說到山東，不禁會聯(lián)想到“該出手時就出手”的梁山好漢，讀過水滸的人都知道，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“英雄不問出處”，但這部歷史名著卻為山東的好兒郎們，撰寫了生動傳奇的人生，自此便有了“山東出好漢”之說。
今天我們要說的雖不是山東好漢，但卻是與山東好漢密不可分的山東光伏市場及組件回收這兩個方面。
太陽能發(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，中國已超越歐盟，成為全球太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)量增長最快、總量第一的國家。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，光伏垃圾的回收管理問題也日益凸顯出來。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。山東在我國東部沿海地區(qū)中發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)具有一定優(yōu)勢，生產(chǎn)和應(yīng)用都處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，更需將此問題納入產(chǎn)業(yè)發(fā)展的通盤考慮之中。
2020年后，中國光伏垃圾產(chǎn)生量將開始顯著增加
光伏組件包括晶體硅組件和薄膜電池，光伏板的設(shè)計壽命一般被定為25年，實際運行年限可能更長。這個特點，導(dǎo)致光伏組件從大量采用到大量廢棄的時間周期較長，而現(xiàn)在，這個周期已不遙遠(yuǎn)。
據(jù)國際可再生能源機(jī)構(gòu)、國際能源署光伏系統(tǒng)項目的報告，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，則會達(dá)到0.78億噸，全球商品市場價值將達(dá)到150億美元。該報告的作者之一、美國國家可再生能源實驗室加文·希斯博士曾向媒體表示：“光伏組件的垃圾量在未來不久將大幅增加，因此，我們建議各國現(xiàn)在就開始準(zhǔn)備?！?/p>
中國作為世界首屈一指的光伏大國，光伏垃圾的問題也已日漸顯現(xiàn)。2008以前，中國光伏產(chǎn)品主要面向出口市場，在歐洲新能源補(bǔ)貼政策的激勵下，光伏組件生產(chǎn)能力快速增長。隨著全球金融危機(jī)爆發(fā)和光伏市場競爭加劇，自2009年以來，中國持續(xù)出臺光伏發(fā)電應(yīng)用的鼓勵政策，以啟動國內(nèi)市場。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，中國光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量已達(dá)4318萬千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大的國家?？梢灶A(yù)見，不遠(yuǎn)的將來，光伏組件的廢棄量也將快速增長。
國家“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)了國家863課題子任務(wù)“光伏設(shè)備回收與無害化處理技術(shù)研究”，這是我國目前為數(shù)不多的國家級相關(guān)研究。研究結(jié)果顯示，2020年后，中國光伏組件的廢棄量將開始顯著增加：在電站運行維護(hù)良好的情況下，到2034年，光伏組件的累計廢棄量將達(dá)到近60GW；而在電站運行維護(hù)狀況一般的情況下，累計廢棄量將超過70GW。
到2030年，中國廢棄的光伏組件可以產(chǎn)生145萬噸碳鋼、110萬噸玻璃、54萬噸塑料、26萬噸鋁、17萬噸銅、5萬噸硅和550噸銀。
山東光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展已在全國走在前列，而對于光伏垃圾回收尚無規(guī)劃。
山東省太陽能資源理論總儲量在全國排第17位。我國太陽能資源總體分布從西北向東南傾斜，太陽能資源豐富的地區(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)，太陽能資源相對貧乏。從太陽能資源與能源消費需求的匹配度來看，山東省位于我國發(fā)展太陽能條件較為優(yōu)越的地區(qū)。21世紀(jì)以來，山東省政府積極推動新能源產(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)型方面也走在全國前列。截至2015年底，山東光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量133萬千瓦，其中光伏電站89萬千瓦。
然而，如同全國其它地區(qū)，山東對于光伏垃圾的回收監(jiān)管體系，目前還是一片空白。無論是《山東省“十二五”太陽能產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，還是《關(guān)于貫徹落實國發(fā)〔2013〕24號文件促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的意見》，都沒有涉及光伏垃圾回收的相關(guān)規(guī)劃。作為國內(nèi)太陽能產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者之一，山東能否在全國率先合理規(guī)劃和應(yīng)對這一挑戰(zhàn)？
目前，歐美都已經(jīng)開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條例并未將太陽能光伏組件納入管理類別之中，主要是防止對新能源技術(shù)的推廣帶來額外負(fù)擔(dān)，但主流的太陽能電池企業(yè)已經(jīng)開展了自愿的回收行動，2011年，歐盟的PVCycle（光伏循環(huán)）回收計劃回收了超過1400噸的光伏組件，回收率已接近70%。2012年，歐盟將太陽能電池組件納入歐盟報廢電子電氣設(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)，也主動開展了光伏材料循環(huán)利用的研究和實踐。
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、單個產(chǎn)品用量少的特點，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了非常大的挑戰(zhàn)。此外，材料的循環(huán)利用還受到社會行為習(xí)慣、產(chǎn)品設(shè)計、循環(huán)利用技術(shù)以及分揀過程的熱力學(xué)等多方面的制約，這常常導(dǎo)致花費巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境代價開采的金屬材料往往只用一次就變成廢物耗散在環(huán)境中，無法再利用。如果能夠通過合理規(guī)劃而避免這一問題，建立從搖籃到搖籃的產(chǎn)品-服務(wù)系統(tǒng)，對于能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型具有現(xiàn)實意義。
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柲懿牧匣厥绽玫脑O(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)一步降低太陽能電池材料的回收成本，提高回收利用的效率。基于此，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，中國太陽能光伏發(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8760電網(wǎng)預(yù)測模型中的人均裝機(jī)容量，結(jié)合預(yù)測人口數(shù)據(jù)，估算了山東省全省及各縣的預(yù)測光伏裝機(jī)容量。從材料回收的成本效益上看，回收太陽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，因此回收過程中的運輸成本就成為需要考慮的因素之一。
