太阳能电池爆发性普及期即将到来

2010/04/26 00:00

　　日本夏普公司的代表董事副社长滨野 稔重表示：“本公司正在为“市电同价”的早日实现而努力。”
　　对于参与新能源事业的公司和人员而言，与“市电同价”（grid parity）已成为当务之急。
　　“市电同价”是指利用再生能源（如太阳能和风力等）将电费成本降至和既有商用发电网的电价同等。
　　例如，如果透过太阳能电池可以达到与市电同价的话，即使没有优惠奖励，也会有愈来愈多的个人和团体安装太阳能发电系统。这将更进一步的降低太阳能电池的采购和安装成本，带来正面的循环。可以大幅提升市场上对大阳能电池的接受速度。太阳能电池正在脱离保护期，并且如野火燎原散布在所有阳光照射之地。
计划提前10年
　　但太阳能电池真的可以达到与市电同价吗？现在业界已将他们的目标日期往前挪。
　　在2007年，大多数的人都认同美国麦肯锡公司（McKinsey）的说法，预测日本将在2020年达到与市电同价。然而最近一般的感觉已改成了和日本富士经济（Fuji Keizai）预测的“2010～2012”相符。业界的预测在短短的3年内往前挪了10年！与市电同价是有可能随时会达成的（图1）。

　与市电同价来到的日期提早得这么快是因为自2008年下半年所发生的三起事件（图2）。

　　首先是2008年秋天的雷曼事件，造成了金融危机。这和称为“西班牙事件”的第二个事件重叠，该国对太阳能电池市场的过度乐观使得多晶硅太阳能电池的主要原料硅价格暴跌至大约一公斤70美元。此价格只有在2008年中的1/7（图3）。

　　由于硅明显地供过于求，因此之前就预料硅的价格会暴跌，但当它和雷曼事件同时发生时，价格更是一泄千里。富士经济的大坂行销部副理Norihiro Hashimoto解释说：“2009年多晶硅太阳能电池模组的制造成本大约比2008年少了30％。”
三项市场风暴后成本骤降

　　第三个是美国First Solar公司太阳能电池的既有价格结构的崩解（图1)。该公司以超低制造成本（利用镉和碲化合物半导体）的太阳能电池迅速在市场扩展。在马来西亚及世界各地的工厂在2009年都已开始量产，而该公司已宣布在2009年第三季的制造成本达到了每瓦0.85美元。这还不到竞争对手太阳能电池技术制造成本的40％。除了低制造成本之外，富士经济补充道：“系统的售价在2007～2008年间降到了每瓦2.4美元～2.5美元之间。”这大约是既有类似系统的半价。事实上，这已低到可以直接跳过住宅价格类别而达到与商用费率同价了。这些数据帮助First Solar在2009年的出货量比业界其他公司高出许多（图4）。

2010年底之前每瓦1美元的诱惑
　　第三事件——First Solar的价格崩盘，对整个业界的公司都有重大的影响。大部分太阳能电池的主要竞争制造商都公开承诺在2010年底以前将他们的制造成本降至和First Solar的相同水准。例如，拱手将太阳能电池出货量的{dy}名宝座让给First Solar的德国Q-Cells SE深具信心地表示，它将在2010年底以前将CIGS太阳能电池*的制造成本降至每瓦1欧元。
　　中国的强生光电（QS Solar）是一家薄膜硅太阳能电池制造商，承诺在2010年底以前将制造成本降至每瓦0.7美元，零售价大约是1～1.20美元。印度的Moser Baer Photo Voltaic公司现在正量产薄膜硅太阳能电池，宣称如果产量可以提升到每年500MW的话，他们将可使制造成本降至每瓦0.77美元。
*CIGS太阳能电池：采用铜（Cu）、铟（In）、镓（Ga）和硒（Se）p型半导体的太阳能电池。

