含大型风电场的电力系统最大输电能力计算--《电力系统自动化》2007年02期
含大型风电场的电力系统最大输电能力计算
【摘要】：随着风力发电在世界范围内的迅速发展,越来越多的兆瓦级以上的大型风电场直接接入输电系统。在传统风电潮流计算RX模型的基础上,文中使用异步风力发电机π型等值电路建立了含异步风电机组的连续潮流计算模型。利用这一模型,针对含有大型风电场的输电系统,对其静态电压稳定约束条件下的最大输电能力(TTC)展开研究。计算结果表明:风速的变化将对系统TTC产生较大影响,并且随着风电穿透功率的增大,风速对系统TTC的影响更加显著。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TM744【正文快照】：
0引言传统的风力发电研究仅限于小型风力机组对配电系统影响的研究,但随着风力发电技术的飞速发展,特别是海上大型风电平台的建立,世界上总装机容量超过10MW的大型风电场越来越多。以我国为例,在江苏省东台市?港,国华东台200MW风电场正在建设中;单机5MW、总装机100MW的广东汕
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京公网安备74号太阳能发电产业分析
2007年下旬，国际油价已上升至100美元一桶；虽说美元疲软、中东政局不稳是其中不可轻视的诱因，但世界能源日益短缺是更不能逃避的问题！有研寒报告指出：石油会在41年后枯竭，天然气会在67年后耗尽；煤矿是比较丰富的资源，还可用192年；但煤却是三者之中二氧化碳排放量最多的，是温室效应的最大元凶。
其实能源短缺已不是今天才发生的事，具有远见的国家，例如日本及德国，它们居安思危，除了意识到能源枯竭的问题外，更考虑到石油这种资源是地区性的：地球上只在有限的几个地区才拥有石油这种珍贵的资源，而这种珍贵的能源其实是掌握在某几个国家手中的。为了尽早摆脱依赖产油国的状况，它们早在数十年前已着手开发新能源，并选择了再生能源②为发展的重点。到了近20年，各国在研究再生能源上都取得了成果，其中太阳能发电产业的发展更是一日千里。所谓太阳能发电，就是把光能转化为电能的一种技术。太阳能发电或许在现今还未能十分普及，但我们发现，它有着无限的潜力。现今的石化能源价格日渐昂贵，加上石化能源所排放的污染物正不断威胁我们居住的环境；而太阳能用之不竭，几乎不产生任何污染。我们预计太阳能在未来将会是其中一种最有效及最常用的能源。
从2000年开始，基于太阳能发电技术的日趋成熟，人们生态环保的意识亦渐渐增强，加上各国政府政策上的推动，太阳能发电产业正步入高速增长期。根据调查显示，太阳能发电产业在过去五年的平均增长率超过40%！借这个太阳能发电产业的春风，各国企业都如雨后春_般跑到这个朝阳行业来；其间企业与企业之间的竞争、并购过程非常激烈。我们对太阳能发电行业的产业链进行了仔细研究，通过剖析原材料生产、加工、制造、装嵌、推广以至销售等等，我们发现太阳能发电产业的行业本质是如何把太阳能发电技术融入生活。先介绍太阳能发电行业的概况，然后会从太阳能发电技术的发展及供应链管理去详细剖析行业的本质——解释龙头企业如何应用及发展太阳能发电技术，从而把太阳能带进我们的生活；接着，我们以不同的企业去印证太阳能发电行业的本质；最后，我们将为这个行业的研究做个总结。
一、太阳能发电的优势
太阳能属于再生能源。目前常见的再生能源主要有风能、水能、太阳能和地热，其中，太阳能是总体上最可利用的再生能源。与风能相比，太阳能稳定性较强，受季节、季风影响较小。与水能相比，太阳能地理位置局限性较小。地热跟水能一样，受到位置的局限性，而且有足够的地热可以发电地方并不多。
太阳能发电还有以下优点：属于可再生能源，不必担心能源枯竭。太阳能本身并不会给地球增加热负荷。运行过程稳定、低污染、无噪声。所产生的电力既可供家庭单独使用，也可并入电网供大众使用。太阳能发电产品用途广泛，例如，可安装于建筑物、衣服和运输工具上使用。
二、太阳能发电产业的历史及现状
利用太阳能的发展自2000年起慢慢起步，过去5年世界平均年增长超过40%。其中日本的发展尤为迅速，太阳能的利用在该国受到很大的重视。
