說(shuō)到山東，不禁會(huì)聯(lián)想到“該出手時(shí)就出手”的梁山好漢，讀過(guò)水滸的人都知道，108位好漢的聚集之地就是山東，人物設(shè)定也都是地道的山東人。雖說(shuō)“英雄不問(wèn)出處”，但這部歷史名著卻為山東的好兒郎們，撰寫(xiě)了生動(dòng)傳奇的人生，自此便有了“山東出好漢”之說(shuō)。
今天我們要說(shuō)的雖不是山東好漢，但卻是與山東好漢密不可分的山東光伏市場(chǎng)及組件回收這兩個(gè)方面。
太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)正得到日益廣泛的應(yīng)用，在政府的大力支持下，近年來(lái)，中國(guó)已超越歐盟，成為全球太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝機(jī)量增長(zhǎng)最快、總量第一的國(guó)家。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，光伏垃圾的回收管理問(wèn)題也日益凸顯出來(lái)。歐盟已于2012年正式將廢棄光伏組件納入了電子廢物管理的范疇，但中國(guó)目前關(guān)于光伏垃圾回收的政策尚處于討論之中。山東在我國(guó)東部沿海地區(qū)中發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)具有一定優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)和應(yīng)用都處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，更需將此問(wèn)題納入產(chǎn)業(yè)發(fā)展的通盤(pán)考慮之中。
2020年后，中國(guó)光伏垃圾產(chǎn)生量將開(kāi)始顯著增加
光伏組件包括晶體硅組件和薄膜電池，光伏板的設(shè)計(jì)壽命一般被定為25年，實(shí)際運(yùn)行年限可能更長(zhǎng)。這個(gè)特點(diǎn)，導(dǎo)致光伏組件從大量采用到大量廢棄的時(shí)間周期較長(zhǎng)，而現(xiàn)在，這個(gè)周期已不遙遠(yuǎn)。
據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)、國(guó)際能源署光伏系統(tǒng)項(xiàng)目的報(bào)告，2014年，廢棄的光伏組件還不到電子垃圾的千分之一；而到2050年，則會(huì)達(dá)到0.78億噸，全球商品市場(chǎng)價(jià)值將達(dá)到150億美元。該報(bào)告的作者之一、美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室加文·希斯博士曾向媒體表示：“光伏組件的垃圾量在未來(lái)不久將大幅增加，因此，我們建議各國(guó)現(xiàn)在就開(kāi)始準(zhǔn)備。”
中國(guó)作為世界首屈一指的光伏大國(guó)，光伏垃圾的問(wèn)題也已日漸顯現(xiàn)。2008以前，中國(guó)光伏產(chǎn)品主要面向出口市場(chǎng)，在歐洲新能源補(bǔ)貼政策的激勵(lì)下，光伏組件生產(chǎn)能力快速增長(zhǎng)。隨著全球金融危機(jī)爆發(fā)和光伏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，自2009年以來(lái)，中國(guó)持續(xù)出臺(tái)光伏發(fā)電應(yīng)用的鼓勵(lì)政策，以啟動(dòng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。數(shù)年間，不但集中式電站在許多地方大規(guī)模普及，分布式并網(wǎng)發(fā)電的推廣力度也得到了大幅提升。截至2015年底，中國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)4318萬(wàn)千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國(guó)家。可以預(yù)見(jiàn)，不遠(yuǎn)的將來(lái)，光伏組件的廢棄量也將快速增長(zhǎng)。
國(guó)家“十二五”期間，中科院電工研究所可再生能源發(fā)電系統(tǒng)研究部承擔(dān)了國(guó)家863課題子任務(wù)“光伏設(shè)備回收與無(wú)害化處理技術(shù)研究”，這是我國(guó)目前為數(shù)不多的國(guó)家級(jí)相關(guān)研究。研究結(jié)果顯示，2020年后，中國(guó)光伏組件的廢棄量將開(kāi)始顯著增加：在電站運(yùn)行維護(hù)良好的情況下，到2034年，光伏組件的累計(jì)廢棄量將達(dá)到近60GW；而在電站運(yùn)行維護(hù)狀況一般的情況下，累計(jì)廢棄量將超過(guò)70GW。