意大利成为太阳能的热门地点
　　然而有一个地区比全球其他地区还更早就已达到所设定的市电同价：这就是意大利（图5）。该国拥有高日照率和高商用电力成本，而从大约2007年开始，居民和政府开始合作投资一些太阳能企业。最近推出电力收购（feed-in tariff, FIT)*系统使人们可以较高的价钱卖出再生能源，使得太阳能电池的安装在短短的3年内急速上升了45倍，整体达到了大约1GW。欧洲太阳能电池产业协会（European Photovoltaic Industry Association, EPIA)在2009年6月指出：“南欧洲将在2010年达成与市电同价。”

　　*FIT (feed-in tariffs)：用来推广再生能源的奖励制度。电力公司以比一般电费更高的价格购买太阳能电池或其他再生能源所产生的电力，且价格固定一段时间。电力公司进而提高整体的电费以弥补差额。
　　许多太阳能电池制造商渴望进入意大利。例如夏普正和意法半导体等公司参与一个在意大利建造太阳能厂的计划以进入发电事业。在2009年11月，日本的三菱电机（Mitsubishi Electric）公司宣布它运出了一个2.9MW的太阳能模组系统用在意大利合作企业的屋顶上，这是该公司参与过的{zd0}规模安装。以高转换效率的太阳能电池模组闻名的美国SunPower公司在2009年12月宣布它已完成了位于意大利的全球{zd0}太阳能发电厂的{dy}阶段，输出有85MW。
降价效应来到日本
　　市电同价的效应也开始到达日本，当地太阳能发电系统的价格在2009年开始大幅下跌。自2009年下半年开始，大型的建商和承包商之间在新盖房屋的太阳能发电系统的价格激战尤其如此。价格现在普遍上大约是400,000日元/kW（每瓦4.5美元)，表示从2008年下降了30～至50％（图6）。这已经是住宅区的市电同价了。当加入优惠奖励时，有些地区变得可以非常低的成本引进太阳能发电系统。

　　在既有的建筑中，有些承包商现在推出了大约450,000日元/kW（5.00美元/W）的系统。大部分这些公司的太阳能电池模组都是在中国或是韩国等制造的，而非日本。富士经济解释说：“现今全球并没有太多的市场是接近与市电同价的。中国及其他在西班牙事件中流失市场的制造商正开始把目标放在较有前景的日本市场上。”全球太阳能电池制造成本的下降很可能也开始在日本的系统价格上出现。
优惠奖励模拟未来

　　当市电同价实现时，会发生什么事？这意味着对许多企业和用户将有不少好处。
　　三个明显的好处是：（1）太阳能发电的采用成本较低，（2）迅速扩大安装，提高能源的自给率，以及（3）大量减少石化燃料的消耗和二氧化碳的排放。
　　目前很明显地，与市电同价会导致太阳能发电系统数量的大幅上升。全球推出的优惠奖励和FIT系统某种程度上是与市电同价后的模拟。在太阳能发电上达到与市电同价的国家和地区会急速增加，例如西班牙和意大利。视特定条件而定，安装的数量可能会极快速地上升。
　　现在在日本，系统价格的下降配合积极的优惠奖励以便环境可以更接近西班牙和意大利。包装FIT系统等的奖励正使太阳能发电接近商业用电的成本。事实上在2009年，日本的新房屋中每500,000户大约有120,000户有太阳能电力，这是整体的20％（图7）。

