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一、引言
2015年12月13日,在法國巴黎召開的第21屆聯合國氣候變化大會近200個締約方一致同意通過《巴黎協定》,協定將為2020年后全球應對氣候變化行動作出安排。作為具有里程碑式意義的第一份全球氣候協定,不僅開創了人類的新時代,也進一步促進了各國開發環保清潔新能源的步伐。但由于當前應用廣泛的核能發電存在巨大的潛在核輻射、核廢料生態威脅等現實;水力發電受具體水資源地理環境限制,也對當地生態造成一定影響,所以備受爭議。于是,各??紛紛將目光轉向潛力近乎無限的光伏發電項目上來。相比于風力發電、火力發電、核能、水力發電等方式,光伏發電方式幾乎不受具體地理環境(特殊地區除外)限制,且對自然環境造成的影響最低,所以我國對光伏發電相關扶持政策導向較多。由此可見,光伏發電項目投資潛力巨大,但同時也存在一定的風險。所以,如何規避光伏發電投資的風險是投資商所要考慮的主要問題。本文通過分析當前我國光伏發電產業的現狀以及存在的問題,采用隨機性理論和動態規劃的方法,研究隨機性動態規劃條件下光伏發電最優投資時機的決策分析。
太陽能是地球天然的能量來源,是一種綠色環保的可再生能源。實現可持續的科學發展是我國未來的既定發展戰略,近期我國北方地區嚴重的霧霾天氣更為人們敲響了環境保護的警鐘。因此發展新型清潔能源,改變我國目前嚴重依賴煤炭的能源結構的行動迫在眉睫。而太陽能是解決當前能源短缺問題,實現清潔環保型社會發展的有效途徑之一。目前,人類對于太陽能利用主要有以下七大領域:光熱利用、光熱發電利用、熱電直接利用、光電利用、光化利用、光生物利用和光熱光電綜合利用等。
我國歷來關注太陽能應用產業的發展,并在2009年將太陽能開發利用納入國家重大科技攻關項目。而當前我國太陽能利用主要包括太陽能熱能和太陽能光伏發電兩大方面。一方面,通過小規模的太陽能光伏發電產業化的示范工程,進行試點研究,取得了豐富的實踐經驗和數據。另一方面,太陽能熱能的利用在普通家庭里面得到了極大的推廣,代表產業便是我國龐大的太陽能熱水器產業領域。
與太陽能熱利用產業發展迅速的現狀相比,我國光伏發電產業在國家能源發電應用領域與世界其他主要國家差距較為明顯。如下表2006年統計數據顯示:
本表根據中華人民共和國國家統計局《國際統計年鑒2010》部分數據整理。
目前,中國已形成了完整的太陽能光伏產業鏈。從產業布局上來看,國內的長三角、環渤海、珠三角及中西部地區業已形成各具特色的區域產業集群,并涌現出了無錫尚德、江西賽維、天威英利等一批知名企業。但仍在一些主要問題:
在光伏發電的應用技術上,我國的整體產業技術水平低于世界發達國家的技術水平。在整個太陽能光伏產業鏈技術壁壘最大的多晶硅的生產中,國外的主要廠商采用的是閉式改良西門子方法,而這在中國還是空白。中國的多晶硅生產企業使用的多為直接或者間接引進的俄羅斯的多晶硅的提純技術,其成本高、耗能量,重復性建設嚴重,在整個國際競爭中處于劣勢。在政策上國家政策導向效應明顯,我國政府出臺了一系列的光伏發電產業的補貼扶持政策,進一步刺激了民資企業和國企的投資熱情。隨著國家科技項目的成果普及,未來國家還將進一步推進光伏產業技術上的升級,有利于增強企業的競爭力。在產品出口上,由于受到全球經濟不景氣,歐盟債務危機等影響,中國光伏企業容易遭到出口國家地區的貿易壁壘、反傾銷。在環境方面,自然災害是投資項目運營以及建設過程中,無法避免的潛在威脅。如占地面積廣大,沿海地區易受到臺風、鹽霧影響,高寒地區易受到極端天氣損壞設備等等。
三、建立光伏發電項目投資時機決策的動態規劃模型
(一)引進先進模型
針對于解決復雜、多階段問題的決策方法稱為動態規劃法。動態規劃算法通常用于求解具有某種最優性質的問題。其基本思想是:在這類問題中,可能會有許多可行解。每一個解都對應于一個值,我們希望找到具有最優值的解。將待求解問題分解成若干個子問題,先求解子問題,然后從這些子問題的解得到原問題的解。如果我們能夠保存已解決的子問題的答案,而在需要時再找出已求得的答案,這樣就可以避免大量的重復計算,節省時間。我們可以用一個表來記錄所有已解的子問題的答案。不管該子問題以后是否被用到,只要它被計算過,就將其結果填入表中。簡而言之,就是將一個復雜的問題,分解成幾個相互聯系的階段性小問題,通過不斷的推斷遞進,尋找解決整個問題的最優方法。
(二)針對性的建立模型
目前,8%的收益率是光伏行業的普遍標準。就一般情況下而言,投資太陽能光伏發電項目在短期內是虧損的,太陽能發電站一般在建成運營后第十五、六年才能實現自主凈盈利。世界各國政府對于本國的光伏發電產業是進行高額的前期財政補貼扶持,各國光伏產業的發展大多依賴政府的補貼,我國政府的補貼規模比例在50%~70%之間。所以,在整體上而言,我們可以將政府補貼與企業前期的虧損進行抵消整合,抽象出一個基本的數學量化模型。
在這個模型里,假設光伏發電投資項目是按運營年為單位。在各個運營單位階段內,投資者都有立即投資和等待投資兩種策略。投資商可以自由地決定投資時間,投資后的實際收益要高于預期收益,那么理性投資者將會選擇在收益期望最高的時候進行投資。假如當前投資項目實際收益低于預期收益,那么當前投資時期并不是最好的投資時機,投資商不會進行項目投資,會選擇等待投資策略;假如現在投資實際收益高于預期投資收益,那么投資商會獲利,所以會選擇立即投資策略。“在投資決策中,雖然預期收益具有不穩定性,但是實際收益以某種概率分布出現,所以,投資收益有屬于一種不確定性變量”。
四、依據實際案例進行分析計算
(一)??際案例分析
為了驗證以上建立模型的有效性和一般性,現在假設年均光照資源豐富、氣候適宜的我國某地計劃投資建設一個光伏發電項目,規格為100MW,其中投資決策模型中的參數設置如下:
假設現在啟動該項目,前期預計投入成本包括各種相關的土木工程建設、光伏發電設備、設備安裝維護費用等等,總成本為W。第一年預期收益為1.1W或0.9W。由于氣候變化、戰爭、突發事件等不可抗力因素存在,投資收益會出現波動。每年年運營期預期收益為10%,或者預期虧損為10%,即預期收益為1.1W或0.9W。在未來三年內,假設政府扶持政策、貨幣利率等外部環境保持不變,使用動態規劃方法來確定最佳的投資時期,扣除成本之后的預期凈投資收益情況決策樹如下表所示。
由此可見,在選擇投資時,預期凈收益存在隨機性,是一個隨機變量,可能出現預期收益低于或者高于實際收益的情況,所以光伏發電項目投資需要謹慎對待。把未來3年投資項目與否的決策過程分為3個階段,將各個階段的預期凈收益作為這個投資階段的預期收益來考慮,明確投資風險和實際收益高于預期的分布概率,綜合進行考慮。
(二)決策樹的結果分析
1.當N=0時,代表的是此時正處于項目投資的初始階段,對光伏發電項目持樂觀態度的投資商會選擇立即投資;相反,持悲觀態度的投資商會選擇等待的策略。
2.當N=1時,代表的是此時正處于項目投資的第一年,無論是出現盈利還是虧損,對光伏發電項目持樂觀態度的投資商都會選擇立即投資;相反,一旦出現虧損,持悲觀態度的投資商會選擇等待的策略。
3.當N=2時,代表的是此時正處于項目投資的第二年,除了持續兩年都虧損的情況外,對光伏發電項目持樂觀態度的投資商都會選擇立即投資;相反,除了連續兩年都增長的情況外,持悲觀態度的投資商都會選擇等待的策略。
4.當N=3時,代表的是此時正處于項目投資的第三年,除了連續三年都虧損的情況外,其余7種情況下對光伏發電項目持樂觀態度的投資商都會選擇立即投資;相反,除了連續三年的收益增長外,持悲觀態度的投資商會選擇等待的策略。
