产业技术路线图与太阳能光伏产业发展研究

产业技术路线图与太阳能光伏产业发展研究——以保定为例2010-3-1摘要：通过对技术路线图和产业技术路线图的介绍，分析了传统工业化过程导致的能源与环境危机，以及以太阳能光伏技术为代表的新能源在可持续发展与循环经济中的作用。

从产业层面对中国光伏产业的发展进行了分析，主要分析了光伏产业的产业链、产业链上的价值分配和产业的结构。

针对光伏产业的发展，从技术路线图的角度对光伏产业链进行分析，认为应通过技术路线图的实施来实现技术、资源、市场的科学、合理配置、并提出相应的建议。

关键词：产业技术路线图，太阳能光伏产业，产业链，应用能源和环境问题是实现可持续发展所必须解决的问题。

太阳能光伏产业以其优越的环保性能、丰富的资源和可再生性，已经受到各国的普遍青睐。

近期国内针对太阳能光伏产业的原料——多晶硅产能过剩，引发了关于太阳能产业发展的讨论。

利用产业技术路线图的科学方法，可以明确经济社会发展需求、技术研发以及市场实现之间的关系，实现合理有效的配置产业链和社会资源，促进科技与经济的相结合。

本文试图从产业技术路线图的角度对光伏产业链和相关技术进行分析，并提出相应的建议。

1. 关于产业技术路线图1.1技术路线图的产生技术路线图(Technology Roadmap)最早出现在20世纪70年代末期的美国汽车行业。

自20世纪70年代末，摩托罗拉公司首次将技术路线图应用于指导企业发展之后，企业(产品)技术路线图就被越来越多的企业所采用；90年代期间，技术路线图被运用于微电子等行业的发展，诞生了产业技术路线图，成为引导产业发展的工具；90年代末期，技术路线图开始应用于政府和国家的战略规划，国家技术路线图随之出现。

技术路线图的作用也从单纯的技术预测逐步发展到技术预见、未来计划设想[1]。

技术路线图种类较多，从不同的角度可以对其进行不同的划分，不同类型技术路线图侧重表达的内容也有差异[2]。

表1中所列是依照不同的分类方法划分的技术路线图[3-7]。

表1 依据不同分类方法标准划分的技术路线图种类依据制定技术路线图的不同“主体”进行划分，可以区分为国家技术路线图(区域技术路线图)；产业技术路线图；企业技术路线图(产品技术路线图)三种类型。

这种划分方法能够体现出技术路线图逐步发展、应用范围不断扩大的过程。

世界主要国家通过开展技术路线图的绘制和研究，从企业、产业和国家三层面上确定优先发展的战略重点，明确发展路径，有效组织创新活动，降低创新风险，取得了显著的成效[8]。

从国家层面来说，技术路线图能够在政府部门之问有效传达科技政策信息和解决关键的非技术障碍，把共同的愿景和利益相关者沟通；识别国家现有的科技能力和瓶颈，作为计划投入和资源配置的决策依据；着重于国家专注的领域，推动技术创新并对国家的技术发展作长远考虑；使计划管理部门在公共项目选择中明确政府支持的投入导向，影响主要的研究与创新的赞助者集中于已识别优先顺序的技术发展。

从产业层面来说，技术路线图有助于产业共同认清所处的经济、社会、环境的变化，识别市场驱动因素；识别产业技术的优先顺序，评估和执行新技术，提高行业研究和应用新技术的能力；促使产业界共同分担成本，加强资源管理，致力于行业共同需求的技术突破；促进合作研发，鼓励技术开发成功后的扩散。

从企业层面来说，技术路线图可与企业战略和业务发展框架相匹配，通过战略确定技术目标，识别达到市场需求所必须的软硬技术，帮助企业识别技术鸿沟，找到发展机会。

1.2 产业技术路线图的应用和发展美国是最早制定产业技术路线图的国家，其最具有代表性的产业技术路线图是1992年开始制定的《美国国家半导体技术路线图》（National Technology Roadmap for Semiconductor，NTRS）后更名为国际半导体产业技术路线图（ITRS）。

