人物介紹:沈輝,中山大學太陽能系統研究所所長,在納米材料、太陽電池研究方面承擔國家、省市多項科研項目,所創建的中山大學太陽能系統研究所在國內產業界有重要影響。
人物語錄:
“說光伏高污染高耗能的,是沒有基本的常識!”
“我們要檢討自己:沒有規劃、一哄而上、同質化嚴重。”
“學習日本和德國,把最好的給自己用。”
“光伏十年發展,最顯著的進步是價格大幅降低。”
南度度“能言善道”訪談專題001期:沈輝
【光伏從天上走下凡間,中國成為第一光伏大國】
南度度:作為中國光伏領域的學者,你能否簡單介紹一下中國光伏產業的發展歷程?
沈輝:我國的光伏發展起步較早,從上個世紀六十年代就開始了。最早是中科院半導體研究所開展晶體硅電池研究,接著天津18所將這個技術用于航天領域,在衛星上應用太陽電池發電。后來主要是由天津18所和上海811所共同負責航天器上的太陽電池的研發與生產,最早除了在衛星使用外,也開始在海上航標燈應用太陽電池。當然,光伏發展在文革期間就中斷了。但從80年代末期至90年代初,中國光伏產業開始起步,如最早的光伏企業像開封半導體廠、秦皇島華美太陽能、寧波太陽能、云南半導體廠、深圳大明等,當時主要是的市場是西部無電地區的供電需求,此外還有通訊、石油管道防護需要等。當時西部(西藏、青海、內蒙、新疆,包括云南)一些地區沒有電,電網過不去,國家為了解決這些地區的基本用電,先后啟動了光明工程、鄉鄉通等光伏發電項目。
在90年代,中國光伏產業發展是非常緩慢的,一是太陽電池造價太貴,二是太陽電池技術不成熟,但為了解決西部無電地區用電問題(當時最多有8千萬人有用電困難),光伏是最佳解決方案。
在國際上,也是從1973年第一次石油危機以后,光伏發電開始從天上走下凡間,日本、德國及美國都加大研發力度,尋求新能源的解決途徑。在80-90年代的光伏產業主要是在日本、德國、美國得到初步形成與發展,他們看得比較遠,主要是通過國家項目推動光伏發展,如日本的“陽光計劃”和“新陽光計劃”,德國的“十萬屋頂計劃”,美國的“百萬屋頂計劃”。直到2004年前,日本、德國與美國這三個國家在光伏發展方面一直是走在前面的,從光伏裝備、電池工藝到光伏產品,主要還是由這三個國家首先發展起來的,這些也為世界的光伏發展、特別是我國光伏快速發展提供了很好的范本與基礎條件。
2001年,施正榮博士帶領技術團隊回國創建無錫尚德,利用國外技術,并依靠國內最早光伏企業的一批老專家,先是借助我國西部市場,在尚德初創期間,西部仍然是國內的主要市場。光伏所到之處,改變了西部居民的生活命運:孩子可以在電燈下寫作業了,最基本的生活電器也能用上了。尚德后來借助德國及歐洲市場,迅速發展起來。
2004德國“可再生能源法修正法”出臺,每度電最高可補助人民幣將近6元,當時德國的電價不到2元,德國市場一下子井噴,于是中國的光伏出口供不應求。德國提供技術,賣裝備和硅片給中國,中國來加工。接著,歐洲包括意大利、西班牙的市場也起來了。直到現在“雙反”,中國光伏還有四分之一的銷路在歐洲。
2005年無錫尚德帶頭在紐交所上市,引發中國光伏的迅猛發展,一下子出現了幾百上千家企業。盡管后來我們經歷了2008-2009年的金融危機和2010-2011年的“雙反”,但不可否認的是,中國先后趕超美國、日本和德國,在2008年成為全球第一大光伏制造國并保持至今。
南度度:中國光伏企業是否擁有了自主技術?