在20世纪90年代初期，全世界太阳能电池的产量在100MW之下。当时日本已经是全球最大的太阳能电池生产国，1990年的年产量为16.8MW，占全球产量的：36.1%，紧随其后的是美国和欧洲，分别占全球产量的31.8%及21.9%。我们可以推断，早在20年前，日本已大力推广太阳能发电技术了。到了20世纪90年代末，太阳能电池的全球产量已飙升至287.7MW，比1990年的产量足足增长了6倍，年均增长率达20%！更惊人的是，从2000年至2006年这6年间，太阳能电池的年产量又增加了9倍：从2000年的287.7MW到2006年的2500MW，年均增长率超过40%！要留意的是，时至今日，日本依然是全球最大的太阳能电池生产国，在2006年占全球产量的37.1%。由此可见，日本仍保持着20年前的领先地位，而且其领先地位更加稳固了，与其他国家相比，优势愈来愈大。相比之下，美国就给人以原地踏步的感觉：1990年它的市场占有率为31.8%，到了2006年已缩减至8.1％。从这个现象我们可以知道，各国政府对太阳能发电产业有着不同的态度和目标。而事实上，在国家政策上，我们发现日本的资助计划的确比美国更加全面。日本在太阳能发电产业的领导地位可以说是毋庸置疑。
太阳能发电产业链分上、中、下游三个部分。上游事业包括提炼太阳能级硅、制造硅棒和硅碇、切割硅片；中游企业负责制造电池；下游则着重装嵌电池模块及销售太阳能发电系统。太阳能发电产业是典型的金字塔模式：即上游的企业数量比较少，从事中游业务的企业数量比上游多，而下游企业的数目也最多。原因很简单：在产业的上、中、下游三个部分中，上游业务所需要的技术、成本都是最高的。正因为如此，进人上游业务的门坎相对中游及下游业务要高得多。图3-3显示了典型的金字塔模式。
在最顶的部分是晶体硅（在这里我们用多晶硅来做例子）的制造，属于最上游的业务。从事多晶硅提炼的企业全球大概有8家，而其中前5强的企业产量占整个行业的85%！从事硅片制造的企业大概有18家，其中前5强的企业产量占整个行业的60%。太阳能电池制造商超过85家，前5强企业的产量占全行业的55%。太阳能电池模块制造商更多，超过130家，前5强企业的产量占整个行业的比例只有50%。最后，系统安装商无疑最多，可达数百家。所以，我们说太阳能发电产业的确是典型的金字塔模式。
就提炼太阳能级硅来说，美国HSC和挪威REC是其中的佼佼者；硅棒和硅碇制造及硅片切割的代表则有日本京瓷（Kyocem）和日本夏普（SHARP）；而日本夏普更是制造太阳能电池的龙头企业，紧随其后的是德国Q-Cells和日本京瓷。而下游的市场则比较分散，除了德国SMA占整个下游的不足20%外，其余企业的市场占有率都不太突出。我们会集中讨论中游部分：太阳能电池制造商。
根据2006年的资料，太阳能电池制造商五强依次是日本夏普、德国Q-Cells，日本京瓷、中国尚德电力（Suntech
Power）及日本三洋（Sanyo）。我们看到，2006年的五强中日本企业占了3家，这正印证了日本在太阳能发电产业领导群雄的地位。我们以日本夏普、德国及中国尚德电力作为本章的重点案例。为了集中讨论世界的太阳能发电行业，而不要变成只研究日本太阳能发电行业的报告，我们把日本京瓷公司的内容从本章剔除。而我们的确从不同国家的企业身上找到它们符合行业本质的线索，而这就是它们从竞争激烈的行业中脱颖而出的原因。日本夏普的业务涉及硅棒、硅碇的制造，太阳能电池的制造及装嵌；德国Q-Cells把资源集中在太阳能电池的制造；而中国尚德电力则主要是制造太阳能电池及模块装嵌。我们会仔细研究它们在企业策略上的取向，了解它们成功之处。在本章的最后部分，我们将以日本夏普、中国尚德电力及德国Q-Cells作为案例，让读者能从案例中了解太阳能发电行业的本质。
三、太阳能发电技术
太阳能发电技术是将太阳能转化为电力的技术。当太阳光照射在P型半导体和N型半导体之间时，基于物理效应，电极之间就会产生电压。只要把P型半导体和N型半导体连接起来，就能把得到的电流传送到其他地方（即发电）。虽说太阳能电池的设计日新月异，但硅系太阳能电池都是运用了这一基本原理。电池主要分为数层，其中最要紧的是N型及P型半导体，其他的涂层主要作用是保护、支持电池。目前，太阳能发电技术的应用有联网和离网两类。联网意即与地方电网连接，将所产生之电力供应给地方电网。这使得依赖太阳能发电的地方需要24小时运作，因为晚间没有阳光，用电可向地方电网购买。这可解决太阳能技术在没有阳光时的难题。离网意即不与地方电网连接，通过与蓄电池连接，可将日间产生的电力储蓄起来供晚间使用。离网主要应用于偏远地区或固定电网未能到达的地区，这可使当地人过上拥有电力的生活。离网太阳能发电技术对中国偏远农村发展现代化农业具有重要意义。
