國外光伏產(chǎn)業(yè)及光伏建筑發(fā)展?fàn)顩r

國外光伏產(chǎn)業(yè)及光伏建筑發(fā)展?fàn)顩r光伏產(chǎn)業(yè)是世界發(fā)展速度最快的行業(yè)之一。為了實現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，世界各國將太陽能光伏作為新能源發(fā)展的重點，在各國政府、特別是發(fā)達國家政府的大力扶持下，世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。2010年，全球太陽能電池產(chǎn)量達到27GW，比2009年增長118％，截至2010年年底，全世界太陽能電池產(chǎn)能達到37GW（見圖2-1）。2010年，全球光伏市場延續(xù)了過強勁的增長，據(jù)初步統(tǒng)計，太陽能光伏市場新增16.6GW（見圖2-2），與2009年新增裝機7.2GW相比，年增速超過100％，全球累計裝機接近40GW（見圖2-3），年發(fā)電量達到50TWh，全球光伏新增市場邁進10G時代。國外對太陽能光伏建筑一體化系統(tǒng)的研究開始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)歷了從示范到推廣，從屋頂安裝光伏到與建筑集成應(yīng)用，進而將光伏組件作為一種新型建筑材料的發(fā)展歷程。發(fā)達國家相繼推出光伏與建筑一體化項目和計劃，如表2-1所示，并頒布了相應(yīng)的激勵政策來推動該技術(shù)的推廣和應(yīng)用。譬如德國、美國、日本等一些發(fā)達國家，在光伏與建筑一體化方面已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的設(shè)計經(jīng)驗和技術(shù)水平。1日本日本所處緯度區(qū)域與我國部分地區(qū)相同，也有很豐富的太陽能資源。20世紀(jì)90年代中期，日本政府制定了一個龐大的太陽能光伏發(fā)電“屋頂計劃”，計劃在10～15年內(nèi)，在日本民用住宅的屋頂上裝戶用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，總裝機容量將達200MWp。為此，一方面日本政府撥出80億日元用于太陽能電池的規(guī)?；a(chǎn)，目的是降低太陽能電池成本；另一方面政府資助一些大學(xué)、研究所和企業(yè)進行開發(fā)研究。如三洋電氣公司推出了多種非晶硅電池與建筑材料相結(jié)合的產(chǎn)品：一種是做成曲線形瓦片形狀，每片面積為305c㎡，輸出功率為2.7Wp；另一種是90cmx35cm的平板非晶硅光伏組件，組件背面有扣件便于安裝，一般用做屋頂材料。三洋電氣公司還推出了半透明和不透明玻璃襯底的非晶硅光伏組件，用于商業(yè)建筑物的垂直幕墻。日本是最早制定扶持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的國家。1990年，日本修改《ElectricUtilityIndustryLaw》的技術(shù)規(guī)范與規(guī)則，取消了對光伏并網(wǎng)發(fā)電的限制和障礙，100KW以下的光伏并網(wǎng)不需要任何程序申請和批復(fù)，100～150KW也只是備案，無需申請和批復(fù)。1993年起開始實施“新陽光計劃”，以加速光伏電池、燃料電池、氫能及地?zé)崮艿鹊拈_發(fā)利用，其中2010年光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)為4.8GW。1997年又宣布實施7萬太陽能光伏屋頂計劃，目標(biāo)是到2010年安裝7.6GW的太陽能光伏電池。日本實行的是用戶補貼政策，即對消費者進行補貼，隨著市場的發(fā)展和技術(shù)的進步而調(diào)整。