近年來,太陽能光伏發電在國內外的發展和應用比較迅速,尤其是在歐洲一些發達國家。據歐洲光伏產業協會(EPIA)的統計報告顯示,2011年全球太陽能光伏發電設備的安裝量同比2010年增加70%,其中意大利和德國的安裝量占全球市場的60%。而歐洲的安裝量占全球市場的75%,領跑全球光伏市場。意大利、德國、中國、美國、法國和日本在2011年安裝量超過1GW。此外,南美洲、非洲、中東、東南亞等地區也在積極拓展光伏市場。
EPIA數據還顯示出,2011年太陽能光伏發電量約等于80億kWh,如此大的發電量足以滿足20萬家庭生活需求。在國家科學技術的強力推動和相關激勵政策的促進下,我國的光伏發電產業發展勢頭良好,甚至在全球的光伏市場中占有一定份額。然而,與國外發達國家相比,我國光伏發電技術及產業還存在很多問題:
(1)居民太陽能光伏發電并網輸出功率不穩定:系統輸出功率不僅受到設備自身因素的影響,同時其輸出功率隨太陽輻射強度、天氣、地域、季節、溫度等自然因素而變化,所以系統輸出功率極不穩定。太陽能光伏發電的輸出功率不穩定不僅會對整個電網的電壓穩定造成影響,而且由于輸出功率的不可預測性難以提供穩定的電能輸送保證。根據這一特性,系統必須在實際運行過程中做好電網發電波動記錄,掌握系統輸出功率的波動規律,并配備電網發電下降補償裝置,從而保證整個電網系統的穩定運行。
(2)孤島效應:居民太陽能光伏發電并網以后會產生孤島效應[4]。孤島效應具有多方面的危害,當電力部門對有光伏發電設備的居民電力設施進行檢修時,孤島效應會使已經停電的電力設施可能仍然帶電,給檢修人員帶來很大危險;另外,孤島效應會造成用電設備的損壞,而且并網設備本身也會因負荷的急劇變化而出現損毀。因此,光伏發電并網系統必須具有檢測孤島效應的能力,當孤島效應發生時可以快速準確地切斷并網逆變器,這是居民太陽能光伏發電并網應用時必須要解決的問題。
(3)行業質量與標準修訂問題:光伏行業標準的制修訂工作進展緩慢,與其他相關行業標準協調不到位;居民太陽能光伏發電并網的技術難點在于逆變器性能,并網前必須對并網設備進行檢測、驗收和技術指導,使其相應指標滿足要求后才可允許其并網。然而,目前國內還沒有專門制定光伏發電并網設備的檢測和驗收的相關標準,這為居民太陽能光伏發電系統的大力推廣帶來一定困難。
(4)光伏發電設備質量和技術問題:高端技術研發能力不足,國際上一些先進的光伏企業的主要產品是高提純硅料、電池片,而高純度硅料的提純技術主要掌握在美國、德國和日本等國家的手中,造成我國光伏產業嚴重依賴國外;光伏發電系統的大規模應用導致硅材料的緊缺是亟待解決的問題,居民光伏發電設備所用的材料質量參差不齊,甚至一些設備的質量不過關,整個發電設備的使用壽命下降,增加維修成本。
2.居民太陽能光伏發電發展展望及建議
現在我國居民太陽能光伏發電產業的發展主要還是在國家補貼推進的前提下,在太陽能豐富的地區大規模集中開發光伏發電站,集中發電,再升壓并網,進入普通居民電網。其他的居民光伏發電發展模式有小型分布式并網光伏發電系統和居民光電建筑一體化小型光伏發電系統,這類發電系統一般就近并入電網。在下一發展階段必然要進入大規模分布式并網發電應用階段,在這一階段,國家補貼力度較小,光伏發電度電成本已接近工業用電成本了,但仍然高于居民用電成本。當光伏發電度電成本低于普通居民用電成本時,就可以大規模發展分散式光伏發電并網就地供電了。預計到2017~2018年,光電度電成本低于一般居民用電成本,此時可以大力發展居民住宅小型分散式發電系統。隨著電網公司對各地區配電網結構的不斷優化和光伏發電接入技術的提高,就可以大規模接入小型分散式光伏發電系統了。我國全國范圍分布著大大小小若干個城市,居民住宅面積廣、耗能高,若能在我國的各大小城市實現小型光伏發電系統的接入,那么就能實現太陽能光伏發電與居民住宅供電一體化建設和全國能源消費結構的改變。為了更好地發展我國的太陽能光伏發電產業,可以把以下幾個方向作為未來光伏發電產業的發展重點:
(1)加大國內太陽能光伏發電技術的研發力度。要提高純度硅材料的研發和生產能力,注重光伏發電系統分散式接入用戶端的技術研究,從而提高發電系統的運行可靠性。
(2)標準制定部門應盡快制定與光伏并網有關的實施標準和技術規范,將電氣接口和通信接口更加規范和統一,這在很大程度上可以降低居民光伏發電系統的初始投資成本和運營成本,可以更快地實現光伏發電系統的資本盈利。
關鍵詞:新能源;產業;技術瓶頸
隨著核能、太陽能、風能等新能源技術的逐步成熟和應用成本逐步降低,新能源產業開始在世界范圍內崛起。中國是世界上第二大能源生產國和消費國,但由于新能源產業的核心技術基本都在國外,而重大的制造設備和關鍵零部件基本靠進口,使得我國新能源產品的成本過高,不僅使得新能源產品在國際上缺乏競爭力,同時也造成國內風電、核電等的價格居高不下,從而在國內消費市場難以打開局面,在內需萎靡,國際市場利潤空間受控的情況下,我國新能源產業要想壯大成國民支柱產業前景渺茫。而自金融危機以后,各國經濟對新能源產業給予了重望,在國外市場需求的突然增加與國內環保壓力的共同推進下中國新能源產業將迎來重大的發展機遇,因此當前如何克服發展的技術瓶頸對于新能源產業來說尤為重要。
1 當前我國新能源產業的發展現狀
伴隨著國際上低碳經濟的呼聲越來越高,我國新能源產業近兩年獲得了快速的膨脹,但由于擴張的速度太快,使得新能源產業的發展陷入無序的狀態,特別是近兩年快速擴張的風電、多晶硅等新興產業出現明顯的重復建設傾向,新能源產業這種“虛熱”的狀態,不得不引起我們高度的重視。
①風電產業——失衡的產業鏈。中國風電產業在2005年《可再生能源法》實施之后,連續4年實現新增裝機容量翻番,2008年中國風電裝機1221萬kW,已占全球總裝機的10%,已成為亞洲第一、世界第四的風電大國,僅排在美國、德國、西班牙之后。但是,在競相上馬的風電項目背后,卻是微不足道的經濟效益,風電產業陷入產能過剩的尷尬境遇。截至2008年底,風電裝機容量只占到全國電力總裝機容量的1.13%,而發電量更是只占區區0.37%。同時,內蒙古約有三分之一的風電并網項目處于閑置狀態;甘肅酒泉已經投運的46萬kW風電裝機最大發電出力只能達到65%左右。國內風電產業面臨的主要問題主要集中在產能過剩、成本過高、機組質量和電網模式制約等方面。
而從風電產業的產業鏈上來講,嚴重失衡。今年上的風電項目都集中在風機制造一端,這是因為我國目前風電場建設的高歌猛進,催生了風電設備的巨大需求,使得風機制造項目一哄而上,造成了風電產業鏈的結構性失衡,所以我們說風電過熱過剩其實指的是風電產業的這種結構性過剩。國內風電整機生產企業超70家,超過全球其他地區風電設備廠商總和。目前,不僅在整機市場上存在著過多企業涌入的狀況,在葉片市場也出現了一哄而上的現象。盡管風電大小企業如雨后春筍般成立,在核心技術和關鍵零部件等方面,生產企業走的卻是清一色的引進路線。
②光伏產業——國外環保事業的打工仔。國際上新技術的發展與應用,促使太陽能發電成本大大降低,美國工業體系大約在0.21美元左右,這一數值已經相當接近于火電價格的成本。而且成本還將進一步的下降,可以預期不遠的將來光伏產業將會迎來一個爆發的增長期。我國光伏產的發展也是隨著國外的需求而近年來得到了快速發展,最近5年的年平均增長率在40%以上,其擴展主要在海外市場。按照國家制定的發展計劃,至2010年,中國光伏發電的累計安裝量將不會超過300MW,因此目前光伏產業的主要市場仍將在海外。
