聚光光伏——颠覆太阳能产业

　聚光光伏一旦有了规模效应，成本会低于多晶硅。加上聚光光伏发电量比多晶硅多一倍，未来，其对太阳能产业将产生颠覆性影响

　　2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电。

　　由于成本高昂以及缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，作为清洁能源的太阳能光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展，业界之前将目光集中在改进多晶硅和太阳能电池的生产工艺上，但效果非常有限。从技术上解决光伏发电的成本问题，已经成为制约行业发展的根本性问题。

　　通过减少太阳电池在光伏系统中占比的方式来降低成本，也就是聚光光伏技术，被寄予厚望。

　　技术优势凸显

　　聚光光伏技术被看做是未来取代部分晶硅市场的第三代光伏技术，它具备晶硅电池无法比拟的优势。聚光光伏发电系统，是利用光学系统，将太阳能汇聚到太阳能电池芯片上，然后再利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。它主要由聚光组件、太阳跟踪器、系统支架等部件构成。

　　看起来很简单，就像用放大镜点着火柴一样。实际上，聚光光伏却涉及力、热、光、电、机械、电子、自动化控制等综合性技术，需要解决太阳跟踪、光效、散热等一些列问题。

　　相比晶硅以及薄膜电池产业来说，聚光光伏是一个具有极大诱惑力的市场。目前，投身于此行业的国内外公司已经越来越多，其中就包括Boeing、Amonix、夏普、Practical Instruments以及国内的三安光电、广东新曜、昊阳新能源、安徽应天新能源、汉龙集团、上海聚恒，等等。

　　广东新曜光电有限公司（以下简称“新曜光电”）总经理容雷告诉《新财经》记者：“第三代聚光光伏技术具有单块功率比较大、效率比较高、占地面积小等优势，但因为牵扯到对日系统，所以，比较适合用在发电公司、发电站，而不是民用。”

　　容雷进一步解释：“聚光光伏目前适合在中国西北地区应用，因为那里阳光比较充足，地域辽阔，适合做大型的聚光光伏发电站，而不太适合在城市里做民用。中国的国情与西方国家不一样，美国、欧洲有很多地方都是独立的别墅，别墅的屋顶是属于自己家的，可以自己安装太阳能板。但在中国就不一样了，大多数老百姓住的都是楼房，给每家每户安装是不现实的。另外，聚光光伏的特点是，在阳光充足的地方，其效率要比多晶硅好很多，现在城市的空气洁净度都很差，对聚光光伏的应用效率会有一些制约。”

　　2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电，这是国内第一个按照商业化运营建设，且并网发电、投入运营的高倍聚光太阳能电站，也是目前国内转换率最高的并网太阳能发电站。专家认为，高倍聚光太阳能发电技术如果得以大规模应用，能在一定程度上缓解我国能源供应紧张问题。

　　目前，上海聚恒太阳能有限公司（以下简称“上海聚恒”）所研发的产品，可以让透镜的面积达到电池面积的576倍。换句话说，1000平方厘米的晶硅面积，才能与类似1平方厘米的太阳能聚光电池所发出的电能相媲美。如此看来，聚光光伏技术如果得到推广，其效率将超过晶体硅。

　　上海聚恒副总经理廖军告诉记者：“从理论上讲，放大倍数越高，芯片的材料就越节省。一块用在聚光光伏发电上的电池，其造价是晶硅电池的100倍。不过，如果透镜与电池之间的倍数能超过300倍的话，那么，聚光电池的成本也就与晶硅电池的成本打平了。所以，各企业都在研究放大倍数更高的聚光光伏产品，这样可以节省更多的材料。”

　　聚光光伏发电中的砷化镓聚光电池（也叫“多结三五族”太阳能电池），有比晶硅电池和薄膜电池更高的转换效率。我国砷化镓聚光电池产品的转换效率已达到35%~39%，远远高于晶硅电池16%~19%和薄膜电池10%的转换率。此外，砷化镓聚光电池还具有吸收光谱范围广、衰减慢、耐温性好、有效发电时间长等显著优势。