沈輝:中國光伏在技術發展上有“三步凱歌”。第一步就是以施正榮為代表的,在2003-2005年,把中國太陽電池做起來了;第二步是2005-2007年,彭小峰把硅片做起來了;2007年以后,保利協鑫把多晶硅生產及關鍵設備解決了。
我們承認,技術一開始是人家的,最早的技術、裝備、工藝和原材料都是來自德國及美國等國家,但現在我們已掌握了絕大多數技術:我們可以做太陽電池、組件生產線,如長沙48所,深圳豐盛、深圳捷佳偉創等;晶體硅電池與組件世界最大的企業都是我國企業,如天合光能、英利、阿特斯、海潤、晶科等,順風光電在重組尚德,尚德品牌有很好的知名度。
我們可以做多晶硅原料,保利協鑫的多晶硅產量已經排在世界前列,生產成本更是具有優勢。此外,漢能在大力推動薄膜太陽電池發展,已經將國外的先進薄膜電池技術引進到國內發展,因此我國薄膜電池也具有國際競爭力。
從2005年我國光伏開始飛躍發展,用不到10年時間,中國光伏已經成為世界霸主:我們的產業、技術、人才都發展起來了。2000前最早世界光伏的十強企業,一個中國企業也沒有,今天,前十強大都是中國企業。現在一些國際雜志以前都是將光伏企業前十強排名,現在排前20強,前30強,為什么?因為排前十名的話基本是都是我國企業,只有排20、30名,才能看到幾個國外企業。這是一個世界奇跡。國內沒有哪個民用工業產業做得像光伏這么成功、這么燦爛(通訊產業,華為更是做的精彩,除此之外,很少了)。所以,我國政府肯定我國的光伏企業是具有世界競爭力的,這是恰如其分的判斷。
【對“雙反”的反思:發展國內市場和核心技術】
南度度:“雙反”曾給中國光伏企業帶來沉重打擊,這個挫折帶來什么反思?
沈輝:首先我要說,光伏發電是世界能源發展的必然趨勢。美國、歐盟采用“雙反”措施的原因之一,就是要保護本國企業。光伏組件不是一般的消費品,而是未來主要的電力供應方式之一。出于國家安全考慮,任何國家不可能大量采用別國的電力設備維持本國的電力供應。
當然,我們要檢討自己,我們的問題出在哪?——這不僅僅是光伏,中國到現在還沒有改變,中國做很多東西都是一哄而上,同質化發展,沒有統籌,沒有規劃。這些年每個城市都在發展千億光伏產業園,自己不用,全給人家用。這遲早會出問題的。早在2009年的時候,我一個歐洲朋友就大聲呼吁:你們中國人瘋了,光伏都是我們歐洲在用,我們一旦不用,你們不是全部死定了嗎。真給人家說中了。所以,我們要明確,發展光伏產業是要首先自己應用,像德國、日本就是這么做的。我們多用一點光伏產品,就是多留點煤炭給子孫后代,并且少排放一些二氧化碳。
我們還吃了技術上的虧。例如當時無錫尚德上市,發展那么快,但是我們最關鍵的多晶硅原料沒有,是國外的,沒有硅料哪來電池?當時國外都只有幾家廠生產,他們和MEMC簽了十年的合同,以每公斤硅80美元的價格簽下來的。沒想到,兩年不到,變成50美元一公斤了。當然現在更低了,一公斤價格低于20美金了。
激活國內應用市場和發展核心技術,是我們應該從“雙反”里學習到的深刻教訓。
南度度:中國政府已敲定2014年國內光伏新增裝機14GW,你如何評價這個新政策?