目前國內光伏產業上游多晶硅產業擴張迅猛,價格回落預期強烈,多晶硅行業的暴利時代將逐漸走結束。而且由于金融危機影響了下游光伏需求,許多曾出臺龐大擴產計劃的多晶硅制造商必將推遲或取消其部分后期項目,近幾年將發生無情的洗牌。下游太陽能電池制造業將擺脫多晶硅原料產能瓶頸,行業毛利率將會有所回升。
但是,中國的太陽能電池生產最主要的原料晶體硅,我國礦產儲存很少,因此不得不從歐洲和日本高價進口。加工制成太陽能電池后,再返銷回當地,這種發展模式無疑等同于擔任著國外環保事業“打工仔”的角色。
③其他產業的發展。在新能產業領域,我國太陽能熱水器產業近幾年發展迅速,產品推廣很快,目前國內太陽能熱水器安裝總量達到13284萬m3,占全球安裝總量的70%以上,產業形態也逐步走向成熟。在國際生物燃料產業化風潮的促進下,我國生物燃料產業近年發展很快,2008年中國燃料乙醇產量達到190萬t,受糧食產量制約,我國近期不再擴大以糧食為原料的燃料乙醇生產。為了擴大生物燃料來源,我國已自主開發了以甜高粱莖稈為原料生產燃料乙醇的技術(稱為甜高梁乙醇),并開展了甜高梁的種植及燃料乙醇生產試點。另外,我國也在開展纖維素制取燃料乙醇的技術研究開發,如果農林廢棄物纖維素制取燃料乙醇或合成柴油的技術實現突破,生物燃料年產量可達到上億噸,從理論上講,我國生物燃料的發展潛力還是很大的,但目前還處于起步階段,其產業化的進程還很緩慢。總體來講部分新能源細分產業在國內市場仍未完全啟動,雖然目前發展態勢來看還不錯,但是如果不加快新能源產業領域核心技術的研發與應用,以及加強行業的規范與引導,新能源產業泡沫無疑將會發展成為中國經濟將來發展的又一隱患。
2 我國新能源產業發展的技術瓶頸
我國新能源企業的大多規模小,核心技術對外依存度高,關鍵設備和零部件主要靠引進,企業自主研發能力薄弱。有數據顯示我國新能源技術的專利集中在高校和科研院所,這一方面說明我國對于新能源技術研發的投資重點在高校和科研院所,同時又從另一個方面說明我國新能源企業自主研發能力低下,從而制約了我國新能源技術產業化轉化的效率和能力。當前我國新能源產業發展的技術瓶頸主要有以下幾方面:
①戰略產品缺乏核心技術大幅縮減了產業的利潤空間。總體來說我國新能源產品的技術水平偏低,而且核心技術多依賴國外。比較有代表性的是光伏產業,目前太陽能的利用的效率主要依賴于電池的性能,而我國太陽能電池生產的上游產品最重要的專用原材料單晶硅基本都靠進口,由于前期生產過快的擴大,競爭變得異常激烈,因為缺乏核心技術,使得我國這些企業的利潤大幅下降,后期的發展不容樂觀。
②設備與制造技術落后使得新能源產業發展缺乏后勁。這個問題在風電、核電等產業都很突出。風電機組制造技術是風電發展的核心,而目前我國風電整機總體設計和關鍵零部件設計制造仍是制約我國風電產業發展的瓶頸。目前我國風電建設遠遠落后于世界發展,其主要原
因是,沒有加大力度依靠國內雄厚的機電制造業基礎,吸收引進國外先進技術對風電成套設備進行自主開發。隨著世界風力發電設備制造水平提高,更大的單機容量已經是全球風能技術發展的趨勢。據了解,國外風電機組目前已達到兆瓦級,如美國主流1.5MV,丹麥主流2.0~3.0MV,在2004年的漢諾威工業博會上4.5MV的風電機組也已面世。而迄今為止,我國在這一技術上處于落后位置,尚不具備自行開發制造大型風電機組的能力,且在機組總體設計技術,特別是槳葉和控制系統及總裝等關鍵性技術上落后于歐美發達國家,且機組質量普遍不高,易出現故障,這就使國產設備的競爭力面臨嚴峻的考驗。
③新能源并網應用技術滯后形成了新能源的消費瓶頸。我國風電、光伏電站一般處于偏遠地帶后,電網負荷小,不能滿足大規模風電接人的要求,特別是近幾年隨著新能源發電裝機容量的大幅提升必然對電網提出更高的建設要求。典型的例子便是,西北、東北和華北本是我國風電資源相對豐富的地區,但這些地區大部分處于電網產業的末梢,電網基礎設施建設較為薄弱,因而難以對當地的風電資源進行充分有效利用。就全國來看,如業內人士所言,我國風電裝機容量雖然在2008年底已突破1200萬kW,但其中僅有800萬kW的裝機容量入網發電。將來新能源的發展迫切需要在電網的系統接入、并網技術標準、并網管理等方面開展突破性工作。
3 對策思路
①做好新能源產業發展戰略規劃,進行超前布局。新能源是一個新興的產業,我們應該做好超前布局和規劃,為新能源產業的發展建立良好的政策環境。政府應該提前進行新能源產業發展的關鍵技術、共性技術進行攻關從戰略上提前布局,只有這樣我們的新能源產業才能克服當前發展的核心技術不足的軟肋,迎頭趕上甚至超越發達國家。
②建立起行業標準,引導規范新能源產業的發展。逐步建立和完善新能源產品的標準體系,以及質量控制體系,選擇有特色的創新能力較強的地區,發展新能源產業基地,構建比較完善的產業鏈,促進新能源產業的積聚式發展。
③加強示范與應用,推進關鍵技術與產品產業化。氫能,以燃料電池為重點,燃料電池堆、燃料電池輔助裝置、燃料電池發動機等技術,開展產業化示范,推動氫能燃料在交通運輸方面的應用。重點包括太陽能系統集成和產業化應用,重點支持能夠促進光伏發電并網發電,光伏發電的系統技術和關鍵技術的產業化;圍繞成形燃料開展能源作物的育種、繁育等高科技產業化;實施新材料高技術產業化專項等。通過關鍵技術與產品的示范與應用,從而推動這些技術產品的規模化、商業化,帶動新能源產業的發展。
近幾年來,我國光伏產業經歷了高速發展期。特別是在2007年,我國光伏產業呈現出爆發式增長,使得我國一躍成為全球第一大生產國;而且,高純多晶硅技術以及其他許多關鍵生產技術裝備的研發和國產化工作也取得令人鼓舞的進展。
但是,2007年以來,我國光伏產業也集中爆發了一系列相互關聯、引起高度關注甚至激烈爭議的問題,主要包括:不協調的產業鏈結構、絕大部分產品出口國外的市場格局、生產過程導致的國內高能耗和四氯化硅環境污染、全球技術和市場競爭加劇下的產業風險和可持續發展能力、光伏發電的商業化前景和時間表等。這些都是當前廣受熱議的焦點問題,也是推動我國光伏產業發展和太陽能利用的重大問題。
二、國內外光伏產業的最新進展和發展趨勢
(一)我國光伏產業的最新進展
近幾年來,我國光伏產業經歷了爆發式增長,已基本形成了涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。產業鏈各個環節的專用設備和專用材料的國產化加快,許多設備完全實現了國產化并有部分出口。截止到2007年底,全國太陽能電池和組件的生產能力分別達到2.9GWp和3.8GWp,當年產量分別比2006年增長148%和138%,達到1.1GWp和1.7GWp,均占世界總產量的27%以上,使我國成為全球第一大太陽能電池和組件生產國。2007年我國光伏產業的銷售收入也增加到1000億元,從業人員達到8萬人以上。
特別是多年持續嚴重制約我國光伏產業發展的高純多晶硅制造技術,在這兩年內實現了重大技術突破。在科技部和國家發展改革委等有關部門支持下,2007年新光硅業、洛陽中硅、江蘇中能等3個企業分別建成了千噸級高純硅生產線,使得全年高純硅產量大幅增加到1130噸。2008年,隨著江蘇中能二期和重慶大全的各自1500噸多晶硅工程的建成投產,預計國內超純多晶硅的全年產量將超過4000噸。而且,重慶大全和江蘇中能公司實現了還原尾氣回收利用技術和多晶硅還原爐制造技術的重大突破;據介紹,綜合能耗已降到150-180kWh/kg(使得成本降低到約50美元/kg),顯著低于其他國內同類企業的250-300kWh/kg,主要物料的綜合回收率也超過98%。最近,江蘇中能等一些國內企業還在積極準備開發引進流化床法、硅烷法等新型高純硅生產技術,可望使高純多晶硅生產的綜合電耗降至2050kWh/kg,成本降至15-25美元/kg。據不完全統計,目前全國至少有33家高純硅生產企業的一期工程產能總計約為4.4萬噸(規劃總產能高達8.8萬噸),如果這些項目能順利建成投產,預計我國2010年的多晶硅產量將超過3萬噸,將從根本上緩解高純硅材料的供需緊張的矛盾。
