荒漠电站与BIPV并重


  70岁的鲁延武是一个心直口快的光伏学者,光头上显露的质朴衬托着目光中的睿智,使他显得既平易近人又使人敬仰。

  第一次邂逅鲁先生还是在2010年12月19日的中国新能源战略总裁峰会上,鲁延武与周凤起、喜文华、赵玉文、吴达成等中国光伏产业的专家同台激辩国内市场的启动、国内大型光伏工程存在的问题等话题,当时我是论坛主持人,鲁延武那激昂的语调和鲜明的观点给我留下来深刻的印象。特别是他提到国内某城市光伏电站样板工程基本成为不发电的“形象工程”时,我更加钦佩他的胆略和远见。

  这次约访鲁延武是在《阳光能源》(Sun Energy)编辑部。鲁延武大清早驱车从几十千米外的昌平专程来到《阳光能源》(Sun Energy)编辑部,我深深地被他的勤奋和诚恳所感动。

  鲁延武退休后服务于北京日佳电源有限公司,这次谈的主要话题是中国光伏电站与欧洲光伏电站运行环境分析。

  欧洲的光伏电站主要建筑在屋顶上,有公共建筑屋顶上的光伏电站,也有居民“House”顶上的光伏系统。而中国的光伏电站以大型荒漠电站闻名。2009年、2010年连续两次累计将近300兆瓦的荒漠光伏电站特许权项目招标项目引起全世界行业人士的关注。那么欧洲的屋顶光伏系统和中国的荒漠电站相比,究竟孰优孰劣呢?鲁延武先生从经济性和国家政策多方面进行了分析。

  中国适合发展荒漠电站

  从长远发展的角度来看,大约在未来100年之后,石油、煤炭等化石能源将消耗殆尽,火电有可能将从能源生产领域消失。鲁延武预计到那时太阳能光伏发电将有可能占到总发电量60%以上的比例。如此大的光伏发电需求量需要庞大的承载面积,只有广阔的西部荒漠才能满足。

  从国外光伏系统的发展来看,日本发展比较早一些,东京城市圈5年前就已经有17000多个屋顶电站(包括民用系统和工业系统等),但总发电量却不到东京总用电量的2%~3%。后来德国和意大利、西班牙纷纷发展光伏系统。这些国家土地资源不太丰富,也没有荒漠,不具备建设大型光伏电站的条件,不可能占用大量的农田、绿地、森林来发展光伏电站。所以只能发展屋顶系统。

  相对而言,中国西北有大片的荒漠,阳光充足,具有发展荒漠电站得天独厚的自然资源。

  对此,业内专家也曾经做过国内未来太阳能发电资源方面的相关研究。2006~2007年间中国可再生能源学会光伏专业委员会曾经给国家发改委递交过一份白皮书,论证了如果把我国沙漠面积的十分之一都铺上太阳能电池板,所发电量将会超过现在所有发电量的总和,并且还要超过好多倍。因此,从理论上讲,荒漠电站的可用资源极其丰富。而城市光伏系统则明显具有一定的局限性,即使把城市中的所有屋顶和玻璃幕墙用来建设光伏系统,其发电量在总用电量中也只能占到极低的比例。

  荒漠电站成本低于城市光伏系统

  一些业界人士认为,中国的荒漠电站建设在远离中心大城市的西部地区,电网输电要投入巨大的成本,长途输送也会造成较大的电力损耗,增加了许多无形的成本,在经济性上不可行。对此鲁延武认为,从经济性的角度来看,沙漠电站建设中涉及到的问题比较少,建设成本低,而屋顶则相当复杂,导致成本很高。

  鲁延武说,输电确实会造成一定的复杂性,会增加一些成本,但是与城市光伏系统相比,就算把输电成本计算在内,荒漠电站的总体成本还是比较低。至于电力损耗,未来完全可以通过超高压直流输送将损耗降到最低。

