光伏产业的能耗_投资经济性及其社会效益分析

太阳能光伏发电的前景与应用上海电力
2006年第
4期

光伏产业的能耗、投资经济性及其社会效益分析


郑天航


(上海空间电源研究所　光伏研究中心
,上海
200233)

摘　要
:太阳能是一种资源丰富的清洁可再生能源
,发展太阳能光伏产业对整个社会和国家有巨大的长期效
益。文章针对各种不同技术的光伏发电系统产业链各环节
,进行了全面的能耗、投资经济性及社会效益分析。
指出我国太阳能光伏产业链存在两头在外的发展现状。同时指出
,我国光伏发电在应用端的发展滞后
,导致
光伏产业的社会效益在国内不能很好体现
,从本国能源可持续发展角度
,难以产生显著贡献。文章指出
,光伏
发电是一种需要高初始投资的行业
,其投资回报率有待进一步改善
,迫切需要制定一个具有竞争力的长期发
展战略。文章对我国光伏产业发展的前景与方式提出了有益的建议。
关键词
:光伏产业
;太阳电池
;回收年限
;社会效益
中图分类号
: TM615 文献标识码
:A


1　引言
目前,在全球能源供应紧张和环境问题日益

严重的情况下
,经济和社会的可持续发展受到了
巨大挑战
,发展和利用清洁而安全的可再生能源
受到了广泛重视。

太阳能作为一种资源丰富、分布广泛且可永
久利用的可再生能源
,具有极大的开发利用潜
力[1]。特别是进入
21世纪后
,太阳能光伏发电产
业成长非常迅速
,据统计
,最近
5年
,世界上太阳
电池总产量以平均每年超过
30 %的速度增长
,
2004年
,全球太阳电池产量已经达到
1 194 MW ,
2005年
,世界光伏系统总装机容量达到
2 200
MW。光伏产业已经真正成为世界经济发展中的
一个独立分支
,规模超过数十亿美元
[2 ,3]。

光伏发电是通过先消耗能量再提供能量的方
式来运作
,以此来获得额外的太阳能。这样
,其中
就会涉及能量的投入与产出、经济上的投资回报
率以及社会效益等问题
[4]。随着产业规模的快速
成长
,这些问题是我们在发展光伏产业过程中必
须关注的
,确保其给人们生活和社会发展提供健
康的能源保障和良好的经济支持。

针对光伏产业中涉及到的以上问题
,本文在
对整个光伏产业链中各技术环节分析的基础上
,
结合对行业内部实际情况的资料调查
,对其中能
源的消耗与产出问题及经济上的投资回报收益进
行科学的分析和研究
,同时对光伏产业的社会效
益和未来发展进行深入探讨。


—348 —


2　分析思路与研究对象

光伏发电产业链是一个跨度很宽的能量密集
型、技术密集型和

资金密集型产业链
,这个产业的
发展
与环境和社会关系密切。位于产业链上游的
是原材料和各种生产设备供应商
,中间是太阳电
池生产和封装环节的生产者
,下游则是各种应用
产品及其零部件
(包括蓄电池、逆变器等
)的开发
商和广阔的应用市场。每个环节内部又包括若干
个子系统和中间环节
,如图
1所示
(功率
W为峰
值功率
),它们共同推动着整个光伏产业的发展。
下面具体的分析思路将按照从“上游
—电池与组
件生产商
—下游”的路线来对其中涉及到的各环
节中能量的分配和资金的流向进行探讨。

就具体的研究对象来说
,在目前的光伏系统
中
,涉及到的技术体系非常广泛
,按照材料来分包
括
:砷化镓
GaAs、晶体硅
c2Si、多晶硅
mc2Si、非晶
硅
a2Si、铜铟硒
CulnSe (CIS) ,碲化镉
Cd Te以及
各种
GaAs与
Si的聚光体系等。除了
GaAs主要
用于空间卫星和飞行器外
,真正在陆地上实现规
模化应用的主要是
Si系列太阳电池
,其在地面光
伏发电市场的占有量目前超过
93 %[5]。在可预
见的未来时间内
,因为材料的丰富、工艺的成熟和
技术本身的快速发展
,在地面太阳能光伏应用市
场领域中
, Si系列太阳电池会始终占据主导地
位。因此
,在分析中
,研究内容主要集中在
Si系
列太阳电池体系中
,主要包括
:c2Si、mc2Si、a2Si和
Si聚光电池。另外
,对薄膜电池来说
,不同类型




