高麗然
(河北大學,河北 保定 071002)
石油、煤炭、天然氣等傳統(tǒng)能源,其儲量相對于人類持續(xù)增長的能源需求是非常有限的,而且在使用過程中會對環(huán)境造成極大破壞。當前,許多國家都在致力于發(fā)展以太陽能為代表的新能源產(chǎn)業(yè)。日本出于本國能源戰(zhàn)略和自身優(yōu)勢的考慮,在太陽能光伏領域做出了巨大的努力,也取得了令人矚目的成就。研究日本太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式,對我國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必將起到積極而有益的借鑒作用。
眾所周知,日本國土面積狹小,僅有約37.78萬平方公里,與我國云南省的面積大體相同,而且日本還是一個多山的國家。從地形上看,山地占61%,低地占13%,丘陵占11.7%。日本能源資源貧乏,石油、煤炭、天然氣儲量極少。據(jù)統(tǒng)計,日本能源資源的對外依存度為81.9%,其中,鋁為100%、鎳為100%、原油為99.7%、天然氣為94.5%、煤為95.3%,[1]能源供應的80%以上依賴進口。由于國土面積狹小、資源匱乏,日本本土能源供應遠遠不能滿足人民生活和社會發(fā)展的需要,這是日本積極發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的內(nèi)在需求。
上世紀70年代,日本工業(yè)、鐵路、發(fā)電廠,甚至家庭用燃料大部分已從煤炭和木炭改為石油產(chǎn)品。1973年日本進口石油能源占總能源消耗量的89.9%,對外依賴程度比其他發(fā)達國家高出許多。1973年第一次石油危機在世界范圍內(nèi)爆發(fā),作為一個能源嚴重依賴進口的國家,日本所受到的重創(chuàng)非比尋常。在這種情況下,開發(fā)新的可替代能源成為日本國內(nèi)迫切需要研究的課題。太陽能發(fā)電技術的真正起步也正是從這個時期開始的??梢哉f,第一次石油危機是日本太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大推動力。正是在一系列替代能源開發(fā)的背景下,日本政府對石油的依賴度逐步減小。據(jù)統(tǒng)計,1996年日本的石油消費需求量是268.8百萬噸,2007年降低到了228.9百萬噸。[2]
日本人愛護環(huán)境、節(jié)約能源的意識非常強。在日本,從小學到高中,環(huán)保都是學生的必修課。學校不僅讓學生在校內(nèi)學習環(huán)保知識,還組織學生走出校門,做關于垃圾問題的社會調(diào)查,參觀垃圾處理場和污水處理廠等,以豐富學生的環(huán)保知識,增強學生的環(huán)保意識。此外,政府及媒體對節(jié)能環(huán)保的宣傳力度也非常大。日本建有節(jié)能日、節(jié)能月,在全國范圍開展節(jié)能技術的普及和推廣,并通過電視等媒體宣傳環(huán)保用品、節(jié)能產(chǎn)品。經(jīng)過多年的努力,節(jié)能環(huán)保意識已經(jīng)深入到日本人的生活中,成為了一種習慣,逐漸在民眾中形成了一種節(jié)能環(huán)保文化。據(jù)2010年9月株式會社mediba發(fā)布的一項關于日本國民環(huán)保意識的調(diào)查報告顯示,80.9%的人在平時生活中非常注重環(huán)保,50.9%的人參加過企業(yè)或團體舉辦的環(huán)?;顒诱{(diào)查,76.7%的人加強了自己的生活環(huán)保意識。[3]
以20世紀70年代的第一次石油危機為契機,日本開始了太陽能發(fā)電的研究。1974年,日本政府制定了“陽光計劃”,其中太陽能的研究開發(fā)項目有:太陽房、工業(yè)太陽能系統(tǒng)、太陽熱發(fā)電、太陽電池生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)等。[4]為實施這一計劃,日本政府投入了大量人力、物力和財力。1980年主要由政府出資設立了“新能源產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構”(簡稱NEDO),對新能源事業(yè)的技術開發(fā)、普及提供必要的補助金,并提供相關信息以及技術指導。1990年,日本修改電力公司法的相關技術規(guī)范與要求,積極支持光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的推廣和應用。在現(xiàn)場試驗的基礎上制定了相應的標準和規(guī)范,允許光伏發(fā)電優(yōu)先并網(wǎng),這項政策對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用。
為進一步推進太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,作為1974年“陽光計劃”的延續(xù),日本政府于1994年推出了“新陽光計劃”。根據(jù)該計劃,由中央政府出資,對安裝太陽能發(fā)電設備的家庭每戶給予90萬日元/ KW的補貼,補貼力度達到了當時初裝費用的45%。太陽能光伏系統(tǒng)所發(fā)電力由政府以電網(wǎng)售電價格收購。通過這些扶持政策,日本成為全球最重要的光伏市場之一。1997年,日本太陽能累積發(fā)電總量達91MW,首次超過美國,成為全球第一。
