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中国太阳能产业转向国内市场

发布时间:2018-08-12 15:09热度()我要投稿
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导读:近年来,中国已成为全球最大的太阳能光伏(PV)面板生产国。在欧洲强劲需求的推动下,所有在中国生产的太阳能面

  近年来,中国已成为全球最大的太阳能光伏(PV)面板生产国。在欧洲强劲需求的推动下,所有在中国生产的太阳能面板几乎都出口到了海外市场。然而,当前的全球经济危机,加上最近欧洲一些地方对太阳能的财务支持力度减小,使得海外市场出现大幅萎缩。因此,为了躲避一个似乎正在破裂的“泡沫”,中国的太阳能制造行业感到了极大的压力。不过,通过拓展中国国内太阳能市场,中国政府在维持国内太阳能产业、创造就业机会以及提高能源和环境安全方面,面临着难得的机遇。然而,要付诸行动,中国的规划者们必须懂得太阳能的真正价值定位,了解当前限制太阳能发展的瓶颈,以及制定适当的政策,以克服这些障碍,创造一个充满活力的国内太阳能市场。

  很少有问题超过能源和环境安全让中国的国家规划者们更加警觉。剑桥能源研究协会提供的资料显示,2007年中国80%的电力来自煤炭。中国感受到以煤炭为主导的能源结构的巨大压力,面临着要在经济、环境和社会方面采取巨大的平衡行动。中国的规划者们感到有必要利用中国丰富的煤炭资源确保为居民提供廉价、可靠的电力,以维护社会经济秩序。然而,中国的煤炭资源集中在中西部地区,而用电最多的地方在东部沿海地区,地理位置的不匹配使得供应链长而难以控制,容易遭到破坏,例如自然灾害。有限的铁路运力造成了物流上的挑战,意味着中国严重依赖煤炭进口,以满足部分地区的煤炭供应,尤其是东南部地区。尽管中国号称拥有全球三分之一的煤炭储量,却在2007年首次成为煤炭净进口国。

  煤炭的使用受到了社会成本和燃料价格波动的困扰,对健康和环境的影响巨大。仅仅在2007年,就大约有3,786名煤矿工人死于煤矿事故。煤炭的采掘、加工、运输和燃烧,造成大量的水、空气和废渣污染,给公共健康带来种种的危害。中国将很快超过美国(假如现在还没有)成为最大的温室气体排放国,同时京都气候协议面临重新谈判,以达成新的替代协议,国际社会对中国制造了强大的压力,要求中国积极减少排放,其中燃煤发电是主要的排放源。在社会成本上升和煤价不稳定(自2008年中期约每吨1,000元的高峰价格的一半)造成经济风险的影响下,煤炭作为廉价、可靠的电力来源的主张,正迅速失去影响。

  对中国电力来源进行多样化和清洁的责任,中央政府并没有忽视。政府已采取各种措施,包括从优先提高能效,到2006年通过《可再生能源法》,促进清洁可替代能源的发展。太阳能代表了一个有前景的能源替代选择,直接解决了燃煤发电的许多缺点。中国太阳能资源丰富,绝大多数地区平均辐射量达每平方米4千瓦时,相当于美国的水平,并大大超过了日本和欧洲的水平。然而,过去三年来,尽管全球在太阳能技术开发上表现了巨大的投资兴趣,但政府支持有限,以及最近经济急速下滑,给中国大规模安装太阳能系统的前景制造了不确定性。不过,可能还有一线希望。

  在全球经济低迷的形势下,三个趋势正导致太阳能光伏模组价格大幅下挫,给政府大举在国内推广安装太阳能系统的行动创造了机会。

  首先,作为光伏市场上占主导地位的太阳能电池板的关键原材料,多晶硅原料价格大幅下跌,从2008年中期每公斤超过400美元的价格高位,降至同年年底每公斤约100美元。在太阳能产业火爆的2006年和2007年规划的多晶硅生产厂新建成后,供应量增加了,加上海外太阳能电池板需求走软,以及非硅光伏材料市场份额的扩大,预计将使2009年的多晶硅价格走低。

  其次,由于全球经济衰退,以及在德国、尤其是西班牙等关键市场,对太阳能的激励措施的遭到削减,西方市场太阳能模组的需求急剧下降。2009年全球太阳能光伏面板的销售收入预计将同比下降20%。第三,在最近海外市场萎缩之前,太阳能生产商一直在扩大产能并提高规模效益。据报道,在投入成本减少、需求疲软和供应增加的综合作用下,太阳能模组生产商把价格削减了30%-40%。与此同时,面对供应过剩形势的加剧,许多较小的中国太阳能生产商在勉强维持生存。

