中國儲能網(wǎng)訊：作者供職于中國石油化工集團有限公司
自2020年9月中國提出“30·60”目標之后，光伏產(chǎn)業(yè)的增長空間被進一步打開。由于在技術(shù)和產(chǎn)能方面的優(yōu)勢突出，加上未來增長空間巨大，光伏產(chǎn)業(yè)將成為未來中國經(jīng)濟增長的重要支撐力量之一。
在國內(nèi)外長期政策引導(dǎo)和市場扶持驅(qū)動下，我國光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過20多年大起大落發(fā)展，經(jīng)歷了“三頭在外（資源供給、設(shè)備制造、市場空間）”、境內(nèi)外政策動蕩、貿(mào)易打壓等諸多坎坷，2007年成為全球第一生產(chǎn)國至今，無論是在制造業(yè)規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平、應(yīng)用市場拓展，還是產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)等均穩(wěn)居世界首位。
2020年多晶硅、硅片、電池片、組件產(chǎn)量分別占全球的76%、97%、83%、76%。隨著核心技術(shù)及設(shè)備國產(chǎn)化突破，工業(yè)化規(guī)模大幅度提升，2021年進入平價上網(wǎng)時代已得到行業(yè)內(nèi)公認。但光伏產(chǎn)業(yè)成為能源供應(yīng)主動脈，在無補貼下，除面對火電行業(yè)平價上網(wǎng)外，還要滿足電網(wǎng)輸送體系穩(wěn)定性要求。
光伏全產(chǎn)業(yè)鏈包含三部分，一是光伏組件制備，包含從石英砂制備硅料，硅棒和硅片切割、電池及組件裝配。二是光伏安裝和運行，以60%集中式光伏+40%分布式光伏、25年壽命為基準。三是光伏產(chǎn)業(yè)輸送涉及的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，包括現(xiàn)有火電廠靈活性改造、儲能設(shè)施配套、電網(wǎng)智能化升級和特高壓輸電線路建設(shè)。
初步判斷，未來10年光伏全產(chǎn)業(yè)鏈兼具了經(jīng)濟性和成長性，年帶動經(jīng)濟增加值約1萬億元，以2020年GDP總量100萬億元和年均增長6%測算，可拉動GDP增長1個百分點，提供就業(yè)崗位約2000萬個，成為國內(nèi)經(jīng)濟增長和社會穩(wěn)定的支柱之一。同時，“十四五”期間年可替代煤炭消耗1890萬噸，減排二氧化碳4907萬噸、粉塵1890噸、二氧化硫5794噸、氮氧化物9656噸。2025年較2020年減少二氧化碳排放2.5億噸，占2020年全國排放量98.9億噸的2.5%，具有較好的環(huán)境效益。
光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.全球基本情況
2010-2020年受技術(shù)進步、規(guī)?；?jīng)濟、供應(yīng)鏈競爭和開發(fā)商經(jīng)驗日益增長的推動，光伏發(fā)電成本急劇下降。國際可再生能源機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，10年來全球光伏發(fā)電加權(quán)平均LCOE(平準化度電成本)從38.1美分/KWh下降至5.7美分/KWh，降幅高達85.0%。同期海上和陸上風(fēng)電、光熱發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電LCOE分別下降48.1%、56.2%、68.2%、0%，均小于光伏發(fā)電降幅。
全球光伏累計裝機規(guī)模從2014年177GW增加到2020年760GW，年均增長率27.5%。2020年全年平均利用小時數(shù)1125小時，發(fā)電量8557億度，總發(fā)電量滲透率3.2%。新增裝機規(guī)模134GW中，有20個國家超過1GW。中國、歐盟和美國無論是新增還是累計均穩(wěn)居前三，是太陽能利用的主要區(qū)域。
實現(xiàn)國際能源署1.5℃溫升控制目標，最主要的兩個措施是消費端電氣化和供應(yīng)端可再生能源發(fā)電。測算到2050年可再生能源占比從2020年10%提升到30%，全球電氣化率在終端能源消費中占比從20%提升到50%，可再生能源發(fā)電從26%提升到70%以上。
隨著光伏發(fā)電迎來平價拐點，規(guī)模不斷擴大，技術(shù)迭代和產(chǎn)業(yè)升級加速，成本將進一步下降。同時下游應(yīng)用范圍不斷擴大，傳統(tǒng)市場和新興市場結(jié)合，多個國家將光伏發(fā)電作為常規(guī)能源。全球能源署預(yù)測，2025年全球光伏累計裝機量約1500GW、年均增長率21%，總耗電量滲透率約7%。2030年約4500GW，較2020年增長5倍。2050年將達到14000GW。
