光伏引领能源绿色发展
2024-03-13 16:43:36
2023年能源思考7月刊
党的十八大以来，党和国家高度重视新能源行业发展，出台了一系列政策、法规、标准，以促进光伏高质量发展。经过十年艰苦努力，我国光伏行业从制造、应用、技术“三头在外”发展至制造、装机量、发电量三项世界第一。如今，中国光伏行业产业规模稳步扩大、技术创新不断推进，已经成为新时代中国的一张亮丽名片。
近年来，我国光伏发电装机规模持续扩大。目前，我国已成为全球最大的光伏应用市场，2012—2021年，年均复合增长率约为35.5%。2021年，我国新增光伏发电并网装机容量54.88吉瓦，连续9年稳居世界首位。截至2021年底，光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦，突破3亿千瓦大关，连续7年稳居全球首位。2022年1—8月，我国新增光伏发电并网装机容量44.47吉瓦，同比增长101.6%。
十年来，我国可再生能源发电量稳步增长。2021年，全国可再生能源发电量达2.48万亿千瓦时，占全社会用电量的29.8%，其中，光伏发电3259亿千瓦时，同比增长25.1%。全国光伏发电利用率98%，利用小时数1163小时，同比增加3小时。2021年，光伏发电占全社会用电量3.9%。2022年上半年，全国光伏发电量达到2142.3亿千瓦时，同比增长13.5%，占全部发电量比重达到5.4%。
图1 2013—2022年上半年我国光伏发电量情况
国内应用市场快速扩大，已逐渐形成东、中、西部共同发展的格局。2021年光伏电站新增装机25.6吉瓦，分布式光伏新增29.28吉瓦，集中式与分布式光伏实现并举发展。“光伏+工业”“光伏+建筑”“光伏+交通”“光伏+通信”“光伏+生态治理”等各种产业融合发展模式不断创新，我国光伏行业已进入多元化、规模化发展新阶段。
2021年户用光伏新增装机21.5吉瓦，在全年新增装机中占比达到39%的历史新高，成为新增装机中至关重要的项目类型。2022年上半年，户用光伏新增装机8.91吉瓦，同比增长51.5%。户用光伏已经成为我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要力量。
2021年，我国多晶硅产量50.6万吨，连续11年位居世界首位，占全球产量的78.8%，进口量11万吨，同比增长11.1%；国内硅片产量226.6吉瓦，占全球产量的97.3%，全年累计出口量约22.6吉瓦，约占我国硅片产量的10%；国内电池片产量约197.9吉瓦，同比增长46.8%，占全球产量的88.4%，全年累计电池片出口量约为10.3吉瓦，仅占我国电池片产量的5.2%；国内组件产量约181.8吉瓦，同比增长45.9%，占全球产量的82.3%，全年累计组件出口量约为98.5吉瓦，占我国组件产量的54.2%。
2022年上半年，多晶硅产量36.5万吨，同比增长53.4%；硅片产量约152.8吉瓦，同比增长45.5%；电池片产量约135.5吉瓦，同比增长46.6%；组件产量约123.6吉瓦，同比增长54.1%。2022年1—7月，光伏压延玻璃累计产量821.2万吨，同比增加50.8％，新增在产产能同比增长63.6％。整个光伏的主产业链，包括主要的辅材玻璃，增长速度都在45%以上。
制造能力方面，在四个主要生产环节产量对比中，我国企业均连续多年位居全球第一位，多晶硅产量连续11年位居全球首位，太阳能电池组件已连续15年位居全球首位。2021年，多晶硅环节产量前10名的企业中中国企业有7家，硅片环节产量前10名的企业中中国企业有10家，电池片环节产量前10名的企业中中国企业有9家，组件环节产量前10名的企业中中国企业有7家。2021年，生产规模超过1吉瓦的电池片企业有26家，生产规模超过2吉瓦的组件企业有18家。2017—2021年，中国大陆累计生产组件超过564吉瓦。