日本非常重視電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，并網(wǎng)發(fā)電需要履行非常復(fù)雜的手續(xù)，但為了扶持光伏產(chǎn)業(yè)，日本政府在充分考慮失誤與風(fēng)險的前提下，允許光伏發(fā)電進入電網(wǎng)系統(tǒng)，對于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極大示范作用。日本政府于1996年宣布了可再生能源（包括水電和地?zé)崮埽┑陌l(fā)展目標(biāo)，計劃到2010年將占到總的一次能源供應(yīng)量的3.1％（或1900萬噸油當(dāng)量）。為了實現(xiàn)以上目標(biāo)，日本政府制定了相應(yīng)的研究開發(fā)計劃、示范工程計劃和補貼政策。如2001～2005年的5年研究開發(fā)計劃，包括新一代太陽能電池、大面積非晶硅和多晶薄膜電池的開發(fā)，公共應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)以及遠期太陽能電池的開發(fā)（如納米薄膜太陽能電池、染料敏化電池、球狀硅電池等）。示范工程包括BIPV工程示范、光伏住宅集中并網(wǎng)示范（200座3KWp光伏住宅集中在一個地區(qū)進行并網(wǎng)運行）、光伏住宅推廣計劃（1994～2002年已經(jīng)安裝了80000套），地方新能源促進計劃和企業(yè)新能源資助計劃等。日本于1998年制訂了新的能源戰(zhàn)略，要點是努力實現(xiàn)合理有效的穩(wěn)定供應(yīng)，將石油需求比例逐步降低到47％；大力發(fā)展核電；積極開發(fā)新能源，使新能源的比例提高到3％。為應(yīng)對石油危機，日本于1974年提出了名為“陽光計劃”的新能源技術(shù)開發(fā)計劃，在太陽能電池方面的目標(biāo)是把用于宇航的技術(shù)移植到地面來應(yīng)用，并加速太陽能電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的開。此后日本又分別于1978年和1989年提出了“節(jié)能技術(shù)開發(fā)計劃”和“環(huán)境保護技術(shù)開發(fā)計劃”，要求售價降低20％，以便廣泛用于通信、路燈和屋外鐘等小型電源。同時，由于社會環(huán)保意識的提高，人們要求早日用上清潔的可再生能源，政府開展了市場龐大的民用住宅屋頂光電的應(yīng)用示范工程，并于1993年結(jié)束，證明技術(shù)上已基本過關(guān)，關(guān)鍵是經(jīng)濟性問題。1993年，日本政府將上述三個計劃合并成了規(guī)模龐大的“新陽光計劃”。于1994年啟動了“新陽光計劃”，提出“新陽光計劃”的主要目的是為了在政府領(lǐng)導(dǎo)下，采取政府、企業(yè)和大學(xué)三者聯(lián)合的方式，共同攻關(guān)，克服在能源開發(fā)方面遇到的各種難題。“新陽光計劃”的主導(dǎo)思想是實現(xiàn)經(jīng)濟增長與能源供應(yīng)和環(huán)境保護之間的平衡。為保證“新陽光計劃”的順利實施，政府每年要為該計劃撥款570多億日元，其中約362億日元用于新能源技術(shù)開發(fā)?！靶玛柟庥媱潯睂l(fā)展光伏發(fā)電作為國策，以50％的補助額度鼓勵居民使用太陽能發(fā)電，在光伏發(fā)電、太陽能電池的生產(chǎn)發(fā)展方面進步很快，目前以每年超過60％的速度增長。日本光伏快速發(fā)展的主要經(jīng)驗可以歸納為這樣幾個方面：作為國策來抓，從長遠出發(fā)，堅持不懈；通過優(yōu)惠政策加速推廣；在光伏的開發(fā)上注重實用化目標(biāo)。日本從國土狹小帶來的資源短缺和環(huán)境容量小等不利條件出發(fā)，把發(fā)展光伏作為國策，制訂長遠規(guī)劃和分段計劃，并及時根據(jù)當(dāng)時的主要矛盾采取有效措施推進。如在石油危機后，將光伏作為代替石油的主要措施，納入陽光計劃由日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)（NEDO）統(tǒng)一組織，除抓新技術(shù)開發(fā)外，還大力資助成熟技術(shù)的及時轉(zhuǎn)化，到1988年不僅把過去用于空間的光伏技術(shù)轉(zhuǎn)為地面應(yīng)用，在產(chǎn)量上亦超過美國而居世界第一。