在此基礎上,日本政府于2003年出臺了“可再生能源配額制法”,要求能源公司提供的能源總量中可再生能源和新能源要占到一定的份額,否則必須到市場上去購買綠色能源證書,以此推動光伏發(fā)電和風力發(fā)電等可再生能源和節(jié)能技術的發(fā)展。
受政府財政預算緊縮影響,從2006年開始,日本政府取消了住宅用太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝補貼政策。補貼政策的終止在一定程度上影響了日本太陽能相關市場的發(fā)展。日本國內(nèi)住宅太陽能新增裝機容量自2006年起開始呈下降趨勢,2007年出現(xiàn)了負增長。太陽能電池的國內(nèi)銷量也開始下降,2007年的銷售量比2005年下降了30%以上。日本太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢頭受到遏制,全球第一的位置逐漸被德國、西班牙等國取代。
總結(jié)前一階段經(jīng)驗教訓,2009年1月,日本重新恢復了家庭用太陽能發(fā)電設備的導入補助金制度。這一政策的實施極大地推動和刺激了日本的太陽能電池生產(chǎn),京瓷的太陽能組件訂單大幅增加,三洋電機也新增了生產(chǎn)線以應對后續(xù)的旺盛需求。2009年,日本的太陽能板產(chǎn)量比2008年增長了一倍。2009年2月,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省宣布了一項新補貼制度,安裝太陽能發(fā)電設備的用戶有望10年即可收回初期投資。[5]2011年8月,日本國會下議院通過“可再生能源補貼法”。該法案要求公用事業(yè)以高于市場的價格購買來自地熱能、太陽能以及風能發(fā)電的電力,從而促進在可再生能源領域的投資。并對光伏實行強制上網(wǎng)電價,要求全國10家電力公司購買過剩的太陽能電力。
2011年,日本福島核泄漏事故摧毀了公眾對核安全的信心,日本政府開始改變之前大力發(fā)展核電的方針,將重點放到可再生能源領域。受益于政府推進可再生能源計劃,2011年日本光伏電池內(nèi)需出貨量同比增長30.7%,達到1296兆瓦,這是日本光伏電池內(nèi)需出貨量首次突破1 000兆瓦。[6]日本太陽能產(chǎn)業(yè)在震后出現(xiàn)了更加迅猛的發(fā)展勢頭。
新能源技術的研究開發(fā)從實證到應用普及等一系列技術開發(fā)目標的實現(xiàn),耗時很長。在制定計劃和研究線路圖時,對于成本、效率轉(zhuǎn)換等技術目標和應用目標,以及彼此間整合性的目標設定、研發(fā)費用等都必須進行充分的討論。另外,在技術開發(fā)過程中也會遇到需要判斷是繼續(xù)推進還是中途停止的難題,這時需要從外部環(huán)境、技術競爭力、能源價格、環(huán)境問題的應對能力、使用者的選擇等方面對整個計劃進行通盤考慮,隨時修訂。在這種情況下,超長期的技術研發(fā)項目如果只由企業(yè)單獨完成的話,困難極大。
從以上方面考慮,太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開政府的先導和調(diào)控,需要政府從產(chǎn)業(yè)整體性需求和長遠目標考慮,進行總體規(guī)劃和合理配置,以促進整個太陽能產(chǎn)業(yè)的合理高效發(fā)展。
日本政府在不同階段,對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展制定和實施了相應的計劃和保障措施。
1974年,日本制定了以發(fā)展太陽能為主的可再生能源代油的技術研究發(fā)展中長期規(guī)劃。根據(jù)該規(guī)劃,政府對光伏系統(tǒng)的補貼達到了總造價的70%,政府以強大的補貼額度保證了光伏產(chǎn)業(yè)的順利起步。1980年,由政府主導成立了新能源·產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構。在政府大量開發(fā)資金的支持下,新能源·產(chǎn)業(yè)技術綜合開發(fā)機構負責光電產(chǎn)業(yè)化的一條龍產(chǎn)業(yè)技術開發(fā),為加速日本光伏產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了基本條件。1994年,通產(chǎn)省開始實施住宅用光電系統(tǒng)的優(yōu)惠政策,對采用光電系統(tǒng)的居民住宅每戶補助總造價的1/2,對住宅建設商亦采取同樣的補助。2003年,政府出臺了“可再生能源配額制法”,要求能源公司提供的能源總量中新能源和可再生能源必須占到一定的份額。2008年,日本政府內(nèi)閣會議確定“構建低碳社會行動計劃”,要求2020年太陽能電池的采用量增加到2005年度實際采用量的10倍,到2030年增加至40倍,并在3~5年后將太陽能電池系統(tǒng)的價格降至目前的一半左右。根據(jù)2009年通過的《太陽能發(fā)電的剩余電力收購制度》規(guī)定,2011年一般家庭用電力收購價為42日元/kWh,非一般家庭用電力收購價為40日元/kWh。[7]2012年,日本經(jīng)濟貿(mào)易和工業(yè)部通過“支持引進住宅光伏系統(tǒng)的補貼措施”、“可再生能源上網(wǎng)電價補貼政策”以及“引進可再生能源發(fā)電系統(tǒng)作為部分恢復措施的補貼計劃”等項目或措施來推動住宅和工業(yè)光伏系統(tǒng)的應用與普及。
