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雾霾时代”的光伏思:CIGS已成突破点

时间:2016-04-20 09:27 浏览:

  在近几年的全国上,新能源发展问题一直是会议讨论的焦点。当《穹顶之下》在网络上迅速时,有人看到的是问题,也有人在思考怎么做。作为新能源产业的主力军,太阳能光伏产业的作用当然不可忽略。对于光伏产业而言,简化光伏项目审批、减免分布式光伏发电、保障光伏电站可靠并网、推进分布式光伏并网标准体系建设、加快并网工程建设历年来的提案,这些议题都不会被落下。然而,次次提,反复提,问题却依然存在。车到山前必有,幸运的是,我们很可能已经上道了。

  2015年2月,我国人均发电装机历史性的突破1千瓦门槛。人均装机1千瓦,是几代中国人为之奋斗的结果,可喜可贺。然而,如果哪一天突然有人告诉你,这所有的努力都是无用功,你做的越多,对社会对造成的就越深,你会怎么想?事实上,我们已经走在了这么一个上:过去数十年几代电力工作者们筚蓝缕辛苦努力的固然喜人,但随着环保意识的增强,越来越多的人正在质疑这么做到底值不值得。我们头顶上的雾霾也在,在新时代的能源建设道上,中国应该怎么走?

  回归市场常态是关键

  选择清洁能源是为了消除雾霾。但是清洁能源有更深的意义,不仅是减少雾霾,还在于减少碳排放,对全球气候负责。当前全世界污染和温室效应,我们所能看得见的霾污染只是其中的一部分而已。美国英国是相当大的不可见温室气体污染源。单拿美国来说,其汽车保有量、工业发达度、石油消耗量、都界排行第一,这是有目共睹的。全球气候恶化,没有国家能够逃脱责任。

  化石燃料资源的消耗是永久性的损失。而且随着煤炭、天然气等进一步被消耗,传统发电成本只会越来越高, 带来的社会成本不减反增。更严重的是,如果说电价的上涨在一定程度上还可以的话,由化石燃料燃烧带来的大气污染、全球气候变暖则是不可承受之重。尽管如此,大部分国家在化石能源与清洁能源之间还是选择了化石能源,何以至此?

  根据国际能源署(IEA)数据,2013年全球24个主要太阳能应用国家新增光伏发电系统安装量为36.9GW,这个数量使得国际能源署PVPS项目组光伏装机量达到了123.2GW。加上其他国家总计10.8GW的光伏装机,2014年年初全球光伏装机量达到了134GW。这个数据可以说是进步巨大,然而,相比于火电的增长,其减少碳排放的作用被大大抵消。而且,另一个不可忽略的问题是,光伏产业的繁荣,很大一部分是建立在特定市场机制下的非正常产物--简单而言,就是在大量的补贴政策下人为操控的结果。如果让市场选择,目前太阳能因为发电成本的原因,很难与化石能源竞争。

  这种状态是不能持久的

  经过10天的公示期,日本经济产业省(METI)日前正式确定了2014财年的可再生能源上网电价调整方案及对应的消费电费附加。在新的太阳能上网电价补偿政策里面,太阳能上网的收购电价普遍下跌,我们很明显看到了日本在推广太阳能时的犹豫。类似的情况还发生在、西班牙、意大利等太阳能起步较早的国家。太阳能产业的发展需要经济上的补贴,但回归市场常态又是大势所趋,两者之间的矛盾,恰恰凸显了光伏产业在技术发展阶段的尴尬。

  CIGS技术创新破局

  降低度电成本,让光伏发电回归市场常态是所有光伏人的梦想追求,也是光伏产业发展的必然之。目前市场上主要的太阳能技术线分别是晶硅太阳能发电和薄膜太阳能发电,其中晶硅太阳能电池占全球太阳能光伏市场份额的90%以上,晶硅称霸光伏市场的情况十分明显。数据表明,2008-2014年,晶硅太阳能电池成本下降了将近8成,这一段时期也是全球光伏应用市场爆发的集中时期。光伏发电技术被广泛接受,可以说晶硅电池功不可没。

  问题也在此,晶硅电池技术的潜力已经被深度挖掘,潜力优势已经。中国光伏行业存在的一种说法,太阳能电池转换效率提高一个百分点,可使成本降低5%-7%。纵观光伏行业近几年的发展,随着高效单晶电池技术的兴起,以及非主流PERC电池、HIT电池、IBC等线的晶硅电池技术的日趋完善,人们曾经很乐观地预测2014年平均效率超过20%的晶硅电池将会出现井喷的乐观前景。然而,事明并非如此。

