聚光光伏产业分析

聚光光伏聚光光伏（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表。使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换，分别是第一、第二代太阳能利用技术，均已得到了广泛应用。利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换，分别是第一、第二代太阳能利用技术，均已得到了广泛应用。利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。技术展望有别与传统硅晶型以及薄膜型，聚光型太阳光电(HCPV)的技术最显着的优点在于它的高光电转换效率。这种太阳电池芯片在聚焦太阳光500倍左右时它的光电转换效能介于36-40%之间，光电模组的效能在22-28%之间。整个系统的效能在18-20%之间。以年度发电量而言，在相同的条件下，系统(结合双轴追日技术)约是传统硅晶型的1.2-1.4倍左右，此点是HCPV技术的竞争优势。HCPV技术最适合应用于大型电厂，特别是在阳光日照充足、干燥、低湿度的地区。目前HCPV的核心技术-三结化合物电池和高倍聚光技术的开发和制造已经突破了国外企业的封锁，目前在国内实现大规模量产的企业有国内上市企业三安光电旗下的日芯光伏，他们已经能够实现1000倍聚光和40%以上的光电转换效率。日芯光伏科技有限公司参与了我国《聚光型光伏模块和模组设计鉴定和定型》认证技术规范制定工作，为通过本次认证，日芯光伏科技有限公司经过了申请、送样、型式试验、工厂检查、合格评定、发证等认证环节，也为我国今后聚光光伏组件的质量认证工作积累了宝贵经验。系统效率比较能量转化效率薄膜型太阳能7%～9%晶硅型太阳能14%～17%第一代核能电厂30%火力发电36.8%聚光光伏(CPV)27%～30%聚光光热(CSP)13%～19%第三代CPV发电方式正逐渐成为太阳能领域的焦点。光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池,目前产业化进程正逐渐转向高效的CPV系统发电。与前两代电池相比,CPV采用多结的III-V族化合物电池,具有大光谱吸收、高转换效率等优点;而且所需的电池面积不大,以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料,在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。CPV系统具有转换率优势和耐高性能。硅电池的理论转换效率大概为23％,单结的砷化镓电池理论转换效率可达27％,多结的III-V族电池对光谱进行了更全面的吸收,其理论转换率可超过50％。即使考虑到聚光和追踪所产生的误差损失,目前的CPV系统转换效率可达25％,高于目前市售晶硅电池17％左右的转换效率。此外,GaAs系电池的高衰减性能强于硅系电池,更适合应用于日照强烈的荒漠地区。CPV系统的生产过程更加节能环保。聚光倍数越大,所需的光伏电池面积越小,对于高达几百倍的HCPV系统来说,硬币大小的转换电池就可转换碗口面积的光能。在节省半导体材料用量的同时,降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗,使得CPV具有更短的能量回收期。CPV发电渐具成本优势,更具成本下降潜力。随着CPV技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大,普遍预计2010年内即可实现较低的平准化电力成本（LCOE）,低于晶硅和薄膜电池。而未来,若对光伏发电设备的生产环节征收碳排放税,CPV的投资回收期仅会延长1~2个月,晶硅和薄膜电池均会延长1年以上,届时CPV的相对成本优势将更加明显。CPV将长期与晶硅、薄膜电池共存。CPV由于系统的复杂性,较适用于大型的光伏发电电站,可采用统一的追日控制方式和冷却系统。而晶硅和薄膜电池更适用于较小型的家用和商用发电系统,长期来看,CPV并不会完全取代晶硅和薄膜电池的市场,正如薄膜电池不会完全取代晶硅电池一样。