能源材料的王者之道：“更快、更高、更强”

文/史珺

上海普罗新能源有限公司总裁

    一百多年前，在希腊的奥林匹斯山上，奥运的圣火首次点燃。一百多年后，奥运的圣火传到了北京，这个古老的东方大都。
    几年前，在奥运圣火也曾经燃烧过的悉尼，我第一次看到了在实际使用中的太阳能光伏电池。在悉尼的TELSTRA 体育场外，路边的整齐排列的太阳能电池板，与那些镌刻着为悉尼奥运做出贡献的义工名字的现代化义工林一样，成为了悉尼奥运村的一道靓丽的风景。
    但是，太阳能光伏电池绝不是为了成为被观赏的风景才出现在奥运赛场外的。
世界能源的紧张局势
    从20世纪50年代起，就有多次预言认为世界上的能源将消耗殆尽，但这样的流言总是在事实面前不攻自破。最近几年，虽然没有人再次站出来做同样的厄运预言，但能源的紧张局势，确实在一步一步的临近；而且，全世界的每个老百姓都真真切切的感受到了。
    目前世界上40%的能源和90%的运输燃料的需求都来自石油。在地质学上，有一个“石油峰值”的概念，指的是给定地区的石油储量已经被开采了至少一半的时间点。在峰值之后，每开采一桶石油，都需要更多的投入，这意味着石油成本可能暴涨。国际上一些严肃而中立的地质学者都支持这样一种观点，即世界石油将在2010年到2015年达到峰值，这不是一个油田或者一个产油国的峰值，而是世界石油开采的峰值。
    这一次的石油涨价，可能只是长期暴涨的一个开始。作为中国的石油消费者，我们还应当清楚，中国的成品油价在与国际油价相比，是较低的。中国实际上是一个石油输入国，我们面临的选择如果不是经济发展全面紧缩，就是要尽快寻找替代能源。
    首次出现在悉尼赛场、这次也出现在了北京赛场的太阳能电池，是替代传统能源的探索行为之一。尽管我们的国家在这方面的动作已经落后了，但新能源的任何工作在任何时候启动，都不会嫌早，更不嫌迟。因为，等到石油用尽的那一天，所有人都不得不去做。
中国为什么会慢？
    中国去年的太阳能电池的产量超过了1000MW，但当年新装机容量才20MW，也就是说，中国2007年所生产的太阳能电池的98%都出口到了其它国家。
    那么，中国这个人口众多的国家，自己的市场为什么还没有启动呢？主要的原因是对光伏发电的电价补贴没有实行。现在光伏市场的较大的国家和地区，例如德国、西班牙、美国加州，都是实施光伏发电补贴政策的地方。中国因为没有补贴，按照现在的价格投资光伏发电站，只有亏本的份，所以没人贸然投资光伏发电。
    那么为什么国家不制定电价补贴政策呢？其实，这些政策的草案早就出台了，但一直未能获准。究其原因，看看光伏的产业链，从硅矿石到电池组件，利润最大的两个环节，一个是多晶硅（利润率可以达到80%~90%）、一个是生产装备环节（利润率也在50%以上）都是国外垄断的。中国的公司在铸锭（或拉单晶）、切片、电池片、组件的生产上，所获得的利润不如国外生产原料的企业赚的一个零头。就这样，还要感谢别人愿意转让技术给我们，尽管这个技术的转让的价格是十分高昂的。
    所以，什么时候中国的硅材料可以自给自足了，什么时候中国的装备可以占据光伏产业的主流地位了，才是中国政府出台光伏发电补贴电价的时机。在此，希望那些目前中国太阳能电池生产的巨头和老总们，在抱怨政府迟迟不发出电价补贴的同时，也考虑一下大胆尝试试国内的一些设备和材料。因为这不仅仅是帮助中国的多晶硅生产企业与设备制造企业进行技术提升，同时也是对他们自己的市场发展和长远生存开拓道路。
光伏发电的成本可以低到什么程度？
    光伏市场启动还有另外一个机会，那就是太阳能发电成本下降到比风电、甚至火电的成本更低。
在我国，风力发电站的建设正如火如荼的进行着。但由于建风力发电站受到地理条件的限制，年平均发电小时数远不如太阳能电站。只要太阳能发电的电站建设成本能够比风力发电站的投资成本小，太阳能将比风力更有竞争力。
