中國光伏產業在過去幾年經歷了高速增長,但也存在諸如投資盲目、惡性競爭、創新不足等問題。隨著企業技術能力的不斷提升,國家必須及時對光伏產業進行政策引導和調整,防止其重蹈一些產業“暴生暴濫”的覆轍。
多晶硅不是高能耗、高污染源頭
現在人們經常用“提煉1噸多晶硅要消耗16萬度電”來認定光伏就是高耗能產業。這種觀點是片面的。從單位產值能耗看,在現有技術條件下,我國每萬元光伏組件產值耗能(含多晶硅提煉環節)約900千瓦時,而鋼鐵行業每萬元產值能耗3900千瓦時左右,電解鋁每萬元產值能耗6000千瓦時左右。光伏產業的產值能耗遠低于鋼鐵和電解鋁行業。從光伏產品全生命周期總能耗看,光伏產品是一種在生產過程中耗能而在使用過程中產能的能源產品,其產能遠大于耗能。2009年1千瓦晶硅電池能耗約2600千瓦時,安裝運行后以平均年發電1300小時計,1千瓦晶硅電池年發電量約是1300千瓦時左右,也就是說其兩年左右就可回收生產中的能耗。以其使用壽命為20年計(通常認為壽命25~30年),1千瓦晶硅電池至少還會有18年的凈能量回收期,約發電23400千瓦時。從占全國耗電總量上看,即使假定到2020年全國光伏行業產量達到300億瓦,年耗電總量約525億千瓦時,占全國耗電總量也僅為0.69%。而鋼鐵行業2008年耗電量約為3940億千瓦時,占全國耗電總量的9.8%;電解鋁行業2008年耗電1500多億千瓦時,占全國耗電總量的4.5%。
人們所提到的光伏產業的污染問題主要是指在多晶硅生產環節的副產物四氯化硅能否妥善處理回收。目前國際上采用的改良西門子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技術和應用原理是將四氯化硅加氫還原為三氯化硅,進一步作為原料加工成純硅,再進入生產循環。另外,一些企業還將四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氫,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工業原料。多晶硅生產環節可以做到清潔生產,完全沒有污染。國內光伏企業之所以造成污染,是環境監管不力和企業投機取巧的結果,并不能說明光伏產業本身具有污染特性。
多晶硅轉化技術促進光伏產業進步
對目前占據光伏市場90%的晶體硅太陽電池來講,轉換效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途徑。
2004年以來,多晶硅電池的轉化效率從14.5%快速提高到16.5%,使太陽電池系統成本降低14%左右(見表1);硅片厚度從300微米大幅度降低至170微米,硅材料消耗從12千克/千瓦顯著降到8.5千克/千瓦,使硅材料成本降低30%左右。最新的實驗數據顯示,多晶硅太陽電池最高效率可達20.3%,單晶硅太陽電池最高效率可達24.7%。
目前國內一些公司在利用物理法(硅在整個處理過程中,不發生化學反應的多晶硅生產法)獲取高純度硅的技術方面已取得實質性進展,可用物理法提純出6~9個“9”(99.9999999%)的多晶硅,轉換效率達到14%,而投資成本只是西門子法的1/10。這些新的技術如得到廣泛采用,國內多晶硅的成本和能耗等都會有幾何級的降低,會對全球已有光伏產業格局產生顛覆性的影響。
