孙国旺（中国第一汽车集团）

 

    传统的燃料能源正在一天天减少，价格持续高速攀升，对环境造成的危害日益突出，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。在可再生能源中，太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把地球表面0.1％的太阳能转为电能，转变率5％，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍。作为21世纪最有潜力的能源——太阳能产业的发展潜力巨大。近30年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。德国非常重视太阳能的开发和利用，出台了非常有效的政策和措施，促进和鼓励太阳能技术的开发和利用。

一、德国太阳能发展的基本情况

    德国对太阳能的利用可追溯到20世纪70年代，现在德国已经在太阳能系统的开发、生产、规划和安装等方面积累了大量经验，发明了一系列高效的太阳能系统。德国是世界上利用太阳能发电最多的国家。2006年德国太阳能在电力市场上占2.7％的份额，在热能市场上占3.7％的份额，在整个能源市场上只占1％的份额。在全球大约25%的太阳能电池板和40％的太阳能转换整流器是德国制造的。

    在德国有l万多家太阳能生产企业，2006年在该领域的就业人数达5.5万人。每年新增就业岗位约5000-10 000人，新工厂大部分建在德国东部地区。预计2012年的就业人数可达9万人，2020年达25万人。2006年，国内终端用户的销售额49亿欧元，预计2012年可达80亿欧元，2020年180亿欧元。2006年太阳能生产设备约130万台，其中，新安装设备约22万台，仅2006年，德国因使用太阳能减少二氧化碳排放超过100万吨，预计到2050年可减少1亿吨排放量。2006年，德国对太阳能领域的研发投入超过1亿欧元，预计到2012年研发投入将达10亿欧元。2006年全行业出口额为12亿欧元，预测到2012年将达50亿欧元，2020年达到200亿欧元。

   （一）太阳能发电产业概况

    到2006年底，德国光伏电池领域的企业数量约7000家，终端用户销售额达37亿欧元，从业人数35 000人，预计到2020年可达10万人。近10年，德国的太阳能光伏电池价格下降幅度达50％，产能增加了近10倍。2006年新建产能750MWp，出口额约10亿欧元，预计到2012年出口额将达45亿欧元，2020年达110亿欧元。到2006年底，德国已有30万套太阳能发电设备，总安装容量达2.5 GWp。

在德国市场上，绝大多数太阳能电池是硅电池，但是，由于硅的短缺，且价格昂贵，人们也用镉或铟生产所谓的晶体薄膜太阳能电池，来代替硅电池。不过，这种晶体薄膜太阳能电池只占德国太阳能电池产量的10％，另外，德国正在开发研制新型有机太阳能电池，由于该技术的诸多优势，该系统将成为德国具有快速发展潜力的市场。     

（二）太阳能供热产业概况

    到2006年底，德国太阳能供热领域的企业数量约5000家，2006年终端用户销售额达12亿欧元，预计到2020年可达85亿欧元。从业人数19000人。预计到2020年可达10万人。仅2006年新安装的集热器面积就达150万平方米，共安装太阳能集热系统14万台，新安装容量约1GW。2006年该领域的出口额约2亿欧元，预计到2012年，出口额将达10亿欧元，2020年将达80亿欧元。至2006年末，德国太阳供热领域总安装容量将达6.3GW，设备94万台，太阳能集热器总面积达到900万平米，在德国安装的太阳热能设备每年减少二氧化碳排放近100万吨，可节省5亿升供热用油及5亿立方米天然气，相当于36 000辆油罐车的运输量。已有超过5％的德国家庭利用了清洁环保，以及用之不竭的太阳能。