2.我國基本情況
10年來，我國電力生產(chǎn)供應(yīng)能力穩(wěn)步提升，年均裝機增長率10.3%，裝機結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，火電占比逐年下降，非化石能源裝機不斷創(chuàng)歷史新高。光伏產(chǎn)業(yè)在技術(shù)進步和政策推動下發(fā)展迅速，從2011年到2020年年均裝機增長13倍，發(fā)電量增長48倍，遠超其它供電系統(tǒng)，為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級和應(yīng)對環(huán)境氣候變化作出貢獻。
根據(jù)國家統(tǒng)計局公報，2020年光伏累計并網(wǎng)裝機容量253GW，占總裝機容量2290GW的12.1%。新增光伏裝機48.2GW，連續(xù)8年世界第一，年平均利用時數(shù)1030小時，發(fā)電量2605億度，總發(fā)電量滲透率3.4%。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈中硅料產(chǎn)量39.2萬噸，占全球73%，連續(xù)9年位居首位。硅片產(chǎn)量161.3GW，占全球97.4%。電池片產(chǎn)量134.8GW，占全球83%。組件產(chǎn)量124.6，占全球76%，連續(xù)13年位居全球首位。產(chǎn)品出口到200多個國家和地區(qū)，全年出口額197.5億美元，并根據(jù)市場需求，形成了全球化布局，在20多個國家和地區(qū)投資建廠，產(chǎn)能超過200GW。
經(jīng)多年攻關(guān)和發(fā)展，我國光伏產(chǎn)業(yè)已具備顯著的成長性，國家雙碳政策目標確立，倒逼了光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏加快，有望成為我國內(nèi)循環(huán)的著力點。國家發(fā)改委表示2030年風(fēng)光發(fā)電裝機超過12億千瓦。我國的光伏產(chǎn)業(yè)無論是技術(shù)還是規(guī)模均位居國際首位，是世界主要供應(yīng)商，具備成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和全球新增電力裝機的主力。
光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展具備的優(yōu)勢
1.不計回收的全生命周期的能量回收期短
光伏系統(tǒng)能量回收期是指全壽命周期消耗的總能量（包括生產(chǎn)制造、建設(shè)和運行）與年能量輸出的比例，取決于兩個方面，一是生產(chǎn)制造技術(shù)水平，二是光伏發(fā)電量和壽命。據(jù)光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)測算，310W（60片）組件從生產(chǎn)到發(fā)電總能耗為375kwh。按照2020年平均發(fā)電時數(shù)1030小時、自用電率7%、電站25年壽命期衰減到80%計，310W電池全生命周期共發(fā)電6342kwh，能量回收期約1.5年。2020年大于6000KW火電發(fā)電機組供電標煤耗平均305.5g，有效能量利用率僅37.9%。
2.環(huán)保清潔效應(yīng)強
根據(jù)表1測算，制備1W光伏組件綜合能耗為1.21KWh,在年發(fā)電時數(shù)1030小時下，25年壽命期共發(fā)電約20KWh，折合每度電排放二氧化碳量46g。按煤炭含碳量75%、供電標煤耗305.5g計，每度電排放二氧化碳約840g。同時根據(jù)國家火電機組外排煙氣污染物排放標準：粉塵10mg/Nm3、二氧化硫30mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3測算，年增加60GW光伏裝機容量，可減少煤炭消耗1890萬噸、二氧化碳4907萬噸、粉塵1930噸、二氧化硫5794噸、氮氧化物9656噸。
到2025年，光伏累計裝機從253GW增加到553GW，年減少二氧化碳排放2.45億噸，占2020年全國二氧化碳排放量98.94億噸的2.5%，具有較好的環(huán)境效益。
3.技術(shù)進步空間大，成本下降可期
光伏發(fā)展史上重大節(jié)點的技術(shù)進步均源于我國，兩次革命性的突破使成本大幅降低，一是2009年協(xié)鑫通過改良冷氫化工藝大幅降低硅料成本，二是隆基股份通過金剛線創(chuàng)新帶來了單晶硅成本大幅下降。