国际能源处的数据显示，2006年世界前十大太阳能电池生产商中，日本生产商占4名、德国生产商占3名、中国占2名、英国占1名。这说明，在太阳能发电技术上，日本和德国占有领导地位。厂商方面，日本夏普占全世界生产份额的17.4%、德国Q-Cells占10.1%。中国尚德电力是唯一能进入前10名的中国内地公司。在2006年，它的市场份额占全世界的6.3%。到了今天，虽说太阳能发电行业正步人强劲的增长期，但太阳能还不能取代传统石化能源，原因是太阳能发电成本太高。以我国为例：以煤发电，每度电成本为0.2～0.3元人民币；水力发电每度电成本为0.2元人民币；太阳能发电每度电成本为2元人民币，故降低成本是推广太阳能发电技术的关键。
太阳能行业的本质是融入生活。在解释行业本质前，让我们先了解这个行业特别的产业链在整条产业链上，各厂商利用整合生产开发（IPD）和整合供应链（ISC）去追随这个行业的本质，最终达到行业领先的地位。现以整合生产开发和整合供应链两方面去分析行业本质及其重要性。
—、整合生产开发（IPD）1.IPD的概念
首先我们看看什么是整合生产开发（Integrated
Development，IPD）。在传统的产品开发过程当中，各部门各自运作。产品设计部门开发出来的产品不一定完全符合市场需要，釆购部门对新产品所需的材料不一定有完善的供应计划，生产部对于新产品不一定有一套完整的工序。产品设计部设计出来的“新”产品，到了消费者手中，可能已是一种完全不同的产品了。IPD的概念在美国最先兴起，目的是为了优化开发新产品的流程。IPD针对各部门在开发新产品中不协调的情况，把产品开发的程序与市场需要、企业策略以及材料供应相结合。推行IPD首先确认市场需要，如以太阳能发电行业为例，各企业认定市场的要求是融入生活；然后制定企业策略，如日本夏普推行自家的技术研究，德国Q-Cells则着重与其他企业合作或通过并购取得技术；最后把生产程序以及材料供应等等元素加入设计新产品的过程当中，从而使新产品面世后既能符合市场需要，又能以最短的时间生产并拿到消费者手中。
2.太阳能发电的困难及未来
让我们想一想，太阳能发电至今为止都需要政府进行各种补贴，其中一个最大的原因是发电成本极高。如前所述，在现今国内，太阳能发电的平均成本为每度电2元人民币，水电及火电每度电却只需要0.2～0.3元人民币。消费者现在所付出的电费为0.6～0.8元人民币。太阳能发电需要如此巨大的成本，如果没有政府的补贴，消费者到底要付多少钱呢？
虽说各国政府已意识到发展新能源的迫切性，并实行了一系列的补贴计划以推动太阳能发电。但归根结底，太阳能发电之所以尚未普及，很大程度上是因为技术不够成熟，发电成本还不足以使太阳能发电融入社会每个阶层的生活。在太阳能发电产业价值链中的每一个阶段、每一个制造程序，尤其是属于上游的硅材料提炼阶段，成本仍然偏高。成功的太阳能发电企业当然意识到这个症结所在，于是为了降低成本，各大企业研发的研发，并购的并购，务求在最短的时间里得到最新的技术，在众多的企业中领先其他对手，以获得支配整个行业的地位。以下，我们把太阳能发电的技术、困难以及未来逐一进行探讨。太阳能发电技术可分为四代，简介如下：第一代为硅系太阳能电池，现有产品为单晶硅和多晶硅太阳能电池，其转换效率（即将太阳能转化为电力的效率）最高。由于第一代电池的发展技术已相当成熟，故现在市场上超过90%之太阳能发电均使用第一代技术。
第二代为多元化合物薄膜太阳能电池，现有产品为：非晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉、砷化镓III-V化合物和铜铟镓硒。由于其厚度比传统太阳能电池薄，故原料需求量少。由于这是新技术，故普及程度不高。
第三代太阳能电池包括：聚合物多层修饰电极型电池、光电化学电池、聚合物、纳米晶、染料敏化太阳能电池。此技术的特点是不依赖于传统的PN结分离光生电荷，但相比第二代技术，第三代技术的普及程度更低。
第四代太阳能电池包括：纳米晶化学太阳能电池、多光谱太阳能电池。多光谱太阳能电池能吸收红外线光谱部分热量使太阳能电池更有效。但此新技术仍在实验室试验阶段。
（1）第一代太阳能电池的问题