二、德国促进太阳能产业发展采取的政策和措施

    （一）法律保障

    德国《可再生能源法EEG》给太阳能产业的发展提供了先决条件，该法律第11条对太阳能发电制定下列条款：

    第11条：对利用日辐射能获取的电力的偿付。

    (1)凡属利用日辐射能发电的设施，对其生产电力的报酬每千瓦小时至少为45.7欧分。

    (2)若发电设施仅是安装在楼房外墙或屋顶或防噪屏障上的，报酬方式如下：

    ●功率在(包括)30千瓦的，每千瓦小时的电价至少为57.4欧分；

    ●功率在30千瓦以上的，每千瓦小时的电价至少为54.6欧分：

    ●功率在100千瓦以上的，每千瓦小时的电价至少为54.0欧分。

    (3)若发电设施不是安装在某一建筑物的外墙或屋顶上，且修建该建筑物是优先出于其它用途，而非利用日辐射能发电的，电网经营商只有在如下情况时有偿付电价的义务，即如果该发电设施是在2015年1月1日前投入运营的。

    (4)若第3款说明的发电设施是建立在某一建筑规划的有效范围内，且该建筑规划至少也是出于此目的在2003年9月1日以后制定或修改的，电网经营商只有在如下情况时才须对电力履行偿付义务，即：

    ●在就建筑规划的制定或修改做出决议的时刻，已对该发电设施所在的场地采取了防渗保护措施；

    ●该发电设施位于改造过了的经济或军事用地；

    ●所在的绿地在建筑规划中已被辟为该发电设施修建用地，且在对建筑规划的制定或修改做出决议的时刻被用作耕地。

    (5)自2005年1月1日起，凡属在此日期之后新投入运营的发电设施，第l款和第2款第l句规定的最低电价以适用于上一年新投产发电设施的标准值为基数，每年分别降低5％，且在小数点后两位求整。2006年1月1日起开始，凡属第1款中说明的发电设施，第l句规定的标准百分比提高到6.5％。

    (6)不同于第3条第2款第2句的规定，多台位于同一栋楼房的外墙或屋顶上，且连续运营6个月的光伏发电设备，在根据每次最后投入运营的设备确定第2款所述的电价数额时，被视为一台发电设备，即使这些发电设备并未与运营必需且共同使用的技术设备或建筑设施直接相连。

    另外，为了进一步促进太阳热能领域的发展，德国正在讨论制定《可再生能源供热法》。这个法案将把安装太阳能或生物质能系统规定为强制行为。预计到2020年，这部法律的实施将极大地提高可再生能源在供热中的比例。

    （二）资助措施

    太阳能在德国得到较高程度的普及，与政府的支持分不开。在德国，如果是小型太阳能系统，投资者能得到补贴或低息贷款，而地方性的大型供热太阳能装置，则由实验及示范项目支持完成。

    除可再生能源法规定的太阳能发电的补助措施外，德国政府还在太阳能发电和太阳能供热设备投资方面提供资助和优惠贷款。主要有：

    ●市场激励计划：该计划是利用德国生态税改革中获得的收益，对建造和使用可再生能源产生热能的设备提供资金支持，这对提高可再生能源在热能利用上起到非常重要的作用，每年支持的力度达到2亿欧元，这是欧洲该领域最大的资助计划。到目前为止，通过该计划已资助了40万台太阳能集热设备。该计划用优惠贷款及补贴等多种方式扶助可再生能源进入市场。例如：用于加热水的太阳能家庭集热器每平米可获得40欧元的补贴，用于加热水和采暖的太阳能集热器，每平米可获得70欧元的补贴。

    ●光伏发电设备投资贷款计划：该计划针对小太阳能发电设备的新建和扩建，由复兴信贷银行提供设备投资全额的优惠贷款，最高限额为每户5万欧元，还贷期可延续到20年。

    ●生态住房计划：由于安装集热器可提高房屋的能源效率，因此，由德国复兴银行提供集热器投资及建房材料费的优惠贷款。

●居住空间现代化计划：针对现有住房的改善计划，如果在改善计划中增添太阳能发电和供热设备，可获得5万欧元10年期的优惠贷款。

（三）促进行动

    1998年9月在欧洲“百万太阳能屋顶计划”的战略框架下，德国政府宣布从1999年1月起实施“10万太阳能屋顶计划”。其目标是到2003年底安装10万套光伏屋顶系统，总容量在300兆瓦～500兆瓦，每个屋顶约3千瓦～5千瓦。为了推动和保证光伏能源为核心内容的新能源计划的实施，作为1991年的“电力费返退法”的延续和拓展，德国政府颁布的“可再生能源法”，于2000年4月1日正式生效。这部法律保证购买和使用光伏发电能源的居民和企业将得到0.99德国马克（0.56欧元）/千瓦小时的价格返还。而德国联邦经济技术部也为此“10万太阳能屋顶计划”提供了总共约4.6亿欧元的财政预算。

