上海龍茂微電子有限公司  茅于海

 

 

　　自從國際油價飆升以來，人們才開始認識到原來作為能源的重要來源的石油也會有枯竭的時候。最近雖然油價又暴跌，但是過去的陰影仍然無法抹去，再加上索馬里海盜在最近輕而易舉地劫持了31萬噸的天狼星超級油輪，更使人感受到這個能源管路的脆弱。雖然中國不是靠燃油發(fā)電，但是每年也要進口3.5億噸之多。

 

 

一． 中國的能源結(jié)構(gòu)

 

　　更大的問題是中國的能源結(jié)構(gòu)不合理（見下表）。

 

 

煤炭	石油	水力	天然氣	核能
70％	21％	5％	3％	1％

　　中國的能源70％以上都是依靠煤炭。煤炭加上石油占90％以上。而這兩種能源再加上天然氣都是產(chǎn)生二氧化碳的罪魁禍首。所以中國的二氧化碳排放量早在2006年已經(jīng)超過美國成為全球第一。中國的排放量為62億公噸，其中的5億5000萬公噸來自水泥。而美國的排放量為58億公噸，而其中的5000萬公噸來自水泥。雖然核能不產(chǎn)生二氧化碳，但是它不是可再生能源，也有枯竭的時候。雖然水力是可再生能源，但是中國的河流大多數(shù)夾雜有大量的泥砂，過去已經(jīng)有黃河三門峽的經(jīng)驗教訓(xùn)，現(xiàn)在的長江三峽還前途未卜，而且水電可開發(fā)的量是有限的。甚至就拿中國蘊藏量最大的煤炭來說，也是十分有限的，到本世紀末也會開采完畢。那時候，所有的火電廠都要關(guān)門大吉。

 

 

　　在所有的能源中唯一的取之不盡用之不竭的只有太陽能。

 

 

二．中國的太陽能

 

　　由于中國的地理位置，中國擁有非�？捎^的太陽能源。全國各地的年太陽輻射總量為3340-8400 MJ/m2，中值為5852 MJ/m2。從全國太陽年輻射總量的分布來看，青藏高原和西北地區(qū)、華北地區(qū)、東北大部以及云南、廣東、海南等部分低緯度地帶的年太陽輻射總量都在5000MJ/m2以上，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)。而長江流流域及四川、貴州等東、中部地區(qū)的太陽能資源條件較差，年太陽輻射總量在5000 MJ/m2以下。

 

 

類別	全年日照時數(shù)(h)	每平米年總量/（KJ/㎡）	主要地區(qū)	與其它國家相同地區(qū)比較
1	3200～3300	（670～837）×10４相當于225～285kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量	寧夏北部、甘肅北部、新疆南部、青海西部、西藏西部	印度、巴基斯坦北部
2	3000～3200	（586～796）×10４相當于200～225kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量	河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部、新疆南部	印度尼西亞   雅加達
3	2200～3000	（502～670）×10４相當于170～200kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量	山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部、安徽南部、黑龍江、臺灣東北部	美國華盛頓
4	1400～2200	（419～502）×10４相當于140～170kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量	湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、安徽南部、黑龍江、臺灣東北部	意大利米蘭
5	1000～1400	（335～419）×10４相當于115～140kg標準煤燃燒所發(fā)出的熱量	四川、貴陽	德國、法國巴黎、   俄羅斯莫斯科

　　可以說中國的60%國土面積的日照都在2200小時以上，是一個陽光資源極其豐富的國家。

 

三．中國是太陽能電池板生產(chǎn)的巨人，使用的侏儒

 

　　中國在太陽能電池板的生產(chǎn)方面占全球第一位，預(yù)計中國在2008年的太陽能電池的產(chǎn)能將達到2吉瓦，也就是2百萬千瓦。占全世界的太陽能電池板產(chǎn)量的27.5%，居世界第一。然而，中國自己的裝機容量還是少得可憐。目前中國的太陽能發(fā)電只有8萬千瓦左右，只占總發(fā)電量的0.01％。也就是說，中國生產(chǎn)的太陽能電池板95％都出口了，而留給自己用的只有5％。而德國的地理位置相當于中國的哈爾濱到漠河的緯度，其太陽能只相當于最差的第五類。而德國在2007年的發(fā)電量就已經(jīng)達到270萬千瓦，占全球太陽能發(fā)電量的55%，，2008年還要增加20%，穩(wěn)居世界第一。而且如果從占發(fā)電總量的比例來看，那就相差更遠了。德國的太陽能發(fā)電占總發(fā)電量的比例現(xiàn)在已經(jīng)達到了14%�？梢姷聡�政府重視的程度。

 