  在动荡时期,来自政府的支持对发展和推广太阳能至关重要。当前,国内太阳能光伏市场基本上不存在。2007年,中国生产的太阳能模组95%以上出口国外市场。同年年底,太阳能装机容量只有100兆瓦(MW)(其中分布式屋顶系统只有5兆瓦),相比之下,风电约为6,000兆瓦,煤电约为513,000兆瓦。中国及国际上政府不作为的根源是,如果从狭隘的经济角度来看,太阳能似乎比煤炭昂贵许多。面对中国巨大的环境、能源和气候变化挑战,太阳能作为清洁、资源丰富的能源,其优势得到了广泛的认可,但是很少有人提及的是,如果作为一种分布式能源加以利用,太阳能比集中式燃煤发电具有更高的效率和其他好处。当前,前面提到的“正外部性”无一被计入到太阳能的价格中去。

  鉴于中国化石燃料基础结构根深蒂固的性质,太阳能在中短期内大量取代煤炭并成为主要的发电燃料来源是不现实的。但是政府可以利用当前难得的经济形势,采取能大大加快国内太阳能资源利用的措施。发展中国的国内太阳能市场,具有一个令人信服的国家安全理由,但是要得出这一结论,需要对太阳能在经济上或其他方面的真正价值、在其具有竞争力乃至优于化石燃料的地方有更深入的了解。

  将太阳能纳入国家安全的范畴将促使政府大力发展太阳能。为了达到这点,我们需要扩大传统意义上的国家安全的范畴从而使其包括能源安全、经济安全、社会安全和环境安全。

  尽管有各种各样的商业太阳能技术,但是由于屋顶太阳能光伏发电系统具有独特的输电线优势,因此本文重点介绍与之有关的分布式太阳能光电池系统,而不是大型公用设施规模的太阳能发电厂。太阳能资源随处可得的特点意味着分布式太阳能光伏发电系统的输电线路要远远短于化石能源系统。输电线路短的优点体现在它降低了输电支出以及增建基础设施的支出,因此使环境效益和经济效益得到了改善。与此同时,它还最大限度地改善了地区经济。分布式太阳能几乎不需要输电线路;太阳能板将太阳能转化为电能后,通过输电线路在几米之内使用。

  由于屋顶光伏发电这样的分布式能源系统是由许多相对较小的模块构成。每个模块之间彼此独立。并且每个模块发生故障所造成的损失很小。也就是说分布式可再生能源系统中一个或少数几个节点发生故障不会导致整个系统的瘫痪。因此,分布式能源系统要比集中式能源系统具有更强的弹性。而燃煤发电站这样的集中式能源系统则相反。由于集中式能源系统是由一个或几个集中的大型发电机组构成,因此对于高成本的故障则更加脆弱。2008年初发生在中国南部的暴风雪就充分说明了这点。由于集中式燃煤发电站的远距离输电线路上存在着许多瓶颈,因此使其极为脆弱;这场暴风雪所导致的故障使17个省、市、自治区遭受不同程度的停电或电力短缺的影响。相反,由于分布式太阳能系统近距离分布于终端用户周围,因此大大地缩短了输电线路的长度,并减少了远距离输电线路潜在的薄弱环节。

  由于太阳能发电并网之后可以将多余的电力输送给电网,因此太阳能系统还能够增强电网的弹性。

  安全性的另一个方面体现为可靠性。虽然可再生能源由于具有间歇性的缺点而遭忽视,但是人们已经充分了解了太阳能资源的这种波动(如昼夜交替、阴天等情况),并可以做出相对准确的预测。大型集中式电厂则相反,其供电中断的原因还远远无法预计。因为分布式发电网络的所有节点不可能全部都受到影响,所以与分布式发电相比,集中发电更容易由于极端恶劣的气候条件或者恐怖袭击等原因而导致全局瘫痪。此外,能源存储、太阳跟踪和阴影缓解等技术的进步延长了太阳能发电全天使用的时间。由于集中式化石燃料发电所使用的燃料受到市场价格波动影响。因此,与之相比,太阳能发电的生命周期成本则更加确定。