在技術進步、應用規模擴大和原材料價格下降等多重因素作用下,光伏發電的成本呈逐年快速下降趨勢。目前占光伏組件總成本近40%的多晶硅價格,已由2006年的250美元/千克下降到2008年的140美元/千克,光伏發電的成本下降到2.3~1.7元/千瓦時,且還有很大的下降空間。這種下降速度遠遠超出了當年眾多學術機構和投資者的預期。目前國際上一些權威機構對未來光伏發電成本的預測都持很樂觀的態度。其中最為樂觀的預測認為,到2015年光伏發電的成本會降到1.0~0.7元/千瓦時,也就是說再用5年左右的時間就可實現光伏發電成本達到傳統電力的水平。中國的尚德、天合等光伏企業更是提出只用3年左右時間實現光伏發電成本下降到 1.0 元/千瓦時。
多晶硅已出現“暴生暴濫”苗頭
中國已是全球最大的光伏電池生產國,光伏電池產量占全球總產量的三分之一。在全球排名前30位的光伏電池生產企業中,中國已占了10家。但在發展中也暴露出嚴重問題,主要也反映在多晶硅產業上。
我國光伏產業早期發展的突出特征是“兩頭在外”:關鍵材料多晶硅來自國外、產品銷往國外。前者是因為國內缺乏技術能力,后者是因為國內難以承受光伏發電的高成本。發展模式是先從封裝組件等技術含量較低的產業低端做起,然后快速向多晶硅生產等產業高端環節升級。近年來,當國內多晶硅瓶頸制約越來越突出的時候,一些已有一定產業經驗和資金積累的國內企業,從2006年起開始進入多晶硅生產領域。目前國內已有近50家企業投資多晶硅生產。2008年我國多晶硅產量達到4500噸,產能達到2萬噸,在建產能估計已超過4萬噸。中國多晶硅只能依靠進口的局面很快就會改變。
現在各方面普遍擔心光伏產業是否會重蹈其他新興產業覆轍,發展快也亂得快。我國很多新興產業發展常常經歷的一個怪圈是,當該產業出現重大發展機會的時候,各種資本會大舉進入該產業;在沒有自主技術支撐的情況下,企業就通過引進國外技術和生產線在國內迅速形成巨大的生產能力,往往在一半甚至更短的時間內達到國外經過多年才能實現的產能。這種“一哄而上”的結果很容易迅速導致國內甚至全球的產能過剩。而面對產能過剩的巨大壓力,很多企業又偏好于采取以規模化獲取低成本和超低價格的競爭戰略全力打壓競爭對手,整個行業很快陷入惡性競爭。低水平競爭導致企業利潤率降低,結果是嚴重削弱了企業和行業的研發投資,使整個行業長期停留在低水平,新產業很快被做“濫”了。需要警惕的是,我國光伏產業的發展已經出現了這樣的苗頭,如不及時進行政策引導和調整,其也難逃“暴生暴濫”的命運。
我國光伏產業在發展中暴露出的問題,正是反映在多晶硅產業盲目擴充產能、低價惡性競爭、污染控制不嚴格、大部分企業技術能力不足上。
投資過于盲目。自2006年以來,國內光伏領域的投資呈爆炸式增長。尤其是在全球金融危機發生后,該領域的投資逆市而上。目前國內多晶硅的產能已由2006年的3300噸猛增至2008年的2萬噸,增長了5倍多,有的一家企業就可形成4000噸的產能。然而2008年全球的多晶硅需求只有4.52萬噸。原因之一是投資界和產業界對國內光伏應用市場抱有極為樂觀的態度,帶有賭國內光伏應用必定會有爆炸式增長的意圖。原因之二是光伏產業的高利潤率。就多晶硅環節,2008年的利潤高達45%,在金融危機發生后還保持在30%以上。第三個原因是基于地方發展經濟追求GDP的強烈驅動。
惡性競爭嚴重。一哄而上和各自為政的結果就是產能迅速過剩和惡性競爭。在高端多晶硅環節利潤率仍有30%的情況下,光伏組件企業的利潤不足10%,而且還在持續走低,慘烈的價格戰不斷升級。前幾年,由于國內企業各自為政,在進口多晶硅時相互抬價,使國際多晶硅的價格由2005年50美元/千克陡升至2008年的410美元/千克。在國內多晶硅電池成本2.04美元/瓦時,國外僅1.08美元/瓦,幾乎高一倍,讓國外多晶硅企業坐收利潤。這兩年國內眾多企業又都爭著上多晶硅項目,產能已呈現出過剩,企業間相互殘殺的局面很可能會在多晶硅領域重演。