到2030年，中國(guó)廢棄的光伏組件可以產(chǎn)生145萬(wàn)噸碳鋼、110萬(wàn)噸玻璃、54萬(wàn)噸塑料、26萬(wàn)噸鋁、17萬(wàn)噸銅、5萬(wàn)噸硅和550噸銀。
山東光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展已在全國(guó)走在前列，而對(duì)于光伏垃圾回收尚無(wú)規(guī)劃。
山東省太陽(yáng)能資源理論總儲(chǔ)量在全國(guó)排第17位。我國(guó)太陽(yáng)能資源總體分布從西北向東南傾斜，太陽(yáng)能資源豐富的地區(qū)往往是人煙稀少、自然條件惡劣的地區(qū)，而人口集中、能源消耗量大的地區(qū)，太陽(yáng)能資源相對(duì)貧乏。從太陽(yáng)能資源與能源消費(fèi)需求的匹配度來(lái)看，山東省位于我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能條件較為優(yōu)越的地區(qū)。21世紀(jì)以來(lái)，山東省政府積極推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)推廣應(yīng)用，在促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型方面也走在全國(guó)前列。截至2015年底，山東光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量133萬(wàn)千瓦，其中光伏電站89萬(wàn)千瓦。
然而，如同全國(guó)其它地區(qū)，山東對(duì)于光伏垃圾的回收監(jiān)管體系，目前還是一片空白。無(wú)論是《山東省“十二五”太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，還是《關(guān)于貫徹落實(shí)國(guó)發(fā)〔2013〕24號(hào)文件促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的意見(jiàn)》，都沒(méi)有涉及光伏垃圾回收的相關(guān)規(guī)劃。作為國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者之一，山東能否在全國(guó)率先合理規(guī)劃和應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)？
目前，歐美都已經(jīng)開(kāi)始著手光伏材料的循環(huán)利用。2012年以前，歐盟的電子廢物管理?xiàng)l例并未將太陽(yáng)能光伏組件納入管理類別之中，主要是防止對(duì)新能源技術(shù)的推廣帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)，但主流的太陽(yáng)能電池企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展了自愿的回收行動(dòng)，2011年，歐盟的PVCycle（光伏循環(huán)）回收計(jì)劃回收了超過(guò)1400噸的光伏組件，回收率已接近70%。2012年，歐盟將太陽(yáng)能電池組件納入歐盟報(bào)廢電子電氣設(shè)備（WEEE）目錄，根據(jù)該指令要求，2019年以前電子產(chǎn)品回收率需要達(dá)到85%以上，其中材料的再循環(huán)率要達(dá)到80%以上。而美國(guó)以FirstSolar為首的光伏企業(yè)從降低產(chǎn)品生命周期環(huán)境影響，提高光伏關(guān)鍵材料的供給保證出發(fā)，也主動(dòng)開(kāi)展了光伏材料循環(huán)利用的研究和實(shí)踐。
與傳統(tǒng)大宗工業(yè)金屬相比，光伏組件所使用的許多新能源材料都存在材料使用分散、單個(gè)產(chǎn)品用量少的特點(diǎn)，并且以復(fù)雜合金的形式存在于產(chǎn)品之中，這都給回收利用帶來(lái)了非常大的挑戰(zhàn)。此外，材料的循環(huán)利用還受到社會(huì)行為習(xí)慣、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、循環(huán)利用技術(shù)以及分揀過(guò)程的熱力學(xué)等多方面的制約，這常常導(dǎo)致花費(fèi)巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境代價(jià)開(kāi)采的金屬材料往往只用一次就變成廢物耗散在環(huán)境中，無(wú)法再利用。如果能夠通過(guò)合理規(guī)劃而避免這一問(wèn)題，建立從搖籃到搖籃的產(chǎn)品-服務(wù)系統(tǒng)，對(duì)于能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型具有現(xiàn)實(shí)意義。