第一代的太阳能电池主要以硅为材料，而硅料则是由石英砂提炼而成。第一个步骤是把石英砂通过数个程序制成晶硅。晶硅主要可分为单晶硅及多晶硅，在提炼过程中进行晶体提拉可形成单晶硅，进行晶体铸造可形成多晶硅。单晶硅和多晶硅两者都是硅，只是晶体间的排列方式不同罢了。单晶硅的组成原子均按照一定的规则周期性地排列；多晶硅的硅原子堆积方式不止一种，它是由多种不同排列方向的单晶所组成。制成晶硅以后，再加热把晶硅制成晶圆、硅锭，然后进行切割切成一块块薄薄的硅片。有了硅片，就有了太阳能发电的基础。太阳能电池生产商把薄薄的硅片加以排列、加工、合成以制成太阳能电池。到了这里，以后的程序就比较简单了。模块生产商把太阳能电池组成不同的排列，加上转换器等装置，制成电池模块。太阳能电池模块已是能独立运作的“小型系统”了，如果把大量的小型系统连合起来，就是用来发电的大型联网系统。这个制造流程是现今最常见、最成熟的生产技术，可以说是第一代的太阳能电池制造技术。但它的缺点就是太阳能电池不能普及的最大障碍：提炼成本昂贵！
为什么昂贵呢？在生产“晶硅”的过程当中，需要加热至;以加速相应的化学作用；接下来的晶圆制造，亦需要额外加热至;。单单是头两个工序已经极其消耗能源！以现今技术来说，一片晶圆直径大概为200μm（微米），即0.0002m。但当中只有2μm有发电的效应。换句话说，一片晶圆中只有1%的硅材料有用，其余99%的硅材料都是浪费掉的！此外，太阳能电池模块体积又大又笨重，由此可见，太阳能发电的应用范围亦会比较狭窄。在种种不同的条件限制下，加上不断上升的硅材料价格，第一代太阳能电池的制造成本居高不下。
（2）第一代太阳能电池的演变
看过了第一代太阳能电池的制造流程，我们发现，如要减低成本，可以从三方面着手：减低在生产太阳能电池过程中所损耗的材料；改善太阳能电池设计以提升转换效率；研发新的太阳能发电技术。A.减少耗材发电效应只在晶圆表面2μm的地方进行，所以晶圆厚度愈少，所浪费的硅材料也就愈少。根据德国Q-Cells的年报，它们的晶圆厚度已由2003年的300μm，改进到2006年的200μm。而在未来数年，晶圆的厚度可望进一步减少。其次是使用新研发的技术减少硅材料的消耗。例如德国Q-Cells通过与Evergreen
Solar合组企业EverQ
GmbH，获得了的丝带状硅晶提拉技术。如前文提及，常规生产硅片技术是基于能源密集型铸造、加工和切割大型硅块的技术，制造过程并不环保而且会消耗硅材料。丝带状硅晶提拉技术可帮助减低在加热时所消耗的能源及硅料的浪费。它的制造工艺是从一个小型硅熔炉（图3-8的下部）中提拉硅片，从而制成200μm～300μm厚的晶硅薄片，然后再切成小段硅片。故此，省去了硅棒切片的步骤，显然，这种新研发的技术可减少硅材料的损失。况且此技术只需小规模加热即可，因此可以减少能源消耗。
丝带状硅晶技术是源自自然科学的“表面张力”概念。简单来说，制作一个丝带状硅晶就像制作一个肥皂泡——水的表面张力将冼剂液制成泡泡。Evergreen
Solar用两条耐热平行金属线垂直通过一个小型硅溶炉，其中间形成一层薄的硅晶，并向上提拉。过程是连续的，提拉出来的丝带状硅晶可切成小段，然后进一步加工成太阳能电池。这是小型硅熔炉实际情况，两片丝带状硅晶正在提拉中。提拉速度是每分钟约1英寸。将来提高产能的发展是可同时提拉多条硅晶带。
B.提升太阳能发电转换效率
另一项有效减低成本的方法便是改善太阳能电池的设计，继而提升太阳能发电的效率。例如中国尚德电力研究出了专利“PLUTO”技术。在2006年测试生产中，单晶硅太阳能电池的转换效率已达18%～19%，并可望于2008年达到20%，与实验室中的极限25%愈来愈近。然而，转换效率的提升如何帮助太阳能电池融入生活当中？作为最终使用太阳能发电技术的终端客户，要使太阳能发电系统安置到我们家中，最直接的方法是让我们消费者能够清楚计算出太阳能发电可替我们节省多少金钱。毕竟，能否节省金钱对消费者来说最容易理解，亦最有说服力！在此我们首先介绍还付期的计算，并从转换效率对还付期进行灵敏度分析去证明转换效率的重要性。“还付期”是指一个太阳能发电系统需要运作多少年时间，才能让节省下来的电费总和与整个系统的安装成本相等。方程式是这样的：
还付期=太阳能发电系统成本/每年节省的电费举个例子：美国加州旧金山某住宅的太阳能发电系统价格为16357美元，每年所节省的电费为1070美元。那么还付期大约是15年。由于目前已运作的太阳能发电系统中，太阳能电池转换效率普遍为15%，因此我们从15%的转换效率开始分析，如转换效率每增加1%，在其他条件保持不变的情况下，还付期会有怎样的改变呢？这代表当转换效率在增加的时候，还付期是会相对减少的。如果太阳能电池制造商能把转换效率由15%提升至化％，那还付期则可减少0.9年。所以中国尚德电力利用“PLUTO”技术把太阳能电池转换效率由15%增加至20%，那还付期便能由15年缩减至11.3年，下降达25%。如果转换效率由15%增强至30%，那么还付期会减少50%，从15年缩短至7.5年。如未来有技术突破，能把能量转换效率提升至50%，那么，还付期更能骤减至4.5年！根据研究所得，消费者一般可以接受3至5年的还付期。无可置疑，还付期的减少是吸引更多的消费者使用太阳能发电系统的关键。另一方面，利用光学技术也能提升转换效率至35%。我们将简略介绍这方面的技术。
