1．光伏产业及市场

国际光伏工业在过去15年平均年增长率为15％。90年代后期，世界市场出现了供不应求的局面，发展更加迅速。1997年世界太阳电池光伏组件生产达122MWp，比1996年增长了38％，是4年前的2倍，是7年前3倍，超过集成电路工业发展速度，超出光伏界专家最乐观的估计。1998年光伏组件生产达到157.4MWp（表3-2），市场份额为晶硅电池87％，非晶硅电池12％，CdTe电池1％。如图1所示。光伏发电累计总装机容量达到800MWp。

表3-2 1991－1998年世界光伏组件的销售量（MWp）

在产业化方面，各国一直在通过改进工艺、扩大规模和开拓市场等措施降低成本，并取得了巨大进展。以美国为代表，能源部1990年起动了 PVMaT（光伏制造技术）的产业化计划，通过国家可再生能源实验室（NREL）实施，并成立了国家光伏中心，联合产业界、大学和研究机构共同进行攻关，以求大幅度降低成本。这一计划的实施已经产生了非常明显的效果，商品化电池效率从10－13％提高到12－15％。 生产规模从1－5MWp/年发展到5－20MWp/年，并正在向50MWp扩大。生产工艺不断简化，自动化程度不断提高。三年来，世界的光伏组件的生产成本降低了32％以上，第一次降到3美元/Wp以下，国际市场光伏组件售价在4美元/Wp左右,这种趋势还在继续发展。美国光伏系统电价成本目标：2005年光伏系统安装成本3美元/Wp（11美分/kWh）, 2010年1.5美元/Wp（6美分/kWh以下）。欧洲和日本也有类似的计划。竞争促使各发达国家的产业化技术几乎以大致相同的水平和速度向前发展。在太阳能光伏发电领域，印度在发展中国家处领先地位。目前印度有80个公司从事光伏工业和太阳电池组件的生产， 6个太阳电池制造厂12个组件生产厂，1997－1998年间，电池生产8.2MWp，组件生产11MWp，出口4MWp，预计2002年生产将达到50MWp/年；截止1998年，印度光伏系统安装容量达到35MWp，计划1998－2002安装150MWp。

世界各大公司业纷纷制定和实施扩产计划，98年初PVIR统计，正在实施和扩产的新增能力为263.5MWp/年, 比1997年高出2倍，可以说，太阳能光伏发电技术和产业正在腾飞，预测今后10年光伏组件的生产将以20％－30％甚至更高的递增速度发展，2010年生产达到4.6GW/年，总装机容量达到18GW。 快速发展的屋顶计划、各种减免税政策、补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格为光伏市场的发展提供了坚实的发展基础。市场发展将逐步由边远地区和农村的补充能源向全社会的替代能源过渡。预测到下世纪中叶，太阳能光伏发电将达到世界总发电量15－20％，成为人类的基础能源之一。

我国太阳能光伏发电技术产业化及市场发展经过近二十年的努力已经奠定了一个良好的基础。目前有4个单晶硅电池及组件生产厂和2个非晶硅电池生产厂。1998年我国太阳电池的产量为2.1MWp，约占世界产量的1.3%，总装机容量12MWp占世界的1.5%。但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，表现在以下几个方面：

1）生产规模小。我国几个太阳电池组件厂的实际生产能力约为0.4～0.6MWp/年，生产的规模化程度比国外5－20MWp生产规模低一个多数量级；

2）技术水平较低。电池效率平均在10－13％，比国外平均低两个百分点；封装水平和质量同国外有一定差距；

3）专用原材料国产化程度不高。专用材料如银浆、封装玻璃、EVA等曾列入国家“八五”攻关计划，并取得一定成果，但性能有待进一步改进，部分材料仍然采用进口品；

4）成本高。目前我国电池组件成本约35元/Wp（4.2美元/Wp），平均售价44元/Wp（5.3美元/Wp），成本和售价都高于国外产品。

5）市场培育和发展迟缓。我国地域广大、人口众多，7000万人生活在无电地区，光伏发电的潜在市场非常巨大。光伏市场虽然逐年发展和扩大，但在市场培育和开拓方面还缺乏相应的支持政策、法规、措施，投入少，市场发展迟缓。对比之下，国外各大公司和世界银行对开拓中国光伏市场表现出极大兴趣和热心。例如，世界银行通过GEF（全球环境基金）项目向中国赠款2500万美元用于光伏市场开拓，总计10MW户用光伏发电系统；荷兰政府向新疆赠送近10万套户用光伏电源系统，价值1500万美元；日本、美国、欧洲的一些公司也都有过类似的赠送和示范项目，这对我国光伏事业的发展无疑是起着推动和催化作用。面对能源和环境的双重压力以及将被开发出来的巨大市场，我国的光伏产业必须加快步伐迎接严峻的挑战。