中國雖然也在規(guī)劃增加可再生能源的投入，包括太陽能在內(nèi)。但是所規(guī)劃的數(shù)量和增速都少得可憐：

 

下面是中國的十一五規(guī)劃：

 

技術(shù)類別	規(guī)劃目標（萬千瓦）	重點地區(qū)
1. 小型光伏發(fā)電	10	西藏、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆、
城市屋頂系統(tǒng)和大型標志性建筑	5	北京、上海、廣東、江蘇、山東
光伏大型電站	5	石林、拉薩、敦煌和鄂爾多斯
2. 邊遠地區(qū)供電	15	西藏、青海、甘肅、新疆、云南、四川
3. 太陽能熱發(fā)電	5	內(nèi)蒙古
合計	30萬千瓦

　　也就是中國要到2010年所有的太陽能發(fā)電一共才只有30萬千瓦。還不到2008年所生產(chǎn)的太陽能電池板的六份之一。發(fā)改委還提出要到2020年，太陽能發(fā)電量只有180萬千瓦，也還沒有達到2008年全年生產(chǎn)的太陽能電池板的總量。

 

為什么會出現(xiàn)這樣的情況呢？顯然這并不是因為中國在技術(shù)上落后，其根本原因是：進出口方面，完全是市場經(jīng)濟的法則在支配，國外有這方面的需求，有市場，所以就能出口，而在國內(nèi)則完全是由計劃經(jīng)濟所支配，國家不定貨，就沒有市場。這也是中國太陽能發(fā)電事業(yè)落后的癥結(jié)所在。

 

 

四．發(fā)展太陽能發(fā)電的途徑

 

　　其實可以說，在國外很多資本主義國家的太陽能發(fā)電也完全是由政府在主導(dǎo)，也是計劃經(jīng)濟。只不過他們非常重視太陽能發(fā)電而已。他們發(fā)展太陽能發(fā)電主要有兩種途徑，或者說兩個市場。

 

　　1．建立大型的太陽能發(fā)電站。 然而要建立大型發(fā)電站必須考慮地點問題，最理想的地點是沙漠地區(qū)，而這個沙漠還必須靠近大城市。所以中國的第一個大型太陽能發(fā)電站計劃建造在甘肅的敦煌地區(qū)，以供給甘肅蘭州地區(qū)的工業(yè)需電。即使這樣，敦煌離開蘭州還有幾百公里的輸電距離。太陽能發(fā)電是低壓直流，還要變成高壓交流或高壓直流來遠距離輸電，它也還有一系列的輸配電技術(shù)問題要解決。而且就這樣一個小型的太陽能發(fā)電站（10萬千瓦）還要投資7億6千萬美元。所以這只能是一種示范工程，而決不是一種可以在中國全面推廣的途徑。

 

　　2．采用德國和美國加州的屋頂計劃。這是一種發(fā)動群眾的好方法，基本上是由個人投資，國家補貼。但是，因為國外的大多數(shù)人（尤其是中產(chǎn)階級）都是居住在有自有屋頂?shù)淖〖抑�，而中國的居住在城里的中產(chǎn)階級大多數(shù)都是居住在沒有自己屋頂?shù)墓�寓中。只有少�?shù)高收入階層有可能有自己的別墅，不過也是度假用。而且中國的大多數(shù)中產(chǎn)階級雖然有能力投資一個幾千元的太陽能熱水器，但是要投資一個幾萬元太陽能發(fā)電站還是要考慮考慮的。更重要的是2000年，德國議會通過了《可再生能源法》，并于2004年進行了修訂，實行購電補償法，根據(jù)不同的太陽能發(fā)電形式，政府給予為期20年，0.45-0.62歐元/度（相當于5元人民幣）的補貼，這一額度幾乎相當于一般火力發(fā)電價格的10倍。而中國政府沒有這種補貼。雖然農(nóng)村居民大多數(shù)人有自己的屋頂，但是他們的經(jīng)濟實力更本不可能去自行投資太陽能電站，而頂多少數(shù)富裕的蒙古包會去建立這種可移動的發(fā)電設(shè)備。這也許仍然需要政府的支助。雖然上海也提出了10萬個太陽能屋頂計劃，但是，看樣子也只能是政府行為，而不大可能是由個人投資。而且也許用的并不是真正的居民屋頂，因為可能在上海找不到那么多可用的屋頂。

 

 

　　所以看來這兩種途徑都不適合于中國的國情，也許這就是為什么中國在太陽能發(fā)電上相當保守規(guī)劃的原因。所以中國必須找出適合于中國國情又能快速普及的途徑來。

 

 

