光伏发电产业概况
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摘 要：从社会视角来说，光伏发电在全球可持续发展进程中未来将扮演不可替代的角色，这不仅仅是从环境的角度来考虑，更是从能源可持续、社会可持续的角度来思考——如何在泛社会领域内帮助人类及所处环境更好的生存下去。
关键词：光伏发电;可持续;概况
中图分类号：TM615 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）09-0056-02
Abstract： From a social perspective， photovoltaic power generation will play an irreplaceable role in the process of global sustainable development in the future， not only from the perspective of the environment， but also from the perspective of sustainable energy and society， for instance， in terms of how to help human beings and their environment survive better in the pan-social field.
Keywords： photovoltaic power generation; sustainability; general situation
1 能源是生存之本也是危机之源
能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，可以说人类历史上每一次重大的文明进步都伴随着能源的改进与更替。
然而，我们不得不承认，人类消耗能源的速度和使用能源的效率，给资源的可持续性和自身生存环境带来了巨大压力。
据测算，目前全球每年向大气排放的二氧化碳已超过 240 亿吨。人为因素造成的全球变暖比过去200万年来地球温度的自然波动要迅速得多，全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升，岛国及沿海城市面临被淹没的威胁，而许多物种不能以高迁移速度跟上气候的变化速度，生态系统面临不可逆转的危机。
相关数据显示，每年欧盟由于大气污染造成的材料损坏、农作物和森林以及人体健康损失费用超过100亿美元，中国每年仅大气污染造成的损失高达120亿元人民币。
2 光伏发电是能源结构变革的未来趋势
自2005年开始，我国光伏产业迅速发展。十二五规划期间，国家将光伏产业作为清洁能源纳入到国家能源战略中。
随着光伏产业的技术进步，产业规模持续扩大，发电成本不断下降，光伏发电在全球已实现较大规模的应用。在国际市场的带动下，我国光伏产业快速发展，光伏技术和成本上均已形成一定的国际竞争力。从发展趋势看，太阳能发电即将成为技术可行、经济合理、具备规模化发展条件的可再生能源，对我国合理控制能源消费总量、实现非化石能源目标发挥重要作用（太阳能发电发展“十二五”规划）。
在此之后，一系列政策立体涵盖了整个中国光伏产业的发展，支撑这个行业从一棵幼苗快速成长为参天大树。目前，中国光伏产业位居全球第一，占据绝对的领导性地位。
2018年，我国光伏发电装机达到1.74亿千瓦，较去年的1.3亿千瓦增长了34%，增长率名列所有可再生能源首位;光伏全年发电1775亿千瓦时，较去年的1182亿千瓦时增长超过50%。
3 公众不了解的光伏特点
光伏发电虽说是清洁能源的范畴，但行业却在公众视野中呈现高污染、高能耗的特点，他们认为硅料和光伏板的生产产生较多的污染，也消耗大量的能源和水资源。但真实的情况是这样的嘛？
3.1 光伏从生产到应用不对环境产生重大污染
从整个光伏产业的产业链来看，光伏对环境的污染主要争议点集中在生产环节，最主要的污染物之一是多晶硅生产过程中产生的四氯化硅。而目前我國多晶硅生产企业采用改良西门子法已可做到闭路循环生产，将副产物四氯化硅和尾气（氢气和氯气）回收利用，实现清洁高效。
3.2 多种能源中光伏能效比处于领先位置
根据发改委数据显示，从生产工业硅到太阳能电池全过程综合电耗约220万千瓦时/兆瓦。如果从电耗等方面来计算减排能耗，这些硅生产企业的能耗要比以二氧化碳为指标的污染状况看上去严重。
多晶硅的生产确实很耗电，但要看它耗这么多电增加了多少附加值。我们国家衡量耗能水平有一个指标，叫做万元产值能耗比。按现在的多晶硅价格计算，中能生产多晶硅每万元GDP耗能比是0.6吨标准煤，这个数字低于全国平均的能耗水平。据了解，目前全国各沿海城市每万元GDP能耗都超过1吨标准煤。