2006年第
4期上海电力太阳能光伏发电的前景与应用

图1　光伏产业链结构
,考虑的因素基本相同,像衬量与电池板电能产生速度的比值来计算能量的回
底、工艺和设备等,因此,选择
a2Si电池作为薄膜
电池的代表性研究对象就可以反映其他类别薄膜
电池的情况。


3　能耗分析


3. 1　能耗及能量回收期限
在对光伏发电行业的能耗进行分析之前
,首
先需要明确的是应该如何来定义能量回收期限。
在这里引入净能量的概念来进行分析
,并且只在
生态系统范畴内来讨论它的意义
,其数值是由能
量的产出值与能量的消耗值之间的差值来决定
的。当能量的产出大于能量的消耗时
,净能量为
正
,反之则为负。而具体到太阳电池发电来说
,能
量的产出只能来源于电池板转换的电能
,其多少
与当地的太阳辐射量、电池的制备工艺和组件结
构、电池板的安装特征
(如倾斜的角度
)、其本身的
转换效率和运行寿命等息息相关
;而能量的消耗
则会涉及到多个方面和环节。从图
1中的产业链
结构中可以看到
,基本上其中的每一个环节都会
涉及到能量的消耗与

传递。


(1)单晶硅太阳电池
Karl E. Knapp和
Theresa L.Jester通过计
算电池板制备
过程中能量的直接消耗
(如电池制
备)与间接消耗
(如封装材料、铝线框等
)的总和来
计算能量的总消耗
[6] ,把所有的能量都转化为相
同数量的电能
(单位
kW ·h) ,然后通过总消耗能

收期限。结果得出
,制备每
kW单晶硅太阳电池组
件需要的总能量为
5 600 kW ·h当量的电能
,如表
1所示
,在辐照条件为
1 700 kW ·h/ (m2 ·a)、每天
日照
4.7 h的情况下
,能量回收周期为
3. 3年。

表
1　单晶硅太阳电池组件制备过程中
各环节消耗能量当量
kW ·h/ kW(峰值
)

能量消耗项目
基片
材料
太阳
电池
电池
组件
总计
能量回
收期
/ a
工艺
1 380 850 510 2 740 11 6
直接材料
1 885 —
525 2 410 11 4
间接材料
35 415 —
450 01 3
总计
3 300 1 265 1 035 2 410
能量回收期
/ a 119 01 8 01 6 313

但是
,在以上计算中
,并没有涉及电池组件在
系统运行期间所需要消耗的能量
,以及逆变器等
辅助部件的投入
,这些都会使能量回收时间延长。
按照辅助部件所占费用的比例
,整个能量回收时
间会再延长半年左右
,这样
,对于单晶硅太阳电池
技术
,整个光伏发电独立系统的能量回收时间约
为
4年。当然
,以上计算还与光伏电站的规模有
关
,一般来说
,随着规模的增加
,规模效应会使能
量回收期缩短一些。但是
,如果辐照条件变为
1 200 kW ·h/ (m2 ·a) ,能量的回收时间就需要
约
5年。总之
,对于单晶硅太阳电池来说
,在
25～30年的使用周期中
,产生的额外能量相当于其
本身消耗的
5～7倍。当然
,随着技术的进步和规
模化扩张的优势
,能量的回报时间会变得更短。


—
349 —




太阳能光伏发电的前景与应用上海电力
2006年第
4期

受到广泛重视。现在
,带有
500倍聚光系统的晶
体硅太阳电池的转换效率已经达到
28 %,组件效
率超过
21 %[9] ,并且每
W(峰值
)消耗的能量也有
所降低
,这样
,其能量回收周期会缩短为
3年左
右。

通过以上分析和计算可以看出
,无论哪种类型
的太阳电池技术
,其最终的能量回收期限都会远远
小于整个组件的使用寿命
,随着技术的进步和产业

如果商业化硅太阳电池的转换效率达到
18 %以
上
(目前转换效率普遍为
15%) ,并且表面织构技
术成熟后
,能量的回收周期会缩短为
2～3年[7]。
另外值得一提的是
,现在有许多晶体硅太阳电池
片来源于半导体行业中淘汰的单晶硅材料
,变废
为宝
,从这个角度来考虑
,因为计