　　在中國最有希望快速普及的可能就是太陽能LED路燈工程了。因為首先它不需要大型場地，而且是“自產(chǎn)自銷”，它不需要遠距離輸配電，甚至連逆變器也不需要，因為LED也是只要低壓直流供電的。問題主要在于這個市場的規(guī)模有多大，效益如何？

 

 

五．太陽能LED路燈的市場有多大？

 

　　據(jù)有關(guān)方面估計中國現(xiàn)有路燈總數(shù)大約在一億盞（也有估計為2億盞）以上，并以每年20%的速度增長，假如這一億盞路燈可以折合成為6000萬盞250瓦的路燈，再假定這6000萬盞路燈全部改成太陽能LED路燈，那么總共可以節(jié)約1500萬千瓦的功率。假定每盞路燈每天工作12小時，在1年內(nèi)將節(jié)約657億度電。而三峽水電站在2007年的發(fā)電總量為616.03億度電。因此把全國的路燈全部改為太陽能路燈后所節(jié)省的電量將超過一個三峽水電站一年的發(fā)電量。這是一個極其驚人的數(shù)字。要知道三峽工程總投資超過1800億元，再加上輸配電工程的400多億總共超過2200億投資。而且還有一百多萬的移民問題，再加上對于生態(tài)環(huán)境很多不可預(yù)測的問題，…。

 

 

　　那么，中國的太陽能LED路燈的市場容量有多大呢？據(jù)臺灣光學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展聯(lián)合會預(yù)計全球LED路燈的市場規(guī)模2008年將達到10.4億美元，中國市場占大約5.6億美元，中國2008年新建的LED路燈數(shù)量將會達到50萬個。預(yù)計2009年全球LED路燈將由今年的90萬盞，大幅攀升到210萬盞，滲透率將超過1%。2010年全球LED路燈市場規(guī)模則將成長到440萬盞，滲透率將倍數(shù)提升到2%以上。按照過去的增長速度，假定中國2009年仍然增加20%以上，至少達到60萬盞。如果原來采用的高壓鈉燈每盞耗電250瓦，那么總耗電達15萬千瓦，改成太陽能路燈以后不但這些電能都將節(jié)省下來，而且還能發(fā)出相當數(shù)量的太陽能電能。假定LED路燈只要100瓦每盞，所需的太陽能電池板大約為4倍的功率，也就是400瓦。60萬盞就需要24萬千瓦的太陽能電池板。就已經(jīng)遠遠超出現(xiàn)在的太陽能電池板的全部用量。

 

 

　　其實，中國的整個路燈市場的規(guī)模極大，僅2007年就安裝了1700萬盞。當然，其中大部分為普通交流電高壓鈉燈,而不是太陽能LED路燈。假如2009年的全部路燈安裝數(shù)目可以達到2000萬盞，而且全部改用太陽能LED路燈，那么所需的太陽能電池板的總功率將達到800萬千瓦。而發(fā)改委提出的到2020年才180萬千瓦的任務(wù)，明年2009年就可以超額4.4倍完成。而且三年下來，它的總功率將超過2400萬千瓦，遠遠超過花費18年造成的三峽水電站的總裝機容量（2250萬千瓦）。

 

 

　　更重要的是發(fā)展太陽能LED路燈完全不需要政府集中如此巨大的人力、物力、財力，更不需要移民上百萬，也不存在生態(tài)環(huán)境方面的憂慮，而只要發(fā)動各級地方政府的力量就可以完成。而且這并不需要追加各級政府的投入，因為這些路燈本來就在計劃之中，只不過是把原來的高壓鈉燈改為太陽能LED路燈而已。

 

 

六．太陽能LED路燈和傳統(tǒng)高壓鈉燈路燈的比較

 

 

　　那么剩下的問題只有一個，就是太陽能LED路燈在性價比上和傳統(tǒng)的高壓鈉燈比較又如何呢？可以說太陽能LED路燈有以下幾方面的優(yōu)點：

 

　　1．太陽能LED路燈采用的是清潔的可再生能源，相比于傳統(tǒng)的高壓鈉燈可以減少二氧化碳排放量。假如2009年的2000萬盞路燈全部改用太陽能LED路燈以后，可以減少2580萬噸二氧化碳的排放，相當于103億美元二氧化碳減排成本。

 

　　2．傳統(tǒng)的交流電供電路燈的最大問題是要鋪設(shè)輸配電電纜，增加了寶貴的銅資源的消耗。需要挖溝，破壞路面。而且這些路燈電纜還是不法分子最理想的偷竊目標。而架設(shè)太陽能路燈就十分簡單，就好像種一棵大一點的樹一樣，挖一個坑，埋上就好。

 

　　3．交流電供電要比太陽能供電效率低15％，也就是說要得到同樣的輸出功率，采用交流電就要多輸入15％的電功率。而且還有功率因素的問題，如果不加補償，更會引起電網(wǎng)的無功功率增加。