沈輝:我們的問題就是政策滯后,我們總認為光伏價格太高了,全部給外國人用,這是一個很笨的做法。光伏應該先滿足自己。日本、德國、美國都是先滿足自己的市場,他們把最好的電池產品留給自己用,我們是相反,把最好的給了別人。
西方通過政策補貼來培育自己的市場,原因是什么?我們要算一筆賬:把錢補貼光伏,實際上把煤省下來了,并且還減少了二氧化碳排放。
我們的失誤之一,是沒有把國內需求盡早激活,而是晚了一步。我們政府現在意識到了這個問題。我認為每年安裝十幾個GW的目標是對的,也是符合現在需求的。但就現狀而言,我們中國的光伏,在應用上只是剛剛開始,因為光伏發電連1%都不占,可以忽略不計。德國在2012年光伏發電已經占到總電耗的6%,這是光伏發展的一個神圣的信號,給全世界帶了希望,即光伏發電完全可以作為一個重要的發電方式。按我國規劃,2015年建35個GW,也達不到1%。我計算就是按照2012年用電量,至少要裝60個GW,才能占到1%的發電量,事實上每年的用電量都是增加的。我希望我國能夠加大發展速度,希望是在2020年達到這個1%的比例。
我的建議是,加快點步伐。這個步伐不需要全國平均,應該根據資源、需求、經濟承受能力來發展。至于“產能過剩”,那是相對過剩,你都不用,怎么不過剩。我們應該合理安排,比如作為一個省要統籌安排,要有每年的進度規劃。
【對光伏不懂的人不要亂下結論】
南度度:有這樣一種聲音:太陽能是清潔能源,可是生產太陽電池造成的耗能和污染很大。這種說法對嗎?
沈輝:一個全世界都經過認證的計算,而且這個數字還在不斷刷新中: 80年代,生產一瓦的太陽電池要消耗十幾度電,那是要十幾年才能彌補回來;到2008年,一瓦的太陽電池只消耗兩三度電;到現在,不到兩度電。按照太陽電池至少30年的壽命算,還有28年是凈賺的,太陽電池是最劃算的。不存在高耗能的問題。
至于高污染,在做多晶硅原料的過程中,會產生大量的四氯化硅,如果不做循環處理再利用,確實會造成嚴重的污染,但是它能夠被循環使用,即使不能循環使用還能做成白炭黑。建議有懷疑的人實地去多晶硅企業考察調研后再說話。武斷地就說光伏是“高污染、高耗能”的,沒有基本的科學常識,完全是胡說八道!建議感興趣的人去看一看中國可再生能源學會光伏專委會即將出版一本小冊子《中國光伏-環境友好》,我們可以多討論,要講事實、講道理,不懂的東西最好不要輕易下結論。
南度度:請您向我們介紹一下太陽電池技術研究的最新趨勢?轉換效率20%的太陽電池現在是否可以大規模生產和推廣?
沈輝:目前晶體硅太陽電池仍是光伏電站的主導產品,目前光伏最先進的技術是單晶硅電池,效率在20%以上,多晶硅電池效率在18%以上。多晶硅會占更多比例,因為它更便宜,效率也不差。另外,薄膜電池還是有發展空間,漢能在堅守,我們希望它能繼續堅持下去。
效率在20%以上的電池,近幾年肯定會實現大規模生產。我們中國企業的研發和創新能力已經很強了,我們中山大學也培養了大批的人才,起到很大的作用。以天合、英利、阿特斯、海潤、晶科等為龍頭,中國光伏企業正在進入新一輪的穩定的健康發展期。無論是金融危機還是“雙反”,中國的光伏發展從來沒有停止過,全世界范圍的光伏市場一直是上升的:最高是60%的速度發展,低的時候也有20-30%,光伏前進的方向從來沒有動搖過。
南度度:要實現光伏發電平價上網的條件有哪些?
沈輝:第一,太陽電池的效率還要進一步提升,價格還要進一步下降。我說一組數據對比,2004年,國內第一個大型光伏電站,1兆瓦投資了6200萬,今天,同樣的規模1000萬都不要。光伏十年發展,最大的進步不是效率——效率自然有提升,從10%到20%,只有2倍左右;但最顯著的進步是價格降低,最早光伏組件40元一瓦,現在4元多一瓦,差不多是十分之一。
第二,我國的電網要準備好:電網的調控和管理要跟得上。中國的市場發展太快了,我們現在人才、技術還沒有準備好,不像日本和德國,他們從七八十年代開始大量跟蹤電站數據。我們到現在,連安裝、設計、檢測和維護都沒有專業資質。光伏作為一個高科技產業,需要大量的專業人才。
第三,我們要制定上網和補助政策。煤電的價格會一直上漲,光伏發電則隨著效能的提高和技術的發展,價格會一直下降,我預測在2020年左右,煤電價格上漲和光伏發電價格下降的兩條線會交叉。也就是說,五年之后,即使沒有政府補助,光伏發電也可以實現平價上網了。在這五年之內,政府還需要扶持一下。
【廣東做了綠葉,紅花開在別的省】
南度度:廣東省的光伏產業在全國處于什么地位?