算能量消耗的起
始点向后移动了许多
,能量回收时间会更短
,而且
还充分利用了资源。


(2)多晶硅太阳电池
对于多
晶硅太阳电池来说
,目前其市场份额
已经超过单晶硅的规模。据欧盟委员会的统计
,
2005年光伏市场上多晶硅电池占有
58 %的份额
,
单晶硅则占有
32 %的比例
[1]。可以看出
,多晶硅
技术已经被市场广泛接受。二者的商业化转换效
率差别不大,以多晶硅技术开发的电池组件的转
换效率达到14 %已经非常成熟。同时,多晶硅与

单晶硅相比
,不仅省掉了拉单晶的过程
,而且工艺
上更简单
,这样每单位的耗能就更少。根据计算
,
多晶硅电池组件制备过程中的耗能约为单晶硅电
池组件的
70 %,这样
,其能量的回报时间可缩短
为
3年或者更短。据美国能源部设定的路线
,未
来多晶硅太阳电池的能量回报时间会在
2年之
内[4]。


(3) a2Si薄膜太阳电池
a2Si薄膜太阳电池由于使用非常少的半导
体材料
,并应用成熟的大面积沉积工艺
,相比之
下
,消耗的能量更少
,如晶片电池每
W(峰值
)需
要硅材料
15～20 g,而薄膜电池每
W(峰值
)仅
需要硅材料
100～400 mg。而整个薄膜电池组件
耗费的能量相当于晶片电池的
1/ 4 ,当然
,其转
换效率还需要进一步提高
,目前商业化的
a2Si
组件的转换效率普遍在
7%左右
,通过计算
,其
能量的回报时间约需
2. 8年。如果效率提高到
10 %的水平
,回报时间会缩短到
2年以内
,现在
CIS太阳电池组件发电时的总能量回报时间就
约为
2. 2年
,这样就有很大的成本优势。
E. A.
Alsema[8 ]描述
,并网的屋顶太阳能发电系统
,如
果采用
a2Si薄膜技术
,到
2007年
,能量的回收
周期会在一年之内。所以
,发展薄膜太阳电池
潜力巨大
,效益更高。


(4)高效聚光电池
为了更高效地利用太阳能
,同时能够尽可能
地降低组件成本
,开发高效的聚光电池技术已经
—350 —


的成熟,未来回收期限还将继续缩短,如图2所示,
计算中采用的辐照条件为1 700 kW ·h/ (m 2 ·a)。
图
2　不同技术的并网光伏发电系统的能量回收周期


3. 2　温室气体减排作用
光伏发电除了可以产生相当本身消耗能量
5～10倍的额外能量外
,还可以实现减排温室气体
(包括
CO2、NOX等)、实现能源的清洁利用
,可对
保护环境、节省能源作出很大贡献。可再生能源
实验室对这方面进行统计和分析后表明
,与使用
传统能源相比
,用光伏技术发电
1 000 kW ·h,可
以少排放
SO2 0. 454 kg、NOX 01 284 kg和
CO2
791 45 kg。一套每个月能发电
415 kW ·h的光

伏系统
,按其
2～3年的能量回收周期来计算
,在
使用寿命范围内
(约
30年),可以净减少排放
SO2
500 kg、NOX 330 kg和
CO2 100 t。

上述结果是通过和传统的
标准煤发电技术相
对比后计算得到的
,一般说来
,采用标准煤并网发
电
1 kW ·h要排放约
CO2 1000 g,采用柴油机独
立发电
1 kW ·h要排放约
CO2 1100 g,而如果通
过光伏技术发相同数量的电
,晶体硅技术的并网
系统排放的
CO2约为
150 g,a2Si薄膜技术约排
放
50～80 g。对于独立光伏发电系统来说
,由于
需要配备蓄电池等部件
,会产生额外的
CO2 ,其排
放的
CO2的量与并网系统相比有所增加。对于
晶体硅和薄膜技术来说
,发电
1 kW ·h分别要排
放
CO2约
300 g和
220～250 g (如图
3所示
)。但




10 -9～10 -12级[ 10 ] ,,价格也
是翻了几番,达到约600元/ kg。到此材料的加
工工作完成,开始进入电池的制备阶段,这是其中
10 -9～10 -12级[ 10 ] ,,价格也
是翻了几番,达到约600元/ kg。到此材料的加
工工作完成,开始进入电池的制备阶段,这是其中
2006年第
4期上海电力太阳能光伏发电的前景与应用

