中國光伏20年:江湖風(fēng)云錄(十七)
2021年05月24日 8:46 9075次瀏覽 來源: 中國有色網(wǎng) 分類: 稀土 作者: 云翀
二、落地:探索應(yīng)用
(20世紀(jì)70年代~80年代)
5.從世界到中國
在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能的熱潮,對我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠(yuǎn)見的科技人員,紛紛投身開發(fā)利用太陽能的事業(yè),積極向政府有關(guān)部門提建議,出書辦刊,介紹國際上太陽能利用動(dòng)態(tài);在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽灶,在城市研制開發(fā)太陽能熱水器,空間用的太陽電池開始在地面應(yīng)用……
1973年,光伏作為天津港的航標(biāo)燈電源,開始實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)的地面應(yīng)用。1975年7月,國家計(jì)委和科學(xué)院在河南安陽召開全國太陽能利用經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)。這次會(huì)議之后,太陽能研究和推廣工作被納入計(jì)劃,獲得了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和物資支持。也就是在這一年,寧波、開封先后成立太陽電池廠,電池制造工藝模仿早期生產(chǎn)空間電池的工藝,太陽能電池的應(yīng)用開始從空間“降落”到地面。上世紀(jì)70年代末,我國開展了砷化鎵太陽能電池的研究工作。
在這個(gè)時(shí)期,和發(fā)達(dá)國家的光伏行業(yè)發(fā)展水平相比,中國的光伏行業(yè)還非常不成熟。1983年,全國總產(chǎn)量只有5兆瓦。這一年,甘肅省自然能源研究所在距離蘭州市40公里左右的榆中地區(qū)建設(shè)了10千瓦民用光伏電站。據(jù)了解,這座電站的太陽能單晶電池板由日本京瓷制造,由于基礎(chǔ)設(shè)施不完善,電池板分布在各家各戶,只能夠滿足所在鄉(xiāng)村36戶居民每家2個(gè)日光燈的用電需求。如今,這座保存在研究所基地的中國最老光伏電站,已經(jīng)經(jīng)歷了30多年損毀和風(fēng)吹雨打,功率仍能保持在7千瓦左右,而其樣貌,也已經(jīng)重建成了人們所熟知的小型屋頂光伏電站。
在“六五”期間,我國政府開始把研究太陽能和可再生能源列入國家科技攻關(guān)計(jì)劃,先后從美國、加拿大等國引進(jìn)了7條太陽能電池生產(chǎn)線,在寧波、開封、昆明、秦皇島等地建設(shè)了單晶硅太陽電池的主要設(shè)備或者整條生產(chǎn)線,在哈爾濱、深圳建設(shè)了非晶硅太陽電池生產(chǎn)線,使我國太陽能電池的生產(chǎn)能力從以前的200千瓦躍升至1988年的4.5兆瓦,價(jià)格也從“七五”初期的80元/瓦減半。4.5兆瓦的總生產(chǎn)能力中,包括單晶硅電池2.5兆瓦,非晶硅電池2兆瓦,工業(yè)組件的轉(zhuǎn)效率為單晶硅電池11%~13%,非晶硅電池5%~6%。但是由于財(cái)力所限,市場開拓十分艱難,幾年來太陽電池生產(chǎn)開工率嚴(yán)重不足,大約只有生產(chǎn)能力的十分之一(我國太陽能產(chǎn)量見下表)。1986年,國家計(jì)委在農(nóng)村能源“1986-1990第七個(gè)五年計(jì)劃”中列出了《太陽電池》專題,全國有6所大學(xué)和6個(gè)研究所開始進(jìn)行晶體硅電池的研究。1988年,中國第一臺(tái)聚光光伏電站被成功研制。
在這一時(shí)期,從研究水平上看, 雖然我國高效電池、化合物電池,以及非晶硅電池的實(shí)驗(yàn)室水平與國外相差不大,但在向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化方面卻差得很多。在一些新型太陽電池,如球狀電池、CIS電池、多晶薄膜電池等方面,國內(nèi)幾乎還是空白。應(yīng)用方面,我國太陽電池主要用于通訊系統(tǒng)和邊遠(yuǎn)地區(qū),很多應(yīng)用領(lǐng)域,如光伏水泵、民用電器等都有待開拓;而對于遠(yuǎn)期市場,如光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、電瓶車充電系統(tǒng)以及海水淡化系統(tǒng)等的開發(fā)和示范,甚至還沒有列入日程??