光伏系统需求增长7三、未来几年全球太阳能产业的需求预测.8四、中国光伏市场启动在即9第四章、光伏发电介绍10一、光伏发电原理及分类10二、太阳能发电技术及其比较11三、光热发电与光伏发电：长期并存，共同发展12第五章、光伏发电产业链介绍12 一、太阳能电池技术：各有优劣.12 二、晶

2、硅太阳能产业链. 14三、聚光光伏和光热产业链.15四、切割环节的关键材料和设备.17五、光伏逆变器：市场空间巨大，公司纷纷介入17第六章、结论18一、太阳能产业链相关上市公司18二、全产业链的企业优势更为明显19第一章、太阳能将是未来最重要的能源一、能源危机凸显太阳能重要性传统能源将消耗殆尽，新能源的使用是必然的趋势。依据BP世界能源统计，截至2009年底，全球石油探明储量达13,331亿桶，其中包括处于积极开发阶段的加拿大油砂储量和由委内瑞拉政府上调的本国官方储量。以2009年的年开采速度计算：石油可开采45.7年，天然气储量能满足62.8年的开采，煤炭储量可生产119年。能源是经济的血液

3、，是经济发展必须的消耗品，是一个国家经济安全和经济发展的必然保证，其战略意义非同寻常。因此，新能源的发展成为一种必然的趋势，是不可避免的战略选择。无论是什么国家，从长远发展的角度来看，未来一定要发展新能源。太阳能利用太阳这一取之不尽的能源，与其他新能源相比有其独特的优势。太阳能发电的优点包括：无噪音、无污染和有害排放；安全可靠、寿命可长达25年；到期后可回收，材料可再利用；安装简单，维护需求很小；可以在电网不能接入的边远地区发电；电池板可以与建筑融为一体；生产太阳能电池系统所耗费的能源在6个月3年内可以收回，而且随着技术的进步，回收时间还在持续的缩短；制造大量的就业等等。根据欧盟联合研究中心（

4、JRC）的预测，到2030年可再生能源占总能源结构的比例将达到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太阳能光伏发电占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占80%以上，太阳能发电占总电力的60%以上。图1、2000-2100年全球一次能源消费趋势（一次能源消费/EJ/a）二、阳光地带光伏潜力巨大近年来，全球太阳能光伏产业发展迅速，增长最为迅速的是一些太阳能辐射相对较弱的地区，比如德国、意大利、捷克、西班牙等欧洲国家以及美国；而太阳能辐射强烈的地区，光伏普及率较低，发展相对较为缓慢，而且地区间存在较大的差异。位于赤道

5、南北纬35度之间的地区属于阳光地带，太阳能辐射强烈，人口占全球人口数的75%，包括中国、印度、东南亚、拉丁美洲、地中海地区、非洲北部等国家或地区。根据国际能源署发布的世界能源展望，在未来20年内，全球近80%的电力需求都将来自于阳光地带国家。因此，未来阳光地带国家太阳能发展的潜力还很大。第二章、太阳能简介一、太阳能资源的含义太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其辐射能量（约为3.751026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来

6、源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。狭义太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.051018千瓦时（3.781024J），相当于1.3106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持61010年。所以可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能，降低起开发和转化的成本，是新能源开发中面临的重要问题。二、太阳能资源的优缺点（一）、太阳能资源的优点与常规能源

7、相比较，太阳能资源的优点很多，并且都是一般的常规能源所无法比拟的。概括起来，可以归纳为以下四个方面：1、数量巨大：每年到达地球表面的太阳辐射能约为130万亿吨标准煤或3600Q，即约为目前全世界所消费的各种能量总和的1104倍。2、时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约50亿年左右。太阳能的根源是在太阳内部的高温（2107K）和高压（31016Pa）条件下进行的由四个氢原子核聚变成一个氦原子核的热核反应。根据目前太阳辐射的总功率以及太阳上氢的总含量进行估算，尚可继续维持数百万年之久。对于人类存在的年代来说，确实可以认为是“取之不尽，用之不竭”的。3、普照大地：太阳辐射能“送货上门

