由于全球環(huán)境污染問題日益突出,太陽能光伏發(fā)電因其清潔、安全、高效等特點(diǎn),已成為世界各國普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。根據(jù)美國市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)GTM Research發(fā)布的數(shù)據(jù),2016年全球新增太陽能裝機(jī)容量有望增長21%至66吉瓦,比2015年增幅多出11吉瓦。但近幾年太陽能給全球新能源帶來高速發(fā)展的同時(shí),也伴生出電力供應(yīng)不穩(wěn)定性、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、光電池成本下降過緩等諸多問題。
當(dāng)前形勢(shì)
隨著太陽能光伏應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大,太陽能電池的制造成本和系統(tǒng)應(yīng)用成本逐漸降低。目前,太陽能電池價(jià)格為每瓦0.8美元左右。根據(jù)《2015清潔能源行業(yè)報(bào)告》,2014年全球可再生能源發(fā)電和燃料領(lǐng)域的投資額為3100億美元,與去年同比增長16%,連續(xù)第五年超過當(dāng)年對(duì)化石能源發(fā)電的投資總額。
根據(jù)國際能源署(IEA)2014年的預(yù)測(cè),截至2050年,光伏發(fā)電產(chǎn)能將達(dá)4600吉瓦,將提供全部人類電力需求16%的份額,約折合63000億千瓦時(shí)的電能。按照這一預(yù)測(cè),2015年到2025年間,平均年增裝機(jī)量將達(dá)到120吉瓦以上,2025年之后有望增加到200吉瓦/年的水平。
即便如此,國際能源署卻一直將太陽能發(fā)電量估計(jì)得過低。根據(jù)IEA2000年預(yù)測(cè),之后的15年,太陽能發(fā)電裝機(jī)容量將實(shí)現(xiàn)4倍增長,而實(shí)際上卻增長了5倍。接著,IEA調(diào)高了太陽能發(fā)電裝機(jī)容量的預(yù)測(cè)值。
除了光電池,太陽能聚光技術(shù)發(fā)展向好。該技術(shù)主要應(yīng)用于加熱水或加熱油,以及用于驅(qū)動(dòng)普通的渦輪機(jī)。但是,這種聚光技術(shù)僅扮演了一個(gè)小角色,每年可為全球增加約1吉瓦容量(相對(duì)光電池為全球供給50吉瓦容量來說)。國際可再生能源署創(chuàng)新技術(shù)中心主任道夫哥蘭認(rèn)為,在沙漠地區(qū)采用該技術(shù)或許效果更明顯,如摩洛哥和南非,能源利用非常高效。
目前,在一些發(fā)展中國家,太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。印度總理莫迪在巴黎氣候峰會(huì)上推出國際太陽能聯(lián)盟推廣使用太陽能,表示將進(jìn)行投資。中國已成為全球太陽能產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,今年一季度引入國際太陽能動(dòng)力裝置,其容量相當(dāng)于法國太陽產(chǎn)業(yè)的總發(fā)電能力。中國太陽能發(fā)展的典型特點(diǎn)是太陽能在大規(guī)模牧場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用,這改變了全球的太陽能利用的平衡性,減少了屋頂太陽能電池板的安裝量。
即使國家很貧窮,太陽能也可以滿足人們對(duì)能源的需求。在孟加拉國農(nóng)村地區(qū)有超過350萬個(gè)家庭安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)。全球無電區(qū)人口為13億人,這些地區(qū)通常是由于沒有建設(shè)電網(wǎng)系統(tǒng)造成的。解決無電區(qū)用電問題時(shí),對(duì)于經(jīng)濟(jì)不景氣的國家來說,太陽能作為最廉價(jià)和獨(dú)立的能量來源,在日常生活中越來越普及。未來太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能是非常樂觀的。
阻礙因素
就像其他可再生能源一樣,太陽能發(fā)電受天氣影響,太陽能裝機(jī)利用率是抑制太陽能發(fā)展的因素,也就是從根本上說,太陽能發(fā)電效率相當(dāng)關(guān)鍵。燃煤電廠的運(yùn)行功率達(dá)70%~80%。北歐國家太陽能電池裝機(jī)容量的利用率僅為15%,顯著降低了太陽能的競爭能力。