增長過快和監管不到位造成環境污染和產品質量問題。如前所述,光伏產業本身所造成的污染不是不能控制。西方國家以及國內少數先進企業目前都已能解決多晶硅提煉環節產生的四氯化硅等污染物的回收和再利用問題。但是一些地方政府和環保部門為了上項目保發展而有意放松環境監管,有關部門又沒有及時出臺或更新有關光伏產業的環保和產品標準,而企業為壓低成本有意減少必須的污染控制投入。其結果是在國外沒有產生污染的光伏產業,在國內卻成為一些地方的重要污染源。
自主創新能力不足。截止到目前,國內很多曾一度被追捧為高新技術企業的光伏企業,實質上并沒有太多技術含量。由于依靠快速生產和低成本戰略能很快取得回報,多數企業根本顧不上搞研發,也沒有經過必要的技術積累過程。從整體上看,在多晶硅提純技術、電池轉換率、切片技術、系統集成等關鍵技術和工藝上,以及基礎科學和未來新技術研發上我們與國外仍有較大差距。
多晶硅決定光伏產業健康與否
光伏產業技術經濟性的持續重大改進,決定了光伏產業發展已進入到了可大規模發展的階段。這個判斷是國家如何定位光伏產業以及國家應采取什么樣的發展戰略和政策的基本前提。
我們認為,國家對光伏產業發展的支持政策必須著眼于引導技術創新和產業升級,而不是在現有的技術水平和產業格局下通過大規模補貼來啟動國內光伏市場。因此,國家應該首先嚴格執行環保和產品準入政策,堅決淘汰落后產能,支持優勢企業技術創新。特別是在多晶硅產業中,政府要支持相關單位和企業從事從基礎理論到生產工藝的研究和開發。支持重點包括:在晶體硅材料提純技術上實現進一步突破(包括采用不同的技術路線);努力提高光伏電池的轉換效率;降低晶硅片厚度,減少晶體硅材料的消耗量;加大對薄膜電池、聚光電池等新技術、新產品的研發投入力度;開展應用技術研究,積極推動應用示范工程建設,為大規模應用做好技術和管理準備。
多晶硅不是高能耗、高污染源頭
現在人們經常用“提煉1噸多晶硅要消耗16萬度電”來認定光伏就是高耗能產業。這種觀點是片面的。從單位產值能耗看,在現有技術條件下,我國每萬元光伏組件產值耗能(含多晶硅提煉環節)約900千瓦時,而鋼鐵行業每萬元產值能耗3900千瓦時左右,電解鋁每萬元產值能耗6000千瓦時左右。光伏產業的產值能耗遠低于鋼鐵和電解鋁行業。從光伏產品全生命周期總能耗看,光伏產品是一種在生產過程中耗能而在使用過程中產能的能源產品,其產能遠大于耗能。2009年1千瓦晶硅電池能耗約2600千瓦時,安裝運行后以平均年發電1300小時計,1千瓦晶硅電池年發電量約是1300千瓦時左右,也就是說其兩年左右就可回收生產中的能耗。以其使用壽命為20年計(通常認為壽命25~30年),1千瓦晶硅電池至少還會有18年的凈能量回收期,約發電23400千瓦時。從占全國耗電總量上看,即使假定到2020年全國光伏行業產量達到300億瓦,年耗電總量約525億千瓦時,占全國耗電總量也僅為0.69%。而鋼鐵行業2008年耗電量約為3940億千瓦時,占全國耗電總量的9.8%;電解鋁行業2008年耗電1500多億千瓦時,占全國耗電總量的4.5%。
人們所提到的光伏產業的污染問題主要是指在多晶硅生產環節的副產物四氯化硅能否妥善處理回收。目前國際上采用的改良西門子法已做到四氯化硅完全可以回收利用。其技術和應用原理是將四氯化硅加氫還原為三氯化硅,進一步作為原料加工成純硅,再進入生產循環。另外,一些企業還將四氯化硅溶于水后生成二氧化硅和氯化氫,二氧化硅可以用于制造玻璃,氯化硅可以做工業原料。多晶硅生產環節可以做到清潔生產,完全沒有污染。國內光伏企業之所以造成污染,是環境監管不力和企業投機取巧的結果,并不能說明光伏產業本身具有污染特性。
