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光伏产业的旗手是中国人! 精选

已有 10727 次阅读 2017-1-4 10:10 |个人分类:科普集锦|系统分类:海外观察|关键词:太阳能电池 光生伏特效应 光伏产业革命

东方红,太阳升,光伏产业的旗手是中国人!

2016年,中国收获了太多的成功和喜悦,临近年底最后几天,又有更大喜讯传来。一个全球范围的太阳能发电市场正在形成,这个长期以来只有政府、环保组织为了应对全球变暖而费心培植的行业,终于在2016年成为了正在迅速崛起的世界性产业。中国是这场新兴产业革命的引领者和主要的受益者。

有史以来第一次,来自所有地区的国家向国际能源署(IEA)报告称,他们的太阳能发电市场都有显著的增长。总部位于巴黎的这个联合国机构发布的最初分析报告显示:来自非洲、中东、拉丁美洲、南亚和东南亚国家的数据表明,太阳能发电的世界市场,在过去的一年中增长了25%。

 

太阳能电池发电的原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射直接转换为电能。太阳能电池实质上是一个大面积的PN结,当光照射到PN结的一个面,例如P型面时,若光子能量大于半导体材料的禁带宽度,那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴,电子-空穴对从表面向内迅速扩散,从而建立一个与光照强度有关的电动势。

1953年,美国贝尔实验室的科学家对光生伏特效应作了深入的研究。急速发展的美国的军事和太空计划最终促成了太阳能电池的诞生。在20世纪60年代开始,太阳能电池为卫星和其它航天器的正常工作提供了不可或缺的能源。

登月高潮消退以后,美国政府让太阳能电池飞入平常百姓家的努力虽然一直没有中断过,但是50多年来进展十分缓慢,与便宜的常规电力相比,太阳电能实在太贵了,这极大地限制了它的广泛应用。

但是奇迹出现了,自2008年以来,太阳能电池板的价格在8年里已经下降了近80%。IEA的报告指出,这个奇迹的创造者就是中国。特别是近三年来,中国引领世界,制造和出口了越来越便宜的太阳能电池板。与此同时,其国内的太阳市场由小到大逐步成长,于2015年一举超过德国成为世界太阳能装机市场的领跑者。

光伏技术(PV:Photovoltaic technology)在美国的学术界曾经受到过质疑。经过多年的政治炒作和数十亿美元的政府补贴,宏伟的太阳能开发计划开始受到怀疑论者的反对。2008年以前,在哈佛大学教应用物理学的基思教授(David Keith)一直就是光伏技术的反对者。他看到太阳能电池板的装机容量增加,但是电池板的成本没有明显下降。他相当肯定地认为,慷慨的政府补贴只会阻碍现有技术的进步,使得太阳能发电的效率低下,在没有进一步的创新突破前,要想依靠大规模使用太阳能来减缓气候变化危机将成为不可能。

2016年4月,基思教授发表了“I Was Wrong About the Limits of Solar. PV is Becoming Dirt Cheap.”的论文,纠正了自己对太阳能发电的错误认识。他认为”事实已经改变“,除了中国的低成本制造以外,一系列的”渐进性创新“也有助于成本的降低。到2020年,他认为,即使政府完全取消补贴,公用电力公司的太阳能发电成本“很可能会低于每兆瓦20美元”,这将是“这个星球上最便宜的电力”。

现在的基思教授为推进太阳能发电事业不遗余力,他把自己的反思和相关理论放上了“MOOC”(即哈佛大学互联网上大规模的开放式在线课程),第一个教程就吸引了全球大约12,000多名学生。

美国能源部国家可再生能源实验室战略能源分析总监大卫·穆尼(David Mooney)表示,当安装太阳能电池板的成本从每瓦20美元下降到今天2美元以下的跳楼价,一切都已经被注定了。“我们至少到了电力革命的前夜,”穆尼回忆道:“1987年开始研究光伏时,我曾经开玩笑说,这只是我们的一个梦想。我从来没有想过它会发生,但今天梦想已经成真。”

为国家电力公司工作的电力研究所(EPRI)已经跟踪了新兴的太阳能技术40多年,最近,按照研究所的资深技术领导人Michael Bolen的说法,它们的工作已经扩展到帮助公用电力公司了解、购买和更好地运行大规模太阳能发电厂。

Bolen指出:多年来,都是通过一些州的监管机构和联邦立法来强迫公用电力公司购买太阳能电力。美国于1978年通过的“公共事业监管政策法案”(PURPA),要求公用电力公司必须购买太阳能电力,只要太阳能生成的电力比他们传统方法产生的电力更便宜。