從成本效益角度看，光伏企業(yè)就近回收，可能最具經(jīng)濟(jì)效益
迄今為止，全球?qū)μ?yáng)能材料回收利用的設(shè)施建設(shè)還處于起步階段，而合理的空間布局則可以進(jìn)一步降低太陽(yáng)能電池材料的回收成本，提高回收利用的效率?；诖?，我們以銅銦鎵硒薄膜技術(shù)為例估算了山東光伏回收建設(shè)的幾種可能的空間布局。
根據(jù)WWF所做的中國(guó)高比例可再生能源發(fā)展情景，到2050年，最理想的能源轉(zhuǎn)型情景下，中國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電量在所有發(fā)電量中所占比重將提高到27.36%，成為比重最大的能源供給類型。我們根據(jù)中國(guó)8760電網(wǎng)預(yù)測(cè)模型中的人均裝機(jī)容量，結(jié)合預(yù)測(cè)人口數(shù)據(jù)，估算了山東省全省及各縣的預(yù)測(cè)光伏裝機(jī)容量。從材料回收的成本效益上看，回收太陽(yáng)能電池組件盡管是經(jīng)濟(jì)可行的，但由于金屬材料在整個(gè)光伏組件中所占的比重非常低（不足總重量的1%），如果將廢棄組件直接混入一般的城市固體廢物流的話，金屬材料的回收就難以實(shí)現(xiàn)。由于廢棄組件主要是玻璃的重量，并且很難在處理之前進(jìn)行分離，因此回收過(guò)程中的運(yùn)輸成本就成為需要考慮的因素之一。
山東省總體地勢(shì)較為平坦，省內(nèi)公路交通發(fā)達(dá)，因此對(duì)運(yùn)輸成本的計(jì)算采用簡(jiǎn)化方法。假設(shè)每個(gè)縣級(jí)行政單元的廢棄太陽(yáng)能組件均先集中到其行政區(qū)域的質(zhì)心位置，作為廢棄物收集的原點(diǎn)，再以每個(gè)質(zhì)心到處理廠的直線距離作為近似的運(yùn)輸距離，對(duì)于處理廠的選址，可以有如下三種方案：
山東光伏組件的3種回收方案
第一種可行方案：在萊蕪市區(qū)建立全省唯一的光伏組件處理廠。這是一種規(guī)模經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向方案。由于薄膜技術(shù)只是目前商品化應(yīng)用的幾種太陽(yáng)能光伏技術(shù)方案之一，未來(lái)技術(shù)變化的可能方向比較多，因此集中處理有利于實(shí)現(xiàn)處理設(shè)備的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，并且適應(yīng)光伏技術(shù)可能發(fā)生的變化。假設(shè)山東全省只建立一個(gè)處理廠，根據(jù)運(yùn)輸成本最小化的目標(biāo)，可以求出距離各縣質(zhì)心距離之和最小的點(diǎn)，該點(diǎn)就是成本最優(yōu)的處理廠位置。經(jīng)過(guò)計(jì)算，最佳點(diǎn)位于萊蕪市區(qū)附近，公路運(yùn)費(fèi)約為1995.03萬(wàn)元。
第二種可行方案：在濟(jì)南和青島分別建立光伏回收處理設(shè)施。這是一種市場(chǎng)導(dǎo)向方案。分布式光伏系統(tǒng)與集中太陽(yáng)能電站系統(tǒng)的一個(gè)顯著差別是，用戶安裝的時(shí)間可能存在較大的不一致，因此廢棄時(shí)間也會(huì)存在比較大的變動(dòng)范圍。此外，實(shí)際安裝量受人口密度、收入水平等因素的影響，市場(chǎng)需求的空間分布存在較大的不均衡?？梢酝茰y(cè)，發(fā)達(dá)的都市中心安裝量會(huì)更大。因此，在山東省兩大都市中心濟(jì)南和青島建立回收處理設(shè)施，可以方便就近回收。根據(jù)計(jì)算，這種方案的公路運(yùn)費(fèi)約為1490.28萬(wàn)元。
