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光伏产业技术发展已今非昔比机械网信息流

2018-02-08 13:31:34

光伏产业技术发展已今非昔比

【低压产业网】“高能耗、高排放”一直是困扰光伏产业的一个话题。“消耗我国的资源能源,生产出来的绿色电力输出到了国外,却将污染留在了国内。”直到今天,仍有很多人以此观点来质疑光伏制造业的发展。曾有研究机构对光伏产业链各环节的能耗和排放情况进行了测算和分析,其中高纯多晶硅制造环节是产业链中耗能和排放“大户”,因此也受诟病最多。

  光伏产业到底是不是“高能耗、高排放”?这成为了调研组此次调研采访最想弄明白的问题之一。

  是否具备“两高”特性

  “光伏行业本身并不是高能耗、高排放行业。”李俊峰说。

  光伏发电是否是高能耗?算一算就知道。保利协鑫旗下江苏中能硅业科技发展有限总师蒋立民认为,在计算光伏业能耗之前,应该先了解光伏产品的独特之处。光伏业产出太阳能电池发电系统,这一产品与电解铝等行业不同,它可以在未来的25年到30年中,源源不断地产出电能,且不再额外耗能。为此,光伏业的能耗计算应该将这部分计算在内。

  在调研中,曾看到有人根据2009年国内光伏企业技术水平,对光伏电池全寿命进行能量平衡测算,以原料硅砂为起点,到制成晶体硅光伏发电系统,光伏制造产业链总能耗为2.597千瓦时/瓦,折标煤为888.2克标准煤/瓦。按我国每瓦晶硅太阳能电池年发电1.5千瓦时计算,晶硅太阳能电池在电池寿命期内,平均发电量可达45千瓦时。将制造环节的能耗与发电量结合测算,光伏发电的平均能耗折标煤为19.73克标准煤/千瓦时。而2009年全国发电煤耗平均为342克标准煤/千瓦时,光伏发电的能耗仅是煤电的1/17。并且,随着技术的发展,这一能耗还在不断降低。

  再看排放方面,四氯化硅是多晶硅生产副产物中最难处理的物质,但是按照闭路循环设计的多晶硅生产工艺,这种物质的排放问题已经得到解决。

  在赛维LDK和中能硅业的多晶硅料生产厂区内,我们看到管道密布形成的一个物料循环、能量回收利用的闭路循环体系。以中能硅业在传统改良西门子法基础上改进、提升并形成具有自主知识产权的GCL法技术为例,多晶硅生产以金属硅为原料,与四氯化硅、氢气、氯化氢反应合成三氯氢硅,三氯氢硅经过精馏提纯、汽化后,与高纯氢气在高温下还原得到多晶硅产品。还原过程中没有反应掉的三氯氢硅、氢气以及副产物的四氯化硅和氯化氢气体,采用干法回收系统进行成分分离,其中四氯化硅、三氯氢硅混合液送精馏提纯,得到高纯三氯氢硅送回还原生产多晶硅,四氯化硅送氯氢化合成系统转化为三氯氢硅,提纯后再返回还原系统使用;分离提纯后的氢气返回还原工序生产多晶硅,氯化氢气体则送氯氢化合成工序,完全实现闭路循环、清洁生产。

  在调研中,赛维LDK硅化学科技有限公司首席财务官朱秉提到的一个现象很有意思:中国光伏产业联盟在今年4月底曾做过一个统计,发现国外主要的多晶硅制造企业扩产热情很高,韩国OCI、德国Wacker和美国Hemlock扩张步伐最为巨大,预计到今年底,这三家企业产能均将超过5万吨,分别将达到62000吨、52000吨和5万吨。但在这些热闹的扩产计划中,没有一家将厂址选在中国。

  查阅资料可以发现,时至今日,全球传统的七大多晶硅公司依然没有一家在中国建厂,也没有一家对外转让技术。疑问也由此产生,如果多晶硅生产是“高耗能、高排放”,美、日、德为何一直把多晶硅生产留在本国?为何一直封锁技术?

  曾经的“两高”帽子

  既然光伏行业不属于“高能耗、高排放”行业,这顶“帽子”又是怎么戴上去的?