该路线图详细描述了长达15年的产业技术路线，堪称产业技术路线图成功的典范，成为引领世界范围内半导体技术领域创新方向的指南，ITRS的更新已成为国际半导体领域技术创新的风向标和动力源泉。

半导体产业的摩尔法则“每18个月半导体集成度将提高两倍”，就是基于半导体产业技术路线图的一个表述。

美国近几年又先后制定了生物燃料、风电、太阳光伏、氢能、节能照明、商业建筑节能、民用建筑8种能源技术发展的路线图，这些技术路线图基本上就是国家发展计划[9]。

继美国之后，世界主要国家先后启动了本国产业技术路线图的制定工作。

加拿大工业部从1997年到2003年先后开展了生物制药业技术路线图、航空设计制造技术路线图、铝业技术路线图、电子技术路线图、燃料电池商业化路线图、海洋运输和海洋产业路线图等十几个产业的技术路线图研究工作。

2002年，英国调查了2000家制造企业，其中大概有10%的大公司已经应用技术路线图。

荷兰、瑞典、澳大利亚等国家都先后开展过产业技术路线图研究制定工作，以期提高这些产业的国际竞争力。

欧洲工业管理协会(EIRMA)在1997年引入被称为八阶段的技术路线图项目管理过程。

日本经济产业省于2000年就已经制定了作为国家层次研究规划指南的技术路线图-《技术战略图》。

日本经济产业省发布的《技术战略图2007》中，编制了信息、生命科学、环境能源、纳米科学与材料、先进制造等领域的38项战略技术路线图。

2002年，韩国政府在国家层次上使用技术路线图方法开展国家技术路线图的研究，主要目的就是要制定与市场需求联系更紧密的国家研发计划。

日本的鹤井由佳在2003年统计了世界46个典型的产业路线图，涉及农林业、原材料、化学、种植业、石油、采矿、建筑、能源、信息、医疗等行业。

其中美国绘制的最多，占75%，其次是加拿大，占14%。

国家科技部于2007年组织有关专家首次开展了我国国家技术路线图研究和制定工作，研究凝练出未来l0-15年我国科技发展的30项战略任务，选择出90项国家关键技术及其286个技术发展重点，并编制了国家技术路线图。

2008年9月，广东省编制了建筑陶瓷等5个产业技术路线图，在国内率先启动产业技术路线图的绘制工作，将此成果与产业升级和结构调整相结合，为我国科技创新管理工作提供了一个科学的方法论。

分别是：广东省绿色无铅产业技术路线图、铝产业技术路线图、食品安全检测与评价产业技术路线图、工业产品环境适应性产业技术路线图和陶瓷产业技术路线图。

[10]。

湖北省科技厅将2008 年软科学研究专项总经费的30%用于技术路线图的研究，已正式启动“湖北省产业技术路线图”研究，所涉及8个领域，分别是汽车零部件、中小科技企业成长、光伏产业、生物医药产业、氟化工、加工装备制造业、光通信产业、重点污染行业节能减排。

上海、河南、福建、厦门、内蒙古自治区、黑龙江、贵州等多个省市都开展了关于产业技术路线图的研究工作。

我国台湾省也曾经制定了纳米技术产业技术路线图。

2. 光伏产业与光伏产业链技术路线图2.1 光伏行业产业链太阳能光伏产业是一个新兴产业。

光伏产业链主要包括上游的硅材料制备及电池的制造，中游的电池组件封装以及逆变器、控制系统和蓄电池等配套部件的生产，下游则是光伏系统的集成与应用。

具体流程可参见图1[11]。

图1 太阳能电池制作流程图图2 光伏产业链结构图从全球范围来看，光伏产业链结构呈金字塔形结构，参见图2。

产业链所涉及到原料生产、铸锭、硅片、电池片、组件及工程应用系统、检测标准设计等多个环节，涵盖了电子、机械、化工、装备制造、能源和环境保护等多个产业。

光伏产业链中各个环节所生产的产品都可以不经过下游的生产环节的加工作为独立的产品直接进入市场，使得光伏行业具有一定的灵活性，光伏企业既可以销售硅片、电池、组件等中间产品，又可以通过产业链最终达到应用系统的生产。