  随着全球金融的衰退,为了促进经济从过分依赖于低附加值出口向多元化方向转变,发展国内新能源作为经济安全议案而备受关注。中国的太阳能光电板生产在全球范围内的异军突起为中国的经济做出了巨大的贡献。到2007年,太阳能工业已经提供了1万个就业岗位。据预计,到2020年,这一数字还将增加10倍,将提供10万个就业岗位。一个健康发展的太阳能光电板市场还能够带动零部件生产和组装的专业化体系的发展。然而,由于国内生产的太阳能电池板的95%用于出口,因此这一体系至今还没有建立起来。光电板市场所产生的乘数效应还没有显现。如果中国想要避免在这个动荡的时期遭受经济的迅速下滑,那么发展国内太阳能市场不失为一个有趣的尝试。

  最后,我们不应低估太阳能的社会优势和环境优势。尤其是政府的合法性在很大程度上取决于是否能够保持社会结构稳定的情况下。到2006年末,1千1百多万农村居民还没有通电。太阳能离网发电是缩小许多还未通电的偏远农村地区能源差距的最现实最经济的解决办法,同时也是政府实现农村电气化这一最为重要的社会计划的重点。同时,决策者们还必须认识到燃煤发电所带来的公共健康成本,这其中包括煤矿开采过程中所产生的健康危害和生活危害,以及释放出来的二氧化硫和一氧化二氮等有害气体。最近的一份研究显示,中国煤炭工业所带来的环境、公共卫生和其它负面社会成本(不包括气候变化影响)每年总计高达1.7万亿人民币(折合2490亿美元)。

  如果安装费用基本保持不变,那么即便是太阳能电池组件的价格降低40%,其安装成本每度电仍然高出燃煤发电8倍。从狭义的经济角度而言,正是由于这种价格上的差距,使决策者们对向太阳能发电的发展提供财政鼓励措施还心存疑虑。由于美国最近决定通过财政措施大力发展太阳能发电,因此,有人建议中国政府等待时机,当美国的需求增长进一步带动中国的太阳能电池组件生产并使其价格降低之后再发展太阳能发电。实际上,中国的可再生能源发展“十一五”规划中为2010年将达到的太阳能装机能力制定了谨慎适度的目标。从这一点就能看出,中国目前采取的就是这种静观其变的策略。与美国2007年底所达到的874MW的太阳能装机能力,以及中国2008年底所达到的12,300MW风力发电装机能力相比,中国2010年实现300MW的太阳能总装机能力的目标就显得苍白无力。这其中还包括非分布式太阳能和非光伏式太阳能(即太阳能热电发电机组)。这种谨慎的政策反映了太阳能和化石燃料间存在的价格差距所导致的心理上的踌躇不前。同时,它还使前文所述的太阳能国家安全议案完全丧失了意义。

  而风力发电和公用事业规模的太阳能发电目标提高”吴小钰等,英国新能源财经,2008年4月11日

  更为关键的是,推迟清洁太阳能发电对燃煤发电的替代所产生的真实成本往往被决策者们所忽视,更不用说私营企业了。这种成本不能单从经济的角度加以衡量,其中还必须包括降低温室气体排放所增加的难度。专家们一致认为,为了稳定气候变化,到2050年,温室气体排放需要比1990年的水平降低60%至80%。由于燃煤发电基础设施的使用寿命一般在40到50年之间,因此,我们必须马上做出能源投资决策。今天每减少一兆瓦的太阳能发电,就相当于未来40到50年内额外增加了一兆瓦的燃煤发电,以及由此产生的温室气体排放。

  虽然我们很难衡量前文中所述的收益,但是除此之外太阳能发电还有其它三个经济收益。首先,与“基本负荷”电网发电相比,太阳能光伏发电虽然不具有成本优势,但是在许多地区,其成本已经可以与日间用电达到高峰时启动的“峰荷”发电相媲美。峰荷发电是公共事业发电中最为昂贵的一种。通常发生在一天当中炎阳高照,气温最高,用电达到最高的时候。太阳能发电是“调节峰值”的理想手段。

  其次,分散式能源系统不需要价格昂贵、效率低下、资源密集的输配电基础设施。中国国家电网2008年利润降低了80%,并因此面临着巨大的财政压力,但是仍然计划未来两年内投资11600亿元(1700亿美元)用于电网建设。输配电的过程中电力损耗估计在8%到9%左右。除此之外,据报道,500千伏的电网项目中,每建设100公里的输电线路需要5千吨钢铁,2千吨铝,以及7千立方米的水泥。我们无法避免每个项目所需的巨额输配电设施建设投资。因此,在电网无法达到的偏远农村地区,独立的分布式光伏发电系统成为了最经济的选择。中国最近宣布在青海柴达木盆地(装机容量达1GW)以及云南省昆明市(166MW)建设的并网太阳能电站意味着中国在发展低碳经济的道路上迈出了正确的一步。但是这些项目对输配电基础设施的依赖意味着它们并不是光伏发电这样的分布式能源解决方案所代表的最终目标。