  荒漠电站用地成本低、涉及到的问题比较单纯。而城市光伏系统涉及到建设环境、技术要求、物权关系等方面的复杂因素,比如建筑物的外观设计、屋顶承重、楼宇间防风级别的设计、屋顶防雷设计、后期管理等问题,大大抬高了成本。

  中国城市光伏系统发展忧思

  当前中国并网问题没有完全解决,像“金太阳”这样的城市光伏系统,国家虽然要求并网,但电网却不允许送电,不允许产生“逆流”,因为电网不能很好地消纳光伏发电。这就造成了一系列障碍,因为太阳光的辐照强度不稳定、难以预测,光伏发电只要并网,就难免产生逆流。鲁延武认为,并网却又要避免逆流在技术上难以行得通。

  上网电价法起源于德国,接着日本的绿能政策也实行了上网电价法,并且对设备进行补贴。这些国家上网电价法的实施使老百姓能够很直观地看到投资光伏电站的效益:在自己家的楼顶建一个分散型光伏电站,大概相当于买一辆高档小轿车,建电站后享受上网电价补贴,把电卖给电网公司,领取补贴。因此,建电站就是投资,太阳一出来就等于天上“掉钱”。一般8年就能收回整个电站的投资成本,之后电站的运行就开始挣钱。在寿命期内,至少还能挣回相当于投资一个电站的利润。鲁延武十分推崇上网电价法,他认为,从这个意义上说,实行上网电价的国家,建设光伏电站不是做样子,老百姓建设光伏电站的目的就是为了投资赚钱,从而实现了应用绿色能源,体验环保低碳生活。

  “中国必须走荒漠电站与BIPV并重的道路。”鲁延武如是说。据鲁先生透漏,国家发改委已经在起草《上网电价法》。“一旦BIPV实行《上网电价法》,必然会调动居民的积极性,国家光伏产业将会开创新局面。”

  对于城市样板工程的质量问题,鲁延武提出关键性的两点建议,一是走精品路线,二是加强售后管理。据透露,国家很快将开始对已建电站通过数字收集、数据管理等手段监控其实际发电量。

  未来硅基材料还将是主角

  鲁延武认为,可再生能源中的主角是太阳能光伏发电,而光伏发电中的主角是硅基材料。因为地球上的硅资源几乎是无限量的,而且从目前的发展趋势来看,硅的成本还有下降空间。目前虽然有一定的污染,但是随着科技的发展,这些问题都能够解决。

  多晶硅和单晶硅现在处于一个技术平台期,目前硅晶体的转换率基本上已经做到14%~15%,最好的能做到18%。从13%、14%上升到现在这个台阶,已经有6、7年的时间了,这6、7年来一直停留在这个台阶上。晶体硅实验室转换效率的世界纪录达到27%也已经好多年了。从欧洲、澳大利亚、日本等地的一些研究成果来看,这个台阶似乎要突破。鲁延武风趣地说,这有点像运动会上的百米赛跑,10'8、10'9的速度已经保持了好多年,去年奥运会一下子就突破了。整个人类都在突破世纪记录。现在晶体硅的应用转换效率和实验室转换效率还有百分之十几的台阶可走。因此,随着科技的发展,产业化应用还会进一步向实验室结果靠近。鲁延武觉得,要是再上一个台阶,达到20%的话,成本将会进一步大幅下降。以迎接零补贴时代的到来。

  当前铜铟镓硒是行业关注的热点,主要有四方面的原因:第一,铜铟镓硒的转换效率目前已经达到18%~20%;第二,铜铟镓硒的成本很低,制造工艺比较简单,当然铜铟镓硒的工艺成熟还需要一个过程;第三,铜铟镓硒的寿命可以达到70年,基本上跟建筑物的寿命相等;第四,建筑一体化的设计和应用都比较简单可行。鲁延武认为,虽然具备各种优势,但是铜铟镓硒目前的产业化应用还有待时日,地球上铟、镓、硒等资源的储量也十分有限。未来能不能成为主流光伏基材还不好说。