　　上海聚恒总经理容岗介绍：“上海聚恒在哈工大威海校区建立的示范电站项目，其电池转换效率约为25%。”这比国内所有晶硅电池的转换效率高得多目前晶硅电池的最高效率大约是18%。

　　廖军也表示，“理论上，一般聚光光伏发电的转换效率约为70%，若加上一些折损，未来一两年聚光转换效率突破30%的可能性是很大的。如果能大规模制造，我们的发电成本可以跟煤电一样。我们认为，到2015年，如果国内聚光光伏市场能有几个G瓦的规模，就意味着这个产业链完全成熟了，市场容量是非常大的，电池片的转换效率到2015年可能达到45%。到那个时候，聚光光伏转化成发电成本，可能只要六七毛钱，这就意味着，国家不需要补贴了。”

　　聚光太阳能在节省半导体材料用量的同时，还降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗，具有更短的能量回收期。

　　容岗向记者介绍：“能量投资回收期，是指生产这套系统所消耗的能量和产生的能量之比，回收期长短是判断一个技术是否清洁的非常关键的因素。如果一套系统生产出来要消耗10度电，而这套系统一年能发5度电的话，要两年才能收回所耗费的能量。目前，我国的多晶硅能量投资回收期要在五到六年以上，国外要两到三年，薄膜技术在一年左右也能回收，而聚光光伏大概只需半年时间。”

　　但就目前来看，对高倍聚光太阳能来说，一些系统的技术问题还没有解决，国外也处于示范阶段。投资者在计算投资回收期的时候，还应该考虑系统维修的成本以及维修期间不能发电造成的损失。

　　自主研发能力不足

　　对于很多聚光光伏行业的投资商、生产商来说，投资聚光光伏示范电站的建设成本还是比较高的。由于聚光光伏电站多采用砷化镓电池，其价格非常昂贵，最早使用在太空领域，为卫星和空间站提供能源，在地面使用难以普及。

　　在国际上，专业制作砷化镓电池的公司主要是美国的Emcore， SpectroLab（波音的子公司）和德国的Azur Space。目前美国、西班牙、意大利等国家已经看出了这个趋势，聚光光伏已经被作为光伏电站的主流技术。

　　从国内来看，目前尚无成熟的聚光光伏设备制造商，产品进口依赖度较高。由于聚光光伏电站结合了光学、控制、机械等多种学科技术，其研发投入相比晶硅技术要更高一些。

　　容岗表示：“就聚光光伏这个行业来讲，因为每个公司处在不同的状态，它面对的问题也不一样。有些公司不愿意从基础做起，而是从国外把技术和设备直接搬过来，更多地倾向于“拿来主义“。所以，中国聚光光伏市场，利用“拿来主义“的公司与经过多次研究、自主研发的公司，所碰到的问题肯定是不一样的。重要的是，国内真正由自己来开发系统集成的公司非常少。”

　　据记者了解，目前国内仅有的一家涉足聚光光伏产品生产的上市公司三安光电的产品组件全部为进口，仅在国内实现拼装。高昂的成本使三安光电的聚光项目并不是以盈利为目的，业内人士认为，三安光电之所以愿意去做这个高成本的项目，主要是为了抢占市场先机，提高知名度，是以广告效益为目的。

　　不过，基于聚光光伏的发展前景，国内也有默默无闻的企业在潜心研究这一新技术。新曜光电就是其中一家，公司是以第三代高聚光型（HCPV）太阳能发电模组和发电系统的开发、设计和产业化为主要业务方向的高科技公司。

　　新曜光电总经理容雷表示：“我们自主研发的发电模块、光学系统以及跟踪系统等，已经处于全世界领先地位。目前，这些设备的倍率、发电效率和系统控制功能都比国外先进技术要领先。”

　　上海聚恒总经理容岗也表示：“我希望做聚光光伏的公司要多投入一些精力和资金去做研发，而不是光做市场。对聚光行业来讲，这个产业链不是很长，把几个关键点抓住了，问题就不大。”