随着电池转换效率的进一步提高、制备工艺的成
熟
,以及更先进的联接技术的发展
,光伏发电的
CO2排放水平会继续降低。
E. A. Alsema[8]预
测
,到
2007年
,并网型晶体硅和非晶硅薄膜技术发
电系统的
CO2排放量会降到
20～30 g/ (kW ·h) ;
而离网型光伏发电系统二者的
CO2排放量会到
220～230 g/ (kW ·h)。光伏发电技术的广泛采用
对节省化石燃料和降低温室气体排放提供了非常
有潜力的途径。

图
3　不同技术体系发电
1 kW ·h所排放的
CO2当量对比


4　投资经济性

分析光伏产业的投资经济性问题
,需要从经
济学的角度来讨论其中的问题
,这是和上述从生
态学角度来考虑能量问题完全不同的概念。无论
如何
,不管从能量的角度它是多么可行
,都需要从
经济学上来分析其产业链内部的资本构成、现金
的流动性、财务风险分析和投资收益等微观问题。
同时光伏产业作为一个新兴发展起来的实体
,更
需要从整个产业的高度来分析和研究其宏观经济
学特征和运动规律。

首先
,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。在图
1
中
,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
挖掘就形成了第一个相对独立的子产业。目前
,
市场上硅矿石的价格普遍在
150元/t,这其中包
括采矿权的购买、人力的花费和机械设备的耗损
等

,因为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
,如果参
照其他采矿行业的水平
,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
,这是链条中的第二个子产业。

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
,粗硅目前的价格为
10元/ kg,
即
10 000元/t,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
,技术普遍掌握在欧洲、美国和日本手中
,他
们控制着整个高纯硅行业的市场走向
,控制着上
游原材料的供应。现在普遍采用的提纯方法是改
良的西门子法
(占
80 %)、硫烷法和冶金法
3种方
法。经过提纯后
,材料的纯度提高到质量分数为


的第
4个子产业
,即太阳电池生产。一般来说采
用晶片的太阳电池耗材为
15～20 g/W (峰值
),如
果不计损耗
,硅电池峰值功率约
50 W/kg。电池
经过封装、检测后制成组件
,目前市场上电池组件
的价格约
40元/W (峰值
),这样
50 W的价格为
2 000元
,约为高纯硅价格的
3～4倍
,但这其中会
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。对于
a2Si薄膜电池来说
,它的价格主
要取决于衬底材料、制备工艺及封装等
,由于其消
耗的半导体原材料很少
,为
100～400 mg/W (峰
值),对其价格变化并不敏感。目前
,a2Si薄膜电
池的价格约
20元/ W (峰值
),远低于晶体硅电池
的价格
,如果能够解决光衰减等问题并进一步提
高其稳定转换效率
,大规模的应用一定会普及。

电池组件制备完成后
,接下来的过程就是光
伏发电系统的建立
,进入工程应用阶段。这个过
程中涉及到组件的运输、系统的设计以及安装调
试等过程
,对于一般的独立系统来说
,安装过程中
工程造价为
40～45元/ W (峰值
),这个费用不再
是应用于太阳电池本身的升值。光伏产业链中各
环节的相对增值情况见图
4。

如果把光伏产业作为一个整体从宏观来看
,
现在这个产业的规模已经达到数百亿人民币。按
2004年的情况来看
,全球太阳电池板总出货量为
1 194 MW ,按照
40元/W的价格计算
,总价值达


477. 6亿人民币。截止到
2005年
,全世界光伏发
电站装机容量达
2 200 MW (到
2005年
,中国光
伏系统累计装机容量仅
55 MW)。目前
,这

个产
—
351 —




太阳能光伏发电的前景与应用上海电力
2006年第
4期

能源。而现在太阳电池板的出货量增长速度约为
内
,全球太阳电池市场规模将超过
500亿美元
[2]。35 %,要想能够自身发展
,能量回收期必须要少于


面。简
单的描述就是
,目前光伏电站发的电能不
能弥补产业链中当前正在消耗的电能
,这是一个
规模与效能博弈的过程
,至少在相当一段时间内
还是这样的尴尬情形。举个例子
,如果太阳电池
板的出货年增长速度保持
25 %,能量回收期为
4
年的话
,那么一个
100 MW的光伏电站产生的电
能仅够制备和安装
25 MW新的光伏发电系统
,
到下一年
,新的
125 MW系统仅能够支持
31. 25
MW的新系统
,这样循环往复下去,根本就不会
有额外的净能量出现
,并且还需要消耗外部一次