8、”，既不需要开采和挖掘，也不需要运输。普天之下，无论大陆或海洋，无论高山或岛屿，都“一视同仁”。既无“专利”可言，也不可能进行垄断，开发和利用都极为方便。4、清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称。它不仅毫无污染，远比常规能源清洁；也毫无危险，远比原子核能安全。（二）、太阳能资源的缺点及其克服方法太阳能资源虽然具有上述几方面常规能源所无法比拟的优点，但也存在着相当严重的缺点和问题，主要有以下三个方面：（1）、能流密度低。因此，想要得到一定的辐射功率，就只有两种可行的办法：或者使采光面积增大，或者使采光面的集光比增大（即提高聚焦程度）。但是前者将需占用较大的地面，而后者则会使成本大大

9、提高。（2）间断性和不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴阴云雨等随机因素的影响，太阳辐射既是间断的又是不稳定的。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的独立能源，就必须很好地解决贮能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来以供夜间或阴雨天使用。但就目前而论，贮能恰好是太阳能利用中最薄弱的环节之一。效率低和成本高：就太阳能利用的目前发展水平来说，有些方面虽然在理论上是可行的，技术上也是成熟的，但是因为效率普遍较低，成本普遍较高，所以经济性较差，还不能（至少不容易）与常规能源相竞争。在今后相当长的一段时期内，太阳能利用的进一步发展，或

10、是大规模的推广使用，主要受到经济性的制约。因此，当前的研究重点之一，就是尽可能地提高效率和降低成本，加强经济上的竞争力。 三、太阳能的利用（一）、太阳能利用的方式太阳核心是一切力量的中心和出发点。氢原子于2,700万度高温转化为氦。以射线形式释放出的能，向太阳表面涌出，可达300,000哩（1哩1609米）的高空中。而太阳内部每秒钟以六亿五千七百万吨之多的氢转变为六亿五千二百五十万吨氦灰放出能量为Emc。太阳能在各领域中的利用1、太阳的光电利用太阳能热发电：主要是把太阳的能量聚集在一起，加热来驱动汽轮机发电。太阳能光伏发电：将太阳能电池组合在一起，大小规模随意。可独立发电，也可并网发电。太阳能

11、水泵：正在取代太阳能热动力水泵，九十年代中国研制的2.5kW光伏水泵在新疆运用。2、太阳的热利用太阳能热水：中国自从1958年研制出第一台热水器后，经过四十多年的努力，中国太能热水器产销量均占世界首位。太阳能干燥：70年代后，太阳能干燥器迅速发展，尤其在农村，对许多农副产品做了太阳能干燥的试验。太阳灶：太阳灶可分为热箱式和聚光式两类，中国是世界上推广应用太阳灶最多的国家。3、太阳能建筑：太阳能建筑有三种形式：（1）、被动式：结构简单，造价低，以自然热交换方式来获得能量；（2）、主动式：结构较复杂，造价较高，需要电做辅助能源；（3）、“零能建筑”结构复杂，造价高，全部建筑所需要的能量都由“太阳屋

12、顶”来提供。4、太阳能的冷利用太阳能制冷与空调：是节能型的绿色空调，无噪声，无污染，可很快地投入商业化的生产。太阳能其它：可淡化海水，利用太阳光催化治理环境，培养能源植物，在通信、运输、农业、防灾、阴极保护、消费、电子产品等诸多方面，都有广泛的应用。四、太阳能科技发展历程回顾近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门德考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功而抽水的机器。在1615年-1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵

13、，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。第一阶段（1900-1920）在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902-1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵

14、，每个长62.5m，宽4m，总采光面积达1250。第二阶段（1920-1945）在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935-1945）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。第三阶段（1945-1965）在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进

15、展，比较突出的有：1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件；1954年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础。第四阶段（1965-1973）这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段（1973-1980）这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：（1）各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定了近期和远期

16、阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。（2）研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、光解水制氢、太阳能热发电等。（3）各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在较短的时间内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。例如，美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范卫星电站，1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今空间太阳能电站还未升空。（4）太阳热水器、太阳电他等产品开始实现

17、商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想。第六阶段（1980-1992）70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。受80年代国际上太阳能低落的影响，中国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能

18、是未来能源，主张外国研究成功后中国引进技术。虽然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对中国太阳能事业的发展造成不良影响。这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。第七阶段（1992-至今）由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了里约热内卢环境与发展宣言，2I世纪议程和联合国气候变化框架公约等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了