山東省總體地勢較為平坦，省內(nèi)公路交通發(fā)達(dá)，因此對運輸成本的計算采用簡化方法。假設(shè)每個縣級行政單元的廢棄太陽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，再以每個質(zhì)心到處理廠的直線距離作為近似的運輸距離，對于處理廠的選址，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)用的幾種太陽能光伏技術(shù)方案之一，未來技術(shù)變化的可能方向比較多，因此集中處理有利于實現(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處理廠，根據(jù)運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，該點就是成本最優(yōu)的處理廠位置。經(jīng)過計算，最佳點位于萊蕪市區(qū)附近，公路運費約為1995.03萬元。
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。這是一種市場導(dǎo)向方案。分布式光伏系統(tǒng)與集中太陽能電站系統(tǒng)的一個顯著差別是，用戶安裝的時間可能存在較大的不一致，因此廢棄時間也會存在比較大的變動范圍。此外，實際安裝量受人口密度、收入水平等因素的影響，市場需求的空間分布存在較大的不均衡?？梢酝茰y，發(fā)達(dá)的都市中心安裝量會更大。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)計算，這種方案的公路運費約為1490.28萬元。
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、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)有動力首先在生產(chǎn)過程中建立再循環(huán)處理能力，利用這一處理能力實現(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，計算結(jié)果該方案的公路運費約為979.14萬元。
綜合比較上述三種方案，運輸成本占處理成本的比重在6.7%~13.3%之間，由此可見，設(shè)施布局對處理成本的影響還是比較大的。其中，集中處理的運輸成本最大，而生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向的運輸成本最小。不過，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，對不是自己生產(chǎn)的產(chǎn)品也進(jìn)行回收處理。如果在實際生產(chǎn)企業(yè)之間就成本收益進(jìn)行分割，就成為一個現(xiàn)實的問題。如果不能實現(xiàn)生產(chǎn)企業(yè)就近回收，生產(chǎn)者責(zé)任導(dǎo)向的運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)實際發(fā)展的情況來看，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)合的靈活性越來越大，應(yīng)用方式也逐步向移動化設(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像電子產(chǎn)品一樣，未達(dá)到設(shè)計使用壽命就因產(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)計了。
光伏市場前景的3點分析
這幾年全國光伏市場一片大好，少了“寒冬”的那絲凄寒，少了“雙反”的那份焦慮。山東作為光伏市場的必爭之地，市場份額也在逐年遞增，短短一兩年的時間就躋身全國前列。山東光伏市場之所以好，筆者認(rèn)為一方面是國家背后的助推，而另一方面是也許是山東好漢們“該出手時就出手”的性格決定的。
一、發(fā)電量名列前茅，消納空間大且短期無限電問題
2015年全國光伏裝機(jī)總量，一舉超絕德國，坐上世界光伏排名頭把交椅。光伏發(fā)電累計裝機(jī)容量4318萬千瓦。其中，光伏電站3712萬千瓦，分布式606萬千瓦，2015年新增裝機(jī)容量1513萬千瓦，占全球新增裝機(jī)的四分之一以上。山東以光伏裝機(jī)133萬千瓦居四位。居江蘇、河北、浙江之后。同比增長213.59%，并持續(xù)保持高速增長。
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，同比增長238.81%；全省風(fēng)電場發(fā)電量完成78.30億千瓦時，同比增長9.45%。國網(wǎng)山東電力一直高度重視新能源發(fā)電并網(wǎng)。對于包括統(tǒng)調(diào)光伏電站在內(nèi)的新能源發(fā)電項目，國網(wǎng)山東電力在省、市兩級電力調(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)電項目并網(wǎng)發(fā)電。同時，開發(fā)應(yīng)用新能源調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)，太陽能光伏發(fā)電功率預(yù)測準(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《山東省能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提到：山東省未來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)勢激勵分布式發(fā)展
光伏電站上網(wǎng)標(biāo)桿電價為每千瓦時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)《國家發(fā)展改革委關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，項目所發(fā)全部電量電價補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時0.42元，省級再給予每千瓦時0.05元的電價補(bǔ)貼。
自用有余上網(wǎng)的電量，由國網(wǎng)山東省電力公司按照我省燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價收購?！叭~上網(wǎng)”模式，項目發(fā)電量由國網(wǎng)山東省電力公司按照我省光伏電站上網(wǎng)標(biāo)桿電價收購。
“已按“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式執(zhí)行的項目，在用電負(fù)荷顯著減少(含消失)或供用電關(guān)系無法履行的情況下，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，這對于分布式光伏來說無疑是一種激勵！
三、2016年2GW指標(biāo)，光伏扶貧是山東的光伏市場的發(fā)展方向
隨著國家能源局日前發(fā)布《2016年光伏建設(shè)實施方案》，山東光伏建設(shè)指標(biāo)規(guī)模為全國矚目焦點。其中，1G瓦為光伏領(lǐng)跑基地，另預(yù)計約1GW地面光伏指標(biāo)全部主動轉(zhuǎn)成光伏扶貧。從市場規(guī)劃很容易看出，未來山東光伏市場的方向是光伏扶貧、領(lǐng)跑者與分布式光伏。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，山東有600多個貧困村，400萬貧困人口，山東政府對此高度重視，隨著山東光伏扶貧指標(biāo)的大幕即將揭開，光伏扶貧將成為山東下一個太陽能利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點，也將給山東光伏企業(yè)和用戶帶來一個巨大的商機(jī)。
