美国太阳能发电成本大幅下跌 中国需借鉴

    孙李平介绍，在美国能源部资助下，美国可再生能源实验室联合包括美国太阳能发电协会、美国太阳能工业协会、劳伦斯实验室等多家权威机构，开展了实现太阳能发电预期目标将产生的效应和面临的挑战的研究。

    研究认为，太阳能发电将成为美国重要的电力来源。虽然目前太阳能发电仅占美国电力份额的很小一部分，这主要是由于历史上其昂贵的价格导致的。最近几年，太阳能发电的价格已经实现了快速下跌，美国和全球部分地区已经实现了太阳能发电平价上网。Sunshot行动计划提出，太阳能发电到2030年和2050年将分别提供美国14%和27%的电力供应，并指出实现该目标需要太阳能发电的技术进步和革新，进而推动太阳能发电成本的快速下降。

    “太阳能发电的成本降低是实现上述宏伟目标的基础。”孙李平介绍，居民屋顶光伏系统成本将从2010年的6美元/瓦，降低到2020年的1.5美元/瓦；商业建筑屋顶系统成本从2010年的5美元/瓦，降低到2020年的1.25美元/瓦；大规模地面电站从2010年的4美元/瓦，降低到2020年的1美元/瓦。

    孙李平说，研究报告考虑了当前的太阳能发电技术和成本以及降低成本的潜在领域和方法。

    一是降低光伏组件价格。组件相关的材料，可以从制造和运输过程以及提高组件效率等多个方面降低组件的价格。半导体材料是光伏组件最复杂和成本构成中比例最大的部分，约占晶体硅组件成本的60%，占碲化镉和铜铟镓硒组件成本的8%~22%。晶体硅组件的原材料多晶硅可通过降低硅片厚度，最小化硅片生产过程中的多晶硅损失，提高废料循环利用能力，引入低成本多晶硅提纯技术。采用薄膜光伏组件和聚光光伏替代传统的晶体硅光伏组件也是重要的降低半导体材料成本的途径。

    二是降低光伏系统相关电力设备价格。相关电力设备主要包括逆变器和变压器。2010年，大规模电站逆变器成本在0.2~0.3美元/瓦；居民和商业屋顶光伏系统逆变器成本在0.4美元/瓦。降低其成本的途径包括规模化应用、开发技术先进的元器件和提高可靠性等。

    主要实现途径包括：在元器件层面实现基础电力电子问题的解决，突破热膨胀系数不同导致的材料可靠性低的问题，采用储能、无功补偿等手段开发电网高密度接入光伏技术，开发新技术提高太阳能系统发电效率，将逆变器集成到组件从而降低安装成本。

    三是降低光伏系统支架、土地等非组件和电力电子设备的成本。该部分成本主要包括支架、土地、运输以及项目设计和申报等成本。该类成本与其项目规模和位置关系密切，其成本降低的途径包括创新材料选择，轻量化铝制边框材料，开发建筑一体化光伏取代传统的屋顶支架光伏系统等。

    非硬件方面成本降低的途径包括开发设计软件，去除政策障碍，精简安装方式，扩大商业模式，以及制定太阳能获取权益的管理方法。

    四是增加太阳能光伏组件所用原材料的供应。如果要实现Sunshot提出的目标，美国光伏系统的装机容量需要平均在每年25~30吉瓦。满足如此大的装机需求，就要增加对光伏产业原材料的需求和实现产能的快速扩张。这些材料包括多晶硅材料和薄膜、聚光光伏使用的稀有材料。多晶硅材料短缺的形势已经不复存在，其产生的原因可以归结为多晶硅产能的释放所需时间的滞后。多晶硅生产线的成本较高，而且从项目启动、建设到完全达产需要经历2~3年的时间。降低加工过程的成本，比如硅片的厚度和太阳能级硅材料的提纯成本，可以减少硅材料供需的不平衡。

    “多晶硅原材料实际上是不受资源储量限制的。但是，用于组件接线的银材料储量相对有限。”孙李平说，玻璃、钢材和铝材是用来封装和支撑光伏系统的基础材料，其储量虽然不会对供应产生限制，但大规模的需求将有可能带动其价格的上涨。

    另外，孙李平还表示，明确的市场信号和规划将给予多晶硅材料厂商扩大产能的信心，保证相关材料的供应。