隨著我國光伏產業的迅速發展壯大,不少地方和企業近年來積極建設MWp級并網光伏系統(主要是建筑屋頂光伏系統)。據不完全統計,截止到2008年5月,全國已建和在建11個MWp級并網光伏系統,大部分預計在2009年建成。一些光伏設備制造企業還積極探尋建設更大規模光伏發電站的機會;江蘇等省份還提出制定“萬個太陽能屋頂計劃”。我國第十屆中國太陽能光伏會議的《常州宣言》提出了非常積極的目標,力爭在2015年前使光伏發電成本下降到1.5元/kWh,在10年內使光伏發電量占到全國總發電量的1%,這意味著大約500億kWh的年發電量和超過4000萬kW的裝機量。
(二)國際光伏產業的進展和發展前景
在國際上,光伏發電產業得到了許多國家的持續政策扶持,光伏發電的成本也隨著太陽能電池技術進步、硅原料和組件供需形勢逐步緩解而快速下降,使光伏發電成為增長速度最快、初步實現規模化發展的可再生能源發電技術。
日本2008年恢復了中斷兩年的居民屋頂并網光伏發電系統的投資補貼政策。美國目前30多個州都實施屋頂并網光伏發電凈電量計量法政策;美國聯邦政府2008年又延長了光伏投資稅減免政策。德國繼續對光伏發電實行為期20年的固定電價,2008年平均上網電價為45.7歐分,kWh。
國內外光伏產業界已開始描繪以居民銷售電價和峰谷電價為臨界點的并網光伏發電商業化時間表。德意志銀行預計多晶硅太陽能電池技術的發電成本最低可降到$0.1/kWh以下(約合0.7元人民幣,kWh),樂觀估計大約在2015-2016年左右可降到$0.15/kWh(約合1元人民幣/kWh),使得光伏發電將于2010-2013年期間首先在日本、德國、西班牙等實行較高平均零售電價的國家開始商業化發展。
在扶持政策和發展前景激勵下,2002年以來,全球光伏發電裝機年均增長率超過40%。2007年全球新增裝機量同比增長62%,當年統計安裝量為2.83GWp,累計總裝機容量大約為12GWp。據有關預測或展望,未來數年全球光伏市場將以大約60%的速度增長,2020年累計裝機將達到200GWp,絕大部分為并網光伏發電。
值得注意的是,2007年以來愈演愈烈的金融危機乃至可能的經濟危機,預計會減弱全球光伏發電市場增長速度,并影響光伏設備制造業的發展。主要原因包括:一是全球金融危機普遍增加融資難度,而資金密集型的光伏產業也不能獨善其身;二是國際能源價格(以油價為代表)的大幅回落將扭轉各國銷售電價持續增長的趨勢,從而延遲光伏發電實現電網平價(gridparity)的時間點;三是各國在金融危機和財政能力影響下,其今后的光伏產業補貼政策將存在一定的不確定性。
三、我國推動光伏產業發展和市場應用的障礙和挑戰
雖然我國光伏產業近年來實現了長足進步,但也存在不容忽視的技術、環境和市場風險;近期推動國內光伏市場應用也面臨成本高、上網難、缺乏經驗等障礙。
(一)國內光伏技術仍存在總體水平不高、內在競爭力不強和短期環境風險
由于我國光伏產業發展歷史短、基礎研究工作薄弱,目前我國光伏技術總體水平仍然不高,太陽能電池及組件的效率和質量水平仍然普遍低于世界先進水平,在新型高效的太陽能電池和高純硅生產技術的研究開發方面也落后于歐美日發達國家,許多裝備主要依賴國外引進。因此,目前我國太陽能光伏產業仍主要依靠市場驅動而非技術驅動,缺乏強大的內在競爭力。特別是目前國內大多數高純多晶硅企業仍面臨物料閉路循環和廢液廢氣污染物回收處理等方面的技術瓶頸,存在四氯化硅副產品的環境污染風險,成為我國高純硅行業發展的重大制約因素。
(二)產業和市場發展不平衡,不利于產業持續穩定發展和節能減排
過去幾年內,我國光伏產業界抓住歐美國家光伏市場的快速增長的機遇,利用國內人力和資源成本較低的比較優勢,實現了迅速起步與發展壯大。但業界普遍預測,由于近年全球光伏產業的產能迅速擴張以及金融危機影響,未來兩年內世界光伏組件和高純硅材料市場將呈現供過于求的趨勢,使光伏產業面臨大規模洗牌。
最近我國光伏企業已普遍停止擴產、削減產量。在這個洗牌過程中,利潤率最高的環節也將逐漸轉向下游的光伏發電運營業,使得出售光伏電力比出售光伏組件和系統具有更長遠穩定的回報,這也是傳統光伏產業界(光伏設備制造業)日益重視、極力呼吁啟動國內光伏市場的根本原因。但是,我國光伏市場的發展卻滯后于國內光伏產業和國際光伏市場,2007年我國新增光伏發電裝機量為20MWp,僅為當年國內太陽能電池產量的2%和全球總新增裝機量的0.71%,其中并網光伏發電裝機僅為2MWp。因此,目前這種產業和市場格局意味著我國光伏產業面臨日益突出的市場風險。而廣受爭論的光伏產業的高能耗問題,其實質問題也在于產業和市場發展不平衡,即取決于國內光伏產業鏈建設和國內外市場的選擇。相關研究已達成基本一致的結論,目前多晶硅太陽能光伏發電系統的生產過程所耗能量的回收期只有兩到三年。但是,如果在國內生產高純硅料及硅棒/錠和硅片(占光伏系統生產總能耗的70%-80%)、在國外應用光伏發電系統,則光伏產業對我國而言即是高能耗的出口加工業。
(三)光伏產業在近中期仍缺乏足夠經濟競爭力,有賴于政府政策扶持
并網光伏發電的初投資目前大約為5-6萬元/kW,預期上網電價3-5元/kWh,離網光伏系統的投資和供電成本更高,需依賴優惠的價格和財稅政策扶持。最近數十年全球光伏市場的重心隨著各國光伏市場政策的變化而先后從美國(1996年以前)轉移到日本(1996-2002年)和歐盟(2002年以來),即充分反映了全球光伏市場的需求主要是由扶持政策推動的。目前我國還未制定比較系統完善的光伏發電經濟激勵政策,全國已建成的100多個并網光伏發電項目中只有2個項目在2008年6月經國家發展改革委準予享受4元/kWh的優惠上網電價,有待于加快制定必要適度的財政補貼和優惠上網電價扶持政策。
(四)有待于制定落實光伏發電上網的具體政策措施
由于光伏發電系統增加了不可調度的電力裝機,目前的技術標準也沒有關于無功補償以及電網調度等問題的相應標準和管理規程,使得電力部門不愿接受光伏發電上網。我國已建成的光伏并網發電示范項目都處于試驗性并網狀態,不允許光伏電力通過電力變壓器向高壓電網(10kV)反送電,只允許在低壓側(380V/220V)自發自用。因此,目前我國還缺乏真正的光伏發電上網項目和充分的經驗。
四、關于我國光伏產業發展道路的探討
為應對根據我國光伏產業面臨的挑戰,切實建立符合國情的產業發展道路和政策措施,我國需要正確處理產業、技術和市場的關系,解決以下三個主要問題。
(一)如何增強國內光伏產業的技術水平和持續發展能力
產業發展從根本上取決于技術驅動(競爭力增強)和市場拉動。雖然不少業內人士呼吁立即啟動國內規模化并網光伏發電市場以支撐我國光伏產業,但目前的高成本使得大規模發展光伏發電目前仍難以承受。而且,如果我國在當前啟動大規模光伏市場和補貼,必將立刻扭轉光伏市場的回落趨勢,推高光伏發電成本。另一方面,國際光伏市場仍保持增長態勢,仍為國內光伏產業提供了必要的支撐。鑒于此,近期仍要努力通過技術進步、健全產業鏈、鞏固開拓國際市場、建設國內示范項目來進一步降低成本、增強產業的持續發展能力。在產業鏈中,太陽能電池和組件制造業符合我國的人力資源優勢和擴大就業政策導向,仍是應首要鼓勵發展的環節。自主化生產高純硅是中國光伏產業降低價格的必由條件,但必須重點支持清潔高效、低成本的高純硅生產技術的研發和產業化。