19、可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。世界环发大会之后，中国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了中国21世纪议程，进一步明确了太阳能重点发展项目。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了新能源和可再生能源发展纲要（1996-2010），明确提出中国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。这些文件的制定和实施，对进一步推动中国太阳能事业发挥了重要作用。19

20、96年，联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”，会后发表了哈拉雷太阳能与持续发展宣言，会上讨论了世界太阳能10年行动计划（1996-2005），国际太阳能公约，世界太阳能战略规划等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动，广泛利用太阳能。1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果转化为生产力

21、，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。通过以上回顾可知，在21世纪100年间太阳能发展道路并不平坦，一般每次高潮期后都会出现低潮期，处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同，人们对其认识差别大，反复多，发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大，短时间内很难实现大规模利用；另一方面也说明太阳能利用还受矿物能源供应，政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。尽管如此，从总体来看，20世纪取得的太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。第三章、太阳能开发现状及发展预测一、开发现状综

22、述近几年光伏市场需求的主要影响因素在于各国光伏补贴政策的变化，尤其是欧洲主要太阳能装机国家补贴政策的变化，以及光伏系统成本下降的幅度。从各国政策来看，欧洲补贴逐步下降，美国、日本、印度等在积极鼓励。德国：德国联邦网络管理局所公布的官方数字显示，德国市场在2010年内共安装了24.2893万套系统、总计7.25GW。2011年2月2日默克尔内阁批准了2011年中期太阳能上网电价下调方案，方案即为将2012年1月1日下调计划中的浮动部分提前到2011年中期执行，最高下调幅度为15%。具体而言，2011年中期上网电价下调幅度将依据联邦网络局所统计的2011年3月到5月的年化装机规模（总计装机容量乘以

23、4）来确定。即2011年3月到5月的装机规模乘以4若超过3.5GW/4.5GW/5.5GW/6.5GW/7.5GW，则上网电价下调幅度分别为3%/6%/9%/12%/15%。意大利：意大利地处阳光充足的地中海地区，该国政府采取了净计量电价(net-metering)和上网电价补贴结合的方式发展光伏发电行业。2009年意大利装机量为711MW，2010年新增装机量约6GW，2010年底累计装机规模达7GW。据路透社报道，意大利政府近日重新考虑将太阳能补贴上限的设臵涵盖在其新制定的可再生能源法令中。意大利的共和报(La Repubblica)在4月中旬就此法令的进一步影响进行了报道，称该法案的最新

24、版本将为2011 年的补贴额设臵1.55-1.8GW的上限，并将在2012年将这一数字调至2.8GW。该报道还表示，2011年的太阳能产量将被下调25%，并在2012年再次下调8%。 西班牙：政府将削减新增太阳能项目的上网电价补贴额度。地面安装太阳能电站的补贴将降低45%，而住宅屋顶太阳能系统的补贴也将被调低5%。目前已安装的设备将仍按联网时的政策享受为期25年的补贴。 美国：2010年12月底，由美国国会审议通过的延长减税法案由奥巴马总统签署生效。根据该法案，美国财政部1603计划，即“使用现金补贴替代投资税收减免”政策将延长实施一年。 土地管理局将从2200万英亩(8.9万平方公里)土地中

25、选出最适合开发、太阳能储量最大、环境影响最小的土地作为太阳能地带(SEZs)。太阳能地带将直接为未来的太阳能项目开展景观尺度的规划，并享受更高效的许可和选址审批手续。在备选的土地中，已有67.74万英亩(约合2741平方公里)被划为太阳能地带，其中21.4万英亩(约合866平方公里)土地前景看好，被认为是非常适合太阳能开发的土地资源。 另外，美能源部近日将向SunShot研究基金注资近1.7亿美元，用于未来三年内太阳能光伏技术的创新，目标是在2020年前将能源系统的总成本降低 75%。 据Solarbuzz公布的最新的美国交易跟踪报告显示，美国太阳能项目的订单积压量已超过了12GW。尽管欧洲正

26、面临着上网电价补贴额下调所带来的挑战，美国市场却在2011年有潜力效仿2010年，实现一倍以上的增长，同时在未来的两年时间里成为增长最快的市场之一。 印度：截止2010年底，印度太阳能装机容量不足300MW，按照2009年提出的“家太阳能计划”印度将在2013年实现1.3GW的太阳能装机容量，2017年再增加10G，到2022年太阳能装机总量达到20GW的宏伟目标，将带动全球太阳能市场快速增长。 日本：2010年新增装机容量据估计为900MW, 目前有两项政策：2009年1月引进的70/Wp的补助和2010年10月引进的10年期的48/kWh的FiT，远景计划为在2030年达到53GW的装机总