市场规模具备高速增长潜力。目前全球的CPV装机不到200MW,预计今后几年内,随着技术优势和成本优势的体现,市场规模将有发式的增长,未来10年年均增速预计在40％以上。到2020年行业总产值可达500亿元左右。我国目前仅有少量示范电站,未来随着光伏装机容量的提升,CPV的市场也将逐渐打开。CSP也将逐渐步入规模化应用。CSP系统主要是对太阳能聚光产生的热量进行利用,CSP虽然不需使用光伏电池,但依然需要大量的光学聚光器。预计2015年新增装机将达到5.5GW。相关国内上市公司。目前国内无成熟的CPV设备制造商,产品进口依赖度较高。聚光光伏能否颠覆太阳能产业聚光光伏一旦有了规模效应，成本会低于多晶硅。加上聚光光伏发电量比多晶硅多一倍，未来，其对太阳能产业将产生颠覆性影响2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电。由于成本高昂以及缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，作为清洁能源的太阳能光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展，业界之前将目光集中在改进多晶硅和太阳能电池的生产工艺上，但效果非常有限。从技术上解决光伏发电的成本问题，已经成为制约行业发展的根本性问题。通过减少太阳电池在光伏系统中占比的方式来降低成本，也就是聚光光伏技术，被寄予厚望。技术优势凸显聚光光伏技术被看做是未来取代部分晶硅市场的第三代光伏技术，它具备晶硅电池无法比拟的优势。聚光光伏发电系统，是利用光学系统，将太阳能汇聚到太阳能电池芯片上，然后再利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。它主要由聚光组件、太阳跟踪器、系统支架等部件构成。看起来很简单，就像用放大镜点着火柴一样。实际上，聚光光伏却涉及力、热、光、电、机械、电子、自动化控制等综合性技术，需要解决太阳跟踪、光效、散热等一些列问题。相比晶硅以及薄膜电池产业来说，聚光光伏是一个具有极大诱惑力的市场。目前，投身于此行业的国内外公司已经越来越多，其中就包括Boeing、Amonix、夏普、PracticalInstruments以及国内的三安光电[13.160.15%股吧研报]、广东新曜、昊阳新能源、安徽应天新能源、汉龙集团、上海聚恒，等等。广东新曜光电有限公司(以下简称“新曜光电”)总经理容雷告诉《新财经》记者：“第三代聚光光伏技术具有单块功率比较大、效率比较高、占地面积小等优势，但因为牵扯到对日系统，所以，比较适合用在发电公司、发电站，而不是民用。”容雷进一步解释：“聚光光伏目前适合在中国西北地区应用，因为那里阳光比较充足，地域辽阔，适合做大型的聚光光伏发电站，而不太适合在城市里做民用。中国的国情与西方国家不一样，美国、欧洲有很多地方都是独立的别墅，别墅的屋顶是属于自己家的，可以自己安装太阳能板。但在中国就不一样了，大多数老百姓住的都是楼房，给每家每户安装是不现实的。另外，聚光光伏的特点是，在阳光充足的地方，其效率要比多晶硅好很多，现在城市的空气洁净度都很差，对聚光光伏的应用效率会有一些制约。”2011年1月15日，由青岛哈工太阳能股份有限公司建设的200千瓦高倍聚光太阳能示范电站并网发电，这是国内第一个按照商业化运营建设，且并网发电、投入运营的高倍聚光太阳能电站，也是目前国内转换率最高的并网太阳能发电站。专家认为，高倍聚光太阳能发电技术如果得以大规模应用，能在一定程度上缓解我国能源供应紧张问题。目前，上海聚恒太阳能有限公司(以下简称“上海聚恒”)所研发的产品，可以让透镜的面积达到电池面积的576倍。换句话说，1000平方厘米的晶硅面积，才能与类似1平方厘米的太阳能聚光电池所发出的电能相媲美。如此看来，聚光光伏技术如果得到推广，其效率将大大超过晶体硅。上海聚恒副总经理廖军告诉记者：“从理论上讲，放大倍数越高，芯片的材料就越节省。一块用在聚光光伏发电上的电池，其造价是晶硅电池的100倍。不过，如果透镜与电池之间的倍数能超过300倍的话，那么，聚光电池的成本也就与晶硅电池的成本打平了。