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新能源漫谈之三-太阳能产业的大跃进与谎言

说到新能源、清洁能源、环保等,太阳能利用目前几乎成了代名词,火爆得不得了、了不得。且我们内地媒体喜欢叫“光伏”,显得更神秘些,尤其在股市里。说“太阳能”,估计80-90%投资者都略知一二;说“光伏”,大概50%的人要摇头了。呵呵,我估计,“光伏”的意思就是光能转换为电能(伏特,Volt),更确切地说,应是光电转换器、光电传感器。
  记得国内最早也最大的行业企业是无锡尚德,几年前在美上市后发展更快,但该企业的最大特点是“二头在外”,即核心技术和销售市场在国外,国内的优势是劳动力成本低廉。近期国内业务有所增长。
  其实,早在二十多年前,江苏就有家生产太阳能淋浴器的企业(好象是军工厂改民品),在国内一直勉强度日,不知近况如何,挺佩服其决策的。

  目前光伏产业有着十分抢眼的理论、美妙绝伦的未来,且去年以来,全国新增进入光伏产业的企业超400家,甚至有江西官员都把自己政治生命押注其上了。呵呵,我来简析一下。

  目前太阳能利用的技术主要有晶硅与薄膜技术,均美国、日本、德国和以色列等国家发明的或掌控的,光电转换率从10%到75%不等(75%是以色列最新理论上号称,实际达到50%以上就很不错了),目前超80%的我国企业从事的为转换效率低的晶硅型(20%以下)。
  2005年以来,随着国外对环保政策和清洁能源的日益重视,以及石油价格的暴涨等因素影响下,国内外太阳能电池行业的发展呈爆炸式增长,造成全球多晶硅原料紧缺,价格随之暴涨,每公斤价格达到400美元以上,结果也造成国内多晶硅原料生产企业遍地开花。2006年起,西宁开工建设年产1000吨多晶硅生产线、南玻集团5000吨多晶硅项目、江苏大全6000吨项目、通威集团1万吨项目、天威英利5000吨项目、爱信硅科技1万吨项目、亚洲硅业6000吨项目、江苏阳光4500吨项目、大陆产业投资集团18000吨……还有2008年投产的江西赛维LDK的1.5万吨项目,2009年近50家公司正在建设、扩建和筹建等,预计到2010年总建设规模将超过10万吨,呈几何级数的增长。
  2008年,中国再次成为全球太阳能电池“大国”,全年产量达到2.6GW,占全球总产量(7.9GW)的三分之一。

  然而,从去年9月最高峰的接近500美元/公斤,跌到现在的50至70美元,短短几个月时间,硅料的暴利时代已成为美好的回忆。2008年第四季度海外订单突降冰点,给国内光伏产业敲响了警钟,国内光伏组件企业随之倒闭300多家。

  我们虽然产能很大,但称不上太阳能产业强国,甚至说都是泡沫。因为:
  一)无核心技术。晶硅提纯核心技术掌握在美日德等少数发达国家的7家厂商手中,他们每公斤多晶硅的生产成本约为25美元,而国内企业平均约为80美元。

  二)低技术企业多。国际上,太阳能利用尚处于不断开发、研究中。随着新技术、新方法的不断推出,光电转换效率不断提高,原有技术和优势极易被淘汰。
  最近以色列号称发明的可达75%转换率的新型薄膜技术,如果应用得以验证(大规模生产),将给明显供过于求的晶硅企业重大打击,尤其我们国内的相关企业既无核心技术,还都是低技术企业。

  三)产过于求,薄弱的“二头在外”模式。
  有人所国家不是有新能源振兴计划吗?确实,但我们目前光伏应用成本还在理论上4元/千瓦时左右,好的可以做到1.8元/千瓦时(这是在目前晶硅低价时报价),最新的打算-无锡尚德等13家国内光伏企业联名上书国家发改委的2012年实现中国光伏“一元电价”的提案。至于最近爆出的敦煌10MW并网型光伏发电项目招标0.69元人民币/千瓦时的超低价格,又是国企在恶性竞争、烧钱,完全不可能做到的(国外较好的也不过0.24欧元/千瓦时左右)。

  我们的光伏产业纯属一哄而上的大跃进行为,低水平重复。

  让我们从实际中、理论上探讨一下(引用“科学也撒谎?-调侃新能源产业中的大规模太阳能发电”):
  1)气候自然因素。
  太阳的光能垂直照射到地表面,理论上只有642.5w/m2;(太阳常数1367w/m2,反射回太空30%,被大气吸收23%)。冬天的光强平均为夏天的一半左右;阴雨天时近乎零;再考虑昼夜的交替,所以,全年只有1/10的时间处在最佳光照状态,即相当于在峰值光照状态下的876小时。