制造布局方面，响应国家“一带一路”重大战略部署，我国光伏企业自2012年便开始“走出去”。目前我国拥有海外产能的企业超过20家，海外产能已遍布全球五大洲，电池片海外产能达到30吉瓦，组件约37吉瓦，马来西亚、泰国、越南成为了海外主要生产基地。
生产成本方面，光伏行业十年来总体成本下降超过90%。2021年投产的万吨级多晶硅生产线设备投资成本为1.03亿元/千吨；2021年新投电池片生产线设备的投资已经下降至19.4万元/兆瓦，同比下降13.8%，降幅远超2020年预期；国内组件生产线设备主要包括焊接机、划片机、层压机、EL测试仪、IV测试仪、装框机、打胶机、上下载机械手等八种设备，已经全部实现国产化。2021年新投产线设备投资额为6.2万元/兆瓦。随着组件设备的性能、单台产能以及电池片效率不断提升，组件生产线投资成本将会进一步降低。
在内外部环境的共同推动下，我国光伏企业加大工艺技术研发力度，生产工艺水平不断进步。骨干企业多晶硅生产能耗继续下降，行业平均综合电耗已降至63千瓦时/千克，每千克硅的平均综合能耗已降至9.5千克标准煤。2021年，规模化生产的p型单晶电池均采用PERC技术，平均转换效率达到23.1%；采用PERC技术的多晶黑硅电池片转换效率达到21.0%；常规多晶黑硅电池2021年转换效率约19.5%；铸锭单晶PERC电池平均转换效率为22.4%；n型TOPCon 电池平均转换效率达到24%，异质结电池平均转换效率达到24.2%；IBC电池平均转换效率达到24.1%。今后随着技术发展，TBC、HBC等电池技术也将不断取得进步。未来随着生产成本的降低及良率的提升，n型电池将会是电池技术的主要发展方向之一。
据中国光伏行业协会统计，2017—2020年，我国企业、研究机构晶硅电池实验室效率共打破世界纪录23次；2021年，打破效率纪录11次；2022年上半年，刷新效率纪录7次。
目前，我国n型TOPCon、HJT、P型单晶TOPCon的实验室最高转换效率已经分别达到25.70%、26.50%、26.50%。
当前，在全球越来越多的国家及地区，光伏发电价格已经低于火电，成为最具竞争力的电力产品。除部分地区户用光伏还有一定补贴外，目前我国光伏行业已进入平价发展时代，给全社会带来了巨大的经济和社会效益。
十余年来，我国光伏行业谋新求变，实现了光伏制造业世界第一、发电装机量世界第一和发电量世界第一。
据统计，2021年光伏主要制造环节GDP为7734.46亿元，比2020年增长3464.32亿元，同比增长81.13%，相比2012年的2370.29元增长了226.3%。
截至2021年，主要光伏产品制造设备投资总额约为1589.7亿元，按设备投资占总投资的65%计算，则所有环节总投资额为2445.7亿元。应用环节，按2021年电站投资成本4.15元/瓦计算，2021年我国新增光伏装机量达到54.88吉瓦，则新增投资额为2277.5亿元。据统计，2012—2021年累计光伏装机投资总额高达17176.1亿元。
我国光伏产品（硅片、电池片、组件）已出口到全球200多个国家和地区，遍布全球五大洲。2021年光伏产品出口到各大洲市场均有不同程度的增长，欧洲成为光伏组件最主要出口市场，约占出口总额的39%，硅片、电池片则主要出口至亚洲地区。2022年1—8月，我国光伏产品（硅片、电池片、组件）出口总额约357.7亿美元，同比增长106.2%，其中硅片、电池片、组件出口额分别为31.3亿美元、23.8亿美元、302.6亿美元，出口额分别同比增长79.1%、168.4%、105.6%。2017—2021年，我国光伏产品累计出口额约996亿美元，组件出口量约为317吉瓦。