目前，我國已掌握了光伏產(chǎn)業(yè)全部核心技術(shù)，硅料領(lǐng)域的通威股份，硅片領(lǐng)域的保利協(xié)鑫、隆基綠能、中環(huán)光伏，電池片領(lǐng)域的通威太陽能、天合光能和晶澳太陽能，光伏組件領(lǐng)域的晶科能源、晶澳太陽能、天合光能以及隆基股份，以及逆變器領(lǐng)域的華為和陽光電源，均擁有全球一流的競爭力和技術(shù)水平。唯一競爭的美國光伏技術(shù)，采用碲化鎘薄膜組件，成本優(yōu)勢遠低于國內(nèi)晶硅技術(shù)。
目前，光伏產(chǎn)業(yè)新興技術(shù)日新月異，變革期不斷縮短。其中硅料單元保利協(xié)鑫和陜西天宏研發(fā)的顆粒硅技術(shù)電耗低，成本不足塊狀硅的50%，存在的雜質(zhì)含量高，摻雜比例低的問題正在逐步解決。
硅片單元一是正在全面推進大尺寸并形成182(M10)、210(G12)聯(lián)盟，組件可用發(fā)電面積從35%提到80%，組件功率超過540W，使用G12硅片的組件較166尺寸組件節(jié)省成本0.136元/W。2021年M10和G12硅片市占率從2020年14%上升到9月43%，166及以下尺寸從93%下降到57%，小于160尺寸快速淘汰。未來166尺寸雖通過設(shè)備改造可轉(zhuǎn)產(chǎn)M10，但約75%的設(shè)備更換，成本較高。
據(jù)PV Infolink預(yù)計2025年市場將全面采用M10及以上硅片，G12占比將提升至 70%。
二是以硼為摻雜元素的P型和以磷為摻雜元素的N型的競爭，2020年主流是P型單晶硅片，銷量占比86.9%，但N型單晶硅片具有少子壽命和電池效率更高、溫度系數(shù)低、光衰和弱光性好等優(yōu)點，其中異質(zhì)結(jié)和TOPCon電池發(fā)展迅速，有望成為下一代主流技術(shù)，預(yù)測到2025年占比將超過20%，2030年超過40%。
同時，光伏產(chǎn)業(yè)中非晶硅薄膜技術(shù)，因具有自重輕，適應(yīng)現(xiàn)有建筑物能力強的優(yōu)勢，一直受到各國關(guān)注，最有潛力的是化合物薄膜，美國First Solar碲化鎘理論光電轉(zhuǎn)化效率超過晶硅，達到32%，實驗室效率22.1%，商業(yè)化組件平均效率19%。我國在四川雙流國家機場有示范性設(shè)施。銅銦鎵硒薄膜雖轉(zhuǎn)化效率高，但由于成本高，銦和鎵儲量限制等問題商業(yè)化推廣難度較大。國內(nèi)漢能集團、神華、國家能源集團、中建材凱盛等通過收并購國外技術(shù)和自主研發(fā)，積累了一定的經(jīng)驗，如果能實現(xiàn)技術(shù)二次開發(fā)突破，商業(yè)化前景較為廣闊。
初步測算，當(dāng)硅料價格超過12萬元/t，以漢能收購美國Solar Frontier技術(shù)對外公布的成本0.4$/WP，薄膜具備了競爭力。此外，砷化鎵技術(shù)，鈣鈦礦也在異軍突起。技術(shù)迭代促使生產(chǎn)成本大幅下降，配合火電靈活性改造、儲能技術(shù)進步、電網(wǎng)消納比例提升、分布式政策落地實施等利好，未來度電成本將越來越低，《中國2050年光伏發(fā)展展望》預(yù)測，2025年光伏新增裝機發(fā)電成本將低于0.3元/kWh，2035年、2050年降至0.2元/kWh、0.13元/kWh。新技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用將帶來以老產(chǎn)能出清為主的行業(yè)格局洗牌。
4.分布式光伏發(fā)展進入快車道
傳統(tǒng)光伏以集中利用為主，在2010-2015年間，我國集中式光伏電站一直處于投資風(fēng)口，大批電站項目上馬，主要集中在西部地區(qū)，但由于項目過于集中，電網(wǎng)消納困難（據(jù)國網(wǎng)測算，電網(wǎng)最大可消納比例約15%。）、高線損（約7%）等問題，出現(xiàn)大量棄光現(xiàn)象。為此，國家密集出臺分布式光伏相關(guān)政策，各地加大投資及建設(shè)力度，截至2020年底，分布式光伏累計裝機占比31.01%。
2021年6月20日，國家能源局下發(fā)《關(guān)于組織申報整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》，被視作實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”與鄉(xiāng)村振興兩大國家戰(zhàn)略的重要舉措。9月14日，國家能源局正式印發(fā)試點名單，全國共有676個縣（市、區(qū)）被列為整縣屋頂分布式光伏開發(fā)試點。截至2021年10月底，全國累計納入2021年國家財政補貼戶用光伏項目裝機容量13.6GW。按照“十四五”規(guī)劃分布式光伏比例40%測算，新增裝機約120GW，投資額近4800億。以分布式光伏托管運維招標均價0.035元/瓦/年計，運維市場空間約210億元。