　　记者了解到，上海聚恒对聚光光伏产业的整个环节做了详细的分析，公司目前除了没有参与电池片的设计以外，其他设备的设计都掌握在自己手里。容岗对记者说：“到目前为止，我们还没有遇到瓶颈。当然，聚光光伏行业还处于比较新的阶段，一些加工厂商的生产能力还需要一些时间去培养。不过，将来这个行业的加工能力不会像晶体硅那样，一会儿缺硅、一会儿缺玻璃。比如，聚光光伏电池片用的是MOCVD（金属有机化学气相沉积制备涂层）设备，这个设备既可以做LED，也可以做聚光电池，同样的设备、类似的工艺。所以，只要这个行业做起来了，MOCVD设备在中国内地和台湾地区应用于整个行业，是非常容易的一件事情。”

　　现在在国内，我们也看到有一些特别大的公司在做电池片，随着行业的整体发展，未来，国内整个太阳能产业“两头在外”的瓶颈不会改变，聚光光伏应该会比晶硅好得多。

　　另外，聚光光伏产业的产能扩充会相对简单一些，薄膜的产能扩充是非常困难的，要靠设备；晶硅的产能扩充也不是特别难，但可能时间会长一些。而聚光的产能扩充速度会更快，因为聚光对设备的需求不高，没有什么特别专用的设备，都是一些通用的电器设备，会相对简单。所以，聚光光伏将来的供应链应该不是问题。

　　降低成本是关键

　　既然聚光光伏比多晶硅和薄膜技术有太多优势，为什么目前国内外对聚光光伏技术运用得不多，产能也不够大？业内人士认为，最重要的原因还是成本太高。国内地面应用聚光砷化镓太阳能电池也还处于产业化初期，市场份额较小。国内整个产业链主要环节中试技术和产品已经完成，正在进入小规模电站试验阶段。

　　上海太阳能工程技术研究中心主任李红波认为：“聚光光伏发电要得到推广，还需要业界加大投入。由于聚光光伏的市场还没有真正启动，一些配套材料的厂家对投入资金进行研发的积极性并不高。要解决这些问题，必须在跟踪系统、玻璃透镜、封装材料等各环节实现突破，需要从事不同领域的厂家共同努力，而不仅仅是解决太阳能电池的问题。在聚光光伏电站示范运行过程中会暴露出很多问题，只要有厂家愿意投入力量去解决，聚光光伏很快就会得到推广。”

　　以聚光光伏的行业特点看，规模越大，成本越低。李红波表示：“可行的规模至少应该在100兆瓦以上，如果只有几兆瓦的装机容量很难体现效益。一座100兆瓦的聚光光伏电站，如果其中1兆瓦的设备需要维修，不会对整个系统造成太大的影响；但如果电站的规模只有1兆瓦，经常处于维修状态，成本就会大幅上升。”

　　容雷认为：“聚光光伏的成本包括两块：一块是建设成本，另一块是发电成本。目前，国家对于太阳能的补贴，每度电补贴0.7~1元，新曜光电利用自主研发的技术设备，如果以每年2000小时的发电量为标准做参考，大概每度电的成本是0.7元，按照国家每度电补贴0.7元来计算，我们就可以实现零成本发电。”

　　容雷进一步分析：“现在每度电0.7元的发电成本是我们的实际成本，如果进入大规模生产以后，成本还会进一步下降，这样，我们的成本就会低于多晶硅。再加上聚光光伏的发电量比多晶硅多1倍，未来，对太阳能行业将产生颠覆性影响。”

　　聚光光伏技术研发在国外已经有三十多年历史，但聚光光伏电站的商业化运营目前在全球范围内仍处于起步阶段，最根本的原因还是成本太高。容雷说：“尽管聚光光伏有很多优点，占地面积小、发电效率高、节省材料、减少污染，等等；但聚光光伏的最大缺点就是成本太高，其成本高于多晶硅。太阳能行业还属于政府补贴的一个高成本行业，但政府补贴毕竟是有限的、不可延续的。如果成本始终高于多晶硅的话，聚光光伏产业的发展肯定要受制约。只有把成本降到一定程度，或者有突破性的技术出来，聚光光伏的市场才能打开。”