    当前风力发电场的投资成本大约每千瓦1万元人民币左右，风力发电的度电成本为0.42～0.72元/kWh。目前光伏系统的投资为每千瓦4万元人民币左右，太阳能光伏的度电成本约为4元人民币。由于太阳能发电的主要成本是固定资产折旧，因此，降低太阳能光伏发电成本，就是要降低太阳能光伏系统的制造成本。
    目前，在晶体硅光伏系统的制造成本中，硅材料的成本占总成本的70%左右。也就是说，如果硅材料降低一半的价格，其它材料成本不变的情况下，总的光伏系统制造成本将降低到现在的65%。而如果硅材料的成本降低到现在的1/10，即便其它的材料成本不降，总的光伏系统的成本也将降低到现在的40%。实际上，当多晶硅价格降低的时候，其它的成本随着规模与量的增大，必然同步下降，只是下降的空间可能没有硅材料那么大。如果按照除硅以外的其它材料成本能够实现50%的下降，那么光伏系统的总成本将可以降到目前的22%，也就是约每千瓦大约9000元，将比现在的风电还低。
    也就是说，如果硅材料能够降到了这个程度的话，即便政府没有任何补贴，太阳能光伏发电的使用将会出现爆炸式的增长。
硅材料的成本何时能降低？
    多晶硅是采用金属硅来提纯的，而金属硅是从硅石矿冶炼而来。就像太阳能是取之不尽的一样，硅元素，也是地壳中含量非常丰富的矿物质，它的含量占到了地壳总量的21%。然而，就是这种含量最丰富的元素，在从2005年至今的３年里，竟然出现了全球紧缺的局面，价格从20美元/公斤一路攀升到了现在的480美元/公斤！
    480美元/公斤，相当于300多万元/吨。实际上，从300万元/吨降到30万元/吨，并不没有想象的那么困难。因为现在许多厂家的实际成本，也就是在二十多万元/吨左右。
    硅材料价格暴升的原因，当然是生产能力跟不上需求的步伐。目前，提纯多晶硅的技术集中在少数几家西方公司里，虽然国际上的多晶硅七大巨头最近都纷纷公布了自己的扩产计划，从这些巨头的产量看，在近两年内世界的多晶硅的产能将增加1倍。不过，业界不必惊慌，多晶硅的需求市场可能用不了一年就会增加1倍。
    中国呢？
    中国能够生产出多晶硅的目前只有4家，2007年达到了1000吨的产量，预计今年将超过3000吨。去年中国多晶硅的需求是11 300吨，今年可能会超过20000吨，所以，供不应求的局面依然是存在的。
    大部分人认为硅是应当被归于基础材料，无论是半导体材料还是太阳能材料。但国际上已经有不少先驱者认为，硅，可能在不久的将来，会被归于“能源战略物资”。至少会像煤炭那样，归于“能源材料”了。
    硅作为能源材料，供不应求的最大原因，还是提纯技术的难度。但是，提纯的难点如果追究下去的话，可能还是要归结到其他配套材料上。要实现硅的提纯，需要高温、真空、以及在各种化学气氛下能够正常工作的材料，其中包括石墨、陶瓷、石英以及各种金属材料的工艺和制造。只有解决了这些材料的制造、设计、加工以及处理，才能保证各种硅材料的提纯工艺能够顺利进行，从而保证硅材料能够如愿被提纯。
    中国的能源问题，一定要立足于自己解决。那些指望仰仗他人鼻息，试图依赖国外的技术来解决我国的能源问题的想法，无异于痴人说梦。中国作为硅原料的大国，在多晶硅这种牵涉到能源的战略物资上，应当千方百计不要再被西方利益集团和政治集团牵着鼻子走了。
    实际上，现在的多晶硅的价格高企，就很有可能是国际大的多晶硅制造商背后的利益集团又一次利用自己的技术垄断地位，玩弄地缘政治、打压“硅材料输入国”的新能源发展的一个阴谋。
环保的能源
    如果追根溯源的话，地球上所有的原料都可以追溯到太阳能。而直接利用太阳能的光伏发电可以说是环节最少，也是最有效的能量转换方式了。但是，由于各种原因，总有不少现有的能源集团的代言人，对光伏发电提出各种异议，主要有下面两个：
    异议1：生产太阳能多晶硅所耗的电能，比所生产出来的多晶硅能够发出的电能要大，因此，光伏发电等于是消耗现在的电能，为将来提供电力。