(二)近中期國內光伏市場應確立的主要發展方向
由于歐、美、日等國家早已實現電力普遍化服務,其太陽能光伏的推廣應用在上世紀90年代就瞄準了并網光伏系統(主要是屋頂并網光伏系統),并于近年來加快大規模應用,包括大規模地面并網光伏電站。而我國目前還有大約100萬無電戶需要在2020年以前采用光伏和風光互補發電系統解決用電問題,潛在市場容量為200-1000MWp(1GWp),應成為近中期首要考慮、予以扶持的光伏市場。雖然某些企業認為必須依靠并網光伏發電而非離網發電來支撐光伏產業發展,但其實質問題在于只有并網光伏發電才能使得光伏企業進入下游市場并實現穩定售電收入,故而光伏企業十分熱衷于并網光伏發電。不過,從政府的公共服務責任和有限財政資源來看,我國近期光伏發電的首要方向仍然是面向無電區的電力建設,同時可根據相關科技攻關和前期產業化工作要求建設一批并網光伏系統/電站,為啟動大規模并網光伏發電市場做好技術性準備。
(三)我國應制定光伏產業和國內市場應用扶持政策
按照前述的光伏產業政策目標和國內市場應用方向的相關思路,我國在當前和近期仍要堅持并加強相關科技、財稅、外貿優惠扶持政策,以進一步提高核心技術能力、完善產業鏈條、擴大中游電池組件產業能力及國際市場份額。另外,根據國內無電區電力建設和并網光伏發電示范項目建設的需求,予以必要適度的財政補貼和優惠上網電價支持。鑒于我國還沒有并網光伏發電的充分經驗和可靠成本評估,也缺乏相近電價的支撐,而且地區差別較大,故而難以立即制定頒布統一的固定電價,而需要通過招標等途徑探索相關經驗,積累必要數據。
五、結論和建議
我國的光伏產業通過持續開展技術研發和市場化運作,迅速建立了基本完整的產業鏈,使我國一躍成為世界太陽能電池和組件生產大國,為我國加快開發利用太陽能資源初步奠定了堅實基礎。但是,光伏發電價格仍然高昂,我國光伏產業仍未完全擺脫“低水平擴張的出口依賴型產業”特征。為此,我國在近期宜制定實施以“提高技術和產業持續發展能力、促進經濟發展和增加就業、提供國內電力普遍服務”為中心目標的產業發展戰略和政策,近期應抓緊開展如下工作。
(一)大力加強先進技術的研發和產業化,扶持“技術推動型”的光伏設備制造業
要重點研發清潔高效、低成本、新型的高純硅和太陽能電池生產技術,近期重點支持企業逐步完善改良西門子法,開展流化床法、硅烷法、冶金法等新興高純硅生產技術研發和產業化工作。應支持技術領先的企業擴大產能,建立國家光伏技術研發和產品檢測中心。要加強相關科技、財稅、外貿優惠等扶持政策,鼓勵支持發展符合我國的人力資源優勢和擴大就業政策導向的太陽能電池和組件制造業,鞏固和擴大國際市場份額。
(二)穩步開拓“離網和并網并行,不同階段各有側重”的國內光伏應用市場
在近期(估計2015年前),應在難以延伸電網或建設水電站的無電地區加快建設光伏電站和推廣戶用光伏系統,另外根據技術研發和項目示范工作需要建設一批集中并網的大型建筑屋頂光伏系統、分散并網的居民屋頂并網光伏系統及新型太陽能建筑一體化光伏系統。在中期(估計2015年左右),隨著無電區電力建設接近尾聲和光伏發電成本趨近銷售電價,首先擴大建筑屋頂和建筑一體化并網光伏市場,并穩步建設地面并網光伏系統。在長期(預計2020年以后),隨著光伏發電成本接近常規發電成本,全面擴大各類并網光伏市場。
為此,近期應研究制定用戶側低壓端光伏系統的發電上網和電量監控技術規程,制定頒布針對工商業和居民的“凈用電量計費”管理辦法,制定實施投資補貼和稅收優惠政策;制定大型地面并網光伏電站示范項目的實施投資經營主體和上網電價的招標辦法等。在中期(2015年左右),隨著經驗和成本數據的積累再引入建立“控制總量規模的固定電價制度”,為在2020年后全面實施固定電價制度做準備。
[關鍵詞]大規模 光伏發電 電力系統 影響
中圖分類號:TM615;TM721.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)46-0135-01
隨著人類的發展,自然資源的不斷開發與利用,資源短缺的現象越來越嚴重。因此,如何合理利用可再生資源成為人類共同面臨的主要問題。太陽能發電的使用為電力系統注入了新的活力。大規模光伏發電在電力系統中的地位越來越重要。
一、 大規模光伏發電的現狀和發展前景
(一)大規模光伏發電的現狀
光伏發電是一種將光能轉化為電能的一種技術,它的產生原理是利用半導體界面的光生伏特效應原理。光伏發電由太陽能電池組件、控制器和逆變器組成。 太陽能是一種分布廣泛的可再生資源。在我國太陽能資源的分布很廣,尤其是我國的西北地區。伴隨著光伏組件的成本越來越低和技術的不斷創新,將太陽能轉化為電能成為電力系統中越來越重要的一部分。大規模的光伏發電是今后不可限量的可再生資源。
當前我國太陽能光伏發電主要應用于獨立光伏發電系統中,比如農村電氣化和通信、工業供電、建筑集成系統和荒漠光伏電站中都有應用。獨立光伏發電系統的供電電源是利用光伏組件方陣,成立小型電網為居住在一個區域的居民進行供電的系統。其供電半徑不超過一千米,以確保處于最后位置的用戶的供電電壓正常運行。此系統通常應用在偏遠山區和沿海的村落中,幫助他們解決供電困難。除了獨立光伏發電系統還有并網光伏系統,它是將太陽能電池組合通過電力變換器與電網并聯發電。
太陽能光伏發電不僅僅在獨立光伏系統、并網光伏系統以及大規模光伏電站領域中有運用,太陽能光伏發電的應用還在不斷地延伸和發展,比如石油、交通、野外監測、城市應用、軍事領域、通訊事業等方面。
但是,在太陽能光伏發電的應用上,我國光伏發電還存在很多不足。首先,對于光伏發電的原材料需要國外進口,而制作太陽能電池卻用于出口。因此,光伏發電的成本很高。其次,由于國外市場限制進口太陽能電池,影響到我國的伏電產業的經濟利益,不利于伏電產業的發展,再加上國內光伏產業的不斷增加更影響其產業的發展。第三,對偏遠地區的獨立光伏電站的維護沒有得到及時地處理,成為光伏發電的效能得不到發揮。最后,雖然有《可再生能源法》的保障,但是其實施的效果卻不明顯,有待提高。
綜上所述,太陽能光伏發電雖然存在一定的問題,但是,其發展前景確是光明的,大規模的光伏發電在許多領域都會得到有效的利用。同時,可以解決可再生資源的開發與運用。
二、 大規模光伏發電對電力系統的影響
(一)大規模光伏發電對有功頻率特性的影響
光伏發電的特性決定了大規模光伏進入系統時,會使系統的狀態發生改變,因而影響系統的正常運行。光伏波動對系統的有功頻率具有很大的影響,進而使頻率的質量超越限制的風險增大。光伏的進入也會影響系統備用優化策略,同時多種類型電源的有功頻率和調頻參數也要及時適應。而且,光伏電源是不旋轉的靜止元件,因為要替換常用的電源,系統相同效果旋轉動慣量下降,使系統應對功率缺額和功率波動的能力降低了,特殊的功率狀況功率會發生極大的變化,造成許多運行方面的問題。
(二)大規模光伏發電對無功電壓的影響
大規模光伏發電主要在沙漠地區,這樣的地區負荷水平偏低,電網的短路容量小,大規模光伏發電要通過高壓輸電網進行長距離送到,其波動的有功頻率穿過附近區域電網和輸電通道,對電網無功電壓有影響,對途徑的主線電壓會產生影響。而且,光伏電源無功電壓的控制能力不高,產生電壓質量和穩定性的危險。大規模光伏進去既定的電網,改變了電網的原本構架,單一電源演變成兩個甚至兩個以上的電源模式,使整個電網的控制增加了難度。