 

　　4．太陽能LED路燈的最大優(yōu)點就是完全不需要交電費。一盞250瓦的高壓鈉燈每年的電費大約在766元左右。2000萬盞路燈的電費一項支出就是153.3億元人民幣。

 

　　5．普通高壓鈉燈的壽命只有3000－5000小時，而LED的壽命可達30000－50000小時，而且隨著技術(shù)的進步，LED的壽命完全有可能高達10萬小時。

 

 

　　當然太陽能LED路燈也是有一些問題和缺點：

 

　　1．在一些日照不足的地方，必須加大太陽能電池板的面積和蓄電池的容量。在風(fēng)力比較大的地方，加大太陽能電池板的面積會降低它的抗風(fēng)能力，但可以采用風(fēng)光互補的LED路燈。

 

　　2．太陽能電池板的造價，現(xiàn)在還比較高，大約在20元/瓦左右，是太陽能LED路燈的主要成本開支。然而太陽能電池板的單價正在急劇降低，多晶硅的價格在08年達到最高峰，大約為470美元/公斤。然而它現(xiàn)在正在以驚人的速度跌落，估計用不了一兩年，它就會跌落到原來的40美元/公斤。薄膜太陽能電池的單價很快就會降低到7元/瓦，也就是比現(xiàn)在低3倍。

 

 

　　其實，中國現(xiàn)在面臨的問題是多晶硅生產(chǎn)過剩的問題，工信部已經(jīng)為此發(fā)出警告，現(xiàn)在中國的多晶硅規(guī)劃中的產(chǎn)能已經(jīng)達到17.7萬噸，相當于2007年全球產(chǎn)量的4.72倍和中國現(xiàn)有產(chǎn)量的88倍。2008年中國已經(jīng)有1.8萬噸的產(chǎn)能，實際生產(chǎn)約2000噸，而國內(nèi)消費約8000噸（主要是進口原材料制成太陽能電池板后出口）。

 

 

　　最近美國硅谷的NanoSolar 公司更推出了一種可以印刷的稱之為“PowerSheet”的薄膜太陽能電池，他是用一種“太陽能墨水”印刷到一層像鋁箔一樣薄的金屬薄膜上而形成太陽能電池。它可以在一分鐘的時間里“印刷”出幾百米長的太陽能電池。它的每瓦制造成本不到0.3美元。是過去的1/10。他們的工廠在2008年投產(chǎn)以后，每年可以生產(chǎn)出430兆瓦的太陽能電池板。所以中國的多晶硅和太陽能電池板都將很快面臨生產(chǎn)過剩。必須為這些過剩的太陽能電池板尋找出路。而太陽能LED路燈看來是最佳的選擇。

 

 

　　那么究竟太陽能LED路燈和普通高壓鈉燈的架設(shè)費用比較如何呢？

 

　　現(xiàn)在有很多專家在比較二者的造價時往往只拿單個燈桿來比較，這是很不合理的。即使加上電纜的成本也是不合理的。因為采用交流電的高壓鈉燈路燈還應(yīng)該包括施工費用。根據(jù)江蘇省某市的預(yù)算，所有費用平均分攤到每一個交流電高壓鈉燈路燈的費用為1.2萬元左右。如果采用太陽能LED路燈的話，每一盞太陽能LED路燈即使按照現(xiàn)在太陽能電池板的價格計算，也只不過在1.2萬元左右。更重要的是太陽能路燈完全沒有電費的支出，每盞250瓦的路燈每年大約要節(jié)省750元電費，10公里

大約需要666盞路燈，每年就能節(jié)省50萬元的電費。線路越長，所節(jié)省的電費越多。所以無論在架設(shè)成本、常年維護以及營運費用幾個方面，太陽能LED路燈的優(yōu)越性都是交流電高壓鈉燈路燈所無法比擬的。

 

 

　　由此可見，采用太陽能LED路燈決不是一件無足輕重的小事，而是涉及到我國能源政策的大事，涉及到我國能不能在短時間內(nèi)快速發(fā)展太陽能的利用問題。發(fā)展太陽能LED路燈以后只要一年時間就可以實現(xiàn)800萬千瓦的綠色可再生能源，三年下來就是相當于建造了一個新的綠色三峽水電站。就可以使我們的可再生能源增加到4%以上。這是在最短期間內(nèi)加速改變我國能源結(jié)構(gòu)的最為有效的短平快而多快好省的做法。而且這完全可以要求各級地方人民政府來完成，不需要由中央政府出面組織像三峽那樣的浩大工程，而卻能實現(xiàn)更好的效果，這是何樂而不為呢？

 

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