所以，各企业都在研究放大倍数更高的聚光光伏产品，这样可以节省更多的材料。”聚光光伏发电中的砷化镓聚光电池(也叫“多结三五族”太阳能电池)，有比晶硅电池和薄膜电池更高的转换效率。我国砷化镓聚光电池产品的转换效率已达到35%~39%，远远高于晶硅电池16%~19%和薄膜电池10%的转换率。此外，砷化镓聚光电池还具有吸收光谱范围广、衰减慢、耐温性好、有效发电时间长等显著优势。上海聚恒总经理容岗介绍：“上海聚恒在哈工大威海校区建立的示范电站项目，其电池转换效率约为25%。”这比国内所有晶硅电池的转换效率高得多(目前晶硅电池的最高效率大约是18%)。廖军也表示，“理论上，一般聚光光伏发电的转换效率约为70%，若加上一些折损，未来一两年聚光转换效率突破30%的可能性是很大的。如果能大规模制造，我们的发电成本可以跟煤电一样。我们认为，到2015年，如果国内聚光光伏市场能有几个G瓦的规模，就意味着这个产业链完全成熟了，市场容量是非常大的，电池片的转换效率到2015年可能达到45%。到那个时候，聚光光伏转化成发电成本，可能只要六七毛钱，这就意味着，国家不需要补贴了。”聚光太阳能在节省半导体材料用量的同时，还降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗，具有更短的能量回收期。容岗向记者介绍：“能量投资回收期，是指生产这套系统所消耗的能量和产生的能量之比，回收期长短是判断一个技术是否清洁的非常关键的因素。如果一套系统生产出来要消耗10度电，而这套系统一年能发5度电的话，要两年才能收回所耗费的能量。目前，我国的多晶硅能量投资回收期要在五到六年以上，国外要两到三年，薄膜技术在一年左右也能回收，而聚光光伏大概只需半年时间。”但就目前来看，对高倍聚光太阳能来说，一些系统的技术问题还没有解决，国外也处于示范阶段。投资者在计算投资回收期的时候，还应该考虑系统维修的成本以及维修期间不能发电造成的损失。自主研发能力不足对于很多聚光光伏行业的投资商、生产商来说，投资聚光光伏示范电站的建设成本还是比较高的。由于聚光光伏电站多采用砷化镓电池，其价格非常昂贵，最早使用在太空领域，为卫星和空间站提供能源，在地面使用难以普及。在国际上，专业制作砷化镓电池的公司主要是美国的Emcore,SpectroLab(波音的子公司)和德国的AzurSpace。目前美国、西班牙、意大利等国家已经看出了这个趋势，聚光光伏已经被作为光伏电站的主流技术。从国内来看，目前尚无成熟的聚光光伏设备制造商，产品进口依赖度较高。由于聚光光伏电站结合了光学、控制、机械等多种学科技术，其研发投入相比晶硅技术要更高一些。容岗表示：“就聚光光伏这个行业来讲，因为每个公司处在不同的状态，它面对的问题也不一样。有些公司不愿意从基础做起，而是从国外把技术和设备直接搬过来，更多地倾向于‘拿来主义’。所以，中国聚光光伏市场，利用‘拿来主义’的公司与经过多次研究、自主研发的公司，所碰到的问题肯定是不一样的。重要的是，国内真正由自己来开发系统集成的公司非常少。”据记者了解，目前国内仅有的一家涉足聚光光伏产品生产的上市公司三安光电[13.160.15%股吧研报]的产品组件全部为进口，仅在国内实现拼装。高昂的成本使三安光电的聚光项目并不是以盈利为目的，业内人士认为，三安光电之所以愿意去做这个高成本的项目，主要是为了抢占市场先机，提高知名度，是以广告效益为目的。不过，基于聚光光伏的发展前景，国内也有默默无闻的企业在潜心研究这一新技术。新曜光电就是其中一家，公司是以第三代高聚光型(HCPV)太阳能发电模组和发电系统的开发、设计和产业化为主要业务方向的高科技公司。新曜光电总经理容雷表示：“我们自主研发的发电模块、光学系统以及跟踪系统等，已经处于全世界领先地位。目前，这些设备的倍率、发电效率和系统控制功能都比国外先进技术要领先。”上海聚恒总经理容岗也表示：“我希望做聚光光伏的公司要多投入一些精力和资金去做研发，而不是光做市场。对聚光行业来讲，这个产业链不是很长，把几个关键点抓住了，问题就不大。”记者了解到，上海聚恒对聚光光伏产业的整个环节做了详细的分析，公司目前除了没有参与电池片的设计以外，其他设备的设计都掌握在自己手里。容岗对记者说：“到目前为止，我们还没有遇到瓶颈。当然，聚光光伏行