核电厂的隐含能耗为5%（能源回报率20：1）即每投入1单位的能源可产生20单位的能源;光伏的隐含能耗为4%（能源回报率26：1）;风电的隐含能耗为2%（能源回报率44：1）。此外，中国光伏协会于2018年测算出北京地区光伏系统的能源回收期为1.3年。也就是说，光伏不到两年就能够收回对一次能源的消耗，并可为贡献25年以上的清洁能源，能源效率极高。
3.3 高耗水量的表现有降低优势
太阳能光伏的水耗主要集中于制造环节和光伏板清洁环节。2018年，光伏在多晶硅生产环节的平均水耗在0.14t/kg-si;此外，在发电阶段，太阳能光伏的水耗主要是清洁光伏板的用水，其水耗会随着高性能防污材料的推广而降低。这两部分构成了光伏发电的耗水。
而从能源的全生命周期来看，科罗拉多大学在《环境研究快报》中发表的一篇论文显示，在不同技术的气电、煤电、风电、核电、生物质能发电和光伏发电的水耗比较中，光伏发电的耗水量为81加仑/MWh，是煤电的三分之一到五分之一。 4 光伏发电的其他优势让其具有规模化潜能
此外，除了光伏发电在资源可持续和环境友好方面具有明显优势，在产业发展、建设便利、普适灵活等方面具有突出表现。
4.1 可适用地区极多
在可以接收到阳光的前提下，光伏组件可以设置在荒漠、屋顶等众多位置。与之相比，风能、核能、地热能等其它清洁能源对项目地的选择都有较为苛刻的条件。
4.2 建设周期短
相比于风力发电机与核电站等其它清洁能源，光伏电站的基础设施是光伏组件，运输与安装过程较为简便，总建设周期可以控制在6个月内（如果需要并网，则需要额外建设输电设施，耗时会相对加长）。
4.3 可自发自用，余电上网
在自发自用、余电上网的模式中，光伏电站所发的电能优先供给所供用户的电器设备等使用，多余的电力可向电力公司出售，电能利用效率非常高。
此外，由于光伏发电可以自发自用、余电上网，特定的企事业单位可基于自身用电需求安装独立的光伏电站，减少自身用电成本。在光伏产业的早期发展阶段，民用的光伏电站占比相当可观。比如阿斯特阳光电力官网的项目介绍中显示，阿斯特曾为包括学校、机场、农场、商业机构在内的组织提供光伏发电服务。
总结来说，光伏发电在环境影响和资源利用方面不仅相较于化石能源，甚至在清洁能源的领域内都具有领先优势。此外，安全可靠、无噪声、能量随处可得，不受地域限制，無机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无需架设输电线路，可以方便与建筑物相结合等。这些优点更是能帮助光伏产业在产业发展进程中具有先天优势。
5 光伏发电的未来挑战
5.1 有限的土地面积导致土地成本增加
目前国内光伏电站平均土地成本已超0.1元/W，且正在呈现上涨趋势。以中东部某省份的100MW农光互补项目为例，占地近6000亩，土地租金为800元/年/亩，估算25年土地租金高达约1.2亿元。
除土地租金，土地税费和征地工作也是导致土地费用上升的重要原因。比如在内蒙地区，一个10万千瓦的地面光伏电站占用耕地，一般需要一次性缴纳4000万元耕地占用税，每年缴纳800万元土地使用税，算下来20年有累计2亿元的税费。
5.2 光伏发电的特点导致其并网成本较高
许多光伏企业在建设光伏项目时，需要同时建设光伏发电并网的输电设施，还要承担运营维护费用。
在青海建成的100万千瓦光伏电站，该电站同期投资上亿元配套建设了一座330千伏升压站，投资5000多万元建了一回45公里和一回12公里的330千伏输电线路，并将自行负责这些输电设施的运营维护（工程项目建设负责人）。
而这些成本对光伏企业来说是永久性的。据统计，近几年来国内光伏电站自建的输电设施资产被电网企业回购比率不超5%。
6 无害化回收处理将是行业下一个门槛
随着光伏产业的大规模发展，未来必将面临报废光伏材料的回收利用问题。2014年初，报废电子电气设备指令（WEEE）修订版在欧盟全面正式生效，第一次将光伏组件纳入指令范围，规定报废的光伏组件和家用电器作为一类产品需要进行强制回收处理。
我国在光伏组件回收利用方面和无害化处理方面政策法规却仍是一片空白。
而在光伏组件回收处理环节当中最难的就是材料的再利用和无废处理。虽然全球范围内针对光伏组件已有无机酸溶解法、热处理法等处理办法，但技术工艺仍需要进一步提升，且回收处理的收益较低，投入较大，现阶段没有一条可行性较高的规模化回收路径。
但我们也应该对行业的发展保持警醒，需要不断以科技的手段提升光伏发电在环境上如何降低能耗、减少污染;以更好的产业视角和商业洞察力降低产业成本，实现最终的能源结构改革，进而提升社会福祉。
参考文献：
[1]王祺，王方琳，刘淑娟，等.光伏产业类比荒漠植被利用太阳辐射的时空变异特征及生态意义——以甘肃河西走廊为例[J].生态经济，2020，36（01）：79-85.
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