5.下游利用多樣化，助力多個領(lǐng)域清潔低碳發(fā)展
雙碳政策出臺后，各能源消耗行業(yè)紛紛制定節(jié)能減排措施，尤其是占全國能耗65%的工業(yè)部門，其中電力行業(yè)積極推進能源體系清潔低碳發(fā)展，加大光伏和風(fēng)電投資力度，加快構(gòu)建適應(yīng)高比例可再生能源的新型電力系統(tǒng)，完善清潔能源消納長效機制。交通領(lǐng)域提出打造智慧交通，鼓勵在服務(wù)區(qū)、邊坡等公路沿線合理布局光伏發(fā)電設(shè)施，與市電等并網(wǎng)。住建部提出千鄉(xiāng)萬村沐光行動和整縣制光伏發(fā)電試點方案。工業(yè)領(lǐng)域，工信部鼓勵工業(yè)企業(yè)、園區(qū)建設(shè)綠色微電網(wǎng)，優(yōu)先利用可再生能源。
根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃，“十四五”期間電網(wǎng)將通過多種途徑解決新能源消納問題，充分利用我國光伏發(fā)電在不同應(yīng)用場景下的跨界融合優(yōu)勢，實現(xiàn)水光互補、農(nóng)光互補、漁光互補等應(yīng)用模式。
一是光伏和制氫技術(shù)耦合，充分利用低價值谷電生產(chǎn)氫氣，可以較好地解決鋼鐵和石化行業(yè)替代煤炭制氫路線，解決碳排放限制，既實現(xiàn)能源全生命周期清潔化，又有效解決行業(yè)發(fā)展權(quán)，樹立綠色產(chǎn)品品牌。
二是光伏與5G通訊的融合，配套微電網(wǎng)，有效降低電力基礎(chǔ)設(shè)施投資成本，支持國內(nèi)新基建建設(shè)。根據(jù)規(guī)劃，全國至少有1400萬個基站需要新建或改造，以5G基站全網(wǎng)功耗是4G的4.62倍計，可減少電網(wǎng)負荷20GW。
三是光伏建筑一體化（BIPV），充分使用屋面結(jié)構(gòu)面積。2020年全球BIPV總裝機量2.3GW，約占全球光伏市場 1%，成本回收期5-7年。以2020年我國建筑總面積700億平方米，可利用的南墻和屋面面積300億平方米，年新增面積38.5億平方米，10%工商業(yè)類建筑配套BIPV計，市場空間約340億元。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈及配套
帶動全社會經(jīng)濟增加值測算
1.落實雙碳目標，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模
2021年國家發(fā)改委和能源局為落實“雙碳”承諾，下發(fā)了《關(guān)于征求2021年可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重和2022-2030年預(yù)期目標建議的函》《關(guān)于2021年可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重及有關(guān)事項的通知》《光伏發(fā)電消納監(jiān)測統(tǒng)計管理辦法（征求意見稿）》《關(guān)于鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》4個主要文件，提出：2021年一次能源消費總量51.2億噸標準煤、非化石能源占比16.6%，全社會用電量8萬億度，非水電可再生能源電力消納12.7%。2030年一次能源消費總量60億噸標準煤、非化石能源占比26%，全社會用電量11萬億千萬時，非水電可再生能源電力消納25.9%。
國家發(fā)改委公布2021年新建風(fēng)電、光伏指導(dǎo)價在30個省市已降至燃煤基準價之下。根據(jù)電力規(guī)劃院數(shù)據(jù)，“十四五”期間，風(fēng)電系統(tǒng)受自然風(fēng)力分布影響，裝機增速年均為50GW。光伏系統(tǒng)儲備的技術(shù)實施路徑基本明晰，主要通過降低原材料成本和提高光電轉(zhuǎn)化效率兩方面提升競爭力，裝機年均約60GW。
此外，我國光伏產(chǎn)業(yè)鏈完整，制造能力和市場占比均位居全球第一，具有全面領(lǐng)先優(yōu)勢，已成為同步參與國際競爭、實現(xiàn)端到端可控的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。按照國家能源署預(yù)測，“十四五”期間全球新增光伏裝機850GW，其中80%市場由我國企業(yè)供應(yīng)。