  第三,太阳能板在发电的同时,还具备其他的用途,这大大的提高了其经济性。例如,安装在屋顶的太阳能板由于挡住了屋顶日晒,从而降低了建筑物的空调负荷。还有所谓的光伏建筑一体化(BIPV)应用方案。光伏太阳能板不是安装在屋顶向阳的位置,而是作为楼宇的正面与楼宇成为一体。这样一来,就省去了传统的建筑材料。此外,如果BIPV的安装费用与新建楼宇打包共同抵押贷款,那么就无需为它进行额外的融资。不仅如此,还可以利用最廉价的长期融资方式为光伏太阳能系统融资。据麦肯锡预计,到2025年,中国将建设5百万栋楼宇,建筑面积达400亿平方米,因此光伏建筑一体化更加经济的特点使其成为中国所面临的一个重要的机遇。

  最后,太阳能光伏发电模块化的特点使其能够分阶段、一块一块、或者一个电厂一个电厂地进行建设。这样,电力生产能够在开工后完工前的一段时间内一点一点地开始。从而大大地增强了太阳能发电的经济性。大型集中式电厂则与之相反,电厂的建设要好几年才能完工,在此之前无法进行发电。在比较各种不同的能源措施的相对成本时,往往忽略了大型化石燃料电厂规划建设的时间滞后性所产生的机会成本。结合其分散性的特点,模块化还意味着太阳能系统的发电能力具有可调的特点,因此更能适应需求的变化,减少了目前中国燃煤电厂存在的生产能力过剩和生产能力不足的情况。

  通过与燃煤发电的成本进行严格的一对一的比较,前文提及的因素能够在多大程度上降低太阳能光伏发电的成本。虽然这样的问题超出了本文讨论的范围,但是据一项权威研究估计,分布式能源系统所带来的财政收益差不多是集中式系统的10倍。如果这一数据准确的话,那么这些财政收益就能够弥补太阳能发电与燃煤发电之间的成本差距。

  要在中国实施大规模的太阳能计划肯定会遇到巨大的挑战。太阳能对于每个终端用户的真正价值可能很难估量。由于原料成本为零,操作和维护成本极小,太阳能光伏发电设备的安装在预付成本上的优势不言而喻,但另一方面这个预付成本也是很可观的。但是,如果在电力和太阳能之间进行选择的话,由于电价需要大量的国家补贴,而太阳能虽然前期投入较大,但只需要20年或者多一点的时间就能收回成本,哪个会胜出是不难预料的。

  比起出口,中国太阳能产业面向国内市场的调整需要扩大能力范围,涵盖整个太阳能价值链。太阳能板只是太阳能光伏发电设备众多部件之一,此外还有非板部件,又称为“平衡部件”(BOS),包括电池、控制器、逆变器和监控装置。由于中国太阳能产业的出口重点在电池板上,对平衡部件生产能力的重视一向小很多。比如,有报告说,在目前的光伏发电利用中,大部分控制器和逆变器都是独立的,中等规模的并网太阳能发电设备是国产的,但更多的较大规模太阳能发电设备的控制器和逆变器都要进口。如果中国的国内太阳能市场要显著扩张,目前的平衡部件生产能力显然是不够的。

  发展分布式太阳能光伏发电设备也需要训练有素的技术人员从事推广、销售、安装和维护工作。中国风力发电的现状已经发出了警告:全国各地建设风力发电场的热潮导致风力发电装置专业维护人员的短缺。与此类似,太阳能光伏发电设备,特别是分布式的安装是一个相对劳动密集型的过程,需要相当的技术水平。因此,如果没有人来安装太阳能发电设备,无论资金多充足、技术多先进都毫无意义。换句话说,政府要促进国内太阳能市场的发展,就必须采取措施解决上述问题。

  现在应该帮助中国国内太阳能市场实现助动起跳。由于美国的金融危机,对太阳能的投资停滞不前,要美国的需求很快增长起来是不可能的。因此,与其依靠国外市场来降低太阳能的生产成本,不如靠中国自身的市场来解决。当前实施协调的大规模投资计划来发展太阳能资源,不仅符合政府的精神,即把环境保护和新能源技术作为中国4万亿经济刺激计划的重点,而且也抓住了当前太阳能光伏电池板千载难逢的低价良机。这样一个计划不仅需要把化石燃料为主的能源的外部性内化,还要提供财力上的支持来实现清洁、分布式太阳能的非财务收益,以及发展技术力量来开辟一个国内太阳能市场。