在太阳能电池顶部加上菲涅尔透镜，将80%～90%的太阳光线聚焦于太阳能电池上，使每个太阳能电池能接受更多光能，而太阳能电池则使用了一种被称为“III-V化合物”的材料去增加转换效率。太阳能电池转换效率高达35%，相比普通太阳能电池转换效率增加了2倍。因为新增的透镜是普通光学玻璃，所以额外增加的成本是非常低的。这种技术可以有效地提升转换效率。然而，这技术亦有弊端，它不能使用分散的阳光，即是它要求光线垂直射于菲涅尔透镜上。为了使太阳能电池能持续并直接接受太阳光的照射，它需要一个机械跟踪系统使太阳能电池系统能调整到能与太阳精确对应的位置。这将增加整个系统的维修成本和造成额外的维修问题。另一方面，当太阳能电池在高能量光线下工作的时候，会产生高温，因此需要散热片去说明散热，但这额外装置将令成本进一步增加。同时，由于太阳能电池长时间在高温之下运作，令电池加速老化，对电池的可靠性造成问题，这将显著减低太阳能电池的寿命。所以说，没有更新的技术突破，提高太阳能发电转换效率是不容易的。
C.研发新技术
第一代太阳能电池技术是硅片型太阳能电池，如前所述，所需的能源和材料都很多。因为近年硅料的暂时短缺，迫使厂商利用其他可减少使用硅的技术，甚至是不用硅做原料的太阳能电池技术。因而我们开始使用第二代太阳能电池技术——薄膜技术。
a.薄膜太阳能电池
薄膜太阳能电池是在便宜的基板上（如廉价的玻璃、不锈钢或塑料）沉积一层可产生太阳能发电效应的薄膜，厚度只需数微米。目前薄膜太阳能电池从材料上可分为三类：硅基薄膜电池、化合物半导体薄膜电池和染料敏化的光化学太阳能电池。其中又只有非晶硅（a-Si）、碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）已商业化。非晶硅（a-Si）是硅基薄膜电池，而碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒则是化合物半导体薄膜电池。非晶硅在众多薄膜技术中研究时间最长，市场占有率达64%，市场份额最大。在其余的两种化合物薄膜技术中，碲化镉有26%的市场份额并正在急剧增加。铜铟镓硒也占有10%的份额市场。但铟及碲是稀有金属，蕴藏量有限；镉是有毒物质，并且研究时问尚短，故采用这两种技术的电池制造商很少。
类型&2005年薄膜市场份额&特点
非晶硅（a-S）&64%&它的研究进行时间最长，可能是3个技术中最为人所能理解的材料，商业化的时间也是最长的。碲化镉（CdTe）&26%&虽然镉是有毒的，但其市场份额正在急剧增加。该产品商业化的时间也较长。铜铟镓硒（CIGS）&10%&在理论上是最具潜力的，转换效率也较髙，但现阶段技术掌握不足，因此开发商较少非晶硅是指硅原子的排列非常紊乱，它是以电浆式化学气相沉积法，在玻璃等的基板上成长厚度约1μm的非晶硅薄膜。它对于可见光谱的吸光能力很强，所以只需要薄薄的一层非晶硅就可以把光子的能量有效地吸收。第一代传统太阳能电池所用的晶圆厚度要200～300μm，非晶硅太阳能电池硅材料节省达200倍！可是非晶硅的太阳能发电转换效率非常低，只有6%～7%，而且长时间光照会令转换效率大幅降低，导致电池可靠性不高。不过，以多结式（Mulitjunction）结构为基础的太阳能电池可改善非晶硅太阳能电池的缺点。
如今，日本夏普就在制造多结式薄膜太阳能电池。夏普在传统迭式两层薄膜电池（一层非晶硅加上一层微晶硅）的基础上，成功开发了新的迭式三层薄膜电池（两层非晶硅加上一层微晶硅），并能大量生产。这新结构令薄膜电池的转换效率从11%增加到13%，模块转换效率从8.6%增加到10%。另一方面，碲化镉和铜钢镓硒并不是以硅作原材料，它们都是化合物半导体。碲化镉目前在实验室中的转换效率可达16%，而商业成品的转换效率大约是11%。但是因碲的天然蕴藏量有限，未必能支持太阳能电池的需求量。镉是各国管制的高污染性重金属，因此，该技术的发展受到限制。铜铟镓硒在实验室的转换效率亦很高，可达19%。但与碲一样，铟的天然蕴藏量也很有限。
薄膜技术不仅具有减少甚至不倚赖硅料的优点，而且不需要经过高耗能的提炼过程，亦可以减少能源的损耗。关于耗能，在太阳能发电产业中，很多时候都用EPBT（能源回收期，Energy