  不要把鸡蛋放在一个篮子里,在传统化石燃料发电站泛滥的今天,还有什么技术破霾?我们不妨回顾一条旧闻:2014年9月,Manz在CIGS薄膜太阳能工艺的研发伙伴巴登-符登堡邦太阳能和氢能研究中心 (ZSW),在 CIGS 薄膜太阳能效率方面创下了 21.7% 的纪录,再次创下CIGS薄膜电池世界最高纪录。在历年来的光伏行业前沿技术盘点中,Manz的CIGS技术突破都占有重要。CIGS电池转换效率刷新的频率远远高于其他技术线,也一定程度体现了CIGS薄膜电池巨大的进步潜力。

  GIGS一度被奉为薄膜光伏皇后,曾经备受推崇。据了解,GIGS 薄膜太阳能电池第一个商业量产实现者为Solar Frontier,其初始转换率为13%。长江后浪推前浪,随着近几年技术的进步,CIGS技术线的桂冠争夺也愈来愈激烈,其效率基本保持在每年1%~1.5%的提升速度。除了一枝独秀的Manz集团以外,汉能、Solar Frontier、三星等知名企业也对CIGS投入大量精力与资金,可见其潜力。

  成本是秘诀

  CIGS之所以被这么多企业同时看中,主要是因为其独特的优势。据了解,铜铟镓硒薄膜太阳能电池无光致衰减现象、抗辐射性能较高、稳定性和转换效率相当优异并可制成柔性组件等独特的优势,铜铟镓硒薄膜发电技术具有非常强的市场竞争力,且在光伏建筑一体化(BIPV)、柔性屋顶、户用发电、汽车等领域可以得到规模化应用。

  作为该领域的执牛耳者,Manz集团不仅在最高效率方面走在前列,其成熟的量产方案更是CIGS被太阳能应用市场接受的强力支撑。

  据了解,Manz的CIGSb(CIGS电池组件整厂生产解决方案)方案的产业链布置精短而灵活。其制造工艺始于基本的玻璃基板,制造 CIGS 组件时,会将几种不同的薄膜沉积在基板上,之后对这些薄膜进行电气连接。这意味着,与生产多晶硅太阳能电池相比,高成本材料 ( 如硅 ) 的使用已保持在最低水平、组件生产的复杂程度大大降低,而且,生产链中最有价值的是绝大部分的原材料可在本地生产。

  通过工艺链的缩短,Manz CIGS交钥匙生产线所生产的CIGS组件可将最终的太阳能发电成本优势发挥到极致。光伏产业平均的生产成本每瓦约4.5人民币,而CIGS转换效率大幅提升以后,Manz CIGS交钥匙生产线可将组件生产成本降至每瓦2.5人民币,在未来规画的技术线上,组件良品率可高达94%以上,效率大幅提升超过15.3%,具有非常可靠的投资价值。

  Manz CIGS的更大优势是,即使是小规模生产的方式,成本就可以做到其他技术以非常大的规模生产的成本。比如说,First Solar 2GW 才可达到每瓦0.6美金, 晶硅也必须要GW才能有每瓦0.6美金地生产成本,而Manz百兆瓦级的小规模即可达到每瓦0.4美金(每瓦2.5人民币)的生产成本。也就是说CIGS并非一定要投资GW级以上才有竞争优势。

  当然,光伏发电技术的领先优势最终还要在度电成本上体现。Manz CIGS交钥匙生产线所生产的CIGS组件在生产成本的突破乃至最终应用时度电成本的优势,让人们看到了太阳能光伏发电回归市场常态的希望。据了解,采用Manz交钥匙生产线所生产的CIGS组件系统发电成本已可降低至0.05欧元(0.35人民币),已经突破传统电力平均成本线。毫无疑问,凭借突破性的光电转换效率,辅以惊人的最终度电成本,CIGS堪称引领光伏产业摆脱补贴、回归市场常态的利器。

  2015年年初,国家能源局以国能新能【2015】73号文下发《关于下达2015年光伏发电建设实施方案的通知》。按照《通知》中制定的规划,2015年全国新增光伏电站建设规模从征求意见稿时的15GW正式调整为17.8GW。超乎预料的规划目标让业内人士惊呼来了,然而,对于蛰伏中的非主流光伏企业来说,这无疑是一个后来居上的绝佳机会。2015年1月29日凯盛500MW CIGS电池项目成功签约落户江苏江阴;同年2月,豪客CIGS技术获得莱因TV CIGS组件认证;首富热潮下大规模民用薄膜发电市场全面铺开硝烟再起,面对巨大的市场机遇,人们纷纷出手抢占先机。你,准备好了吗?