(三)大規模光伏發電對功角穩定性的影響
光伏電源由于是靜態元件,其自身不參加功角振蕩,因此,它的穩定性不會有波動。但因為它擁有隨機波動等特點,大規模光伏進入電網,影響了電網既定的傳輸速度和潮流的分布,縮減了系統的等效慣量。由于光伏具有動態的控制功能,大規模光伏進入,電網功角穩定性受到很大的影響,光伏進入對功角穩定性具有雙面的影響,既能改進功角穩定性也能對功角穩定性造成危害。光伏并網還能造成脫網的風險,影響系統的穩定性。青海光伏基地是我國第一個大規模的光伏基地,它的大規模進入影響了整體布局,影響了功角的穩定性。因為光伏發電系統具有獨立控制的特征,因此可以利用光伏發電系統來控制電網功角振蕩的方法。
(四)大規模光伏發電對小擾動穩定性的影響
光伏電池雖然沒有動力學穩定問題,卻有電氣運行不穩定問題,因此大規模光伏進入對電網的穩定性有影響。小擾動分析法可以分析出電網運行的不穩定性部分,其不穩定部分多出現在與最大功率接近的地方。不穩定功率的發生使直流側電壓升高,影響電源的穩定運行。
(五)大規模光伏發電對電能質量的影響
伴隨著大規模光伏的進入,電子的應用系統加入了大量非線性負載,造成電力系統污染,使電能質量受到影響。在太陽光劇烈變化和輸出功率低下的狀況下,會產生很大的諧波,也會產生電流諧波疊加等問題。國內外許多大型光伏電站的運行經驗說明了多臺并網逆變器的電流諧波很有可能超出標準。面對這個問題,可以對多臺逆變器電流諧波問題進行建模,分析出電網阻抗耦合效應在大型光伏電站逆變器并聯系統中的存在,是影響并網電流諧波含量超標的關鍵,濾波電容是光伏電站長距離輸入電網,造成諧波不穩的可能因素。光伏波動會影響電壓變動的諸多問題。對光伏進入電網后的電能質量問題,提出了控制諧波的有效途徑:比如增加諧波補償器、無源固定頻次濾波器、有源濾波器和混合濾波器等。
(六)大規模光伏發電對配電系統保護的影響
光伏電源接入配電網后會對配電網故障有影響,繼電保護和自動裝置會受到不同程度的影響。首先,多電源的復雜結構會影響故障的電流的各個方面。第二,以變壓器連接方式為依據,逆變器形成接地回路影響著電流和電壓,會對繼電保護的動作特性產生影響。第三,對敏感的并網光伏變換器添加了一定的保護,低電壓超越、輸出直流分量超出標準和輸出諧波超出標準等。第四,非同期合閘是 PV系統反孤島保護功能時間無法配合自動重合閘等裝置引起的。為預防非同期合閘的發生,對有逆變器接入的線路,逆變器反孤島保護最大動作時間要大于三相一次重合閘起動時間。
高密度光伏發電系統是數條或者一條低壓配電線路接入相同主線而發電。光照變化受到光伏發電功率的影響,導致配電網部分電壓發生波動。當一些與高密度光伏發電系統相同主線的饋電線路發生短路時,可能會導致上下級熔斷器無法配合,嚴重地會使流過某些負荷支路上的短路功率超過斷路器的遮斷容量。
結語
隨著人類資源的不斷開發,資源出現匱乏的狀態,因此,可再生資源的開發成為全人類共同面臨的難題。以太陽能為主要形式的大規模光伏發電的應用,對電力系統有許多方面的影響,大規模光伏發電的發展前景也是可觀的。
參考文獻
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關鍵詞:戰略性新興產業;自主創新;科技成果轉化;產學研平臺
中圖分類號:F271 文獻標識碼:A
文章編號:1007-7685(2013)01-0098-03
一、戰略性新興產業實現自主創新的必要性
戰略性新興產業是滲透力強的高新技術產業、科技含量及產品價值高的先導型產業、綜合消耗少及環境污染小的友好型產業、促進產業結構優化與升級的導向型產業、吸納新就業及社會效益好的依靠性產業、保障科技安全與政治經濟穩定的戰略性產業。從動態角度看,戰略性新興產業不僅是一個國家在轉型時期的先導、主導產業,而且會引領產業的發展方向。戰略性新興產業的發展主要依托于關鍵核心技術,而關鍵核心技術的研發只能依賴于自主創新,而非技術引進和模仿。從發達國家的發展實踐來看,戰略性新興產業都是依靠大量資金投入推動的自主創新發展起來的。如,美國在新能源、基礎科學、生物科學和航天領域的研發投入約占國內生產總值的3%。韓國在綠色能源開發方面約投資6萬億韓元。日本投資上千億日元進行能源和環境技術研發。英國不僅出臺了“數字國家”戰略,還斥巨資進行生物醫學研究。德國為增強信息通信競爭力,提出了《信息與通信技術2020創新研究計劃》。因此,為實現戰略性新興產業的可持續發展,必須提升戰略性新興產業的自主創新能力,推動經濟增長方式由主要依靠物質資源消耗向主要依靠技術進步、改善管理和提高勞動者素質轉變。
二、我國戰略性新興產業自主創新中存在的問題
(一)無序競爭抑制了戰略性新興產業自主創新的動力
為了更好地促進戰略性新興產業的發展,各地區紛紛出臺了戰略性新興產業發展規劃及相關激勵政策。然而,由于各地戰略性新興產業的選擇上缺乏統籌規劃,導致很多地區出現了相同項目集中上馬的現象,在帶來某些領域快速發展的同時,也導致無序競爭問題,從而抑制了這些領域自主創新能力的進一步提升。如,在戰略性新興產業提出初期,我國的光伏產業就很快進入了爆炸式發展階段。盡管作為重要的可再生能源產業,光伏產業在未來經濟發展中將占據舉足輕重的地位,但在我國目前的經濟發展階段下,尤其在資源、能源價格尚未完全市場化以及以煤電為主的電能格局并未有所改變的背景下,大規模推動光伏產業的發展很容易導致產能過剩,進而引發無序競爭。這會極大打擊光伏產業剛剛興起的研發熱情,并使其未來發展中,在自主創新能力提升方面陷入困境。
(二)高科技人才不斷流失削弱了戰略性新興產業自主創新的人才基礎
高科技人才是戰略性新興產業實現自主創新和可持續發展的重要知識基礎。然而,目前我國高科技人才流失問題嚴重,制約了戰略性新興產業自主創新的推進。一方面,由于國內欠發達和不發達省區人力資本吸引能力弱,導致其在發展符合自身區域優勢的戰略性新興產業方面都缺乏必要的高科技人才,嚴重抑制了戰略性新興產業的自主創新發展。另一方面,由于生活成本高、晉升機制與激勵機制不健全,導致發達省區留住高科技人才的能力不足,很多人才流往海外,使發達省區戰略性新興產業自主創新、可持續發展乏力。地方政府與企業財力不足和觀念缺失,導致地方缺乏必要的人才激勵政策,而且現有人才激勵政策也普遍落實不到位,這是導致我國高科技人才大量流失的重要原因。目前,如何培育充足的人力資本尤其是高科技人才,已經成為戰略性新興產業自主創新面臨的最重要問題。
(三)成果轉化機制不完善,自主創新持續性能力不強
首先,一些戰略性新興產業的自主創新成果未能轉變為現實生產力。目前,我國很多地區戰略性新興產業的科技研發主要依托于企業與高校、科研院所的科技合作。這種產學研結合機制雖然能夠充分利用高校與科研院所的科技人才,但是由于企業與高校、科研院溝通機制不完善,導致實際缺乏有效的科研――產出轉化機制,致使很多科研成果無法順利轉化為現實生產力,從而影響了產學研的繼續深入合作與企業的自主創新動力。其次,部分戰略性新興產業的企業,在通過自主創新而獲得技術領先優勢后,便固守自身短暫的優勢而不思進取。這些企業只是顧及短期的經濟利益,不去考慮企業的長遠發展,沒有在技術研發上繼續投入,導致其原有技術優勢逐漸喪失,逐步失去了市場競爭優勢。
(四)區域科研投入不均,激勵政策落實不到位