Time）来量化制造太阳能电池所损耗的能源。EPBT的意思是，需要多少年的时间才可让该太阳能发电系统所产生的能量与制造该系统所消耗的能量相等。
太阳能电池技术&EPBT/年&系统生产能源比制造该系统所需能源/倍
单晶硅&2.7&10
多晶硅&2.2&12
丝带晶硅&1.7&16
碲化镉&1&27
如果各类电池所能生产的能源都是相同的，那么最短的能源回收期是碲化镉薄膜电池，为期1年。而最长则是单晶硅的能源回收期，为2.7年。第三列的数字代表该系统可产生的能源是制造该系统所需能源的多少倍。单晶硅的太阳能发电系统可生产的全部能量只是制造该系统所用能量的10倍；而碲化镉最高可达27倍。这代表制造碲化镉的能源消耗是最少的，而制造单晶硅的能源所需是最多的。这是因为，单晶硅在提炼硅料及提拉晶体时都要耗费大量能源。
薄膜技术还有其他好处，它能以卷动的形式生产大面积太阳能电池。如图3-12，薄膜技术以好像是打印的方式将感光材料沉积在大面积的塑料上，因而可生产大面积的太阳能电池，几乎可以满足任何形态的产品使用。如可在不锈钢上喷上薄膜；将之安装在汽车外壳；也可把薄膜涂在玻璃上，既作装饰，又能发电；更广泛的应用是把薄膜配搭在建筑物料上或将其预先融入建筑物料中。图3-13显示的是太阳能电池结合地面砖照明（MPV）。虽然它的太阳能转换效率远比第一代硅系太阳能电池低，基于薄膜太阳能电池的种种优点，仍有不少研究单位和厂商在进行新材料或生产流程的研发，期望能改善薄膜技术种种的缺点。无论如何，它的用途及灵活性足以使它成为未来太阳能发展的新方向。
b.第三代和第四代太阳能电池
第三代和第四代太阳能电池多在研究阶段，还未能够完全商业化。但第三代及第四代的太阳能电池的概念却非常清楚：把太阳能发电效应推广至更多材料中，使得太阳能发电不受原料限制，能将其融入社会不同阶层的生活中。
C.各大企业的技术取向
我们知道提升太阳能电池技术是产业本质，可大大帮助减低成本，实现太阳能发电的低价格化，使更多消费者愿意利用太阳能发电。但怎样达到提升技术的目标，各大企业却各显神通：业界的龙头日本夏普自行研发客户所需技术，例如BIPV，把薄膜技术融入到建筑材料里。德国Q-Cells着重从控制及并购其他公司而得到不同的技术，例如和瑞典Silbro
AB合组公司取得铜铟镓硒薄膜技术。而中国尚德电力集中资源去提升太阳能电池转换效率：发展“PLUTO”专利技术，期望单晶硅的发电效率在2008年达至20%。各大企业的取向或许不一样，但殊途同归，都是为了提高太阳能电池技术，把太阳能发电成本降低，争取让太阳能发电融入生活。
二、整合供应链（ISC）
前面，我们谈过了太阳能发电产业的IPD，并得出这样的结论：技术改进是最重要的。但在太阳能发电产业里，除了技术的稳固，还需要供应链的灵活性以实践融入生活。整合供应链便是从整个供应链中选取最重要的步骤并加以管理，提高工作效率从而使企业得益。我们之前提及太阳能发电产业的产业链主要分上中下游三个部分，而通过仔细研究分析夏普、Q-Cells及尚德这三家领先企业（关于他们的企业策略及详细资料会在后面介绍）的状况，我们发现中游企业在自身、上游和下游都分别有不同的目标，因而需要不同的策略。在上游业务，即硅料的提炼、纯化和硅片的切割，太阳能发电产业需要的是稳定的原材料供应。因为硅料除了是太阳能电池的材料外，还是计算机芯片、LCD显示屏的必要原料。而在计算机芯片技术日新月异的时代里，计算机芯片业对硅料的需求大增，使得硅料的供应出现了供不应求的情况。虽说短缺属暂时性，但长远来说，稳定原材料的供应对产业的发展是绝对需要的。中游业务即太阳能电池的制造，它们需要以产能的增加去迎合庞大的市场。我们知道，太阳能发电产业在过去5年的增长尤其惊人，年增长率超过40%！如果企业不能配合市场需求的上升而增加产能，企业就不能够抓住这个成长惊人的市场，最终会被竞争对手淘汰。
由于太阳能发电产业是典型的金字塔模式，在下游的竞争是三个部分中最激烈的。虽说市场正在急速发展，但如果没有稳健的销售渠道，下游业务的市场占有率便很容易被对手蚕食。我们不难发现，企业都会以不同的方式以开拓新的销售渠道并巩固现有的占有率。可是，太阳能发电始终尚未普及，各大企业同时也要努力增加消费者的需求，通过政府政策的推动，举行大型推广活动和教育活动，研发太阳能发电产品的新用途，使消费者知道太阳能发电的益处。我们得出的结论是：在太阳能发电产业这个行业里，首先要有稳定的原材料供应，配合产能的增加，再进行不同的推广以增加销售渠道，才能达致它的本质。