2．国内外技术进展和重大突破

为降低光伏发电成本的各种研究开发工作一直在发达国家中紧张地进行着。其中以晶硅材料为基础的高效电池和薄膜电池是基础研究工作中的热点课题。澳大利亚新南威尔士大学高效单晶硅电池效率已达24.7％，美国、日本、德国的高效电池效率达到20％以上。澳大利亚新南威尔士大学多晶硅电池效率突破19.8％（1cm²），美国、德国等达到18％以上。日本Kyocera公司225cm²多晶硅电池效率达到17.1％。晶硅电池的这些成就对于产业界的促进是很大的。薄膜电池的研究工作主要集中在非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜、CdTe、CIS上。非晶硅薄膜电池通过双结、三结迭层和Ge-Si合金层技术，在克服光衰减和提高效率上不断有新的突破，实验室稳定效率已经突破13.0％。CdTe电池效率达到15.8%，CIS电池效率18.8％。多晶硅薄膜电池的研究工作自1987年以来发展迅速，成为世界关注的新热点。由于硅是地球上储量第二大元素，作为半导体材料，人们对它研究得最多、技术最成熟，而且性能稳定、无毒，因此人们对多晶硅薄膜的研究愈来愈重视。1995年澳大利亚新南威尔士大学与太平洋能源公司合作，投资5000万美元，计划用7年时间开发出此种薄膜电池的产业化技术，然后建立20MW生产线。可行性分析指出，电池成本可下降到每瓦1澳元以下，其发电

成本可与燃煤发电相比。此项工作在美国、日本、欧洲也在加紧进行。

表3-3 我国研制的地面太阳电池效率水平

我国太阳能光伏发电技术的研究开发工作经过近二十年的努力已经有了一定的基础。先后开展了晶硅（单晶、多晶）高效电池，非晶硅薄膜电池，CdTe、CIS、多晶硅薄膜电池，技术水平不断提高，个别项目达到或接近国际水平，如表3-3所示。同时开展了光伏发电系统及其关键电气设备研制工作，建成kW级独立和并网光伏示范电站，先后在西藏研建25kW－100kW 7个光伏电站及多种光伏应用工程，为我国光伏电站的发展作出了开拓性工作。但在总体水平上同发达国家相比还有较大的差距。

1．太阳能热水器

太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。1998年世界太阳能热水器的总保有量约5400万m²。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居世界首位，分别为1m²/人和0.7m²/人。日本有20％的家庭使用太阳能热水器，以色列有80％的家庭使用太阳能热水器。

我国二十多年来，太阳能热水器得到了快速发展和推广应用。70年代后期开始开发家用热水器。目前全国有500多个热水器生产厂家，1998年的产量约400万m²，总安装量约1400万m²，产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约100～150公斤标准煤。

80年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。清华大学开发的全玻璃真空管集热器结构简单，类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。全玻璃真空管集热器已经实现了产业化，目前全国有60多个全玻璃真空管集热器生产厂，年产3百多万只真空管。80年代后期至90年代初，北京市太阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研制成功热管式真空管集热器，1996年与德国DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂，实现了规模化生产，1998年生产了11万只真空管，产品销往国内外。

目前在市场上占主导地位的热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型热水器国内市场份额约65％，；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35％，不同热水器的市场份额见表3-4，目前热水器主要用于家庭，其次是厂矿机关公共场所等。

表3-4 我国家用热水器的市场份额

“平板热水器热性能评价实验方法”（GB 4271-84）

“平板热水器产品技术指标” （GB 6424-86）

“家用热水器热性能实验方法” （GB 12915-91）

“全玻璃真空管集热器” （GB/T 17049-1997）等。

但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远没有开发出来，热水器的户用比例只有3％，与日本的20％和以色列的80％相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。

2．太阳能空调降温

就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器那样高，主要问题是成本高。但对于缺电和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国“九五”期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对除潮降温系统进行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。实验室建立了除潮系统的样机和使用条件。