  “在多晶硅生产发展初期,设备、工艺等方面技术水平不高,在这种基础上计算出来的能耗值比较高”,朱秉分析,前几年曾有测算说多晶硅生产每公斤耗电400千瓦时,这一数据是基于一个九对棒还原炉生长15天、一炉产50公斤的技术水平计算的。而在赛维LDK的一个还原车间里,有一个2011年5月18日的生产记录,这个还原炉有24对棒,一炉生长时间为85小时,单位电耗仅为56.65千瓦时/公斤。

  除了技术水平问题,认为光伏行业“高能耗、高排放”也并非完全捕风捉影。多晶硅的市场价格在2004年还在每公斤20美元左右,但在以后的几年时间里,随着光伏产业的迅速发展,多晶硅价格一路飙升,一度攀升至每公斤近500美元的高位。高额的利润驱动着资本疯狂地进入这个行业,在没有完整的工艺技术条件时,投资人只想尽快地上马项目,尽快地生产出硅料卖出去,能耗高、环保设计不够周密是必然的。正是这种不计成本,使不少企业在那个时期出现了能耗和排放的问题,也在人们的印象中留下了光伏发电并非清洁能源的印记。

  现在已今非昔比

  “现在的多晶硅行业已经是另一番景象了。”蒋立民说,人们对于多晶硅行业的认识有待更新。中能硅业是保利协鑫旗下最主要的硅料生产企业,在5月中旬,我们走入位于江苏徐州的中能硅业厂区,看到这里绿草如茵,花朵娇艳,建筑物的外墙都是暗红色,这里不像是一个化工厂,更像是一家研发机构。

  “与前几年相比,多晶硅生产的能耗指标已经下降许多了。”蒋立民说,现在国内领先企业的多晶硅生产耗能量已经由两年前的200千瓦时/公斤减少到80~150千瓦时/公斤。

  针对整个光伏电池产业链,调研组算了一笔能耗账:2011年我国光伏新增装机容量为2.2GW。按目前生产每瓦电池耗电约2千瓦时计算,2011年我国安装的太阳能电池在制造环节共耗电44亿千瓦时;而这2.2GW的光伏电池,按照我国光伏发电系统年平均利用小时数平均为1200小时计算,每年的发电量约为26亿多千瓦时,两年的发电量足以偿还生产过程中的电能消耗量。若在25年寿命周期里,这2.2GW将产生大约660亿千瓦时的电量。

  多晶硅生产的排放更非昨日容颜。在巨大的厂区沙盘前,蒋立民特别介绍了中能硅业氢化环节的氯氢化技术,“改进后的氯氢化新技术的应用,再次降低了能耗和原料消耗,降低了制造成本,同时在处理四氯化硅的单套装置能力上再进一大步”。四氯化硅是多晶硅采用改良西门子法生产的主要副产物,每生产1吨多晶硅,就会产生12吨到18吨四氯化硅,它为遇湿释放腐蚀性气体HCl,水过量时则生成盐酸的危险化学品,不同于三氯氢硅,本身不易燃易爆。多晶硅行业曾被误认为高排放、高污染行业,问题主要出在它身上。只有通过氢化,将其转化为三氯化硅,再次成为多晶硅生产原料,

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才能够妥善处理这个副产物,同时实现资源循环利用,提高效率。

  “冷氢化等先进技术,使多晶硅生产形成一个完整的闭路循环系统,不仅帮助企业解决能耗和环保的问题,使企业远离高能耗、高排放,更关键的是,它帮助企业解决了成本居高不下的问题,这对于面临严峻市场形势的企业来说,是生死攸关的问题。”蒋立民说,在告别了暴利时代,价格急跌至理性区间时,控制成本、提高效率成为生存的关键,无法降低能耗且实现闭环生产的多晶硅生产企业,在今天的市场中根本无立足之地。

  新兴产业的变化是日新月异的,人们看待它的眼光也得与时俱进。曾经走过弯路的多晶硅生产已经改头换面,光伏产业的技术发展已经今非昔比,亲身感受着这些变化,发现对这个行业有了最新的认识。但前事不忘后事之师,绷紧安全和环保这根弦,无论什么时候都不过分。


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