1.稳定原材料供应
为什么我们说首先要稳定原材料的充足供应呢？我们来看看整个太阳能发电产业的市场份额。在2006年太阳能电池市场中，多晶硅电池占46.5%，单晶硅电池占43.4%，带硅电池（丝带状晶硅）占2.6%，非晶硅薄膜电池占4.7%，换言之有97.2%的太阳能电池都是以硅作原材料。其他薄膜电池占2.9%。无可否认，以硅作原材料的太阳能电池仍是目前整个太阳能发电产业的主流，纵然各大企业努力研发薄膜太阳能电池技术，却不可能在短时间内取代硅系电池的市场地位。想在快速增长的太阳能发电行业中发展，以合理的价格取得充足的硅材料是不可或缺的必要条件。也就是说，如果企业无法获得硅材料的稳定供应，那就不用说产能了。
硅是地球中第二丰富的元素，矿藏量充沛而且亦较易开采，并无短缺之理。但我们为什么认为在太阳能发电行业里最首要是要保证原材料的供应呢？难道是硅材料的供应不稳定吗？原来，硅材料不仅是太阳能电池的原材料，它同时也是LCD电视机、计算机芯片等等半导体行业的必须原材料。以往，差不多所有硅材料都是供给半导体行业应用，只有小部分提供给太阳能电池行业。可是，近年来计算机芯片、LCD电视机等半导体行业发展一日千里，对于硅材料的需求不断增加。而由2000年开始，太阳能发电产业又正在急速发展，用硅量逐年扩大。在2003年到2005年，太阳能发电产业的硅用量飙升，开始接近半导体行业的需求量。制造新的硅料生产线一般需要18到24个月的建设期，因此，来自太阳能电池行业的硅原料需求增长超过了硅产能的增长。由此，半导体行业与太阳能电池行业争相抢购硅原料，导致硅料短缺，硅料价格一路上升。太阳能级硅的价格由2003年每千克24美元升至2005年每千克40美元，升幅达67%。虽然，生产硅的厂商都在扩充产能，不过，以最快的速度来计算，新生产线能够出产硅料，也要在2006年下半年或2007年初才能实现。无可置疑，硅料的短缺最快也要在年才可望解决。
那么，现在太阳能发电企业要稳定硅材料供应可以通过什么途径呢？总括而言，可以有两种主要的方法。正如太阳能发电产业的供应链所显示，其中一种方法是与上游企业合作，例如签订长期协议以确保未来的原料供应。另一种方法是涉足上游业务。以日本夏普为例，它以企业的长线策略及利用自身的实力去发展上游业务，在2007年于日本富山设置厂房生产硅材料，而同时，它亦于2006年通过住友商事株式会社与上游的龙头企业挪威REC签订长达6年的硅片供应合约。
2.增加产能
有了足够及稳定的原料供应之后，便要积极扩充产能来确保有足够的产品去应付庞大的市场需求。各个太阳能发电企业都在扩大生产线，其中，以中国尚德电力的成绩最为显著。在2003年，尚德电力太阳能电池年产能是30MW，预计2010年的年产能达到1000MW，这相当于年增长率为65%！尚德于2001年成立，2004年以年产量计算已达世界10强，2005年世界第8，到了2006年更是跃居全球第4！在短短的4年间，尚德电力由一家小型太阳能电池制造企业跨入了世界前五大公司之列，其产品销售到世界的不同国家及地区。
3.销售推广
有效的ISC管理的最后一个环节便是增加销售。传统上太阳能发电企业会加强对模块供货商、系统供货商、分销商及建筑承办商的沟通，以了解市场的需要及增加销售的渠道。但我们发现，光是这样做其实并不够。由于太阳能发电这种观念在生活上并未完全普及，所以在现有的需求当中增加销售只能算是一项被动的策略。企业要主动增加消费者对太阳能发电的需求才算是抓住了行业的本质。怎样才算是增加消费者对太阳能发电的需求呢？我们知道太阳能在我们生活中并未完全普及，所以企业的策略应该是使消费者知道使用太阳能发电的益处。通过各国政府的政策及补贴计划，大企业进行大型太阳能发电系统的安装，举办公开讲座，扩展太阳能发电的应用范围，使消费者无论在家中、工作场所或是休闲娱乐场所都能享受太阳能发电的好处，使太阳能发电在不知不觉中成为生活的一部分。
4.销售渠道