1992年巴西環(huán)發(fā)大會后，環(huán)保和生態(tài)問題為社會廣泛重視，通產(chǎn)省又及時把發(fā)展光伏作為改善城鄉(xiāng)環(huán)境保護和抑制地球生態(tài)環(huán)境惡化的主要措施納入新陽光計劃，除狠抓新技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)外，還對居民住宅用屋頂光伏及公共設(shè)施用光伏采取了補助造價1／3～1／2的優(yōu)惠政策。同時從管理上簡化，允許按24日元／kWh的家用電價余電上網(wǎng)，使用戶約在10年左右收回投資。環(huán)境意識的增強加上合理的優(yōu)惠政策，使光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展；同時生產(chǎn)規(guī)模的擴大又促進成本的降低，為加速推廣創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致2000年的太陽能電池產(chǎn)量躍居世界第一。日本政府為貫徹可持續(xù)發(fā)展方針，于2000年又頒布了《建設(shè)循環(huán)型社會基本法》，要求進一步加快發(fā)展光伏發(fā)電，初步規(guī)劃到2010年達到5000MWp，其中住宅用3000MWp以上，發(fā)電成本達25日元／KWh，基本與上網(wǎng)電價相同。2030年達52.5～82GWp，發(fā)電成本達到和常規(guī)火電持平的水平。日本同時頒布了新的凈電計量法（2004年12月31日《科學(xué)日報》報道），要求電力部門以商品價格購買多余的光伏電量，并實行補貼政策。具體的補貼政策是在安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)時進行工程補貼，這一補貼“逐年遞減”，從一開始補貼50％，分十年逐年遞減，到第十年時補貼減到零。除了光伏系統(tǒng)的安裝補貼外，還允許光伏發(fā)電系統(tǒng)“逆流”向電網(wǎng)饋電，意味著以同等電價購買光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。福島核電站事故發(fā)生后，日本政府決定減少對核能的依賴程度，努力發(fā)展太陽能及風(fēng)能等可再生能源，將著手研究開發(fā)太陽能發(fā)電相關(guān)技術(shù)，爭取到2020年時將安裝太陽能發(fā)電成本降到目前的1／3,2030年時降到1／6，同時還將爭取在所有能夠安裝的住宅及大樓頂部安裝太陽能電池板。日本是第一個從能源供應(yīng)安全、節(jié)能減排、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及民族興衰安危、國家發(fā)展戰(zhàn)略的角度認(rèn)識光伏產(chǎn)業(yè)的國家。日本光伏產(chǎn)業(yè)的特點是政府全面扶持，企業(yè)積極跟進，民眾大力配合，政策、技術(shù)和市場相互促進。政府政策鼓勵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品開拓和市場應(yīng)用，一方面，有效降低了光伏發(fā)電的成本，增加了其市場競爭力；另一方面，開拓了產(chǎn)品應(yīng)用市場，促使產(chǎn)品生產(chǎn)能力不斷增強，形成了產(chǎn)業(yè)鏈上各個部分的相互平衡和良性互動。2德國德國是世界上應(yīng)用太陽能、實現(xiàn)太陽能建筑一體化的強國，具有“光伏黑洞”之稱。從20世紀(jì)90年代，德國就鼓勵居民住宅與公共建筑安裝光伏發(fā)電設(shè)備?！疤柲芄夥蓓斢媱潯笔堑聡氏忍岢龅姆桨覆⑦M行實施。1990年，德國開始實施“一千屋頂計劃”，在私人住宅屋頂上推廣容量為1～5kW的戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。