而在太阳能技术中，太阳能电池板是整个太阳能发电系统最为关键的部分，衡量太阳能电池板好坏的最重要指标就是光电转换效率。

图3就是太阳能电池这个举足轻重的器件自下而上的技术发展进程。

2.2 光伏行业产业链的价值分析从微观角度来看光伏产业内部包含许多环节，各个环节相对独立又相互制约。

光伏系统的原料是整个产业最基础的部分，它的成本高低对光伏产品的价格起着决定性作用。

原料主要来源于石英沙中所含有的硅成份，由于光伏行业对于硅纯度的要求及其提纯技术的垄断性，目前世界上只有几家公司可以生产纯度为99.9999%的高纯硅。

基于这个原因，导致原料硅的价格在一段时间内居高不下，从而导致了光伏产品的价格走高，在一段时间内限制了光伏行业的发展。

总体而言，从硅片到组件利润率逐层递减，其分布遵循金字塔形分布：光伏产业各环节销售净利率最高的环节为生产硅片、电池制造其次，组件生产和工程安装利润率最低。

处于产业链最前端的是天然硅矿石，这是太阳电池中半导体材料的来源。

因此，硅矿石的开采与挖掘就形成了第1个相对独立的子产业。

由于很难详细了解采矿权的交易价格等具体因素，这一环节的利润也就难以准确计算，参照其它采矿行业的水平，其利润率应该在30%或以上。

开采出的硅矿石经过运输送到冶炼厂加工成粗硅，即金属硅，这是链条中的第2个子产业。

硅矿石需要经过冶炼、精炼和碾磨后，加工成纯度约为99.9%的粗硅，就其经济价值而言，是硅矿石的60-70倍，可以说是“身价倍增”。

接下来就是需要第3个子产业对粗硅进行提纯。

同样这个环节不仅是升值的主要步骤，而且是一个资金和技术非常密集型的产业，技术普遍由欧洲、美国和日本等国家和地区所掌握，并控制着上游原材料的供应与整个高纯硅行业的市场走向。

经过提纯后，价格也是翻了几番。

至此材料的加工工作完成，开始进入电池的制备阶段，这是其中的第4个子产业，即太阳能电池生产。

电池经过封装、检测后制成组件，这其中会投入大量的辅助材料，例如电极材料、封装材料和检测设备，以及各种损耗等，因此，增值速度在此急剧降低。

由此可知，金字塔的产业格局使得靠近上游且产业链完整的企业收益，能否获得硅料、硅片是太阳能电池片厂商成功的关键。

图3 太阳能电池技术发展过程图4 光伏行业产业链技术路线图2.3 光伏行业产业链技术路线图在“太阳能利用→设计安装→太阳能应用系统→太阳能电池组件→太阳能电池片→硅片→制造设备→高纯硅原材料”这条太阳能产业链中，直接将太阳能光转换为直流电能的太阳能电池的生产是光伏产业链中最关键的一环。

产业链中上游为太阳能级多晶硅生产企业，其次为硅片生产企业，下游为电池片生产企业、电池组件系统制造企业以及太阳能应用系统开发企业。

因此，太阳能光伏产业将带动许多产业链的同步发展。

根据光伏行业产业链特点，结合生产过程的工艺和技术，初步绘制了光伏行业产业链技术路线图，见图4。

3. 光伏产业链技术路线图的应用研究——以保定为例3.1多晶硅产能“过剩”的思考作为光伏产业链中利润最丰厚的硅原料生产，自然成为资本追逐的热点。