近年來,太陽能的迅猛發(fā)展為德國實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型立下功勞,但也帶來一些問題。一是電價(jià)上漲過快。德國的上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼是通過征收電力附加費(fèi)實(shí)現(xiàn)的,每年德國為可再生能源提供的補(bǔ)貼高達(dá)200億歐元。二是電力供應(yīng)不穩(wěn)定。在太陽能處于發(fā)電峰值的下午,或者是工廠企業(yè)休息的周六、周日,可再生能源經(jīng)常出現(xiàn)供過于求。三是打破了發(fā)電產(chǎn)業(yè)的生態(tài)。傳統(tǒng)電廠盈利的主要部分來自于用電高峰期的溢價(jià),現(xiàn)在可再生能源將這部分蛋糕“切走”,導(dǎo)致傳統(tǒng)電力企業(yè)巨額虧損。為此,德國政府在2014年8月1日出臺(tái)最新版《可再生能源法》,總體方針是削減可再生能源補(bǔ)貼。
湯森路透旗下PointCarbon的分析師向英國《衛(wèi)報(bào)》透露,預(yù)計(jì)太陽能產(chǎn)業(yè)將會(huì)遇到幾次低潮期。電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是用來提供生產(chǎn)的穩(wěn)定電能,當(dāng)前,要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),攻克太陽能和風(fēng)能供能不穩(wěn)定性的缺點(diǎn)。
各國的電力系統(tǒng)正處于轉(zhuǎn)型階段,但是基礎(chǔ)設(shè)施投資額巨大,工程完工也比較緩慢。在歐洲的撒哈拉沙漠建設(shè)最大太陽能發(fā)電站的計(jì)劃已經(jīng)落湯,若該電站建成,或?qū)⒃?050年前滿足歐洲用電需求的15%。工程中斷的原因是太陽能輸送費(fèi)用的下降速度并非那么快,包括太陽能電池板成本。道夫哥蘭認(rèn)為,這些變化是限制太陽能產(chǎn)業(yè)增長的因素。
道夫哥蘭表示,2050年前太陽能發(fā)電將占全球總發(fā)電量的10%。此外,夜間或陰天用于儲(chǔ)存多余能量的蓄電池價(jià)格仍非常昂貴,盡管蓄電池成本正在降低。特斯拉公司表示,特斯拉將在短期內(nèi)為安裝屋頂太陽能的個(gè)人以及大型能源公司提供廉價(jià)的儲(chǔ)能設(shè)施。
預(yù)測(cè)與應(yīng)對(duì)
要實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的樂觀預(yù)測(cè),不僅需要完善能量存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,還需提高國家的扶持力度。
如果最近5年太陽能發(fā)展景氣標(biāo)志著全球性產(chǎn)業(yè)的形成,那么下一年代中期應(yīng)該說是它的成熟期。但是,由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)持續(xù)存在,從多晶硅到屋頂太陽能光伏裝置的需求明顯下滑,預(yù)期太陽能設(shè)施價(jià)格進(jìn)一步下跌,特別是人們對(duì)太陽能的產(chǎn)業(yè)投入日益謹(jǐn)慎,因此,全球太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景蒙上了陰影。
湯森路透旗下PointCarbon的分析師預(yù)測(cè),太陽能產(chǎn)業(yè)或?qū)⒁越陙硐嗤陌l(fā)展速度溫和增長,但這種增長將不會(huì)十分明顯,并向S型增長曲線過度。英國氣候變化委員會(huì)和美國能源信息署證明了這一點(diǎn)。專家表示,在最近15年太陽能領(lǐng)域需要政府補(bǔ)貼,以便于太陽能與傳統(tǒng)技術(shù)競爭,如煤炭和天然氣等化石燃料應(yīng)用技術(shù)。2016年初油價(jià)跌破30美元大關(guān),雖然低油價(jià)減緩了消費(fèi)者的成本壓力,但可能有礙太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
英國氣候變化委員會(huì)代表聲稱,2020年之前太陽能行業(yè)可能得不到國家補(bǔ)貼。道夫哥蘭同樣認(rèn)為,太陽能產(chǎn)生的能量未來可能成為最廉價(jià)的供電形式之一。但同時(shí),其廉價(jià)程度部分取決于政府政策,這也將減少與化石能源的搏擊力量。
但是,正如道夫哥蘭所指,有一個(gè)更優(yōu)選的解決方案已經(jīng)在世界各國普及。那就是,將太陽能和其他可再生能源的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合,包括水能,風(fēng)能,潮汐能和地?zé)崮?。這些可再生能源提供或是可變的、或是不變的發(fā)電模式,該技術(shù)的實(shí)施取決于不同的太陽輻射周期。例如,在哥斯達(dá)黎加就開始利用上述技術(shù)進(jìn)行有效組合,因此,哥斯達(dá)黎加現(xiàn)在很少使用柴油設(shè)備發(fā)電。而在另外一些國家,特別是英國,采用核能替代上述組合方案,但由于核能發(fā)電成本較高,加之居民對(duì)核安全的擔(dān)憂,核能的利用并未受到歡迎。
盡管每小時(shí)照射地球的太陽能足以滿足全球一年的能源之需,但目前太陽能本身還不足以解決人類使用清潔能源的難題。