1998年10月提出了在6年內(nèi)安裝10萬套光伏屋頂系統(tǒng)，總?cè)萘吭?00～500MW，并于1999年開始實施“十萬太陽能屋頂”計劃；2003年新增光伏裝機容量120MWp；2004年通過了《優(yōu)先利用可再生能源法》，2006年德國當(dāng)年光伏裝機容量為750MWp，累計裝機2530MWp，成為世界光伏應(yīng)用增長最快的國家。在光伏組件與建筑相結(jié)合方面，ASE（ArchimedeSolarEnergy）所屬幾家公司分別推出了多種光伏組件，其中有大尺寸（1.5mx2.5m）的無邊框非晶硅組件，每塊組件功率可達360W，可用于垂直外墻和傾斜屋頂；也推出了尺寸為1mx0.6m的非晶硅不透明組件，可分別用于屋面、垂直幕墻和窗戶。2000年首先頒布了《可再生能源法》（EEG法案），規(guī)定了以對光伏發(fā)電上網(wǎng)電價進行補貼的方式，支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此后，德國政府在2004年對《可再生能源法》進行修正（2004年EEG修正法案），掀起了近幾年來光伏產(chǎn)業(yè)轟轟烈烈的發(fā)展。2004年EEG修正法案列出了可再生能源發(fā)電量占總體發(fā)電量比例的目標(biāo)：至2010年達到12.5％。然而據(jù)德國聯(lián)邦環(huán)境部數(shù)據(jù)顯示，至2007年底，可再生能源發(fā)電量占總體發(fā)電量比例為14.2％，超過了修正案中列出的比例，提前實現(xiàn)目標(biāo)。德國2000年頒布的《可再生能源法》，要求壟斷性能源企業(yè)，主要是電網(wǎng)企業(yè)，必須按照國家規(guī)定的價格或價格計算規(guī)則收購可再生能源產(chǎn)品。電網(wǎng)公司有義務(wù)收購可再生能源所發(fā)的電量，并支付最低的上網(wǎng)補償電價。在固定的時間范圍內(nèi)，享受固定的上網(wǎng)電價（光伏：20年加上安裝年），新建電站的上網(wǎng)電價每年遞減（光伏：5％／a），高于常規(guī)電價的那部分成本在全國范圍均攤。固定價格即政府直接明確規(guī)定各類可再生能源產(chǎn)品的市場價格。德國是這類價格政策的代表國家，德國于2007年通過法律的形式，制定光伏發(fā)電的價格是37.96～54.21歐分／kWh。世界上大約有40多個國家采用這種價格機制。這種機制的特點是可以根據(jù)政府的意愿，促進各種可再生能源技術(shù)的均衡發(fā)展，也可以推動某些可再生能源技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展。另外，德國的政策性銀行德國復(fù)興開發(fā)銀行（KFW）還設(shè)立了可再生能源投資專項資金和貸款額度，為可再生能源項目融資提供方便。作為政策延續(xù)，德國議會在2008年6月再次通過了《可再生能源修正法案》，于2009年生效（2009年EEG修正法案）。該修正法案對可再生能源發(fā)展目標(biāo)、補貼力度等進行了更改：（1）可再生能源發(fā)電量到2020年的目標(biāo)比重由20％修改為30％以上；（2）對各種類型的可再生發(fā)電的補貼電價進行修改，如較大程度地提高了風(fēng)電的補貼力度；降低了太陽能發(fā)電補貼力度；（3）新能源發(fā)電廠商可以自主選擇是否將發(fā)電出售給公共電網(wǎng)。在電力市場價格高于補貼價格的情況下，此修正法案可以讓新能源發(fā)電廠商直接將新能源發(fā)電出售給市場而不賣給電網(wǎng)，有利于保證新能源發(fā)電廠商在市場電價高企狀況下的利潤?？傮w來講，2009年EEG修正法案對光伏產(chǎn)業(yè)的補貼力度有所下降，而發(fā)電成本較低的風(fēng)能補貼力度有了提高，政策傾向于提高風(fēng)能在新能源中的比重。但光伏發(fā)電的補貼力度仍高于市場預(yù)期，光伏產(chǎn)業(yè)仍將繼續(xù)發(fā)展。