第三種可行方案：按照網(wǎng)上搜集的山東省銅銦鎵硒薄膜光伏生產(chǎn)廠的分布，選擇東營(yíng)、濰坊、濟(jì)寧、威海、青島和淄博分別建立光伏組件處理廠。這是一種生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向方案。由于薄膜電池光伏組件的材料在生產(chǎn)環(huán)節(jié)就有很大的循環(huán)再利用潛力，因此企業(yè)有動(dòng)力首先在生產(chǎn)過(guò)程中建立再循環(huán)處理能力，利用這一處理能力實(shí)現(xiàn)全生命周期的循環(huán)再利用具有較強(qiáng)的技術(shù)可行性。生產(chǎn)者責(zé)任制度是指生產(chǎn)者需要全部或部分承擔(dān)其產(chǎn)品廢棄后的回收處理責(zé)任，目前已在我國(guó)電子廢物管理中得到應(yīng)用。生產(chǎn)者責(zé)任制度期望通過(guò)生產(chǎn)者責(zé)任的延伸，影響其在上游材料選擇和商業(yè)模式的構(gòu)建，從而促進(jìn)廢物減量和資源化的目標(biāo)。假設(shè)所有用戶的廢棄產(chǎn)品均運(yùn)送到最近的光伏組件工廠處理，采用服務(wù)區(qū)劃分的模型，計(jì)算結(jié)果該方案的公路運(yùn)費(fèi)約為979.14萬(wàn)元。
綜合比較上述三種方案，運(yùn)輸成本占處理成本的比重在6.7%~13.3%之間，由此可見(jiàn)，設(shè)施布局對(duì)處理成本的影響還是比較大的。其中，集中處理的運(yùn)輸成本最大，而生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向的運(yùn)輸成本最小。不過(guò)，生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向的情景假設(shè)中規(guī)定了用戶廢棄的產(chǎn)品可以運(yùn)到最近的生產(chǎn)廠家，這就需要生產(chǎn)者之間形成一定的回收責(zé)任協(xié)議，對(duì)不是自己生產(chǎn)的產(chǎn)品也進(jìn)行回收處理。如果在實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)之間就成本收益進(jìn)行分割，就成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。如果不能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)就近回收，生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向的運(yùn)輸成本就可能反而高于其他兩種情景。
最后，從最近光伏技術(shù)實(shí)際發(fā)展的情況來(lái)看，光伏技術(shù)發(fā)展路線還存在很大的不確定性，與建筑和其他產(chǎn)品結(jié)合的靈活性越來(lái)越大，應(yīng)用方式也逐步向移動(dòng)化設(shè)備擴(kuò)展，材料的空間分布就更加不確定了。并且，材料的使用壽命可能會(huì)像電子產(chǎn)品一樣，未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命就因產(chǎn)品更新淘汰而廢棄。這種產(chǎn)品的回收就更加依賴于回收體系和責(zé)任機(jī)制的設(shè)計(jì)了。
光伏市場(chǎng)前景的3點(diǎn)分析
這幾年全國(guó)光伏市場(chǎng)一片大好，少了“寒冬”的那絲凄寒，少了“雙反”的那份焦慮。山東作為光伏市場(chǎng)的必爭(zhēng)之地，市場(chǎng)份額也在逐年遞增，短短一兩年的時(shí)間就躋身全國(guó)前列。山東光伏市場(chǎng)之所以好，筆者認(rèn)為一方面是國(guó)家背后的助推，而另一方面是也許是山東好漢們“該出手時(shí)就出手”的性格決定的。
一、發(fā)電量名列前茅，消納空間大且短期無(wú)限電問(wèn)題
2015年全國(guó)光伏裝機(jī)總量，一舉超絕德國(guó)，坐上世界光伏排名頭把交椅。光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量4318萬(wàn)千瓦。其中，光伏電站3712萬(wàn)千瓦，分布式606萬(wàn)千瓦，2015年新增裝機(jī)容量1513萬(wàn)千瓦，占全球新增裝機(jī)的四分之一以上。山東以光伏裝機(jī)133萬(wàn)千瓦居四位。居江蘇、河北、浙江之后。同比增長(zhǎng)213.59%，并持續(xù)保持高速增長(zhǎng)。