利用太阳能发电把能源转送到消费者手上，可以有四个渠道。太阳能电池生产商将太阳能电池供应到电池模块生产商以后，电池模块生产商将电池焊到一块玻璃上成为太阳能电池模块。继而通过三个渠道为消费者提供电力。第一，将电池模块提供给系统安装商，接着他们配上逆变器使发电生产的直流电转换成交流电，并将太阳能发电系统安装在屋顶顶部或住宅、办公室和公共建筑的外墙，与电网连接，可向电网输电。换言之，如消费者在自用后仍有多余的电力，可输入公共电网卖给电力公司。第二，与房屋发展商合作，用太阳能发电来作为一个设计特点，由建筑师将太阳能电池整合于建筑物中，如屋顶的瓦片或石板，取代传统的材料。又如将柔性薄膜模块植入拱形或圆形屋顶。另外半透明模块更可容许日光进入房子但又不会太猛烈。消费者便可以将用在装饰外墙材料的款项投资于太阳能组件及发电系统。这些系统也可同样接入公共电网。第三，也是将电池模块供给系统安装商，可是因为没有公共电网，太阳能发电系统因而需要通过充电控制器与蓄电池连接。生产的电力方可储存起来供日后使用。故此，太阳能发电系统需要维修保养商的服务，确保电力供应的稳定性和可靠性。第四，因为新的薄膜太阳能电池技术使太阳能电池拥有便携性，同时又可卷迭，适合用于不同面积，所以有设计及生产商利用这些特性，制造消费电子产品和小型电器，例如手表、计算器、玩具等。消费者通过供应及零售商购买这类既轻便又省电的产品。
5.通过政府政策的推动
太阳能发电企业应该把握各国政府的政策，把太阳能发电技术普及化。例如日本政府于1997年通过新的《能源法》，并于2006年公布“日光大作战计划”，承诺补贴安装太阳能发电的费用，并容许从太阳能发电系统生产出来的多余电力“逆流”向电网馈电。又如德国于2000年及2004年通过了《可再生能源法》，
其中规定，
按照不同功率等级和安装方式所生产出来的电力以相应的价钱出售。太阳能发电企业也就能借着这些政府政策增加太阳能发电系统的安装数量。
6.大型推广活动及教育
很多时候，太阳能发电之所以未能在生活当中普及，很大程度是人们对太阳能发电的认知不足。人们会想：“现在即使没有使用太阳能发电，我们生活依然美好。”甚至有人认为：“太阳能发电与我们有什么关系呢？”太阳能电池制造企业应该主动对大众进行教育，以拓展太阳能发电的需求。很多大型的太阳能发电企业在这方面的推广不遗余力。例如中国尚德电力为地球上海拔最高的哨所——查果拉哨所成功供电，又提供技术支持奥运圣火珠峰驿站的供电，还改建中国无锡机场屋顶太阳能离网项目，以及为2008年北京奥运开举行闭幕式的鸟巢体育馆提供太阳能系统等等，这些都是尚德为了向人们展示太阳能发电的实在性，从而做出的具有教育性的示范项目。而日本夏普在旧金山Giant's
Park（棒球球场）安装太阳能发电组件，使太阳能发电成为棒球比赛不可或缺的一部分，亦成为休闲生活的一部分；又为英国海德公园提供以太阳能供电的休闲小船，这让人们觉得，太阳能发电能提供悠闲自在、无拘无束的生活。
除兴建代表性建筑物外，日本夏普在2007年用6个月时间通过互联网、电台、杂志向美国加州居民介绍太阳能技术，藉以改变公众对太阳能遥不可及的观念，并让公众认识到，太阳能是廉价、清洁和安全可靠的能源。夏普继而向下一代宣扬环保教育。夏普在英国推行“SOLAR
SCHOOLS”计划，协助超过100所学校更换太阳能屋顶，将太阳能发电与环境保护联系在一起。这些项目主要是让消费者更多接触太阳能发电技术，以图改变人们对该技术的观念，让太阳能发电成为生活中的一部分，并使人们认为，运用太阳能是保护环境的一个重要而有效的方法。
7.开发产品新用途
除了推广及教育，太阳能发电企业积极开发新产品去发掘新的市场，使太阳能发电能融入人们生活环境的每一部分。例如无需供给电力即可独立设置的太阳能照明灯。这些照明灯安装在街道旁、公闶里，可以说并不明显，但就在不知不觉间融入了生活。
8.让消费者享受太阳能发电的益处
传统上，太阳能发电给人们的感觉是：“太阳能发电系统需要占用很多的地方”、“第一次需要投放很大的资金来安装”、“没有太阳的日子就没有电力供应了”……如果要消除种种的疑虑，企业便要从消费者的利益出发。例如日本夏普与花旗银行融资合作，把太阳能发电系统的安装费用计算进按揭当中，并提供利息、手续费的优惠，以吸引消费者，使他们更愿意安装太阳能发电系统。另外，企业常说太阳能发电系统能够为家庭节省电力，是可再生的能源。但对于消费者来说，价钱才是最实际的问题。为了能让消费者可以清楚看到发电系统为他们所节省的金钱，企业在太阳能发电系统上安装了液晶显示屏，使消费者能够清楚地看见太阳能发电系统能为他们节省了多少能源，节约了多少金钱。
另一方面，通过联网应用可解决雨天或没有太阳时不能发电的问题。如在晚上或雨天，用户可从电网购买电力，维持电力使用。如果是在白天天晴时，则可将剩余电力销售给电力公司，可赚取金钱。这样，消费者就能享受到太阳能发电所带来直接的好处，太阳能发电也融入了生活。
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