　　日本积水化学公司盖的新房子中有77％具有太阳能，一些房子所配置的是一般发电量的两倍，达到每户6.8kW。该公司的一项消息透露：“太阳能发电在日本西部较高，尤其是种植橘子的地区，这是由于高日照的原因。”
大厦的附加价值
　　在日本有愈来愈多的大厦也在安装太阳能。在2005年，日本芝浦特机是{dy}家开始供应个别大厦太阳能发电系统的公司。该公司的总经理新地哲己表示：“屋顶面积的限制意味着大厦里的每一户我们最多只能供应大约1.53kW的太阳能电池模组，但是即使如此，事实上他们的电费降到了1/5或是1/6，已为我们带来无尽的人潮要购买这些单位。没有太阳能的大厦的住屋率只有大约70％。”
　　另外，日本大型建筑商大京公司及立志成为能源综合企业的新日本石油公司等，也在计划开展向公寓住户提供太阳能电池发电系统的业务。新日本石油新能源系统事业本部能源系统开发部长土肥英幸表示：“每一户的发电规模虽为1.2kW，但白天不在家的住户，应会有多余的电力卖给电力公司。”

可望实现xx对石油的依赖
　　与市电同价的太阳能很可能加快引进在工厂和其他企业设施中，使它得以符合或超过日本政府的“2020年以前28GW，2030年以前53GW”的目标。日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）推出的太阳能电池采用预测（如出版PV2030）中预估在2030年前将安装高达201.8GW容量。此数字假设{zd0}的采用率，每隔一间工厂20％的屋顶面积及所有房屋的1/3都装有太阳能电池。
　　日本产业技术综合研究所（AIST）研究和创新推进室策划主任樱井启一郎表示：“随着200GW的太阳能发电系统的安装，就可能几乎可以涵盖日本白天所需的电力，只要太阳有露脸，它只需要很少的储存容量。”（图8）。这将意味着每年可以大幅降低大约200万亿日元在石油、天然气以及煤等化石燃料能源的支出。如AIST的樱井所建议的：“即使是您计入蓄电池和电网升级的成本后，还是有显着的优点。”（图9）

真正的太阳能电池竞争即将来临
　　然而，与市电同价也意味着有许多新的问题。例如，供应太阳能发电系统的制造商将在太阳能性能、制造成本及生产规模方面有激烈的全球竞争。富士经济预估：“太阳能电池市场将在2020年达到100兆日元，而每年的产量将是85GW，比2008年的水准高出14倍。”换言之，现今在市场上的{dy}并不能保证未来10年的成功。

　　也将会有一些重大的社会议题，例如日照权。1970到1980年代期间大幅增加的高楼大厦造成了无法享受日照的屋主提出要求日光的诉讼。一家参与大厦太阳能电系统的公司警告表示：“事件将会比以前更严重，因为现在牵涉到了发电的潜在收入。”然而太阳能发电系统的创新，包括电力调节器等，将可以稍微减轻此问题。
　　其中一个特别棘手的问题是与电力公司的关系。很可能一旦达到与市电同价后，太阳能发电系统将如野草丛生，失去控制。这会带来商业用电及电力公司的不稳定，进而导致新太阳能发电系统安装的法规出现。

　　如同人们经常指出的，太阳能发电确实也有缺点：下雨时输出会很低，在阴天及其他情况时会有大幅波动，而且在夜晚时为零。然而，透过使用蓄电池后可以克服大部分的问题。如果配有蓄电池的太阳能发电系统达到与市电同价后，将会有很大的冲击（其中包括减少石化燃料消耗）。日本经济产业研究所（RIETI)已预估大约2022年，配有蓄电池的家用太阳能发电系统将达到与市电同价（图10）。

　　最近有一个急于推出的配有锂离子充电电池及其他蓄电池的实验性太阳能发电系统。其目的在利用蓄电池降低阴天或雨天的影响，并使夜晚也可以照明。有些系统也可以用来充电电动汽车（EV）或电动脚踏车等。
　　日本Itochu等公司已开始实验将装在大厦屋顶的太阳能发电系统的输出，储存作为夜间使用，或是充电电动车等。目前整体的发电系统和蓄电池的成本不到2000万日元，假设需大厦中的住户分摊的话，每户大约是40万日元。Itochu表示虽然系统仍在实验当中，预期在未来的10年内，市场上将会出现类似的商用服务。（全文完 记者 野泽 哲生）