日本太陽能產(chǎn)業(yè)在投入太陽能發(fā)電系統(tǒng)及相關技術產(chǎn)品時,充分考慮國內(nèi)住宅領域、公共事業(yè)領域、生產(chǎn)領域特別是海外市場使用者的多樣性,積極培育相關技術組合的有機統(tǒng)一體以及與住宅、電力、IT、機械工程等產(chǎn)業(yè)間的協(xié)作,從而擴大了太陽能產(chǎn)業(yè)的相關需求。
在日本,住宅領域太陽光發(fā)電的導入量占到了總導入量的80%,所以說擴大住宅領域的導入是影響國內(nèi)市場的關鍵。一方面,日本政府積極宣傳包括住宅用太陽光發(fā)電導入支援補助金政策及預算、稅收制度方面的支援措施;另一方面,日本政府積極推進太陽能電池生產(chǎn)商與住宅商的協(xié)作。2009年1月,由經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省和國土交通省共同主持,召集主要太陽能電池生產(chǎn)商和住宅商進行研討,當年2月發(fā)布了“太陽能住宅普及促進懇談會報告書”,進一步促進了太陽能發(fā)電住宅的普及。
從公共事業(yè)和生產(chǎn)部門的導入方面看,公立中小學校等教育機構以及高速路和車站等公共設施的示范性項目的開展是重點。2008年11月,經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省、文部科學省、環(huán)境省、國土交通省合作,制定了“擴大太陽光發(fā)電導入的行動計劃”,該計劃旨在立足于新的官民合作的動向及相關部門協(xié)作的深化,鞏固原有的合作,發(fā)掘新的合作模式,并細化了與各領域合作的部委機構,比如,道路、港口、機場等公共設施建設項目與國土交通省相互合作,學校等教育設施建設項目與文部科學省相互合作。
日本太陽能產(chǎn)業(yè)在海外拓展市場時,除充分發(fā)揮本國以太陽能發(fā)電系統(tǒng)為核心的相關產(chǎn)業(yè)及技術外,還充分考慮了當?shù)氐奶厥庑院蜕鐣A設施的發(fā)展階段,并采取與之相適應的方式。
首先,太陽光發(fā)電系統(tǒng)所搭載的模塊要適合當?shù)氐淖匀画h(huán)境。例如,在北美、歐洲、東亞地區(qū)主要使用的是以結(jié)晶系和CIS系為主的太陽能發(fā)電系統(tǒng),這主要是應對積雪等季節(jié)因素的影響;而在東南亞、中東非、中南美地區(qū),則選用了應對高溫情況的以薄膜系為主的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
其次,當?shù)厣鐣A設施的發(fā)展程度也是其在拓展海外市場時考慮的重點之一。例如,對于歐美等發(fā)達國家,防止地球溫室效應是其主要目的,因此以系統(tǒng)的關聯(lián)性為前提,巨型太陽能設施建設以及系統(tǒng)穩(wěn)定性技術方面的需求很高;而在中東產(chǎn)油國,正在努力改變舉國依賴石油資源的狀況,因此需要的是軟件硬件兼?zhèn)涞沫h(huán)境能源技術的發(fā)展;在東南亞和非洲等發(fā)展中國家,由于很多地區(qū)電力基礎設施還很不完善,在村落通電這一需求下,太陽能發(fā)電作為獨立型電源受到期待。
此外,日本政府還通過JICA提供技術支持、日元借款、無償資金援助等方式,在太陽能發(fā)電的普及方面取得了實際成果。
面向“未來型能源社會”,日本的太陽能產(chǎn)業(yè)越來越重視與全電氣化產(chǎn)業(yè)、蓄電池、家電產(chǎn)業(yè)、電動汽車業(yè)等其他領域的配合,以及和施工技術或者電力系統(tǒng)相銜接的相關技術的一體化。在此基礎上,形成了涉及眾多相關領域的協(xié)會和團體,及時把握和開拓在防災、教育、醫(yī)療、福利等方面的需求,促進日本國內(nèi)“未來型能源社會”的建設。
日本對海外市場的拓展不是由單個企業(yè)或某一產(chǎn)業(yè)獨立完成的,而是首先將不同地域的不同需求,按照防災事業(yè)、振興農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療、福利、教育等進行類型整理,然后在輸出時不僅僅限于單純的太陽能發(fā)電系統(tǒng)的輸出,而是通過蓄電池等關聯(lián)產(chǎn)品的制造產(chǎn)業(yè)、系統(tǒng)集成、住宅商、電力事業(yè)、IT業(yè)、機械設備、貿(mào)易公司等的“產(chǎn)業(yè)間協(xié)作”來展開和完成的。