2016年上半年，山東省光伏發(fā)電量（含分布式光伏）完成10.73億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)238.81%；全省風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量完成78.30億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)9.45%。國(guó)網(wǎng)山東電力一直高度重視新能源發(fā)電并網(wǎng)。對(duì)于包括統(tǒng)調(diào)光伏電站在內(nèi)的新能源發(fā)電項(xiàng)目，國(guó)網(wǎng)山東電力在省、市兩級(jí)電力調(diào)度控制機(jī)構(gòu)設(shè)立新能源管理崗位，提前介入，關(guān)口前移，暢通與新能源發(fā)電企業(yè)的交流渠道，積極服務(wù)新能源發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電。同時(shí)，開(kāi)發(fā)應(yīng)用新能源調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到了90%以上，做到了并網(wǎng)清潔能源機(jī)組的全額消納。
山東省是能源消費(fèi)大省，雖然山東省的裝機(jī)量逐年攀升，但光伏的裝機(jī)量占比仍較低。在剛剛公布的《山東省能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中提到：山東省未來(lái)將大幅提供非水化石能源比重。其中，到2020年風(fēng)電達(dá)到14GW，光伏達(dá)到10GW。到2030年風(fēng)電達(dá)到23GW，光伏達(dá)到25GW。
二、光伏政策優(yōu)勢(shì)激勵(lì)分布式發(fā)展
光伏電站上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)為每千瓦時(shí)0.98元。分布式光伏主要以“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”和“全額上網(wǎng)”模式。根據(jù)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于發(fā)揮價(jià)格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，項(xiàng)目所發(fā)全部電量電價(jià)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時(shí)0.42元，省級(jí)再給予每千瓦時(shí)0.05元的電價(jià)補(bǔ)貼。
自用有余上網(wǎng)的電量，由國(guó)網(wǎng)山東省電力公司按照我省燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)收購(gòu)?！叭~上網(wǎng)”模式，項(xiàng)目發(fā)電量由國(guó)網(wǎng)山東省電力公司按照我省光伏電站上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)收購(gòu)。
“已按“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式執(zhí)行的項(xiàng)目，在用電負(fù)荷顯著減少(含消失)或供用電關(guān)系無(wú)法履行的情況下，允許變更為“全額上網(wǎng)“模式”。
目前很多省份都在減少甚至取消“全額上網(wǎng)”模式，山東卻一直都在沿用，這對(duì)于分布式光伏來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種激勵(lì)！
三、2016年2GW指標(biāo)，光伏扶貧是山東的光伏市場(chǎng)的發(fā)展方向
隨著國(guó)家能源局日前發(fā)布《2016年光伏建設(shè)實(shí)施方案》，山東光伏建設(shè)指標(biāo)規(guī)模為全國(guó)矚目焦點(diǎn)。其中，1G瓦為光伏領(lǐng)跑基地，另預(yù)計(jì)約1GW地面光伏指標(biāo)全部主動(dòng)轉(zhuǎn)成光伏扶貧。從市場(chǎng)規(guī)劃很容易看出，未來(lái)山東光伏市場(chǎng)的方向是光伏扶貧、領(lǐng)跑者與分布式光伏。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，山東有600多個(gè)貧困村，400萬(wàn)貧困人口，山東政府對(duì)此高度重視，隨著山東光伏扶貧指標(biāo)的大幕即將揭開(kāi)，光伏扶貧將成為山東下一個(gè)太陽(yáng)能利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)，也將給山東光伏企業(yè)和用戶帶來(lái)一個(gè)巨大的商機(jī)。