　　所以，按照新曜光电目前自主研发的技术设备，完全可以把聚光光伏产业的成本降下来。目前，晶硅体占据了太阳能电池95%的市场份额，但多晶硅目前在国内还是一个高污染、高耗能的产业，生产100公斤多晶硅需要46度电，另外，多晶硅的的材质回收是不可降解的，这些也都是多晶硅的成本。

　　容雷举例说：“在美国，买电器的时候要多花10%的回收成本，假如1000美元的电视机，要花1100美元，多花的100美元就是回收成本。按理说，多晶硅的回收成本比电器要高，1000元的多晶硅，至少要有20%的回收成本。但目前在中国，还没有涉及回收成本这一制度，所以，多晶硅的价格较低。”

　　而聚光光伏技术材料99%用的是铝，是一些玻璃结构，在十年或二十年以后，铝是可以回收的，这个回收成本几乎可以忽略不计。

　　发展前景广阔

　　业内人士认为，未来随着聚光光伏技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大，聚光光伏将长期与晶硅、薄膜电池共存。长期来看，聚光光伏并不会完全取代晶硅和薄膜电池的市场，正如薄膜电池不会完全取代晶硅电池一样。

　　目前，全球的聚光光伏装机不到200兆瓦，预计今后几年，随着技术优势和成本优势的凸显，市场规模将有爆发式的增长。未来十年，年均增速预计在40%以上。

　　容雷分析：“聚光光伏的前景是非常广阔的，无论对于全世界还是对于中国，太阳能产业都是一种主动的环境需求，而不是迫于经济利益的需求。况且，中国的产业结构也的确到了该调整的时候了。现在，在几种清洁能源中，核能和风能都受到一定自然条件的限制，相对来说，太阳能的利用前景最为广阔。今后，我们只要把成本降下来，将聚光光伏的成本控制在多晶硅之下，这一产业将有非常广阔的前景。未来，可能不光是应用在发电站方面，在一些乡村、一些二三线城市，居民也会有自发的需求。”

　　目前来看，光伏产业还是一个政策驱动型的市场，靠自身发展，成本无法与煤电竞争。在这种情况下，政府政策的透明度和持续性就非常重要。容岗表示：“中国恰恰在政策方面不明朗，很多地方政府和部委出台了一些政策后，也定了一个上网电价，但并没有说补贴多少年。特别是对于民营企业，没有政府的政策，就更不敢贸然进入了。”

　　在美国，政府对聚光光伏产业的扶持力度非常大，曾有一家聚光光伏企业得到了美国政府几千万美元的无偿补贴。而在中国，很多政策还是跟不上，容岗认为：“作为一个新技术，有识之士已经看到了聚光光伏未来的前景，将来如果能建起大型的聚光太阳能电站，其成本肯定会下降。现在包括几大电力集团在内，也都在考虑尝试建聚光光伏电站。所以，我们应该抓住这个机会，抢占市场。”

　　2010年9月，三安光电在青海格尔木3兆瓦聚光光伏太阳能示范项目中，其中的1兆瓦并网发电项目，使用的是500倍透镜，双轴追日系统，平均转换效率达25%。从2010年10月初并网发电情况统计，平均每天发电4500度左右，运行情况比晶硅发电效果好。

　　容雷介绍：“目前在国内做研发的公司挺多的，但是真正做到兆瓦级的公司，国内只有三安光电的格尔木项目。我们希望有更多的公司投入研发，把这个市场做起来，不希望像现在这样，只有一两家公司在做，我们不怕竞争。多晶硅产业在中国是万马奔腾，上千家企业在做，只有这样才能把一个产业做起来。”

　　容岗也表示：“聚光光伏行业还有很长的路要走，国外大规模的聚光太阳能电站已经开始建设了，我们非常希望能够把电站建好，使整个产业进入良性竞争轨道。对于国内的企业来说，先不要匆忙上马，每一家公司的成功都是行业的成功，每一家公司的失败都是对行业的打击。我们不希望同行失败，希望大家都能成功。”