2.儲能政策出臺和技術(shù)進步，提升光伏產(chǎn)業(yè)競爭力
隨著雙碳政策和生態(tài)文明戰(zhàn)略落地實施，電力在終端能源結(jié)構(gòu)比重越來越大，主要增量一是按照2030年50%的車輛轉(zhuǎn)換成電動汽車，增加電力需求8%，需要新增電力負荷約75GW。二是5G基站建設(shè)新增電力負荷20GW以上。用電不規(guī)律性和突發(fā)性越來越突出，通過化學(xué)儲能系統(tǒng)解決光伏間歇性和波動性，實現(xiàn)發(fā)電端輸出與用電端負載匹配需求較大。
儲能系統(tǒng)是電力生產(chǎn)過程“采-發(fā)-輸-配-用-儲”六大環(huán)節(jié)中一個重要組成部分，在能量搬移、建立微電網(wǎng)、調(diào)峰調(diào)頻，提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性等方面發(fā)揮重要作用。截止2020年底，全球累計投運電力儲能189.8GW,其中抽水蓄能90.9%，電化學(xué)儲能6.9%。我國共有149個儲能項目，累計裝機規(guī)模35.6GW，其中電化學(xué)儲能3.28GW，占比9.2％。主要分布在廣東、內(nèi)蒙古、江蘇、山東、安徽五個地區(qū)。
國家發(fā)展改革委在《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中提出，到2025年，實現(xiàn)新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機規(guī)模達30GW以上。新能源和儲能融合發(fā)展成為大趨勢，2021年上半年，對新能源配套儲能比例提出具體量化要求的省份已超過十個，大多數(shù)儲能配置比例在10%-20%之間。
按照2020年儲能變流器3元/W，光伏系統(tǒng)3.5元/W建造成本計，配套10%儲能容量+1小時，10MW光伏電站度電成本從0.36元/KWh提高到0.40元/KWh。如按20%容量+1小時計，度電成本約增加0.07元/KWh。行業(yè)預(yù)計2022年儲能成本下降到1.5元/W，配套儲能的光伏發(fā)電綜合成本低于火電，光伏經(jīng)濟性成為核心發(fā)展動力。以平均配套15%儲能測算，預(yù)計到2025年新增化學(xué)儲能規(guī)模約27GW，新增投資約405億元。
3.電網(wǎng)輸送體系建設(shè)和智能化水平升級
截至2020年底，我國正常運行22條特高壓線路，年輸送電量5318億度，其中可再生能源2441億度，占總輸送電量的45.9％。可再生能源電量主要為水電，受制于風(fēng)光電力不穩(wěn)定性，輸送電量占比僅約10%。電網(wǎng)消納將成為影響光伏“十四五”新增規(guī)模的關(guān)鍵因素。
電力系統(tǒng)擬通過各種途徑提升電網(wǎng)穩(wěn)定性，一是提升煤電系統(tǒng)的靈活性改造，根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計，煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約500~1500元。按照25%火電裝機機組靈活性改造測算，將新增43GW調(diào)峰容量，“十四五”期間投資約500億元。二是電網(wǎng)智能化改造，有效的改善配電網(wǎng)接納空間，提高分布式及戶用光伏利用率。預(yù)計將新增投資約550億元。三是建設(shè)輸送線路，“十四五”期間，電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃建成7回路特高壓直流，新增輸電能力56GW。到2025年，跨省跨區(qū)輸電能力300GW，輸送清潔能源占比50%。預(yù)計投資1500億元。
4.產(chǎn)業(yè)鏈對GDP增長貢獻率
光伏產(chǎn)業(yè)鏈對全社會的貢獻主要表現(xiàn)在對GDP的拉動、解決就業(yè)、上繳稅收和增加外匯。按“十四五”期間我國每年新增裝機60GW，并滿足海外每年新增裝機110GW中80%市場，以2020年GDP100萬億元計，全產(chǎn)業(yè)鏈年均經(jīng)濟增加值約1萬億元，貢獻GDP年增長率6%約1個百分點。
按照產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)有用工人數(shù)80%計，到2025年可解決就業(yè)約2000萬個，增加外匯320億美元，減少二氧化碳排放2.45億噸，經(jīng)濟性和社會性均比較顯著。