德國政府最引人注目的舉動是于1998年開始實施的“十萬太陽能光伏屋頂計劃”。至2004年，德國實施“購電法”完成了十萬個太陽能屋頂?shù)陌惭b計劃。德國2000年頒布的《可再生能源法》（2004年又進行了更有利于光伏發(fā)電推廣的修訂），規(guī)定電力公司按照0.99德國馬克／kWh收購光伏上網(wǎng)電力。2004年又按照不同功率等級和不同安裝方式進行了修訂。德國《可再生能源法》關(guān)于光伏的主要內(nèi)容包括：（1）電網(wǎng)公司有義務(wù)收購可再生能源所發(fā)的電，并支付上網(wǎng)補償電費；（2）在固定的時間范圍內(nèi)，享受固定的上網(wǎng)電價（光伏：20年加上安裝年）；（3）新建電站的上網(wǎng)電價每年遞減；（4）成本均攤：高于常規(guī)電價的部分在全國范圍均攤；（5）光伏最初的上網(wǎng)電價是50.6歐分／kWh，2003年下降到45.7歐分／kWh。德國在2006年出臺了以后每年調(diào)降5.2％補貼的政策。2007年底又出臺對屋頂系統(tǒng)遞減：2009年和2010年遞減7％，2011年遞減11％；地面支架安裝系統(tǒng)遞減率：2009年和2010年遞減8.5％，2011年遞減9.5％。德國主要采用了兩種鼓勵方法：一是補貼電價政策，即用高價收購居民的太陽能電力匯入總電網(wǎng)，每度收購價約0.53歐元，而居民使用太陽能電力的價格則與普通電價相同，每度使用價格約0.21歐元，因此激發(fā)了居民在自家屋頂、庭院安裝太陽能發(fā)電設(shè)備的自覺性；二是貸款優(yōu)先，并對貸款貼息3％，鼓勵居民購買安裝太陽能發(fā)電設(shè)備。德國還采用“綠電收益購買綠電”的法律政策，即由國民自愿購買綠色電力，綠色電力比常規(guī)電力每度電多2～3歐分（大約每度電10歐分），電力公司將銷售綠電的收益用于購買高價綠色電力（每度電大約45.7～50.6歐分／kWh）。這樣，安裝光伏發(fā)電的用戶可以通過向電力公司銷售高價綠色電力獲得收益，銀行的貸款可以如數(shù)回收，光伏生產(chǎn)廠家通過銷售太陽能電池盈利，政府達到了推廣清潔能源的目的，電力公司通過銷售綠電的加價購買高價綠電，經(jīng)濟上不虧損（取之于民用之于民），還完成了減排任務(wù)，政府通過媒體的廣泛宣傳，那些自愿購買綠色電力的人知道自己付出了很少的綠電加價，而獲得了更好的生活環(huán)境和能源及電力的可持續(xù)供應(yīng)，而且為國家在做貢獻。德國政策的核心是對所有的電量實行綠色電力加價和高價收購綠色電力，同時配合低息貸款政策，2010年安裝量達7400MW，占世界新增安裝總量的45％。我國2009年的發(fā)電量是3.65萬億度電，如果實行每度電加價1分錢，則全國的綠電加價為365億元，2分錢就是730億元。而對于一個每天用2度電的家庭，一年綠電加價的支出只有15元。3美國美國是世界上能量消耗最大的國家，為降低能耗、減少污染、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，政府制定了一系列政策和計劃，科研機構(gòu)和有關(guān)公司紛紛響應(yīng)，積極推進光伏與建筑一體化項目的實施。美國于1997年宣布實施“百萬屋頂計劃”，已有30個州出臺法案鼓勵光伏并網(wǎng)發(fā)電，預(yù)計到2020年光伏發(fā)電將占美國發(fā)電裝機增量的15％，安裝量達到2000萬kW。美國國會也通過了《節(jié)約能源房屋建筑法規(guī)》等鼓勵新能源利用的法律文件，在經(jīng)濟上也采取有效措施，不僅在太陽能光伏利用的研究方面投入大量經(jīng)費，而且由國會通過一項對太陽能光伏系統(tǒng)買主減稅的優(yōu)惠辦法。正因為此，美國太陽能光電建筑的發(fā)展極為迅速，目前無論是對太陽能光伏建筑的研究、一體化設(shè)計，還是光伏材料、部件產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用以及規(guī)?；纳虡I(yè)應(yīng)用，均處于世界領(lǐng)先地位，并在美國國內(nèi)形成了完整的太陽能建筑產(chǎn)業(yè)體系。