  [相当振奋人心的是,自从这篇文章发表之后,中国开始将太阳能产业转向国内市场。经济部与住房和城乡建设部开始发展太阳能屋顶计划以每瓦二十人民币的方式补助优质的太阳能光伏面板系统。然而在某些省份,尤其考虑在江苏提供可观的财政鼓励以增加当地太阳能光伏面板的制造与发展。]

  太阳能要实现与传统发电成本相当,还有一个更加直接的方法就是加快电价改革。最近,中国政府对五大发电公司的大规模资金注入在2008年空前减少,这反映了政府制定的电价低于其生产成本的事实。能源价格朝向更加以市场为主的机制改革的观点成为近来能源政策文件的主题,随着去年7月以来电价开始上调,其效果已经显现。

  价格越早反映其成本(遑论负外部性),太阳能就能越快在公平的赛场上与燃煤发电进行竞争。作为一个更长远的目标,为了更有效地利用太阳能发电的“高峰调节”,我们应该解决根据一天中不同需求水平实行不同电价的复杂问题。

  政府还应该实行全面的“上网电价”政策,这要求电网公司用优惠的价格购买太阳能发电。德国和欧洲其它国家的实践证明,这是一种促进可再生能源利用最有效的政策工具。比传统化石燃料发电价格高出的部分应该是固定的,但可以在10年或20年的时期内逐渐降低。按照具有地标性质的《可再生能源法》的规定,这部分加价应该由电网公司付给太阳能发电者,然后传递并由所有终端用户分担。这一法律2006年生效,但迄今只得到选择性执行。这样一个体系能给予太阳能电力生产者直接的奖励,而不是单纯增加发电能力,后者丝毫不能表明确切的发电量。我们还应该实施与此相关的净计量电价政策,用电量较小的用户可以通过把没有用完的太阳能电力退回电网,以此抵消电费。

  另一个扩大太阳能需求的方法是政府采购。在中央和省级政府设施以及大型国有企业的设施中广泛使用太阳能,为太阳能光伏电池的大规模利用制造出一个强烈的市场信号,成本也将随之降低。政府也可以扮演需求杠杆的角色,通过在可行的地方购买和部署太阳能装置来加速农村电气化计划的落实。另外,政府还能要求国有公用事业企业利用其与最终用户的关系来推广分布式太阳能项目。

  关于最终用户,融资上的创新可以积极改变太阳能的成本观念。创新之一就是第三方融资安排,即由第三方投资者购买、安装并继续拥有太阳能电池板,但是像公用事业企业一样把发的电卖给设施所有者,这样就免除了设施所有者在安装和拥有太阳能电池板上过高的预付成本。由于中国的消费信贷刚刚起步,这样的第三方融资机构应该把目标瞄准工商实体,而不是住宅,也许还会得到省市政府的支持,因为这有助于它们完成能效和可再生能源目标。

  同时,中国还应该制定政策为光伏利益链上所有的环节培养必要的能力和技术专家,尤其要生产周边组件。服务对象是下游太阳能活动,如系统集成、安装和售后服务(包括性能监控、系统维修和升级)。另外一个需要关注的领域是电网的升级,这样才能实现与分布式太阳能系统的相互连接。上述活动需要教育和基础设施上的巨大投入,但也能产生巨大的积极外化效果,比如为其他电机工程部门创造工作机会并带来外溢效益。

  最近,一些中国光伏发电设备制造商向政府递交了一份产业白皮书。白皮书非常乐观地估计中国的太阳能发电到2012年就能够实现与传统化石燃料发电的价格持平。但是,如果政府不制定出更加大胆的政策,这个目标就无法实现。中国的规划者们要抓住当前时机、强化国家(能源)安全,就必须制定更强有力的政策。关于太阳能的国家安全建议根源于其分布式特性和较短利益链所带来的独特经济和非经济效益。清洁的分布式太阳能发电可以加强中国电力供应的灵活性,无论在城乡都可以产生清洁的电力,并且能创造出高技术工作机会。把中国生产的太阳能部件用在国内,比远涉重洋出口到西方更能凸显较短利益链的优势。生产成本下降,加上海外需求减少,二者难得的结合意味着中国太阳能化的成本之低史无前例。因此,中国应该抓住时机,制定出一个推动国内太阳能部署的政策。

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