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光伏产业的能耗_投资经济性及其社会效益分析 太阳能光伏发电的前景与应用上海电力 2006年第 4期 光伏产业的能耗、投资经济性及其社会效益分析 郑天航 (上海空间电源研究所　光伏研究中心 ,上海　 200233) 摘　要 :太阳能是一种资源丰富的清洁可再生能源 ,发展太阳能光伏产业对整个社会和国家有巨大的长期效 益。文章针对各种不同技术的光伏发电系统产业链各环节 ,进行了全面的能耗、投资经济性及社会效益分析。 指出我国太阳能光伏产业链存在两头在外的发展现状。同时指出 ,我国光伏发电在应用端的发展滞后 ,导致 光伏产业的社会效益在国内不能很好体现 ,从本国能源可持续发展角度 ,难以产生显著贡献。文章指出 ,光伏 发电是一种需要高初始投资的行业 ,其投资回报率有待进一步改善 ,迫切需要制定一个具有竞争力的长期发 展战略。文章对我国光伏产业发展的前景与方式提出了有益的建议。 关键词 :光伏产业 ;太阳电池 ;回收年限 ;社会效益 中图分类号 : TM615　　文献标识码 :A 1　引言 目前,在全球能源供应紧张和环境问题日益 严重的情况下 ,经济和社会的可持续发展受到了 巨大挑战 ,发展和利用清洁而安全的可再生能源 受到了广泛重视。 太阳能作为一种资源丰富、分布广泛且可永 久利用的可再生能源 ,具有极大的开发利用潜 力[1]。特别是进入 21世纪后 ,太阳能光伏发电产 业成长非常迅速 ,据统计 ,最近 5年 ,世界上太阳 电池总产量以平均每年超过 30 %的速度增长 , 2004年 ,全球太阳电池产量已经达到 1 194 MW , 2005年 ,世界光伏系统总装机容量达到 2 200 MW。光伏产业已经真正成为世界经济发展中的 一个独立分支 ,规模超过数十亿美元 [2 ,3]。 光伏发电是通过先消耗能量再提供能量的方 式来运作 ,以此来获得额外的太阳能。这样 ,其中 就会涉及能量的投入与产出、经济上的投资回报 率以及社会效益等问题 [4]。随着产业规模的快速 成长 ,这些问题是我们在发展光伏产业过程中必 须关注的 ,确保其给人们生活和社会发展提供健 康的能源保障和良好的经济支持。 针对光伏产业中涉及到的以上问题 ,本文在 对整个光伏产业链中各技术环节分析的基础上 , 结合对行业内部实际情况的资料调查 ,对其中能 源的消耗与产出问题及经济上的投资回报收益进 行科学的分析和研究 ,同时对光伏产业的社会效 益和未来发展进行深入探讨。 —348 — 2　分析思路与研究对象 光伏发电产业链是一个跨度很宽的能量密集 型、技术密集型和资金密集型产业链 ,这个产业的 发展与环境和社会关系密切。位于产业链上游的 是原材料和各种生产设备供应商 ,中间是太阳电 池生产和封装环节的生产者 ,下游则是各种应用 产品及其零部件 (包括蓄电池、逆变器等 )的开发 商和广阔的应用市场。每个环节内部又包括若干 个子系统和中间环节 ,如图 1所示 (功率 W为峰 值功率 ),它们共同推动着整个光伏产业的发展。 下面具体的分析思路将按照从“上游 —电池与组 件生产商 —下游”的路线来对其中涉及到的各环 节中能量的分配和资金的流向进行探讨。 就具体的研究对象来说 ,在目前的光伏系统 中 ,涉及到的技术体系非常广泛 ,按照材料来分包 括 :砷化镓 GaAs、晶体硅 c2Si、多晶硅 mc2Si、非晶 硅 a2Si、铜铟硒 CulnSe (CIS) ,碲化镉 Cd Te以及 各种 GaAs与 Si的聚光体系等。除了 GaAs主要 用于空间卫星和飞行器外 ,真正在陆地上实现规 模化应用的主要是 Si系列太阳电池 ,其在地面光 伏发电市场的占有量目前超过 93 %[5]。在可预 见的未来时间内 ,因为材料的丰富、工艺的成熟和 技术本身的快速发展 ,在地面太阳能光伏应用市 场领域中 , Si系列太阳电池会始终占据主导地 位。因此 ,在分析中 ,研究内容主要集中在 Si系 列太阳电池体系中 ,主要包括 :c2Si、mc2Si、a2Si和 Si聚光电池。另外 ,对薄膜电池来说 ,不同类型  2006年第 4期上海电力太阳能光伏发电的前景与应用 图1　光伏产业链结构 ,考虑的因素基本相同,像衬量与电池板电能产生速度的比值来计算能量的回 底、工艺和设备等,因此,选择 a2Si电池作为薄膜 电池的代表性研究对象就可以反映其他类别薄膜 电池的情况。 3　能耗分析 3. 1　能耗及能量回收期限 在对光伏发电行业的能耗进行分析之前 ,首 先需要明确的是应该如何来定义能量回收期限。 在这里引入净能量的概