沈輝:廣東省在屋頂電站規模上是領先的,但從整個光伏電站量來看,廣東省還是落后的。廣東省的光伏配套產業做得很好,如太陽電池生產線、超白玻璃、EVA等,廣東都做的很早也很強,特別還有世界上最大的太陽電池漿料企業-廣州儒興,廣東對光伏產業推動的政策不夠,太陽電池與組件產業沒有做起來,不如江蘇、河北、浙江、安徽、陜西、湖南、江西等。相當于廣東做了綠葉,紅花開在別的省。比較突出的是廣東光伏工程企業發展較好,如珠海興業、汕頭金剛玻璃、深圳藍波等,都是以光伏工程為主業上市公司,在全國各地完成了多個大型光伏電站,像珠海興業在國家金太陽工程中所占的比例是很高的。
另外,粵電太陽能、南網綜合能源、中信能源、中航三星等國企都將光伏電站作為重要的發展業務,相信廣東在光伏應用方面會得到更大的發展。廣東還有比較突出的光伏逆變器的發展在全國具有重要地位,多家在國內有影響的光伏逆變器企業主要集中在深圳、東莞,特別是華為也進入光伏逆變器產業,而且華為在技術上是處于國際先進甚至領先水平,因此,廣東光伏應用發展是具備很好的技術優勢的。
廣東省是發展光伏條件很好的省份之一。當然,就廣東省的太陽能資源來說,雖然處于接近中等水平,比西藏、內蒙古、新疆、云南有較大差距,但是廣東省的電價貴,經濟承受力強,同時電力需求大,單位電量創造出來的經濟價值也更大。其次,廣東雨水充沛,反而是一個優勢,可以經常把電池組件沖刷干凈。評價一個地區光伏發電利用價值,要看兩個指標,一是太陽能資源總量,二是空氣的潔凈度,這兩個指標缺一不可。廣東太陽能資源肯定比北方地區差,但是經常下雨,沖洗組件,空氣潔凈度也高,太陽能利用效果也很好。我們實驗室多年實證結果,每千瓦晶體硅電池可穩定年發電1100千瓦時。此外,廣東省制造業發達,大型廠房多,把廠房屋頂利用起來,可以即發即用,這對于節能減排也是能夠發揮很大作用。
綜合這些優勢,廣東應該在光伏規模化應用方面,特別是所謂的分布式光伏電站建設方面是走可以在最前面的。
南度度:對于廣東省發展光伏,你有什么建議?
沈輝:我建議在2014年-2016年這個階段,廣東省可以實施3 GW光伏發展計劃。應用模式有兩種:一是建筑結合與并網發電,包括屋頂電站、建筑集成、市政工程(停車場、道路隔音欄),以及廠房屋頂、高檔住宅區,特別是別墅區光伏發電應用推廣。第二種是地面光伏電站,可以與農業、花卉、養殖、水處理、道路建設等產業結合。
同時,光伏還可以作為拉動廣東產業升級的重要舉措。光伏可以與家電產業結合(美的、格力有很好的發展基礎)、與建筑材料結合(德國、日本等國發展較好)、與房地產開發結合、與市政工程結合、與新能源汽車結合(德國、日本在汽車上已經成應用太陽電池)、與LED照明結合(太陽電池與LED天然相配,適用景觀照明、移動照明、移動電源)。
【我們正經歷“將光轉為電”的能源革命】
南度度:你從什么時候選擇光伏作為自己的事業?是什么吸引你進入了這個領域?