27、量，短期内政策发生调整的可能性很小。 中国：我国光伏产业支持政策主要包括两个方面： 一是通过财政补贴的方式推动太阳能光伏技术的应用与推广。 2009年我国分别推出了太阳能屋顶计划和金太阳示范工程，对国内的光伏电站投资提供补贴。太阳能屋顶计划是对太阳能建筑进行补贴，标准为20元/Wp。据测算，这样的补贴标准大约可以覆盖相关企业生产成本的30%-50%，大大降低了太阳能光伏发电成本。金太阳示范工程提出对并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助，偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。对光伏发电关键技术产业化和产业基础能力建设项目，给予适当贴息或补

28、助。 二是通过并网太阳能发电示范工程带动相关产业配套生产体系的发展，为实现太阳能发电技术的规模化应用奠定技术基础。 2009年3月国家第一批敦煌10MW光伏并网发电特许权示范项目招标，2010年7月第二批光伏电站特许权项目招标，其总建设规模为280MW，建设规模大大提高。2011年1月20日，位于内蒙古鄂尔多斯的总投资约16亿元的50兆瓦太阳能光热发电特许权示范项目开标，这是中国首个光热发电特权招标项目。二、价格持续下降推动光伏系统需求增长 依据EPIA预测的光伏系统价格发展曲线，相比于2010年，至2020年光伏系统价格有望下降41-53%，至2030年则有望下降56-66%。图2、过1MW

29、p的光伏系统的价格发展趋势（单位：欧元/kWp）说明：按2010年欧元价格实值计算同时，阳光地带大型光伏系统的平准发电成本(LCOE)到2020年将下降至5-12欧分/kWh，到2030年降至4-8欧分/kWh。目前，光伏发电成本为20欧分/kWh，不需要政府补贴就能与峰荷柴油发电相抗衡。但是，只要比大多数并联发电系统贵，就符合过渡性补贴政策，从而允许光伏发展继续沿经验曲线前进，至2020年就能与所有峰荷发电能源竞争。图3、过1MWp的光伏系统的平准发电成本趋势（单位：欧分/kWh）2010年，在不考虑政府补贴的前提下，光伏发电（平准发电成本近20欧分/kWh）已经能与峰荷柴油发电相竞争。到2

30、020年，即便燃料价格很低，光伏发电仍然可能比柴油或天然气的峰值功率容量更有竞争力。到2030年，依然假设燃料价格很低，光伏发电将会比所有其它发电技术都更有竞争力。 在2030年达到53GW的装机总量，短期内政策发生调整的可能性很小。三、未来几年全球太阳能产业的需求预测 全球太阳能的需求，主要受到各国补贴政策和光伏系统成本下降的影响。欧洲一些太阳能发展相对超前的国家，倾向于在光伏系统价格下降的过程中减少补贴，目的是在一个长期合理的回报率下，让太阳能产业持续发展，并最终取消补贴。而其他一些太阳能产业发展相对较慢的国家，开始积极鼓励太阳能产业的发展。 我们认为在中性条件下，预计2011年全球PV新

31、增装机量增长20%左右，至20GW左右。2012年、2013年增长速度减缓至15%左右，2014年以后恢复较快增长速度。 预计2011年德国市场全年与2010年持平。2012年之后会减少到3-4GW，2014年以后恢复上升。西班牙和法国的PV市场不会扩张。在捷克，PV市场将遭到最大打击，2011年该国的太阳能安装量将下降73.7%，从2010年的1.3GW降到只有350MW。由于对太阳能营业收入征收一项回溯税，而且该国政府停止支持新的地面项目，许多光伏安装计划预计取消，该市场在2011年将大幅修正。未来几年美国、中国、印度等国装机量会大幅增长。表1、010-2014年全球太阳能装机容量及关键设