戰略性新興產業要加強自主創新,需要來自企業內部資金投入與外部激勵政策的支持。然而,目前我國戰略性新興產業科研投入存在區域不均問題,欠發達地區戰略性新興產業的企業科研投入力度明顯不足。如,有研究表明,欠發達地區吉林省的戰略性新興產業多個科技投入指標低于全國平均水平,而且技術改造、技術引進等重要指標遠遠落后于全國平均水平,戰略性新興產業自主創新動力明顯不足。而區域科研投入不均,不僅會進一步拉大區域間差距,而且不利于欠發達地區產業結構的升級,甚至會影響全國戰略性新興產業的布局。同時,戰略性新興產業的激勵政策存在不同程度的落實不到位問題,外部促進自主創新的環境堪憂。大部分戰略性新興產業都屬于高新技術產業,這導致其資本投入遠遠大于勞動力的投入。高新技術研發需要大量的人力、物力與財力,所以充足的資金供應是企業科研順利完成的重要保障。這些研發所用資金不能僅靠企業自身來籌集。目前,研發經費短缺已成為制約戰略性新興產業自主創新的一個重要因素。而造成這一結果的一個重要原因在于,各地區戰略性新興產業的稅收優惠政策、激勵政策、融資政策被束之高閣,存在不同程度的落實不到位問題,從而使戰略性新興產業的發展在很多領域面臨無米下炊的困境。
三、加強戰略性新興產業自主創新的對策
(一)樹立自主創新的價值觀,加強自主創新型人才的培養與引進
影響戰略性新興產業自主創新發展的因素有很多,如創新觀念落后、體制不完善、資金不足、人才匱乏等。而創新觀念落后是抑制企業自主創新的發展的首要因素。因此,要想真正實現可持續的企業自主創新,必須首先革新創新觀念。應構建戰略性新興產業自主創新的文化環境,樹立與自主創新相適應的價值觀,弘揚自主創新文化。同時,加快科技創新的基礎設施建設,建立一流的自主創新平臺,加快重點實驗室、企業技術研發中心等自主創新平臺建設,充分利用現有的自主創新資源,提高科技資源自主創新支撐能力。加大資金投入,引進更多的創新型人才,并依托教育機構,培養高端人才,以彌補人力資源不足的缺陷。
(二)強化科技創新,注重科技成果轉化
戰略性新興產業有著獨特的產業特征。首先,戰略性新興產業一般在新能源、新材料、新技術以及電子信息等領域具有一定的優勢,所以戰略性新興產業自主創新的發展主要依靠科學技術的創新。因此,在戰略性新興產業培育、轉變發展方式、提升特色產業等的規劃方面,在加強企業品牌和標準化建設的同時,應當圍繞科學技術創新推進項目建設、產品創新和升級。其次,由于戰略性新興產業的發展嚴重依賴技術創新,所以對于戰略性新興產業來說,科技成果的有效轉化是重中之重。因此,在戰略性新興產業發展過程中,應集中力量解決好科技成果轉化問題,使之盡快成為現實生產力,從而帶動企業自主創新的進一步發展。如果急于產業化而忽視技術轉化,則很容易抑制企業自主創新的積極性。如,在新能源汽車領域,應當著力解決能源供應網絡建設問題;在生物制藥領域,應當著力解決藥物的審批制度、醫保目錄等問題。
(三)加大財政資金的支持,拓寬戰略性新興產業的融資渠道
對于戰略性新興產業自主創新發展來說,我國在財政和投融資政策上的支持還比較欠缺。這就導致很多企業只能依靠自身投入,使其自主創新只能停留在較低的層次,無法進行深入的研究。要解決這個問題,首先,應當加大財政資金的支持力度。除了地方財政資金支持外,應當建立國家戰略性新興產業自主創新基金,以解決部分地區地方財政緊張的問題。其次,應當拓寬戰略性新興產業的融資渠道,實現投資主體多元化。支持風險投資機構的進入,從多方面培育各類投資主體,為戰略性新興產業的自主創新引進多方的社會資金。同時,應積極發揮戰略性新興產業的自主能動性,鼓勵一些有實力的企業積極推進股份制改造、利用創業板上市,充分利用國內的資本市場。對于重大科研項目,積極利用網站與媒體平臺擴大宣傳,以爭取更多的戰略性新興產業自主創新的研發資金來源,提高外部資金投資信心。
【關鍵詞】綠色能源;光伏發電;晶硅電池;表面拋光;效率提升
本文研究的多晶硅表面處理技術,主要是針對多晶硅電池,進行背面的腐蝕與拋光。與傳統的工藝相比,該項技術是將制絨過后粗糙的背面通過相關溶液做成拋光效果,更大程度的反射硅片內部不同波長的光波,使光波在電池內部能夠被反射多次使用,增加電池對入射光線的利用率,提升電池轉化效率。在現有的晶硅電池產線條件下,通過對濕刻工藝的技術改進,達到背面拋光和腐蝕的效果,并通過電流、電壓的提高,使得最終多晶電池片的效率提高0.2%以上。實現多晶硅電池光電轉換效率大于17.3%的產業化生產。
此種新型晶硅太陽電池表面處理技術的實現,將在現有設備與工藝基礎上,進行一定范圍的改動與提升,最終達到提高效率、降低成本、更加環保的進行產業化的目的。
具體研發內容如下:
A、現階段晶硅電池生產流程:
全線流程:制絨--酸洗--擴散--濕刻--PECVD--印刷燒結。
具體的濕刻工藝為:硫酸+硝酸+氫氟酸(蝕刻作用)--水--氫氧化鉀(堿洗過程)--水--氫氟酸(洗磷過程)--水。
B、采用表面處理后的工藝路線為:制絨--酸洗--擴散--濕刻--PECVD--印刷燒結,通過該技術的實施,只針對濕刻工序進行改進。
改進后濕刻流程為:氫氟酸(通過設備的改進,對背面進行PSG作用,并對四周進行蝕刻)--水--拋光液(拋光作用)--水--氫氟酸(洗磷過程)--水。
C、設備改進上,將在目前單臺設備只滿足“濕刻”這單一作用的基礎上,通過相關設備的改進,最終將“背面拋光”和“濕刻”作用一體化。
該技術不僅會提高多晶電池片的轉換效率,還在工藝制程上提供了更加優化的方案,該方案無需使用硝酸和硫酸,因此具有更加環保、更低的化學品耗用等特點。在廢水及廢氣處理上,該項目具有節約廢水處理成本,降低廢水污染等優勢。
該項技術理論基礎:
A、光學增益:
通過表面處理后,因背面反射率提高,部分透射光返回硅片內被吸收,增加了輸出電流。
B、增強背表面鈍化效果:
晶硅表面經過拋光和腐蝕后,硅片背表面更加平坦,粗糙度顯著降低,大大減小了背表面面積,限制了表面復合損失,少子壽命顯著提升。
該技術通過背面拋光,經過化學腐蝕拋光工藝,硅片背面雜質和損傷層進一步去除,減少復合,提升鈍化效果。
C、改善背表面接觸:
背場燒結后,鋁會產生團聚,由于團聚尺寸大于絨面尺寸,相當數量的團聚體被“架空”,導致漿料和硅接觸面積減小;而拋光后的硅片背表面平坦,團聚更容易直接與硅接觸,使得背場合金層有效面積增加。
技術創新點:
A、提升電池效率。對于不同的工藝基礎,提升幅度在0.2%-0.3%。
B、節省化學原料。獨創全新背面和側面腐蝕方法,無需使用HNO3/HF腐蝕體系,只需使用很少量的HF ;使用專用的拋光液,背面拋光效果好,無需使用HNO3,H2SO4,更環保,成本更低 。
C、可控性好。獨創全新背面和側面腐蝕方法,正面刻蝕寬度更窄,防止過刻。
D、背面拋光效果更好,避免氣泡、腐蝕不徹底帶來的影響;破片率更低。
E、背拋光與傳統在線式濕法刻蝕工藝完美融合,并且與將來的背面鈍化有很強的匹配作用。
F、該技術最大的特點:簡單易實施,且效果顯著。不論是SE、二次印刷,亦或是HIT等技術均是對電池正面的改進與提高。而該技術是對電池背面的改造和優化,能夠獨立于其他技術提高電池效率,同時可與以上領先技術相疊加使用。
節能減排效益測算:
摘 要 湖南省長株潭地區承載著建設“兩型社會”統籌城鄉發展的重大任務。然而,面對如今日趨嚴峻的能源安全形勢,通過對長株潭地區新能源產業的發展狀況進行分析,提出了在長株潭地區進一步發展新能源產業的建議。
關鍵詞 長株潭 新能源 產業發展