沈輝:曾經,人類從太陽中得到啟示,發明了人工照明,帶來了人造光源即電轉為光的的數百年發展史:用能源消除了黑暗,帶來光明。現在我們正在經歷一場新的能源革命:人類已經進入“將光轉為電”的時代。世界太陽電池產量在1976年還不到 1 MW,到2012年已經大于35 GW。按照歐盟的原先的規劃,2022年光伏發電要在歐盟平均占電耗的12%,日本、美國也有在2030年占到10%的規劃,長遠來看,太陽能技術可以解決未來的能源枯竭、可持續發展和環保問題,這是一個激動人心的領域。
我大學是工程光學專業畢業的(華東工程學院,現在南京理工大學),畢業后分配到世界著名科學家葛庭燧領導的中科院固體物理所工作。從上世紀九十年代初開始從事納米材料研究,1992年獲得中科院首屆留學基金獎學金到德國留學,留學專題是:納米材料合成及物性研究。1995年應邀到德國夫朗霍費太陽能系統研究所作報告,1996年獲得德累斯頓工業大學材料科學博士學位。在德國留學期間受到最大影響與觸動是,作為一名科研工作者應該將科研與國家產業經濟結合起來。
回國后先是準備在上海交大工作,后改到華南理工工作,一年后即1998年獲得中科院百人計劃項目資助(專題為“太陽能功能材料與光電轉換”),到中科院廣州能源所工作。從那時起,我就把自己的主要研究方向集中于光伏技術,開始組建團隊與實驗室建設。2004年以后到中山大學創建太陽能系統研究所,后來接手電力電子及控制研究所,2010年創建順德中山大學太陽能研究院(順德區政府實際投資1000萬)。我們團隊是伴隨著我國光伏發展而成長起來的,我們先后承擔國家、省市多項科研項目,特別是有兩項專利成功轉讓國內大型光伏企業,培養的兩位博士分別在國際著名光伏大會上作30分鐘學術報告,其中一位在大會十篇最佳論文中名列第三,其他九家單位都是國際最有影響力的光伏研究機構。
我們團隊最值得驕傲的就是培養的學生,絕大部分都工作在光伏技術研發的第一線,在國內甚至某些國外光伏企業,都形成了中大學生的品牌優勢。
南度度:回顧這20年,您如何評價我國的光伏產業發展?
沈輝:我國的光伏產業主要是許多海歸學者、我國的一批老專家以及有遠見的企業家在國家政策的推動下,在引進、消化及發展國外技術的情況下發展起來的。我們作為高校教師及科研工作者,做得還不夠,會繼續努力,我也特別對學以致用并對光伏技術充滿熱愛的學生們寄予厚望,他們正在充滿熱情地投身于光伏這一人類偉大的事業,相信我國光伏發展會更加美好。
借助南網媒體平臺,要普及太陽能知識,這在高層領導層以及科技界也非常必要。最近的幾個事例:
1.2013年11月廣東省一位副省長在北京會議上發言,要點:
- 光伏是不是高新技術產業還有待商討。
-太陽電池制造過程耗費的電能大于它生命周期所產生的電能。
2.三月的南方窗有一篇上海交大某管理學院教授撰文,說光伏是打著高新技術產業的旗號走高耗能高污染的工業老路。
3.前一周的鳳凰衛視播出拷核節目中,中科院核技術安全研究所一位研究員說,新能源中還是水電、核電說了算,風電不起作用,內蒙裝了風機地下就不長草了;光伏是高耗能高污染的。
對這些言論,都是需要進行討論和厘清的。
中國光伏產業從無到有,從小到大,從弱到強,短短十多年發展本身就是奇跡,可以大書特書,將以濃重一筆載入我國工業發展史冊。此外,借助于我國的光伏產業騰飛,世界光伏規?;瘧猛茝V至少提前20年甚至30年,這是我們中國對全球的巨大貢獻。
南度度:南度度節能服務網是南方電網公司打造的一站式綜合節能服務平臺,我們致力于關注節能和新能源領域,請寄語南度度。
沈輝:我期待南網搭建一個公共平臺,首先要進一步宣傳光伏技術,樹立綠色發展標桿:我們如何更加高效、健康地發展光伏產業,如何培養大批人才,如何技術創新,并最終對經濟和生活起到積極作用。此外,南網可以對光伏電站進行監控、診斷,提供技術評估與技術支撐,培養人才,制定標準和規則,形成一個配套的系統。