32、备、材料需求量预测说明：每兆瓦太阳能电池多晶硅需求量按9吨计算；每吨多晶硅需要切割钢丝按0.7吨计算，硅片切割有20%的损耗；多晶硅铸锭炉按450kg计算，每年50吨进行计算； 每兆瓦硅片加工消耗切割液按30吨进行计算。四、中国光伏市场启动在即 我国有十分丰富的太阳能资源，1971-2000年的近30年，太阳年总辐照量平均在10502450 kW.h/之间；大于1050 kW.h/的地区占国土面积的96%以上。按年太阳总辐照量空间分布，我国可以划分为四个区域。 从全国来看，中国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kW.h/以上，西藏最高达7 kW.h/。与同纬度的其他国

33、家相比，和美国类似，比欧洲、日本优越得多。上述、类地区约占全国总面积的2/3以上，年太阳辐射总量高于5000 MJ/，年日照时数大于2000 h，具有利用太阳能的良好条件。表2、国的太阳能资源分布 我国政府的一系列措施促进了我国光伏市场的快速增长，我国2011年新增太阳能发电装机容量约220万千瓦，当年新增量位居世界第三，占全球太阳能发电新增装机的7%左右。但是，中国光伏市场还处于启动阶段，我国的光伏装机量从全球角度来看，依然相当小，2009年中国光伏安装量占全球总安装量约2%，2010年上升约1个百分点，达到3%。根据国家规划，到2020年，我国光伏装机容量将达到20GW。我们预计这个装机规

34、划可能会随着太阳能系统成本的下降而不断提高，而实际的装机量一定远大于20GW，甚至可能会超过50GW。根据EPIA的预测，在中性条件下，2020年中国的累积装机量为29GW，到2030年将达到150GW，年复合增长率约为17.9%。表3、国光伏市场预测（单位：GW）目前太阳能的利用形式主要有太阳能热水器和太阳房等光热利用、太阳能光伏发电利用和光化学转换等三种形式。光热利用具有低成本，方便，利用效率较高等优点，但不利于能量的传输，一般只能就地使用。光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但目前人类还不能很好地利用。太阳能光伏发电利用以电能作为最终表现形式，具有传输方便的特点，在通用性、可存

35、储性等方面具有前两者无法替代的优势。且由于太阳能电池的原料硅的储量十分丰富、太阳电池转换效率的不断提高、生产成本的不断下降，使太阳能的光伏发电利用成为近些年发展最快、最具活力的研究领域。第四章、光伏发电介绍一、光伏发电原理及分类光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就

36、会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。太阳能电池，通常称为光伏电池。目前的主要的太阳能电池是硅太阳能电池。用的硅是“提纯硅”，其纯度为“11个9”，比半导体或者说芯片硅片“只少两个9”；又因为提纯硅结晶后里头的成分不同，分为多晶硅和单晶硅；目前，单晶硅太阳能电池的光电转换率为15左右，最高达到了24，使用寿命一般可达15年，最高达25年，比转换率仅12左右的多晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。直接将太阳能变成电能的半导体器件称光伏电池。光伏发电分为独立光伏系统和并网光伏系统

37、。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。光伏发电系统的部件构成太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220

38、V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：（一）、太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；（二）、太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；（三）、蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将

39、太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（四）、逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。太阳能光伏发电系统就是利用太阳能电池中半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射直接转换为电能的一种发电系统。太阳能光伏发电应用系统分为三类：直流负载独立系统、交流

40、负载独立系统和并网系统。太阳能光伏系统的寿命：蓄电池的寿命约2-3年；控制器的寿命约10年；太阳能电池的寿命约20年。表4、三类太阳能光伏发电应用系统特点对比表图4、光伏电站组成结构图光伏并网发电系统通过把光伏转化为电能，不经过蓄电池储能，自接通过并网逆变器，把电能送上电网。光伏并网发电是光伏电源的发展方向，代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。二、太阳能发电技术及其比较 太阳能光伏发电（PV）和太阳能光热发电（CSP）是两种不同的太阳能发电技术，太阳能光伏发电能够直接将太阳光辐射能转换为电能，而太阳能光热发电是通过大规