三、太阳能产业的发展趋势

    新型有机太阳能电池：德国奥尔登堡大学、德累斯顿大学、弗劳恩霍夫太阳能研究所等科研机构发现，当聚合塑料粒子受阳光照射的时候，其表面碳原子的电子振动明显加快，振幅加大，但返回碳原子轨道的速度却慢得多，这样在若干微秒的时段内就形成了“电子空穴对”，普通PVC聚合塑料颗粒就可以实现光电转换。与现在通常使用的硅材料太阳能电池相比，新型有机太阳能电池不仅生产成本低，而且像有机薄膜一样薄、透明、能够弯曲，便于制作各种形状的太阳能电池，可以广泛应用在通讯、建筑、交通、照明等领域。例如：用作手机太阳能充电电池；贴在建筑物玻璃幕墙上，用于室内供电；甚至可以装在商店和居室户外的遮阳卷帘棚上，既可以遮阳，又可以供电。

    非晶硅薄膜太阳能电池：于20世纪70年代中期开发成功，80年代其生产曾达到高潮，约占当时全球太阳能电池总量的20％左右，但由于非晶硅太阳能电池转化效率低于晶体硅太阳能电池，而且非晶硅太阳能电池存在光致衰减效应的缺点(光电转换效率会随着光照时间的延续而衰减)，其发展速度逐步放缓。非晶硅薄膜太阳能电池更少的使用硅材料，成本低，便于大规模生产，而且近期在转换效率方面也有较大突破。在硅材料价格持续上涨的背景下，非多晶硅重新得到人们的重视。非晶硅太阳能电池仍然有着巨大的发展潜力，未来将成为太阳能电池的重要组成部分之一。非硅太阳能电池包括多元化合物太阳能电池；聚合物多层修饰电极型太阳能电池；纳米晶太阳能电池等，其中纳米Ti02晶体化学能太阳能电池是目前学术界研究的重点方向之一。

    铜铟硒、铜铟硫太阳能电池：铜铟硒和铜铟硫，简称CIS，是极具潜力的太阳能电池新材料，CIS薄膜电池具有相对较低成本和高效、抗紫外辐射、轻便、灵活、柔性等特点，被认为最有发展潜力的新型太阳电池。其使用寿命和抗辐射性能力均超过当今多晶及非晶薄膜太阳能电池研究的最高记录。

    德国在该领域发展迅速：德国太阳能技术研究所（简称IST）历经10年，成功开发出新型薄膜太阳能电池技术。该项技术采用连续电沉积工艺，制备出在铜箔上形成铜铟硒薄膜太阳能电池的带卷(简称CISCuT)，然后，通过特殊的封装工艺组装成柔软的太阳能电池组件。目前，CISCuT电池的实验室效率已达到9.2％，理论效率高达30％，并且由于材料消耗少、工艺简单，预期最终成本将低于0.6欧元／Wp；德国CIS SOLARTECHNIK GMBH发明的薄型CIS太阳能电池底基主要由柔软的金属承载层、阻隔层和电接触层组成，阻隔层位于金属层和电接触层之间并不完全覆盖金属层，空留区域用电接触层制作；德国HAHN MEITNER INST BERLIN GMBH和TRIBUTSCH HELMUT发明的光电系统，利用太阳光能制造氢，其中，在产生氢的水房(WKK)中所使用的主动光电结构就是以CIS太阳能电池方式实现的。2007年4月，由我国安泰科技参股的德国太阳能Odersun公司生产CISCuT薄膜太阳电池的顺利投产，可年产6000公里铜箔基薄膜太阳能电池的带卷。