    为了分析这个说法，我们先来分析每千瓦太阳能电池的硅材料所消耗的电能。目前，每千瓦太阳能电池片大约需要10公斤硅材料，而每公斤硅材料，如果用化学法生产的话，大约要耗电300kWh。因此，每生产1千瓦电池需要电3000kWh，而每千瓦电池1年的发电时间如果按1500小时计算，可以发电1500kWh，也就是说，两年即可将生产这些硅材料的电力回收。
    而如果采用物理法生产多晶硅的话，每公斤多晶硅耗电只有50kWh，每千瓦电池需要500kWh，也就是说，如果采用物理法生产多晶硅，只要4个月即可将生产太阳能电池所耗的电力回收，以后，就是纯粹的发电了。
    因此，第一个异议是完全站不住脚的。
    异议2：多晶硅的生产是个污染严重的生产，多晶硅的公司在生产清洁能源材料的同时，又将污染留给了自己的产地和所在国家。
    确实，中国的许多多晶硅的厂家存在污染。这些厂家大多是采用化学法生产多晶硅的工厂。这些工厂不得不排放污染的原因，是自己尚没有掌握回收和循环技术。但是，现在的不掌握，不代表今后不掌握。
    此外，中国目前已经有许多公司和研究机构在试验物理法的多晶硅生产工艺。预计到今年年底即可实现大规模生产。物理法多晶硅的生产，由于作为材料的主体硅元素自始至终不参与任何化学反应，因此，将可以实现完全“无污染排放”，这个问题也大可不必担忧了。我们预计，到今年年底中国除了文中提到的4家化学法多晶硅生产商之外，还会涌现出至少1家物理法多晶硅的制造商，用低电耗、无污染的方法生产出低成本的多晶硅。
    太阳能是个清洁的能源，硅材料是大地最丰富的元素，大自然赐给我们这样的能源和这样的元素，不会允许我们通过任何不干净的手段来使用。而人类也已经有智慧掌握足够的技术，用清洁的方式来获取这种天赐的清洁能源。
“更快、更高、更强”？
    奥运会，是一个体育的盛会，大家可以当它是一个嘉年华会那样去参与。但是，能源的问题，却不是一个奥林匹克这样的嘉年华会那样简单。太阳能将是今后地球的主要能源，而太阳能发电的主要材料是硅材料，中国能不能尽快地成为太阳能级硅材料的生产大国，这既是对中国这个正在和平崛起的国家一个严峻的考验，也是赐给这个东方大国的一个机会。如果能够抓住这个机遇，中国可能将突破能源的瓶颈，实现一次新的腾飞；如果抓不住这次机遇，可能再次沦入发达国家讹诈和榨取的对象，只能长期屈居于第三世界，沦为强国的附庸。
    当我们在北京的赛场外看到了太阳能电池的时候，让我们祈祷，能够尽快在中国的每一个屋顶和每一个阳光普照的地方，都能够看到同样的太阳能电池。
    奥运会的口号是“更快、更高、更强”。这句口号，实际上也体现了人类最基本的生存的需求和呐喊。对于中国多晶硅的生产厂家来说，这句口号也同样适用。硅材料进行大规模生产的时间可以“更快”，材料的光电转换效率可以“更高”，材料的价格竞争力可以“更强”！
    在石油、煤炭、天然气、铀矿石等天然化石能源逐渐枯竭的时候，硅材料将逐渐凸现自己作为能源材料的重要性。这两年，在太阳能界，有一句耳熟能详的话，叫做“拥硅者为王”。原美国国务卿基辛格也曾经说过一句类似的话，“如果你控制了石油，你就控制了所有国家。”
    作为当时兼任美国国家安全顾问的基辛格，既是这么说的，也是这么做的。他帮助美国政府和石油大亨们建立了一套能够控制全世界的石油的体系，使美国通过货币、政治、军事和情报等各种途径，在中东、巴尔干、墨西哥、东南亚、俄罗斯、欧洲、非洲等产油地区不择手段地控制了世界的石油，从而成就了今天的世界霸主的地位。74年的石油危机，和今天的石油价格暴涨，背后都有这个体系后面的利益集团的影子。
    现在，石油快要枯竭了，新的能源材料不会等到石油完全没有才开始被大家所争夺。“拥硅者为王”的含义之深刻，可能远远不仅限于目前的太阳能行业。作为全球工业硅的最大生产国，世界给了中国这样一个机遇，我们有没有这样的决心与实力，以“更快、更高、更强”的姿态，来占据世界新能源的王者地位呢？

这篇文章写得太好了，把目前中国太阳能发展中出现的一些问题，都讲到点子上了。很不错，有参考价值。