于后端光伏发电系统的建立和运行方面,受到很多
因素的影响,比如政策、经济以及环境方面等。光
伏电站发电的成本还很高,约为8元/ (kW ·h)。
光伏电站的初始投入成本非常大
,大约为
2. 5～3
美元
/ W (峰值
),这样建立一个
50 MW的并网光
伏电站
,初期需要投入资金
1. 4亿美金
,如果是聚
光系统
,初期需要投入资金更多一些
,如果是采用
薄膜电池技术
,初期需要投入的资金则少一些。
总之
,无论如何从经济上来说
,光伏电站的投资收
益比较低
,资金回收时间比较长。


从产业链完整性的角度来看
,现在从原材料3年
,但目前来说还很困难
,就是说现在世界范围
到组件生产过程中的各环节都已经非常成熟
,其内光伏系统本身产生的电能不能满足其自身产业
中资金流动性也比较稳定
,波动性很大的地方在规模扩大所需要的能量
,光伏产业会在很长一段


图
4　光伏产业链中各环节的相对增值情况

业还在高速成长
,据有关部门预测
,在未来
5年

5　社会效益

光伏产业作为一个整体对全社会有着广泛而
特别的作用。首先
,作为一种清洁可再生能源
,利
用太阳电池板发电有利于节省不可再生资源
,平
衡能源的单一供给情况
;其次
,还可以保护环境
,
减少温室气体排放
;另外
,可以带动全球的经济不
断增长
,带动就业
,据可再生能源实验室分析
,每
售出
100万美元的太阳电池板
,可以带来
3 000
个直接和间接就业岗位
;最后
,光伏产业可以让未
来世界变得更清洁、更安全
,能源更丰富。

但是
,光伏发电技术带来的社会效益是一个
长期的回报过程
,其特点是用能量来回收能量
,用
资金来回收资金。在今天
,光伏发电高速发

展的
速度还没有降低的迹象
,这样就会出现虽然已经
建立一定规模的光伏电站
,但行业本身在高速发
展的同时仍然在消耗大量能源
,并且其本身回收
能量的速度仍然不能弥补它消耗能源速度的局

—352 —


时期内处于培育阶段。因此
,光伏产业本身的增
长速度对净能量的
变化有直接的决定性
,要想缩
短净能量产生的时间
,最重要的就是提高能量回
收周期
,推理到最后就是要提高光伏发电的技术
(例如提高转换效率、改进生产工艺和开发薄膜电
池等
)。

从一个国家的角度考虑
,如果要想实现让光
伏发电出现净能量收益
,比较经济的方法就是在
建立足够多的光伏电站发电的同时
,把从原材料
加工到电池组件生产这些环节放到国外
,但是这
样就会限制与光伏产业有关的技术和经济的发
展
,不利于本国享受到光伏经济带来的好处
,这又
是一个博弈的过程。况且保护环境、节约能源是
全世界共同的责任。共存的同时总是有竞争
,一
种比较经济的办法就是加强基础研究
,促进技术
开发
,掌握最先进的科学技术
,然后通过技术授权
把生产制造类的环节以转嫁的方式移到别的国
家
,不仅可以享受产业本身带来的经济上的增长
,
更抓住了其中最有价值的技术环节
,始终保持在
先进行列
,同时
,自身付出的代价得到降低。现
在
,全球范围内兴起了一股外包的浪潮
,许多发达
国家都将技术含量低、代价大、环境不友好的环节
往不发达地区转移
,一方面促进了本国的可持续
发展
,另一方面还节约了成本
,获得经济上的竞争
优势。而本国则把工作重点放在科研与技术开
发、知识产权的挖掘和经济上的发展
,以此来控制
整个价值链的发展。如现在的半导体芯片行业、
汽车行业等就是这种现象。




2006年第
4期上海电力太阳能光伏发电的前景与应用

具体到太阳能光伏产业上
,不应该用单重的
身份来看待它
,光伏产业应该具有多重的身份
,既
有经济和技术上的
,更有能源上的特殊身份。从
能源角度来看
,其本身具有“循环特性”
,发展这种
经济对环境有巨大的影响作用
,既可以消耗大量
能源
,又可以创造大量能源
,关键还是取决于一个
国家的宏观取向。从目前来看
,欧洲国家普遍重
视环境和能源问题
,日本则重视自身技术的发展
和本国能源的清洁利用方面
,美国则强调多重利
益
,既重视科学技术的进步
,又不想因为能源和环
境问题而限制经济上的发展。审视一下国内的情