  2)转换效率。
  一块采光面积为1/m2多晶硅光伏阵列电池板,把它放在中国的中部地区晴朗的夏季正午(太阳辐射能约5000-5850MJ/m2.年),这时峰值发电功率40w(实际光强取400w/m2,光电转化效率取10%)。每年可发电35.04kwh(按峰值工作876小时计算)。全寿命期(20年)可发电700.8kwh。(这些都是理想状态下的数据,即电池板上的灰尘随时都被擦净;雨滴痕迹从不影响采光;甚至从不产生冰或雪的覆盖;另外产品质量好到了极至,每块光伏打片都能工作到它“生命”的最后一息;电池板内各种线路在20年的风风雨雨中决不发生任何问题)
  因为光伏打电池发出的是低压直流电,不能与家庭用电匹配。必须先把太阳能电池板发出的直流电贮存在蓄电池中,然后通过逆变器、匹配器、变压器等转化为220v50Hz的民用交流电。这一系列的转化转移又产生大量损耗。按系统转化效率70%计算,刚才设计的X板每年就只有25kwh的有效发电能力,而20年的总发电量为490kwh。

  3)投入产出率。光伏从太阳光到产出电能,投入大致有:
  第一项,多晶硅薄膜(厚度100um,面积1/m2;)质量约0.22kg,多晶硅是高能耗产品,仅中间体高纯硅就耗初级能源(像石油、煤)1500kwh/kg。所以以上光电池板至少耗能330kwh; 
 第二项,正面玻璃板(厚度2.5mm,面积1 m²)质量6.5kg,大约耗能40kwh(玻璃板平均能耗6kwh/kg)。 
 第三项,塑料和橡胶(用于背板、绝缘材料、蓄电池容器、密封件、导线外包等)至少质量为10kg,耗能240kwh(至少2kg的石油才能生产出1kg的塑料或橡胶制品,石油12kwh/kg)。 
 第四项,铝合金(用于框架、支撑的材料)质量8kg,耗能200kwh(铝化学能约8kwh/kg,炼铝要大量消耗焦炭和电能)。 
 第五项,铜及铜合金(电解铜用于导线,黄铜用于耐腐零件)质量为3kg,耗能40kwh。没有考虑蓄电池及外围设备的用铜。 
 第六项,铅(用于12v70Ah铅蓄电池)约5kg,耗能20kwh。 
 第七项,钢材和水泥(用于固定、安装光电池板、由于不同条件数值出入太大,就按悬空户外广告牌的消耗量计算)钢材为7kg,耗能约70kwh。

 看来,只要将上述七项材料简单堆放在一起,即使没有把它们加工安装成真正的光板,也不考虑生产中的报废率,已经可以认为总质量至少为40kg,消耗初级能源940kwh(相当于80kg石油)。而这块光电池板为核心、峰值光电功率为40w,二十年总有效发电量为490kwh的太阳能光伏发电系统,事实上从能源角度讲却要倒贴,也就是浪费至少450kwh的初级能源!完全违背了节能、环保并可持续发展的初衷。

  假如城镇三口之家月耗电100kwh,全年则为1200kwh,即需要48块光伏板(峰值功率约2kw)组成一个太阳能供电系统,但它占地至少50m2(无论地面、墙壁还是楼顶,它挡光的面积不变)。在寸土寸金的城市这可能吗?
  把它放在农田里呢,假设13亿人都按这样的家庭用电标准算需占地2.2万平方公里(约3300万亩),这可能吗?
  把它建在西部沙漠、高原中,即使不提大规模远距离输电配电到中东部地区的可能性,仅材料消耗石油17亿吨、铝2亿吨、铜0.8亿吨、铅1.2亿吨……哈哈!全世界的铅和铜都给中国人也不够啊!无疑是痴人说梦!

 如果把太阳能光电池板发电技术用于道路指示灯、照明路灯、电源备份系统、边远地区家庭照明、特殊用军用等是可信的,值得发展并推广。而把它做为传统矿物能源的替代则完全是悖论,也是旷世的笑话。
  2009年5月5日在上海举办的SNEC第三届全国光伏大会上,从无锡尚德施正荣邓人讲话中可以看到,目前薄膜太阳能电池转换率只有6%或8%,晶体硅电池转换率也才超10%。

  太阳能的利用只能因地制宜,逐步推进,且自己能掌握一些核心技术为佳,改变任何急功近利的想法,更应摒弃政绩掺和的做法。类似的大跃进做法,我们的教训还少吗?从钢铁、有色资源,到CRT、LCD等。
  我认为,目前光伏产业更像以前的IT硬件发展初期一样,以后的技术会更新很快的。当时国内一哄而上搞IT软件和硬件的,很多很多,现在回顾一下,有几家做大做强了,或者说还活着?

  老想着靠什么捷径、一下子像IT中微软控制软件、英特尔控制硬件一样,成为世界老大或冒头,还不如扎扎实实地做事,冷静地思考为好。
  如此巨大产能的、密集中于晶硅技术的光伏产业,怎么办?何况更新的技术国外还在研发中...

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