美國現(xiàn)在已經(jīng)不再采用在屋頂上安裝一個龐大的裝置來收集太陽能，而是將光伏組件直接嵌入屋頂和外墻，實現(xiàn)光伏與建筑一體化。這種建筑物一體化的設(shè)計思想是史蒂文·斯特朗在20年前倡導(dǎo)的。由于當(dāng)時太陽能電池過于昂貴而無法實施。如今太陽能電池的價格只有當(dāng)時的1／3，現(xiàn)在這種新型光伏材料比高檔建材便宜，不到一輛汽車的成本就能買到一套有太陽能發(fā)電裝置的屋頂，并且能在25～30年內(nèi)滿足自家的電能需求。不僅居民住宅能夠推廣使用，公共建筑也可在外墻安裝太陽能發(fā)電裝置。太陽能電池能夠在白天高峰時間內(nèi)產(chǎn)生大量的電能，從而形成電能儲備，以供隨時使用。根據(jù)一體化的設(shè)計思想，美國電力供應(yīng)部和能源部正合作推出新型建筑部件，如住宅屋頂太陽能“屋面板”及用于商業(yè)性建筑正面的“窗簾式”墻壁。美國已有40多家建筑公司在經(jīng)營太陽能住宅，其中的11家已有8年以上建造太陽能住宅的歷史。美國最早對可再生能源的立法是于1978年通過的《公用事業(yè)管制政策法》（PublicUtilitiesRegulatoryPolicyAct），該法案促使美國在20世紀(jì)80年代可再生能源發(fā)展達到12GW。接著，美國總統(tǒng)克林頓在1997年6月宣布了太陽能“百萬屋頂計劃”（MillionSolarRoofsInitiative），準(zhǔn)備在2010年以前，在100萬座建筑物上安裝太陽能系統(tǒng)，主要是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱利用系統(tǒng)?！赌茉凑叻ā罚‥nergyPolicyAct）最早實施于1992年，實行13個年頭后，于2005年修正。1992年的能源政策法關(guān)于可再生能源主要規(guī)定有：（1）對太陽能光伏發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電項目減稅10％；（2）對風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電減免1.5美分／度的稅金，為期十年；（3）對于1993年10月1日至2003年12月30日建造的可再生能源系統(tǒng)，并屬于州政府或市政府所有或非營利機構(gòu)的電力公司，也給予為期10年、1.5美分／度的稅金減免；（4）2004年，抵稅優(yōu)惠額度提高到每度電1.8美分。到了2005年8月，布什政府宣布《能源政策法》修正案，修正后的能源政策法關(guān)于可再生能源部分主要包括：（1）再次授權(quán)再生能源設(shè)備獎勵計劃，提供太陽能、風(fēng)能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)能（含沼氣）等可再生能源賦稅減免。在光伏方面，對商用光伏系統(tǒng)，30％稅收抵扣2年，之后為10％；而對居民用光伏系統(tǒng)，30％稅收抵扣2年，但2000美元封頂；（2）批準(zhǔn)1億美元用于改善既有的水壩效率，增進水力發(fā)電與環(huán)境保護取得平衡，畢竟水力發(fā)電是最大可再生能源來源，約占總發(fā)電量10％；（3）宣示2013年可再生能源需達總能源7.5％的目標(biāo)；（4）新增可再生能源防護條款（RenewableEnergySecurityAct）提供財政援助去修復(fù)更新一般住宅因年久風(fēng)化的可再生能源設(shè)備。2007年12月，布什總統(tǒng)簽署了《能源獨立與安全法》（EnergyIndependenceandSecurityAct）。該法立法的目的旨在提高美國的能源獨立性和安全程度，提高可再生燃料的產(chǎn)量，保護消費者，提高產(chǎn)品、建筑、汽車的效率，促進科研和應(yīng)用碳捕獲與埋存技術(shù)選項，提高美國聯(lián)邦政府的能源績效。該法列明以下目標(biāo)：