據(jù)美國國家能源部能源信息部估計,太陽能發(fā)電是所有發(fā)電技術(shù)中成本最高的,每兆瓦約396美元。那是風(fēng)能平準(zhǔn)化成本的兩倍,燃煤發(fā)電的四倍。并且這種分析的假設(shè)是公司運營的大規(guī)模發(fā)電。而裝在屋頂?shù)男⌒脱b置成本更高,因為它們沒有批量購買和安裝的優(yōu)勢。
盡管人們都承認(rèn)太陽能的無窮無盡與清潔環(huán)保,但要在社會生產(chǎn)生活中徹底普及光伏,路途依舊遙遠(yuǎn)。即便是在世界上經(jīng)濟(jì)實力最強(qiáng)的美國,發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)同樣繞不過成本這堵墻帶來的考驗。
計算成本非易事
如今,在對待光伏太陽能的意義和定位上,各國已經(jīng)基本取得了一致:太陽能是人類未來能源的重要組成部分?墒裁磿r候才能實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)電,尚未形成統(tǒng)一意見。關(guān)鍵的問題便在于目前太陽能發(fā)電的成本估算并非易事。
可以看到,光伏發(fā)電的成本在過去的幾年里不斷下降,應(yīng)用的份額也越來越高。2000年時,美國每年裝運的光伏電池和組件僅有兩萬五千塊。而到了2008年,這個數(shù)字增加了五十萬。但是,與傳統(tǒng)能源相比,依舊是小巫見大巫——2008年光伏發(fā)電僅占美國能源消耗的0.1%。即使在應(yīng)用更加早和普及的歐洲,例如德國,也僅達(dá)到1.1%。
成本,是阻礙光伏走進(jìn)千家萬戶的一堵高墻壁。據(jù)美國國家能源部能源信息部估計,太陽能發(fā)電是所有發(fā)電技術(shù)中成本最高的,每兆瓦約396美元。那是風(fēng)能平準(zhǔn)化成本的兩倍,燃煤發(fā)電的四倍。并且這種分析的假設(shè)是公司運營的大規(guī)模發(fā)電。而裝在屋頂?shù)男⌒脱b置成本更高,因為它們沒有批量購買和安裝的優(yōu)勢。美國能源部可替代能源國家實驗室2009年發(fā)布的一份關(guān)于資助太陽能設(shè)施安裝的報告稱,考慮到陽光照射是免費的,一個家庭仍需要二十年才能賺設(shè)備安裝成本的76%至109%。
如何計算太陽能發(fā)電的成本,難點在于太陽能發(fā)電涉及眾多方面。美國國家能源部阿爾貢國家實驗室的科學(xué)家薩斯·多利表示,各地區(qū)光照條件差別很大,但這也僅僅是一個方面。
目前,衡量發(fā)電成本的通用方法是計算整個系統(tǒng)的平均成本,即該收多少電費才可以抵消發(fā)電設(shè)備的花費。“但目前尚未有一個得到普遍認(rèn)可的計算方法來解決這個必須回答的問題,因而人們對于光伏發(fā)電的成本還是霧里看花!倍嗬f。尤其是光伏系統(tǒng)的工作狀況,以及近三十年內(nèi)受陽光照射的準(zhǔn)確等等成本計算的關(guān)鍵指數(shù),很難得到統(tǒng)一。
突破關(guān)鍵在材料
近幾年來,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,多晶硅這個詞匯由默默無聞迅速地變得廣為人知?梢哉f,材料對于這個行業(yè)而言,占據(jù)著最為重要的地位。
半導(dǎo)體工業(yè)主要是制作微小的特定圖形的硅,需要在電鏡下才能看清它的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。它們的進(jìn)展主要是關(guān)于如何低成本地設(shè)計和制備這些精細(xì)結(jié)構(gòu)的。但是太陽能電池并不精細(xì),它只是簡單的幾層半導(dǎo)體。這樣情況就完全不一樣了,因為它們的成本直接跟材料的成本相關(guān),而非制作特定圖形的成本。
在美國業(yè)界看來,若要降低光伏發(fā)電成本,使用新材料是最為有效的途徑。世界第一的光伏企業(yè)First Solar主要就使用碲化鎘而非硅材料。因為用碲化鎘制作薄膜太陽能電池比硅要廉價許多。然而,與硅晶電池相比,薄膜電池?zé)o論在轉(zhuǎn)換效率還是產(chǎn)品壽命上,都存在尚未解決的軟肋。
另外,在住戶的屋頂安裝太陽能板,并不是將電池一擺就完事。很多配套的設(shè)備和人工也須計算入成本。這顯然又是一個很重要的因素。美國新能源國家實驗室光伏中心的負(fù)責(zé)人瑞恩·拉法尼指出,太陽能電站的成本其實只占到整個光伏系統(tǒng)成本的一半。
沒有應(yīng)用就沒有進(jìn)步
必須承認(rèn)地是,隨著技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步,光伏電力的成本與日下降?墒亲屘枮槿祟愄峁┲饕茉吹娜兆右廊缓苓h(yuǎn)。盡管實驗室研究已經(jīng)能夠?qū)⒐怆娹D(zhuǎn)換的效率提高到30%甚至更高,但實驗終究不代表大規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用。此外,光伏設(shè)備能否長期穩(wěn)定地使用,也需要花費很長時間進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。
美國能源部布魯克海文國家實驗室的能源經(jīng)濟(jì)學(xué)家保羅·弗萊利認(rèn)為,不同的產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)市場化的速度是不一樣的。消費電子工業(yè)比較快,汽車工業(yè)卻需要七八年!肮夥l(fā)電設(shè)施要求至少二十年的長效耐用。這代表著測試方面需要投入很多的時間和精力!彼f。
但是,可替代能源畢竟代表著未來的趨勢,不會因成本的阻礙而停滯不前。太陽能發(fā)電在美國的若干地區(qū)已經(jīng)走在了前面。在日照充足的加州以及夏威夷,太陽能發(fā)電已經(jīng)可以和普通電網(wǎng)媲美了。
另外,傳統(tǒng)能源的價格優(yōu)勢,實際是建立在二氧化碳和有毒污染物的排放之上,而醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)和應(yīng)對氣候變暖的成本而并沒有計算到美國的電價里。因此,可以相信,在征收碳排放稅的政策鼓勵下,美國光伏發(fā)電必將在短時間內(nèi)接入電網(wǎng)。