据Bolen说,“这个过程通常是用'你必须'这样的强制性措辞来完成的。”他说许多公用事业公司对此相当的不感兴趣。但是形势正在转变,现在公用电力公司开始拥有和运行自己的太阳能电站,靠差价赚取利润。

公用电力公司传统上是非常保守、行动非常缓慢的组织,这也不难理解,他们的工作是运行即可靠又经济的电力系统,而不是参与新技术的探索和开发。但是光伏发电技术革命的风暴正在席卷电力市场,大有顺我者昌、逆我者亡的气势。公用电力公司现在是全美最大的太阳能电池板的客户,占据了60%的市场份额。

这些大型公用电力公司可以凭借规模效应进一步降低太阳能电站的安装成本,在某些地区它们的太阳能发电的价格现在已经逼近油气发电的成本。这些大型公用电力公司甚至利用PURPA法律迫使本地的一些小型公用电力公司采购它们生产的太阳能电力,因为它们的太阳能电力更便宜。这些可怜的小型公用电力公司正在为它们漠视光伏技术而付出代价。

光伏发电技术的迅猛发展给世界带来了“几家欢乐几家愁”,被一些专家称之为“太阳能过山车”式的价格猛跌,对于那些没有做好准备的公司而言,绝不是一件好事。一些大型美国太阳能电池面板制造商已经被推向破产,还有些公司似乎也正朝着那个方向前进,从它们公司股票价格的急剧下跌不难作出这样的判断。

根据美国能源部的专家报告,剩下的两个大型美国面板厂商现在至少面对六个中国竞争对手。中国生产了40%的世界太阳能电池面板,而美国公司仅有20%,中国还在继续扩大其领先地位。与此同时,世界太阳能发电市场已经发展成为每年1000亿美元的规模。

美国能源部国家光伏发电中心的联合总监 Gregory Wilson 预测,“所有这一切的终点是,光伏技术正在迅速成为引领世界发展的主力军,”威尔逊呼吁,美国必须迅速制定政策,推动创新,坚持留守在光伏市场风暴的中心。

“我们为气候变化的无聊政治争论不休,但是却不去注意伴随危机而出现的巨大的经济发展机会。能源系统将会被重新设计和构造,这些必须有人去做,“他说。 “中国人似乎已经认识到这个机会的巨大意义。”

威尔逊断言,世界将迎来一个更便宜、更清洁的光伏能源时代,太阳电能将为我们的家庭供电和供热;为电动汽车充电;以及将氢气从水中分离出来,为用于汽车,卡车和飞机的燃料电池提供原料。

“我们(美国)在我们的面前看到了很多机会,但是当我们要对他们采取行动时,我们看起来很缓慢甚至近乎瘫痪。我们从前并不总是这样,“他说。

本文引述的联合国权威机构的报告和美国专家教授的评论都证明了一件事:光伏是标准的阳光产业,它是八、九点钟的太阳,它将改变世界未来的走向。中国是该项产业革命当之无愧的旗手。从今起,“中国应当对于人类有较大的贡献。”将不再是祈使句,更不是疑问句,而是真值确定的陈述句!

令人百思不得其解的是:中国国内却不乏反对光伏产业声音。反对意见可归纳为以下五点:1、光伏是“高污染、高能耗”产业。2、中国的光伏产业把清洁能源送给了欧美,把污染留在了国内。3、光伏发电不便宜,社会成本更贵。4、中国光伏企业没有动力研发新技术,是落后产能。5、光伏产业不靠补贴就不能生存,从一开始就是一场骗局。

其实读了本文列举的一些数据和论点,就足以明白以上这些反对意见是没有根据的,是站不住脚的。本文会有续篇,主要是提供光伏产业的科普知识,讲述中国对光伏产业革命的贡献,同时也会对那些反对意见作深入的分析和驳斥。谢谢跟读,敬请关注批评。

本文首发于观察者网 2016年12月28日。

评论

[30]迟延崑  2017-1-4 22:34

期待下文。最关心的是就是无补贴时的发电成本。
我感觉在西方成本降不下来的一个原因不在技术而是资本的运作。理论上说打规模生产就应当能够降低成本。但是当运行环境的哥哥环节都追求高回报的时候,任何成本的下降都被资本的苛求吞噬了。而中国制造使得成本在竞争中下降了。

[32]朱豫才  2017-1-4 23:44

完全同意。我最近去过几家多晶硅企业。不到10年,中国生产多晶硅的成本从80万元/吨,降到不到8万元/吨。真是奇迹。





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