光伏行业涉及多晶硅、硅片、电池片、组件、逆变器主要环节的制造，还包括配套装备制造领域、原辅材料供应等制造领域，以及电站开发、设计、安装等应用领域。据国际可再生能源署（IRENA）统计，2021年全球光伏从业人员数量约535万人，2021年至2030年间光伏从业人员数量将保持高速增长，年均增长率预计达到13.7％，2030年全球光伏从业人员预计将达到1705万人。中国光伏产业处于全球领先地位，创造了大量就业岗位，2021年中国光伏从业人员总计246万人，其中直接从业人员约为41万人，预计2022—2025年间中国光伏从业人员需求将达到334.2万～400.8万人，累计新增需求达到88.2万～154.8万人。2022年新增从业人员需求超过26.4万人，并有较大可能达到79.2万人的高峰。
一是实现精准扶贫。据了解，截止到2019年底，我国光伏扶贫建设任务已经全面完成，累计建成光伏扶贫电站规模2636万千瓦，惠及415万户，大概每年可产生发电收益180亿元，相应安置公益岗位125万个。在光伏扶贫电站里面，村级电站是主体，约有8.3万座，覆盖了9.23万个村，其中有5.98万个村是建档立卡的贫困村。村级光伏扶贫电站除了能够解决贫困户脱贫问题，还有利于增加村集体收入，增强村集体的凝聚力。集中式光伏扶贫电站一般采用农光互补模式建设，不但帮助贫困户脱贫，还可以通过园区化、平台化经营，延伸农业产业链，扩大农民就业与致富空间，让农民获得租金收益、工资性收益等。
二是解决贫困地区用电问题。2013—2015年，我国共安排投资247.8亿元用于实施无电地区电网延伸和可再生能源供电工程建设，共解决273万无电人口用电问题。其中，安排电网投资计划206.8亿元，为154.5万无电人口通电；安排光伏独立供电工程建设投资计划41 亿元，共建成光伏独立电站670余座、光伏户用系统35万余套，为118.5万无电人口通电。相比于电网延伸，独立光伏用总投资16.5% 的资金解决了43.4%的无电人口用电问题。从人均投资来看，每3460元用于独立光伏的投资即可解决一人的用电；相比之下，投资电网却需要13385元，是独立光伏的3.87倍。
三是为西部大开发作出贡献。西部省份能源价格及人力成本低廉，吸引了许多光伏制造企业建厂。目前国内多晶硅产能分布较为集中，2021年我国多晶硅产量50.6万吨，新疆、内蒙古、四川三地集中了国内近80%的产能。加上西部地区太阳能及土地资源丰富，截至2021年底，内蒙古、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等地区光伏累计安装量占全国总安装量的28%。光伏生产及应用均拉动了西部经济增长。
四是与其他行业耦合性强。随着我国改善能源结构建设进程不断加快，光伏发电与其他行业的耦合性显著增强。光伏发电与农业、渔业、沉陷区治理等非能源领域的综合利用结合越发紧密，有效提高了土地综合利用效率并对改善当地民生起到了显著作用。水光互补、风光综合利用、以光伏为主的微电网等多种能源综合利用形式多样化发展，有效发挥多种能源品种运行特性，提高了综合利用效率。
五是节能减排。截至2021年底，我国光伏发电累计并网容量30598.7万千瓦，其中集中式光伏电站19847.94万千瓦，分布式光伏10750.8万千瓦，累计节约标煤92561万吨。按照工业锅炉每燃烧一吨标准煤产生二氧化碳2620千克、二氧化硫8.5千克、氮氧化物7.4千克计算，累计减少二氧化碳排放24.3亿吨、二氧化硫786.8万吨、氮氧化物685.0万吨。
随着“双碳”目标的提出，光伏逐渐成为全球能源转型的重要支撑。在绿色低碳发展理念指引下，光伏将迎来更大发展机遇，将为“双碳”目标实现、促进经济社会发展全面绿色转型作出更大贡献。
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