多晶硅轉化技術促進光伏產業進步
對目前占據光伏市場90%的晶體硅太陽電池來講,轉換效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途徑。
2004年以來,多晶硅電池的轉化效率從14.5%快速提高到16.5%,使太陽電池系統成本降低14%左右(見表1);硅片厚度從300微米大幅度降低至170微米,硅材料消耗從12千克/千瓦顯著降到8.5千克/千瓦,使硅材料成本降低30%左右。最新的實驗數據顯示,多晶硅太陽電池最高效率可達20.3%,單晶硅太陽電池最高效率可達24.7%。
目前國內一些公司在利用物理法(硅在整個處理過程中,不發生化學反應的多晶硅生產法)獲取高純度硅的技術方面已取得實質性進展,可用物理法提純出6~9個“9”(99.9999999%)的多晶硅,轉換效率達到14%,而投資成本只是西門子法的1/10。這些新的技術如得到廣泛采用,國內多晶硅的成本和能耗等都會有幾何級的降低,會對全球已有光伏產業格局產生顛覆性的影響。
在技術進步、應用規模擴大和原材料價格下降等多重因素作用下,光伏發電的成本呈逐年快速下降趨勢。目前占光伏組件總成本近40%的多晶硅價格,已由2006年的250美元/千克下降到2008年的140美元/千克,光伏發電的成本下降到2.3~1.7元/千瓦時,且還有很大的下降空間。這種下降速度遠遠超出了當年眾多學術機構和投資者的預期。目前國際上一些權威機構對未來光伏發電成本的預測都持很樂觀的態度。其中最為樂觀的預測認為,到2015年光伏發電的成本會降到1.0~0.7元/千瓦時,也就是說再用5年左右的時間就可實現光伏發電成本達到傳統電力的水平。中國的尚德、天合等光伏企業更是提出只用3年左右時間實現光伏發電成本下降到 1.0 元/千瓦時。
多晶硅已出現“暴生暴濫”苗頭
中國已是全球最大的光伏電池生產國,光伏電池產量占全球總產量的三分之一。在全球排名前30位的光伏電池生產企業中,中國已占了10家。但在發展中也暴露出嚴重問題,主要也反映在多晶硅產業上。
我國光伏產業早期發展的突出特征是“兩頭在外”:關鍵材料多晶硅來自國外、產品銷往國外。前者是因為國內缺乏技術能力,后者是因為國內難以承受光伏發電的高成本。發展模式是先從封裝組件等技術含量較低的產業低端做起,然后快速向多晶硅生產等產業高端環節升級。近年來,當國內多晶硅瓶頸制約越來越突出的時候,一些已有一定產業經驗和資金積累的國內企業,從2006年起開始進入多晶硅生產領域。目前國內已有近50家企業投資多晶硅生產。2008年我國多晶硅產量達到4500噸,產能達到2萬噸,在建產能估計已超過4萬噸。中國多晶硅只能依靠進口的局面很快就會改變。
現在各方面普遍擔心光伏產業是否會重蹈其他新興產業覆轍,發展快也亂得快。我國很多新興產業發展常常經歷的一個怪圈是,當該產業出現重大發展機會的時候,各種資本會大舉進入該產業;在沒有自主技術支撐的情況下,企業就通過引進國外技術和生產線在國內迅速形成巨大的生產能力,往往在一半甚至更短的時間內達到國外經過多年才能實現的產能。這種“一哄而上”的結果很容易迅速導致國內甚至全球的產能過剩。而面對產能過剩的巨大壓力,很多企業又偏好于采取以規模化獲取低成本和超低價格的競爭戰略全力打壓競爭對手,整個行業很快陷入惡性競爭。低水平競爭導致企業利潤率降低,結果是嚴重削弱了企業和行業的研發投資,使整個行業長期停留在低水平,新產業很快被做“濫”了。需要警惕的是,我國光伏產業的發展已經出現了這樣的苗頭,如不及時進行政策引導和調整,其也難逃“暴生暴濫”的命運。
