光伏清洁生产技术与经济可行性分析

在光伏行业中，采用清洁生产技术不但能使企业达到国家各项环保标准，还有助于公司持续降低成本，在行业中取得更强的竞争力。例如，在多晶硅提纯环节中用冷氢化替代热氢化，可以降低反应温度需要，提高三氯氢硅转化率；在硅锭/硅片原材料环节，自行回收切割液体和浆料，能够降低成本；采用金刚线新技术替代钢线切割，可以提高钢线的使用效率，摆脱对切割液的依赖，具有环保和经济双重效益。

1 清洁生产与多晶硅生产成本

1.1 多晶硅成本分析

经过计算，多晶硅生产环节中电力成本占总成本的比例最高，为36% 左右，其电耗约为80‐150kWh/kg 左右，其次为折旧成本占30%，原材料成本占17%，主要原材料包括硅粉、氢气、氯气（TCS 合成）等，人工成本占 8%，其他占% （见图1 ）。这几部分成本中，电力成本下降空间最大。目前国内多晶硅生产企业能耗多在150kWh/kg 左右的水平，而国内的一些先进企业的能耗已经控制在80kWh/kg 以下。

电耗下降主要依赖于冷氢化技术的广泛应用。多晶硅提纯产生大量的副产物，如四氯化硅、酸、氢气等，这些副产物的综合利用水平，决定着高纯硅材料生产的效率和成本。若要副产物得以全部回收利用，必须依靠四氯化硅氢化技术以及还原炉系统设备、氢化系统设备等满足连续稳定生产的工艺要求。这就是国外普遍使用的“闭路循环”技术。从降低成本角度出发，燃气和其他成本可以通过扩大规模来降低，产生规模经济效益。水蒸气可以在内部通过热电厂方式产生协同效应也可以回收利用，降低相应的成本。

图1 晶硅成本分析（单位：美元/kg ）

1.2 热氢化与冷氢化技术对比

根据以上的分析，冷氢化技术是有效降低多晶硅生产成本的技术。改良西门子法下多晶硅生产能耗80‐200kWh/Kg，生产成本18‐45 美元/Kg ，企业间差距很大，除生产规模之外，主要是各企业在改良西门子法的生产环节选择使用传统的热氢法技术还是使用冷氢化技术，在多晶硅生产成本上就可以相差10美元/Kg。原因在于热氢法的反应温度高，需要1000 度以上的高温，而从硅到三氯氢硅一次转换效率只有15%，企业通常需要从外采购三氯氢硅，致使多晶硅生产成本较高，冷氢法反应温度仅需要300‐500 度，一次三氯氢硅合成效率达到25%。

表 1 、热氢化技术能耗以及转化率对比

预计未来5 年多晶硅生产能耗将降至70kWh/kg，实现电耗成本进一步下降。电耗下降主要依赖于冷氢化技术的广泛应用，目前国内的冷氢化设备实际运行率在60% 以下，与国际平均水平90% 还存在一定的差距。其原因主要是国内大多数企业的生产工艺还比较落后，要想通过技术改造，实现冷氢化生产需要大笔资金投入，以产能在2 万吨左右的乐山电力为例，冷氢化技改项目预计总投资7.59 亿元，巨大的技改投入使众多企业望尘莫及。