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穹顶之下 CIGS薄膜发电代替传统火电指日可待

时间:2015-04-09 09:56 来源: 作者: 点击:

讯:(记者 王莎莎)2015年开年,原央视记者柴静用2个小时的雾霾调查沸腾了整个中国,直指能源、冶金等行业以及机动车排放等重点领域是形成雾霾的主要原因,其中更是点名了传统火力发电对雾霾的“直接贡献”。

今天,经济高速发展、电力需求旺盛的背后是民众对清洁环境的强劲要求,传统电力格局形成的“穹顶之下”,以太阳能为代表的可再生能源可以大展拳脚吗?

传统火力发电 来自“地狱”的能源

传统火力发电将发展的国家带进了工业时代,为经济的高速发展提供了源源不断的动力。2013年底,化石燃料发电占全球电力的66.9%,仍是电力发展的主力军。在我国,国家能源局发布的数据显示,2014年末全国发电装机容量136019万千瓦,比2013年增长8.7%,其中,火电装机容量91569万千瓦,增长5.9%,占比达到67%。

然而,在雾霾成为人们“心肺之患”的今天,传统电力背后的高污染、高耗能问题不可忽视。

据统计,一座400万KW的火力发电站每天要消耗煤炭2万吨,按照脱硫率达到90%计算,这样一个规模的火力发电站每天还会产生2000吨的二氧化硫排放量。除了二氧化硫之外,火力发电还会产生大量的噪音、烟尘、二氧化碳等物质,同时还会产生无数的废水,这些因素综合起来,使得火力发电成了来自“地狱”的能源,是不折不扣的环境污染大户。

在柴静的《穹顶之下》中,有这样的事例,江苏每30平方公里就有一个电厂,无数的电厂处于超标排放状态,可想而知对PM2.5的“贡献”有多大。

火力发电厂还在吞噬着大量的煤炭。2013年,我国煤炭消费量达到36亿吨,比全世界其他国家加起来烧的煤还要多。而我国开采煤炭的一半以上用于发电,大约78%的电力装机是以煤为燃料的火电机组。

高污染、高耗能的火力发电带来的是高成本的环境治理。今年两会期间,财政部宣布,今年大气污染防治资金115.5亿元,比去年增长9.5%,节能减排补助资金478.5亿元,增长超过40%。这两个数字都超出了大约7%的国内生产总值增长目标。

可再生能源发电 成本的博弈

随着全球能源形势趋紧,环保压力逐渐加强,世界各国清晰地认识到要加快能源结构调整,提高非化石能源的消费比重,大力发展风能、太阳能、水能等可再生能源。而发电成本便是摆在可再生能源推广面前的第一道鸿沟。

从表中不难看出,发电成本最低的仍然是火力发电,特别是燃煤发电。这也是电力结构仍以火力发电为主的根本原因所在。

不过,随着研究的深入和技术的提升,可再生能源竞争力日渐增强,已经是不争的事实。越来越多的研究表明,绿色产业在环境问题和健康成本等方面的经济效益和发展优势不可小觑。

国际可再生能源机构(IRENA)发布的《2014年可再生能源发电成本》报告指出,在世界许多地区利用现有的各项技术,已使可再生能源发电成本达到或低于化石燃料发电的水平。太阳能发电成本下降显著,尤其是那些阳光明媚的国家。通过调查中东地区的太阳能电站运营商发现,该地区太阳能发电成本每千瓦时5美分。

CIGS薄膜发电 更低成本的清洁挑战

太阳能发电,可持续、无污染,是代替化石能源的不二选择。目前,全球很多国家都试图通过发展太阳能来增加各自能源供应的独立性,同时达到推动经济增长和减少碳排放的目的。

太阳能技术路线之一的薄膜技术,尤其是CIGS(铜铟镓硒)薄膜发电技术近年来发展势头强劲,其占全球薄膜电池产量的比重从2011年的20.5%迅速上升至2013年的40.39%。

CIGS薄膜电池有着多方面的先天优势,如成本低,CIGS电池采用了廉价的浮法玻璃做衬底,对大规模工业生产而言,如能保持比较高的电池的效率,电池的价格以每瓦计算会比相应的单晶硅和多晶硅电池的价格低得多。电池转化效率高,德国Manz集团在CIGS薄膜太阳能效率方面创下了21.7%的新世界纪录,与多晶电池的转换效率差距扩大为1.3%(晶硅纪录为20.4%)。并且CIGS薄膜电池有较好的稳定性,不存在光致衰退效应,在光照不理想的地区也能发挥其良好的特性。

最为关键的是,CIGS薄膜电池不像晶体硅电池那样在原材料提出过程中会产生大量污染,它的主要原材料为铜、铟、镓、硒,材料以及工艺制程中不存在污染问题,且上述四种原材料最大产地也均在中国,有利于增强能源的独立性。

当然,太阳能行业的本质是成本为先的可再生能源技术,要想在市场上有好的表现,最重要的还是成本因素。

目前,光伏产业平均的生产成本每瓦约4.5元(人民币),而CIGS转换效率大幅提升以后,ManzCIGSfab生产的CIGS薄膜组件成本降至每瓦2.5元(人民币),这不仅是因为CIGS薄膜电池的制造成本原本就远低于晶体硅组件,还在于Manz将生产工艺链缩短至一个车间内,以及利用本地材料、本地制造达到最佳的成本控制。因此,Manz CIGSfab所生产的CIGS薄膜组件发电成本已可达到0.05欧元(人民币0.35元),比传统火力发电还要便宜。

2015年政府工作报告也指出,能源生产和消费革命,关乎发展与民生,要力发展风电、光伏发电、生物质能,把节能环保产业打造成新兴的支柱产业。到2020年,非化石能源占一次能源消费比重要达到15%,光伏装机达到1亿千瓦左右。

在此背景下,有成本优势,且清洁无污染的CIGS太阳能薄膜发电打破传统火力发电独大格局指日可待。

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