况
,光伏组件及相关配件的生产厂商如雨后

春笋开发空间
,以此可以继续推动光伏发电行业在世
般出现
,产能翻了几番
,但在应用一端
,目前光伏界范围内得到更普遍的应用。同时
,太阳能薄膜
发电在国内来说还不上规模
,并网系统很少
,大多电池由于其自身在耗材和工艺等方面的优点
,正
是边远地区建立的小型独立供电系统。最近一得到广泛推广和应用
,
未来很可能会成为市场的


有报道说
,我国太阳能产业的产销链条是两
头在外
:90 %以上的原材料依赖进口
,90 %以上的
产品出口。这是在用我国宝贵的一次性能源生产
环保产品
,为国外的环保事业“打工”
[11 ]。其实这
样的说法只是表面上的现象
,纵观光伏产业链
,确
实是绝大部分多晶硅材料依赖进口
,但中国有储
量丰富的硅矿石
,而且很多都是出口
,精炼和提纯
都在国外完成
,究其原因
,问题主要还在于技术上
的落后
,不能把握到产业链中最有价值的部分
,而
只能进行简单的组件生产和封装工作。精炼和提
纯同样需要一次能源
,而且相比组件生产和封装
环节
,甚至会需要更多的一次能源。这样看来
,我
国并不是在全部消耗国内的一次能源
,只不过是
在从事一些技术含量和附加值都很低的工作
,不
能掌控整个局面。而很大一部分产品都出口
,关
键在于现在国内用户对光伏发电的接受能力还比
较弱
,对能源的可持续发展的战略重要性认识还
不到位
,导致产品没有国内市场
,所以只能出口。
如果按照现在的模式发展下去
,就国内光伏发电
产业本身来说
,推算下去
,至少到
2030年
,甚至
2050年都不能实现光伏系统本身产生净能量
!
需要认清的是
,本土生产出来的电池板不能在本
土发电
,不能利用太阳能
,对本国能源的可持续发
展没有任何贡献。可以说是技术和经济上的双重
问题导致了光伏产业的社会效益在国内不能完全

年,情况有所改变,国家开始重视能源的可持续发
展,特别是《可再生能源法》的颁布,加快了利用清
洁能源的步伐。
体现出来。


6　结论与建议

太阳能是一种资源丰富的清洁可再生能源
,
具有独特的优势和巨大的开发潜力。充分利用太
阳能对节省能源、保护环境有重要的意义
,同时这
也是全球共同的责任和义务。光伏产业链是一种
内部各环节复杂、技术和资金密集型的、而且还处
于高速成长的行业。就其技术体系和应用趋势来
看
,硅太阳电池会在今后很长一段时间内占有市
场主导地位
,并且该技术本身还有很大的研究和

主流发展方向之一。

在能量的回收方面
,各种技术体

系的太阳电
池组件普遍能够在较短的时间内
(一般
3～4年)
回收在生产过程中所耗费的能量
,为节省并提供
额外能源提供了有利的保障
,但不同技术体系的
光伏系统的能量回收期限会有一些差别
,薄膜电
池的能量回收周期最短。

除此之外
,利用光伏系统发电
,特别是并网型
光伏发电系统
,能够有效地降低温室气体的排放。

在经济上
,光伏产业链
中大部分环节进入门
槛较高
,并且技术要求高
,但同时
,投资收益很高
,
有的环节增值可达几十倍。所以
,目前光伏组件
的价格很高
,导致发电成本增加
,必须通过技术进
步来改善其现有成本结构。光伏发电站也是一种
需要较高初始投资的行业
,并且其投资回报率有
待进一步改善。从整体来看
,光伏产业已经达到
数十亿美元的规模
,很快会突破几百亿
,并且还保
持非常高的增长速度。无论如何
,发展光伏产业
对整个社会和国家有巨大的效益。目前从整体来
看
,产业本身还处于培育阶段
,净能量的绝对回收
还需要很长一段时间
,并且很大程度上依赖于技
术的进步。

光伏产业具有的多重身份使得其对于一个国
家的能源来说有着战略上的意义。要想能够把握
到产业链中最有价值的部分
,必须把工作重点放
在科研与技术开发上
,掌握核心竞争力
,否则
,技
术和经济上的双重问题会导致光伏产业的社会效
益在国家内部不能完全体现出来。