我國光伏產業在發展中暴露出的問題,正是反映在多晶硅產業盲目擴充產能、低價惡性競爭、污染控制不嚴格、大部分企業技術能力不足上。
投資過于盲目。自2006年以來,國內光伏領域的投資呈爆炸式增長。尤其是在全球金融危機發生后,該領域的投資逆市而上。目前國內多晶硅的產能已由2006年的3300噸猛增至2008年的2萬噸,增長了5倍多,有的一家企業就可形成4000噸的產能。然而2008年全球的多晶硅需求只有4.52萬噸。原因之一是投資界和產業界對國內光伏應用市場抱有極為樂觀的態度,帶有賭國內光伏應用必定會有爆炸式增長的意圖。原因之二是光伏產業的高利潤率。就多晶硅環節,2008年的利潤高達45%,在金融危機發生后還保持在30%以上。第三個原因是基于地方發展經濟追求GDP的強烈驅動。
惡性競爭嚴重。一哄而上和各自為政的結果就是產能迅速過剩和惡性競爭。在高端多晶硅環節利潤率仍有30%的情況下,光伏組件企業的利潤不足10%,而且還在持續走低,慘烈的價格戰不斷升級。前幾年,由于國內企業各自為政,在進口多晶硅時相互抬價,使國際多晶硅的價格由2005年50美元/千克陡升至2008年的410美元/千克。在國內多晶硅電池成本2.04美元/瓦時,國外僅1.08美元/瓦,幾乎高一倍,讓國外多晶硅企業坐收利潤。這兩年國內眾多企業又都爭著上多晶硅項目,產能已呈現出過剩,企業間相互殘殺的局面很可能會在多晶硅領域重演。
增長過快和監管不到位造成環境污染和產品質量問題。如前所述,光伏產業本身所造成的污染不是不能控制。西方國家以及國內少數先進企業目前都已能解決多晶硅提煉環節產生的四氯化硅等污染物的回收和再利用問題。但是一些地方政府和環保部門為了上項目保發展而有意放松環境監管,有關部門又沒有及時出臺或更新有關光伏產業的環保和產品標準,而企業為壓低成本有意減少必須的污染控制投入。其結果是在國外沒有產生污染的光伏產業,在國內卻成為一些地方的重要污染源。
自主創新能力不足。截止到目前,國內很多曾一度被追捧為高新技術企業的光伏企業,實質上并沒有太多技術含量。由于依靠快速生產和低成本戰略能很快取得回報,多數企業根本顧不上搞研發,也沒有經過必要的技術積累過程。從整體上看,在多晶硅提純技術、電池轉換率、切片技術、系統集成等關鍵技術和工藝上,以及基礎科學和未來新技術研發上我們與國外仍有較大差距。
多晶硅決定光伏產業健康與否
光伏產業技術經濟性的持續重大改進,決定了光伏產業發展已進入到了可大規模發展的階段。這個判斷是國家如何定位光伏產業以及國家應采取什么樣的發展戰略和政策的基本前提。
我們認為,國家對光伏產業發展的支持政策必須著眼于引導技術創新和產業升級,而不是在現有的技術水平和產業格局下通過大規模補貼來啟動國內光伏市場。因此,國家應該首先嚴格執行環保和產品準入政策,堅決淘汰落后產能,支持優勢企業技術創新。特別是在多晶硅產業中,政府要支持相關單位和企業從事從基礎理論到生產工藝的研究和開發。支持重點包括:在晶體硅材料提純技術上實現進一步突破(包括采用不同的技術路線);努力提高光伏電池的轉換效率;降低晶硅片厚度,減少晶體硅材料的消耗量;加大對薄膜電池、聚光電池等新技術、新產品的研發投入力度;開展應用技術研究,積極推動應用示范工程建設,為大規模應用做好技術和管理準備。