3．太阳能热发电

太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。

1）槽式线聚焦系统

该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。Luz公司1980年开始开发此类热发电系统，5年后实现了商业化。1985年起先后在美国加州的Mojave沙漠上建成9个发电装置，总容量354MW，年发电总量10.8亿kWh。9个电站都与南加州爱堤生电力公司联网。随着技术不断发展，系统效率由起初的11.5％ 提高到13.6％。建造费用由5976美元/kW降低到3011美元/kW，发电成本由26.3美分/kWh降低到12美分/kWh。

2）塔式系统

塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温。

80年代初，美国在南加州建成第一座塔式太阳发电系统装置－Solar One。起初，太阳塔采用水－蒸汽系统，发电功率为10MW。1992年，Solar One经过改装，用于示范熔盐接收器和储热系统。由于增加了储热系统，使太阳塔输送电能的负载因子可高达65%。熔盐在接收器内由288℃加热到565℃，然后用于发电。第二座太阳塔Solar Two于1996年开始发电，计划试运行三年，然后进行评估。Solar Two发电的实践不仅证明熔盐技术的正确性，而且将进一步加速30-200MW范围的塔式太阳能热发电系统的商业化。

以色列Weizmanm科学研究所最近正在对塔式系统进行改进。利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光反射到固定在塔的顶部的初级反射镜——抛物镜上，然后由初级反射镜将阳光向下反射到位于它下面的次级反射镜——复合抛物聚光器（CPC），最后由CPC将阳光聚焦在其底部的接收器上。通过接收器的气体被加热到1200℃，推动一台汽轮发电机组，500℃左右的排气再用于推动另一台汽轮发电机组，从而使系统的总发电效率可达到25-28%。由于次级反射镜接收到很强的反射辐射能，因而CPC必须进行水冷。整个实验仍处于安装、调试阶段。

3）碟式系统

抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。

美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的7kW碟式/斯特林发电系统，5年投入经费1800万美元。1996年Cummins向电力部门和工业用户交付7台碟式发电系统，计划1997年生产25台以上。Cummins预计10年后年生产超过1000台。该种系统适用于边远地区独立电站。

美国热发电计划还同时开发25kW的碟式发电系统。25kW是经济规模，因此成本更加低廉，而且适用于更大规模的离网和并网应用。1996年在电力部门进行实验，1997年开始运行。

由于碟式/斯特林系统光学效率高，启动损失小，效率高达29%，在三类系统中位居首位。

4）三种系统性能比较

三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。三种系统均可用单独使用太阳能运行，也可安装成燃料混合系统，其性能比较如表3-5所示。

我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在70年代末就开始了，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决，加上经费不足，热发电项目先后停止和下马。国家“八五”计划安排了小型部件和材料的攻关项目，带有技术储备性质，目前还没有试验样机，与国外差距很大。

表3-5 三种系统性能比较

4．太阳房

太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看作一个集热器，通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的。太阳房概念与建筑结合形成了“太阳能建筑”技术领域，成为太阳能界和建筑界共同关心的热点。太阳房可以节约75—90％的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位，特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。

我国太阳房开发利用自80年代初开始，截止1997年底，全国已经建起740万m²的太阳房，主要分布在山东、河北、辽宁、内蒙、甘肃、青海和西藏的农村地区。其中辽宁省的400所中小学校建造了被动太阳房，总面积达50万m²。我国被动式太阳房平均每平米建筑面积每年可节约20～40公斤标煤。

我国太阳房的发展目前还存在以下问题：太阳房的设计和建造没有和建筑真正结合起来变成建筑师的设计思想和概念，没有纳入建筑规范和标准，一定程度上影响快速发展和实现商业化。其次是相关的透光隔热材料、带涂层的控光玻璃、节能窗等没有商业化，使太阳房的水平受到限制。

用于蔬菜和花卉种植的太阳能温室在中国北方地区较多采用。全国太阳能温室面积总计约700万亩，发挥着较好的经济效益。

5．热利用的其他方面

我国是太阳灶的最大生产国，主要在甘肃、青海、西藏等西北边远地区和农村应用。目前大约有15万台太阳灶在使用中。主要为反射抛物面型。其开口面积在1.6－2.5m²。每个太阳灶每年可节约300kg标煤。

太阳能干燥是热利用的一个方面。目前我国已经安装了有1000多套太阳能干燥系统，总面积约2万m²。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草药干燥等。

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文章内容转载自《中国新能源与可再生能源1999白皮书》中国计划出版社出版