41、模采光镜面阵列采集太阳热能，通过换热装臵提供蒸汽带动传统的汽轮发电机，从而产生电能。 太阳能光伏发电以太阳能电池为核心，先后经历了晶硅电池、薄膜电池，目前已发展到聚光太阳能（CPV）、有机太阳能（OPV）。有机太阳能电池以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流。 太阳能光热发电依据聚光方式的不同，分成点聚焦和线聚焦两种方式。点聚焦系统是将太阳能光聚集到中央吸热器上，包括塔式和碟式；线聚焦系统则把太阳能聚集到线性的集热器上，包括槽式和菲涅尔式。三、光热发电与光伏发电：长期并存，共同发展 目前，相比于光伏发电，光热发电的装机规模较小，适用于年辐射量在2000千瓦时/平方

42、米以上的地区，而且土地坡度不能超过3%，更重要的是，还需要大量水源用来冷却，但符合日照和用地条件的地区，大多在西北西南，水源又相对匮乏，因此光热发电面临着一定的挑战。表5、光伏发电与光热发电比较 光伏发电和光热发电各有优劣势，未来将长期并存。在我国，在2010年10月的国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定中提到，“开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场”，将有利于光伏发电和光热发电的共同发展。 2010年1月，高效规模化太阳能热发电研究被纳入我国973计划（国家重点基础研究计划）。2010年7月1日，亚洲首座塔式太阳能热发电站在北京延庆动土兴建，该电站由中科院、皇明太阳能股份有限公司和华电

43、集团联合开发建设，总投资1.2亿元，是我国首个自主知识产权高温热发电项目，也是亚洲第一座塔式太阳能热发电站。第五章、光伏发电产业链介绍 一、太阳能电池技术：各有优劣 （一）、转换效率 对太阳能光伏发电而言，转换效率是衡量性能的关键指标。目前，从高到低依次为聚光太阳能（CPV）、晶硅电池、薄膜电池、有机太阳能（OPV）。马德里理工大学太阳能研究所主任Antonio Luque认为目前晶硅太阳能电池已经到达其理论效率的极限，但他相信单片集成的III-V族电池的效率至少能达到50%。表6、不同太阳能电池的转换效率 全球最大的薄膜太阳能组件企业First Solar（主要生产碲化镉薄膜电池及组件）20

44、10年底的转换效率达到11.6%，同比增长0.5%。国内的创益太阳能主要生产非晶硅薄膜太阳能电池，2010年转换效率达7.3%，2011年利用微晶技术有望使转换效率达到9%。CPV系统的光电追踪使阳光保持直射，提高了光能密度，进一步提高总体光能利用效率，以Solfocus 1100S CPV系统为例，其节约了98%的光伏电池量，效率高达26%，远高于晶体太阳能和薄膜太阳能的转换效率。 （二）、成本 在晶硅太阳能电池成本包括硅片和其它材料的成本，晶硅占40%左右，2010年天合光能公司的晶硅太阳能电池生产成本为1.16美元/瓦（硅片成本为0.42美元，其它成本为0.74美元）。 薄膜太阳能生产工

45、艺所消耗的能源远低于晶硅太阳能组件生产工艺中的消耗量，此外，薄膜太阳能组件远薄于晶硅太阳能组件。目前，在薄膜太阳能中产量达65%左右的碲化薄膜太阳能电池，规模化成本大大低于晶体硅太阳能电池，2010年First Solar的生产成本降到0.75美元/瓦，同比下降11%。表7、晶硅电池与薄膜太阳能电池成本比较（2010年）（三）、太阳能电池市场份额：晶硅电池占主导地位 从太阳能电池市场份额来看，近年来晶硅电池依然占据主导地位，不过在薄膜电池快速发展的背景下，晶硅电池份额有所下降，从2006年的92.4%下降到2010年的78%左右，聚光太阳能和有机太阳能都刚刚起步，市场份额较少。2009年，全球共制造薄膜光伏组件1.7GW，同比增长91%。其中，薄膜的三种技术硅基薄膜、碲化镉薄膜和铜铟镓硒薄膜，分别占薄膜太阳能总产量的32.0%、63.0%及5.0%。 聚光光伏（CPV）处于起步期，全球聚光光伏装机容量还很少。来自EPRI统计数据显示，2007-2009年全球每年新增聚光光伏装机容量分别为2MW、10MW和2MW，目前全球装机容量不到200MW。 有机太阳能经过20多年的研究和发展，目前已开始商用。2009年，全球有机太阳能电池（OPV）产量约5MW，染料敏化太阳能电池（DSSC）约30MW。（四）、太阳能电池未来趋势：