能源被譽為國家發展的生命線,能源安全自上世紀70年代提出以來,得到了學者、政府決策和社會大眾的普遍關注。加快新能源產業發展,關系國家能源安全和經濟社會穩定發展,是搶占未來發展制高點的戰略舉措。
一、保障能源安全的必要性
能源安全指的是為了保障對一國經濟社會發展和國防至關重要的能源的可靠而合理的供應。自20世紀末以來,能源安全特別是石油短缺所造成的各種問題已經成為全人類共同面臨的問題。
對于長株潭地區來說,新能源革命具有重要意義。目前,長株潭地區正處在工業化中期的初始階段,正處于高速成長期,而且長株潭地區工業結構以重工業為主,并將長期依賴這種產業結構帶動發展[1]。另一方面,長株潭地區屬于能源較為匱乏的地區,區內90%以上的能源需從外地調入,全區天然氣、石油資源匱乏,能源主要以煤炭為主。能源安全問題已經成為了影響長株潭地區下一步經濟發展的制約因素之一。
二、長株潭地區新能源產業發展現狀及問題
在以長株潭地區為主戰場的新能源產業中,節能與新能源汽車電傳動系統占領了全國70%以上的市場;太陽能電池設備占領了國內80%的市場;風電裝備產能已過100億元。從總體來看,長株潭地區將重點打造以長沙光伏產業園、湘潭風電產業園、株洲風電產業園為主的新能源示范基地,把長株潭地區建設成為國內規模最大的電動汽車研發與制造基地、全球產業化水平最高的電動汽車用動力電池研發與生產基地。盡管成績喜人,與國內發達地區相比,長株潭地區新能源產業的發展仍存在著以下一些主要問題:
新能源產業種類過于單一。在長株潭地區的新能源產業中,只有新能源汽車產業初具規模,其他如太陽能、風能等產業還未發展成熟。由于長株潭地區的太陽能資源欠豐富,所以該區對太陽能資源的利用僅限于太陽能制熱、太陽能與熱泵綜合制熱等方面。
新能源產業創新能力弱,技術水平偏低。長株潭地區的新能源產業創新能力較弱,技術水平偏低,核心技術多依賴國外。以發展最快的新能源汽車產業來說,沒有一家企業擁有儲能鋰電池的核心技術,在發展中還面臨動力蓄電池、電機控制器等零部件上的技術挑戰。
新能源產業的產業鏈發展不完整。作為新興產業,長株潭地區新能源產業上下游產業鏈無法對接,部分細分產業的產業鏈發展不均衡,產業集群還遠遠沒有形成。另一方面,長株潭地區的新能源產品大多銷往其他地區,而本地區內沒有形成產銷兩旺的良好局面,不利于持續發展。
三、長株潭地區新能源產業發展的政策建議
要解決長株潭地區經濟社會快速發展中存在的能源問題,長株潭地區應制定完善以下一些政策措施,進一步支持新能源產業發展。
1.調整能源結構,多樣化發展新能源產業
從長株潭地區的層面來看,要發展新能源產業,應正視長株潭當前以煤炭為主的能源供應模式,對煤炭資源的內部結構進行調整,加大用煤炭發電、制氣比例,對煤炭做轉化、凈化處理,對煤炭進行深加工,改變直接燃燒等粗放式應用模式。
2.提高新能源產業的技術創新能力,重點突破技術和市場瓶頸問題
面對長株潭地區能源結構單一且嚴重依賴外地的形勢,提高新能源企業的自主創新能力,完善科研院所研發體系,深入推進產學研結合[2]。一方面,要進一步加強新能源技術發展和產業示范,提高自主創新能力;另一方面,要加強新能源體系化建設,加速科技要素向企業集中,解決關鍵領域核心技術和關鍵設備的研發問題。
3.引進一流人才,培養工程專業技術人才,解決高級人才缺乏難題
要解決新能源產業的發展問題,必須在專業技術人才方面有重大突破:一方面,重點引進急需的新能源高級技術人才,另一方面,在相關高等院校建立基礎技術研究實驗室,在企業建立應用技術研究實驗室,鼓勵高等院校新開設風電工程、光伏工程等專業,培養工程技術類人才,以滿足新能源產業發展的需要[3]。
4.加快完善新能源儲備、輸送設備等基礎配套設施,形成完備的產業鏈
從能源安全的角度來看,要發展新能源項目,完備、安全的基礎設施建設是先決條件,生產調配設施、輸送設施、儲備站點及其它配套設施的建設是基礎[4]。在考察能源輸送設施的完備性時,還要考慮到設施的新舊程度、輸送能耗、抗災能力等技術指標,要及時進行管網升級換代。
5.用政策優勢,加大財稅投入,重點扶植高效低成本新能源相關產業發展
長株潭地區應充分利用好 “兩型社會”試驗區先行先試的政策優勢,發展新能源產業,培育新的經濟增長點,重點扶植與新能源相關的產業項目發展。對于高效低成本的新能源相關產業可以提供財政補貼,加大財政投入比重,將長株潭地區打造成為中部地區新能源產業發展的核心極。
參考文獻:
[1] 張萍.長株潭城市群發展報告(2008)區域經濟一體化政策研究.長沙:社會科學文獻出版社.2008.
[2] 黃玲,張映紅.德國新能源發展對中國的戰略啟示.能源與產業.2010(1):48-53.
“環保產業”,即“環境保護產業”的簡稱,包括環境保護工業、環境工程、自然生態保護等三大門類。湘潭現有環保產業大體可分為傳統環保產業、節能及新能源產業、資源再利用產業等三個方面。經過近十年的快速發展,湘潭的環保相關產業取得了長足的進展。
湘潭環保產業發展存在的主要問題是:1、產業結構不合理。湘潭市環保相關產業企業數量雖然多,但規模小,市場占有份額少、名牌產品少、支柱產品少,缺乏市場競爭力。2、產業布局分散,重點不突出。雖然湘潭目前有約100家清潔技術企業,但散布在各縣市區,布局分散,產業缺乏集聚性,產業群、產業鏈尚未形成。3、企業融資難,資金匱乏,制約了企業的發展壯大。4、促進環保相關產業發展的環境不優,缺乏有力的政策引導和支持。
二、我市環保產業發展面臨的機遇
1、以建設“兩型社會”戰略部署為平臺,著力加快環保產業發展。
2、以環境保護的不斷推進和綠色消費的蓬勃發展為契機,不斷開發和拓展環保產業的廣闊市場。
3、抓住機遇,在加快經濟結構調整和增長方式轉變的過程中求發展。
4、以高起點求生存,在科學發展觀的指導下實現環保產業跨越式發展。
三、我市環保產業發展的對策建議
1、加強引導,建立健全我市環保產業政策體系建設。我市要盡快建立環保產業發展的宏觀引導機制,把環保產業納入“兩型社會”建設和新型工業化發展的重要內容。按照“兩型社會”建設和新型工業化的發展目標,完善區域經濟發展中的產業結構優化導向機制,明確優先發展產業、重點發展產業、限制發展產業,為環保產業營造良好的外部環境。盡快建立促進環保產業的激勵與約束機制。如建立資源有償使用和污染者付費制度,形成資源環境的補償機制、排污權交易等機制,提高污水垃圾處理費標準,促進企業達到環境標準;改革不合理的資源定價制度,使資源價格正確反映其市場供求關系、資源稀缺程度和環境損害成本;制定促進環保產業的財政扶持政策;進—步完善促進環保產業的土地政策等。
2、打造“一區三園”的湘潭環保產業布局。“一區”是指高新技術開發區。借力國家級開發區的優勢,依托九華經濟開發區作為“兩型社會”建設示范區的戰略契機,把環保相關產業園區納入長株潭“兩型”產業總體布局領域,力爭申請國家級環保相關產業基地,爭取享受國家促進環保相關產業發展的大力支持和優惠政策。“三園”,即環保相關產業技術創業園、清潔技術新能源產業園、清潔技術環保節能產業園。充分利用高新區環保產業技術創業孵化基地,建設專業化孵化器,扶持中小型科技企業孵化,重點培育一批風電技術、光伏技術、生物質能源、節能技術、環保技術等創業企業;清潔技術新能源產業園以高新區德國工業園為依托,重點發展風電設備制造、光伏產業、生物質能源等環保相關產業加工制造業;環保節能產業園利用九華經濟開發區,重點發展高效節能技術與設備制造,水資源及水處理設備制造,除塵、煙氣脫硫脫硝、有機廢氣凈化、汽車排氣控制及室內空氣凈化等領域設備制造,節能環保新材料研發與加工制造等環保節能產業。