傊覈诠夥l(fā)電的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等方面都與發(fā)達(dá)國家有很大的差距,也存在不少問題。光伏發(fā)電屬于系統(tǒng)工程,涉及到不同的工業(yè)領(lǐng)域,太陽電池的原材料硅屬冶金行業(yè);封裝材料,如低鐵鋼化玻璃、EVA、銀、鋁漿等屬化工行業(yè);配套用蓄電池屬蓄電池行業(yè);光伏電站和光伏水泵用逆變器屬電力電子行業(yè);電站控制系統(tǒng)、專用儀器設(shè)備以及設(shè)計(jì)軟件屬于電子及計(jì)算機(jī)行業(yè);高效節(jié)能負(fù)載如燈具、冰箱、電視等又屬于民用電器——真正質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的光伏產(chǎn)品取決于整個(gè)國家的工業(yè)基礎(chǔ)和水平。
此外,光伏所需的多晶硅行業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展并不順利。自上世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),上世紀(jì)70年代一度盲目發(fā)展,廠家多達(dá)20余家。這些廠家采用的都是傳統(tǒng)的西門子法,技術(shù)水平低、生產(chǎn)規(guī)模小、各種消耗指標(biāo)高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染嚴(yán)重,加之生產(chǎn)成本逐年增加,多數(shù)到后期難以維持,到1996年僅剩4家,即峨嵋半導(dǎo)體材料廠(所)、洛陽單晶硅廠、天元化工廠和棱光實(shí)業(yè)廠。
1984年,云南半導(dǎo)體器件廠從美國、加拿大引進(jìn)了一條具有當(dāng)時(shí)先進(jìn)水平的單晶硅太陽電池生產(chǎn)線,并于1990年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn),平均光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到12%。1986年,為擺脫多晶硅制約我國電子工業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的困境,也為從根本上解決多晶硅生產(chǎn)技術(shù)陳舊、規(guī)模小、能耗物耗高、質(zhì)量低下、污染嚴(yán)重的問題,原中國有色金屬工業(yè)總公司和有關(guān)部門決定實(shí)行“兩條腿”走路的方法,在積極引進(jìn)國外多晶硅生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí),自行研究開發(fā)多晶硅生產(chǎn)技術(shù),組織原北京有色冶金設(shè)計(jì)研究院(現(xiàn)中國恩菲工程技術(shù)有限公司)和峨嵋半導(dǎo)體材料廠(所)共同開發(fā)多晶硅生產(chǎn)新技術(shù)。為了從根本上解決多晶硅生產(chǎn)中物耗、能耗、成本高,污染嚴(yán)重及難實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)的問題,研究開發(fā)了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)、大型節(jié)能還原爐、四氯化硅氫化和還原干法回收等4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。1987年,突破了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù),為開發(fā)大型節(jié)能還原爐創(chuàng)造了條件。隨后,直徑100毫米的6對棒還原爐投產(chǎn),并制造出多晶硅產(chǎn)品,使多晶硅產(chǎn)品的能耗大幅降低,多晶硅還原生產(chǎn)中80%~90%熱能得到回收。同時(shí),四氯化硅氫化工業(yè)性試驗(yàn)取得成功。1989年,峨嵋半導(dǎo)體材料廠(所)開展了導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻技術(shù)與大型節(jié)能還原爐配套的試驗(yàn),采用導(dǎo)熱油循環(huán)冷卻還原爐,多晶硅還原爐直接電耗由水冷卻時(shí)的500千瓦時(shí)/千克硅降低到280千瓦時(shí)/千克~300千瓦時(shí)/千克硅,多晶硅還原生產(chǎn)中的80%~90%熱能得到利用。
責(zé)任編輯:周大偉
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