四、德国在太阳能方面的应用

    2004年7月，在德国的莱比锡郊区建成并投入使用了当时世界上最大的光伏发电站，负责这座太阳能发电站设计和建设的壳牌太阳能公司和德国GEOSOL太阳能公司，发电站将使用3.35万块太阳能电池板，总发电功率达5兆瓦，可供1800个家庭用电。

    2006年9月，全球最大的太阳能发电厂日前在德国南部巴伐利亚州正式投入使用。这家太阳能发电厂投资7000万欧元，占地77公顷，发电总容量达12兆瓦，能够为3500多个家庭供电。该发电厂拥有1400多个可移动太阳能吸热发电板，这些发电板能够随着太阳的移动而自动旋转，从而，最大限度吸收太阳热能。这项技术使这家发电厂的发电能力比普通太阳能发电厂高出35％。

    德国计划兴建更大的太阳能发电厂，项目预计于2009年完成，将能满足10 000户家庭的用电需求。这一发电厂将安装总计55万块光伏发电太阳能电池板，占地110公顷，发电功率为40兆瓦，总投资达到l.3亿欧元。据测算，电厂建成投入使用后，与兴建同样规模的火力发电厂相比，将有望每年减少二氧化碳排放2.5万吨。

五、德国太阳能技术的研发

    德国政府非常重视太阳能技术的研发，其中联邦教研部、经济部和环保部分别对太阳能领域的研发提供资助。仅2006年德国在太阳能领域的研发投入就超过1亿欧元，其中，德国政府资助的项目达68个，资助额达5500万欧元。德国的太阳能发展战略是：以最好的技术，保障其未来的竞争力。不仅在传统的技术领域，还通过研发的多样化，开拓新的太阳能技术，来全面引领太阳能的发展。例如：硅基和其他半导体材料的薄膜太阳能电池技术，2006—2007年就在德国新建10座工厂，用新技术生产太阳能电池。

    2007年6月，德国联邦教研部又展开资助新型有机太阳能电池研发行动，将投入专款6000万欧元支持这项计划，鼓励德国太阳能研发机构和企业在有机太阳能电池技术上获得新的突破，抢占太阳能未来技术制高点。联邦政府将支持企业开发有机太阳能电池，新一代太阳能电池有望大大降低生产成本，促进太阳能电池的广泛应用。德国巴斯夫、博世、默克和肖特4家大型企业宣布，在今后几年内将投资3亿欧元，参与联邦教研部开发有机太阳能电池的倡议。

    新一代有机太阳能电池，不仅是对气候变化时期环境保护的贡献，而且具有很大的经济潜力。德国美因茨马普聚合物研究所、弗莱堡弗劳恩霍夫太阳能系统研究所和新材料研究所，以及德累斯顿大学都参与了有机太阳能电池的研究，研究的重点是合成具有高效光吸收和电转换效果的有机功能材料，目前，研究已经取得了成功，并进入产品开发阶段。

六、德国未来太阳能产业发展的展望

德国把太阳能产业作为朝阳产业，从政策、法规、研发等各方面支持、促进其发展，并制定未来发展规划和目标。太阳能产业是德国技术创新的重要机遇领域，也是促进经济发展，保障就业的重要因素，还是减少温室气体排放，提高能源供给安全的重要措施，是一个极具发展潜力的战略性产业。

表1   2006年德国太阳能产业基本情况

太阳能领域销售额	49亿欧元
2006年的研发投入	＞1亿欧元
就业人数	约：54.00
太阳能领域企业数	10 000
其中制造企业	约150
太阳能设备	1 300 000
出口额	12亿欧元
生产的太阳能
太阳能热能	4.08TWh（th）
太阳能电能	2.0TWh（el）

表2  2020年德国太阳能产业预测

太阳能领域 国内销售额	180亿欧元
出口额	约200亿欧元
出口比例	70%
就业人数	255 000
每年增长率	两位数增长
太阳能领域企业数	＞10 000
太阳能设备数量	＞1000万台
生产的太阳能
太阳能热能		32TWh
太阳能电能		24.5TWh

（原载《全球科技经济瞭望》2008.9）