—
353 —




太阳能光伏发电的前景与应用上海电力
2006年第
4期

to Market Growth[C].
lando, Florida.
[8]　E. A. Alsema.
Power , 2001 , 80 : 42246.
技术的研发有举足轻重的作用。
[7]　Andy Black. PV Energy payback VS PV Input Energy Due

(4)在全国范围内推广光伏发电站的建立
,
Solar World Congress 2005 , Or2
保证本国生产的电池板绝大部分安装在国内实现Energy Requirements and CO2 Mitigation
发电。
Potential of PV Systems , the BNL/ NREL Workshop on

Analysis of energy consumption , investment economy and
social benefits of photovoltaic industry

ZHENG Tian2hang

(Photovoltaic Research Center , Shanghai Space Power Source Research Institute , Shanghai 200233 , China)

Abstract : Solar energy is an abundant clean renewable energy source. The development of the solar energy photovoltaic
industry will contribute great long2term benefits to the whole society and nation. In this paper , the overall energy con2
sumption , the investment economy and the social benefits of the respective links of the photovoltaic generation system in2
dustry chain with different kinds of technologies are analyzed , pointing out that the present development condition is char2

acterized by the fact that the two ends of the photovoltaic industry chain of our country is existing abroad. It is also point2
ed out that development delay of the application end of the photovoltaic generation of our country leads to the result that
the social benefits of the photovoltaic industry can not be adequately embodied in our country or in other words from the
point of view of the sustainable development of the national energy resources , it is difficult for the photovoltaic industry to
make noticeable contribu
tion. The photovoltaic generation is an industry that requires high initial investment and its re2
turn rate has to be improved further. What urgently needed now is the formulation of a very competitive long2term devel2
opment strategy. Many useful suggestions concerning the development prospect and development mode of the photovoltaic
industry of our country are presented.

Key words : photovoltaicindustry; solarenergycell;fixednumberof yearsnecessaryforredemption; socialbenefit
—354 —


针对现在国内光伏产业的现状
,认为今后一
段时间内应该将重点转移到以下方面
:

(1)要充分认识到发展光伏产业是一个长期
的过程
,必须要立足当前
,放眼未来
,制定一个具
有竞争力的发展战略。
(2)在发展产业的同时
,要强调科学技术的
突出作用
,加强对这方面的科研和技术开发的投
入力度
,制定一个可行的评估标准。
(3)从具体的技术上来说
,硅太阳电池技术
会在今后很长一段时间内受到重视
,应设法掌握
这方面技术未来发展的知识产权
;同时
,薄膜电池
(5)重视研究光伏产业的行业特征,把握其
内在的运作规律,使之真正为国内的经济和能源
发展作贡献。
(6)普及能源保护意识
,推广使用可再生能
源技术
,为创造一个清洁的国内环境承担责任和
贡献力量。
参考文献
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[1]　Emiliano Perezagua , et al. A Vision for Photovoltaic Tech2
nology[R]. Photovoltaic Technology Research Advisory
Council , European Commission , 2005.
[2]　Lawrence L. Kazmerski , Solar photovoltaics R &D at the
tipping point : A 2005 technology overview[J ]. Journal of

Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2006 :

1052135.

[3]
　Shah A , Torres P , Tscharner R , et al. Photovoltaic
Technology : The Case for Thin2Film Solar Cells[J ]. Sci2
ence ,1999 , 285 (10) : 6922695.
[4]
　WhatistheenergypaybackforPV,PVFAQs,U.S. De2
partment of Energy , 2004.
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　P. D. Maycock. Cost and Technology Roadmaps for Cost2
Effective Silicon Photovoltaics[J]. PV News, 2003, 22
(5) : 124.
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PV and the Environment , Keystone , 1998.

[9]
　Stole W. Engineering and Economic Evaluation of Central
Station Photovoltaic Power Plants ,

Electric Power Re2
search Institute , TR2101255.
[ 10 ]
　Schei A , Tuset J , Tveit H. Production of High Silicon
Alloys , Tapir forlag , Trondheim , 1998.
[ 11 ]
　/ GB/36686/3853518.html.
收稿日期
:2006207206
作者简介
:郑天航
(19792),男
,内蒙古赤峰市人
,工程师
,
硕士
,从事太阳电池的设计与产品开发工作
, 0212
64081789。


(责任编辑
:李毅
)