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中国光伏20年:江湖风云录(二十三)
2021-07-08 08:13:17   来源:中国有色金属报    点击:

作者:云翀
 
表 日本光电发展在2000年左右的实际情况及后期规划
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  三、迈进:新政带来光明和希望
  (20世纪90年代)
 
  4.日本:新阳光计划奠定光伏发展基础
 
  基于持续的大力支持,日本光伏行业实现了三个方面的发展:一是分散式中小型发电系统开始普及。全国建成了从数千瓦到数百千瓦级的中小型实验系统,分别安装在住宅、学校、村落和海岛,同时进行了模块的稳定性、多节接续的耐电压、环境适应、系统转换和系统连接等一系列试验。较为成功的有神户六甲发电系统、北海道农用设备供电系统和冲绳宫古岛的太阳能发电与柴油发电结合的混合型系统等。二是集中式大型发电系统。以1986年安装于松山市爱媛县西条市的集中式系统为开端,日本在集中式大型系统实用化所必须使用系统组合技术、运转技术、保护技术和电池功率变化等。三是蓄电型发电系统试验。由于太阳能电池夜间不能发电,为降低使用成本,1986年开始,日本在神户六甲试验中心进行了蓄电型发电系统的试验,也就是白天发电、使用的余量回流于电力系统,夜晚再由该系统供电。系统能够连续发电200千瓦时,保证100户居民的用电,此外,电力质量、稳定性、安全性等相关试验也在继续。
 
  总结日本的光伏发展经验,这几个方面非常值得关注:首先,将其作为国策,坚持推进。环保意识的加强加上合理的优惠政策,使光电得到了快速发展,规模的扩大又促进了成本的降低,为加速推广创造了条件,到了2000年,日本的光伏电池产量稳居世界第一。日本政府为贯彻可持续发展方针,于2000年又颁布了《建设循环型社会基本法》,要求进一步将加快发展光电,并初步规划到2010年达到5000兆瓦,其中住宅超过3000兆瓦,发电成本与上网电价持平。2030年达52.5GW~82GW,成本和常规火电持平。
 
  其次,为推广光伏,日本从1980年到2000年的20年内,科研开发、示范工程和推广补助费用共耗费约3000亿日元,尤其1994年~2000年的住宅屋顶光电补助费用效果最为明显。住宅屋顶光电系统一般为3千瓦,由光伏电池、整流器、蓄电池和上网系统组成,余电可以上网,阴天和夜晚亦可从电网受电。1994年推广后,3年共安装3590项、3.3兆瓦,使每千瓦的补助费由200万日元下降到100万日元~120万日元。《电气事业法》修订后,1997年、1998年,安装量猛增至5654项和6352项,5年合计15556项,共56.29兆瓦。1998年的光电产量是1994年的3倍,1999年光电住宅申请量飙升至17396项。2000年,日本光伏产量达到1994年的7.5倍,电池系统造价和发电成本将至原来的1/4~1/3。
 
  再次,在开发方面注重实用,除了开发少数具有前景的新材料光伏电池,日本将重点放在了降低成本方面,如材料薄型化,通过积层进行设计,扩大应有范围等。以NEDO在上世纪90年代末实施的5年计划为例,项目为薄膜光伏电池和下一代发电系统。目标是发电成本将至25日元/千瓦时,5年总投资44亿日元。具体目标是,围绕薄膜复合光电池的制造,微晶硅的复合型光伏电池的高速、大面积、低成本制膜技术,环保型大面积CIS薄膜光伏电池制造技术,用高速真空制造光伏电池技术和集光发电技术开展研发制造,承担单位都是大型工业企业;普及类技术调研包括光电评价及资助技术,硅电池的再生利用技术,薄膜电池的再生利用技术,光伏电用玻璃的再升级是,光伏电池适当处理的社会系统研究和光电系统的电磁环境性研究;针对前沿的技术,由高校牵头开展研发。
 
  5.俄罗斯:光伏“旁观者”的试水
 
  1985年~1996年的近10年间,俄罗斯太阳能电池的总发电量是70兆瓦,但每瓦的价格达到了4.5美元~10美元,非常不适合工业和生活用电。主要原因就在于制造太阳能电池的单晶硅材料价格过于高昂,而且单晶硅切割成薄片时出现的高损耗,特别是当薄片厚度少于50微米~100微米时,材料的损耗更加抬高了成本。因此,在涉足太阳能领域的过程中,俄罗斯原子能部提出了一个重点课题,就是使用各类价格相对低廉的硅材料来制造高效的光敏接收器。1996年,俄罗斯制定并以颁令的形式公布了发展太阳能光伏发电大纲,并以全俄化学工艺研究所为骨干,研究和开发出若干降低太阳能电池价格和材料消耗方面的工艺。
 
  在原料方面,生产太阳能电池使用的是相对便宜的原材料:天然石英岩、天然石墨、含硅的工业废料(如生产化肥的废料、有害的含氟废弃料、核工业产生的废弃料等)。而获取太阳能则必须使用以下纯材料:硅元素、四氯氢硅、乙硅烷和四氟化硅。这些纯物质都来自天然含硅材料和含硅量较高的工业废料,俄罗斯便开发出将氟化硅和氧化硅变为硅元素及其化合物的工艺。此外,俄罗斯也在获取硅的纯氟化合物、并将其作为生产硅的原料方面取得了进展,并开发出了用回收工业废气的方法来提取四氯化硅的工艺,用于生产非晶硅的四氟化硅,纯度高达5个9。
 
  在太阳能电池板的生产方面,俄罗斯与美国的ECD公司成立了一家合资企业。该企业在莫斯科有一家用柔性钢片为基生产氢化非晶硅太阳能电池板的工厂,发电量为2兆瓦/年。据报道,如使用其他工艺,每瓦价格将在4.5美元~5美元之间,而该厂则能实现4美元/瓦的低价。在10年的使用期内,还可降低到2.5美元/瓦。
 
  只不过,笔者并没有收集到后续的相关资料,预测是否成真不得而知。另外,当时该国的《军转民》杂志称,从当时俄罗斯掌握的生产非晶硅和单晶硅电池的技术上看,俄罗斯专家对未来总体价格控制在2.5美元/瓦充满希望,还做出了俄罗斯将占据国际市场1/10的预言。事实证明,预言并未实现,对于这个资源丰富、幅员辽阔的国家而言,发展太阳能用来补充资源缺口的紧迫感或许并没有与时俱进开展研究来得急迫。
 
 

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