與日本太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗比較,我國目前的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展依然沒有擺脫原材料加工的本質(zhì),龐大的產(chǎn)能主要集中在利潤低廉的光伏組件環(huán)節(jié),沒有形成完整成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,缺乏核心技術競爭力,而且90%的市場在海外,產(chǎn)業(yè)和市場之間發(fā)展不平衡,一旦海外主要消費國的產(chǎn)業(yè)政策有所調(diào)整,我國的光伏企業(yè)將面臨一定的風險。此外,政府應有的一些激勵政策和扶持政策尚有缺失,政策的細化和落實還不到位,法律的保障和支持力度不夠。
積極借鑒日本太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗,促進我國太陽能產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步健康發(fā)展,今后我們應在以下幾個方面做出努力。
國家財政應明確支持的重點領域和方向。第一,在研發(fā)方面,應重點解決硅材料提純技術和關鍵設備國產(chǎn)化兩大主要問題;第二,在產(chǎn)業(yè)方面,應重點支持技術進步和技術創(chuàng)新;第三,在市場方面,應考慮結(jié)合國家扶貧計劃,重點解決邊遠無電地區(qū)的用電問題;第四,在并網(wǎng)發(fā)電、太陽能與建筑結(jié)合及一體化方面,對適用技術和示范項目給予支持;第五,建立國家光伏技術研究開發(fā)中心,強化太陽級硅材料提純等技術,建立上下游平衡的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。
在國際上,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家都有國家級的光伏技術研究機構,如美國國家可再生能源實驗室、日本能源研究院等等。而我國目前還沒有國家級光伏技術的研究平臺。建立這一平臺,對于促進我國在太陽級多晶硅提純技術、太陽電池技術、光伏發(fā)電并網(wǎng)技術、多晶硅錠/硅片關鍵設備的國產(chǎn)化方面的技術進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義。
據(jù)統(tǒng)計,2004年中國太陽電池產(chǎn)量50兆瓦,國內(nèi)安裝10兆瓦,80%出口;2005年中國太陽電池產(chǎn)量150兆瓦,國內(nèi)安裝5兆瓦,96.7%出口;2006年中國太陽電池產(chǎn)量370兆瓦,國內(nèi)安裝10兆瓦,97.3%出口。按照可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃的目標,我國預期的光伏市場2010~2020年是每年140兆瓦,到2020年累計達到1800兆瓦。[8]國內(nèi)市場的有限性和不穩(wěn)定性使得光伏企業(yè)只能依賴于國際市場。因此,充分發(fā)掘國內(nèi)市場是中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的必須選擇。
光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游主要包括多晶硅、硅片、電池片以及電池組件。在產(chǎn)業(yè)鏈中,從多晶硅到電池組件,生產(chǎn)的技術門檻越來越低,相應地,公司數(shù)量也越來越多。因此,整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈的利潤主要集中在上游的多晶硅生產(chǎn)環(huán)節(jié),上游企業(yè)的盈利能力明顯優(yōu)于下游。日本通過幾十年的努力已經(jīng)在政策的推動下形成了技術、產(chǎn)業(yè)和市場的良性循環(huán),產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)基本平衡,其高純度硅材料和電池片及組件的制造能力在世界上處于領先地位,并且由于其技術先進,在國際市場上具有很強的競爭力。
中國作為目前世界上經(jīng)濟發(fā)展最迅速的經(jīng)濟體之一,在光伏發(fā)電領域的技術和應用卻只是處于世界的下游水平。主要的半導體原材料和設備均靠進口,技術瓶頸已嚴重制約我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在晶體太陽能電池的后續(xù)研發(fā)以及薄膜太陽能電池的研發(fā)等方面,中國與國外先進水平存在較大差距,至少落后10年。由此可見,打造成熟、完善、具有自己核心技術的產(chǎn)業(yè)鏈是未來中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。
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