【收錄專題 | 中國太陽能光伏產業市場分析_發電裝機容量_光伏逆變器出貨量】

　　今天的中國光伏產業，組件產量連續15年位居全球首位，多晶硅產量連續11年位居全球首位，新增裝機容量連續9年位居全球首位，累計裝機容量連續7年位居全球首位。光伏產業十年蝶變，背后是說不盡的艱辛和道不完的精彩。

　　顆粒硅量產 十年磨一劍2012年國慶節前夜，江蘇中能硅業科技發展有限公司(下稱“中能硅業”)顆粒硅技術攻關團隊徹夜未眠。在協鑫科技旗下子公司中能硅業生產現場，團隊成員們看著夢寐以求的硅烷氣緩緩產出，心中感慨萬千。中試裝置調試成功，產出的硅烷氣完全達標，標志著硅烷法制備多晶硅技術首戰告捷。3個多月后，中能硅業中試分廠用硅烷流化床法(FBR)成功產出顆粒硅，中國光伏材料領域的顛覆性變革就此開啟。開弓沒有回頭箭，實際上從這一刻到大規模量產還需要大量的時間，但中能硅業顆粒硅技術攻關團隊沒有想到的是，弓弦拉開后，竟需要緊繃十年。光伏產業鏈并不復雜，硅料、硅片、電池、組件、應用系統是產業鏈上的五大環節。其中，最上游的硅料環節研發和制造門檻高，需要投入的資金大，價格和質量決定著光伏發電的成本和效率，所以業界一度有“擁硅為王”的說法。改良西門子法工藝是當今硅料企業的主要制備工藝，我國光伏硅料企業經過多年努力，不斷研發創新改良西門子法工藝，逐步擺脫了進口依賴。國內企業到底有多努力呢?工信部每年出臺的《光伏制造行業規范條件》顯示，僅從能耗看，2013年多晶硅項目的“門檻”是綜合電耗不得高于140千瓦時/千克，2021年已經降至80千瓦時/千克。8年間耗電量幾乎減少了一半，按說已經非常厲害了，但是產業界對自己還不夠滿意。為什么呢?用公認的能耗大戶電解鋁來對比就很好理解了。作為被國家明文限制的“兩高”行業，電解鋁的平均電耗也只是在13千瓦時/千克左右。盡管目前主流硅料企業實際電耗已低至50-60千瓦時/千克，但還是比電解鋁高了好幾倍。必須強調的是，從光伏產品全生命周期看，其發電量遠遠大于生產制造過程中的耗電量。但是高能耗問題卻實實在在影響著光伏發電的價格和大規模應用，這也解釋了為什么硅料龍頭企業紛紛在西部地區布局生產基地：以追求更為低廉的電價。這時候就需要硅烷流化床法顆粒硅出場了。和改良西門子法相比，硅烷流化床法在電耗方面有較大優勢，但一直未能在大規模生產上取得突破性進展。杜邦公司和德州儀器公司在多次嘗試失敗后選擇了放棄，德國瓦克公司時任總裁兼CEO魯道夫·施陶迪格曾于2014年在慕尼黑總部向《中國電子報》記者透露，該公司在多年研發后顆粒硅產量仍在500噸左右徘徊。而瓦克公司該年度改良西門子法硅料產量超過了5萬噸。“太難了!”顆粒硅分廠調試期間，幾乎所有技術人員都被一次次的失敗“虐”得“外焦里嫩”。“再多的困難，只要我們敢去想，就一定能找到解決的辦法，只是時間的長短而已。”中能硅業的技術人員就是這樣頂著壓力思索著，試驗著：每一次歡歡喜喜地“開車”進料，卻又因為新的問題不得不停下來;每天在10層樓高的鏤空網架上爬上爬下，試驗不同的方案;每晚難以入睡或早醒失眠，思索更加解決方案……這一切仿佛遭遇了一場劫難，不過，中國光伏人從未想過要放棄。2021年2月，協鑫科技顆粒硅有效產能終于達到1萬噸。從0到1萬噸，花了9年，而從1萬噸到3萬噸，只花了9個月。2021年11月10日，該公司硅烷流化床法顆粒硅2萬噸產能正式投產，實測綜合電耗可降至15千瓦時/千克。目前，顆粒硅在建及規劃產能已經達到60萬噸。協鑫集團董事長、全球太陽能理事會聯席主席朱共山表示，光伏上游制造環節占據了光伏全生命周期“碳足跡”的80%到95%，僅顆粒硅一項，就可以帶動光伏發電全生命周期再次實現至少80%的碳減排，并且帶動光伏發電實現從源頭開始，全過程、全周期的深度脫碳和清潔生產應用。金剛線切割硅片 每年再省300億元市值超過4000億元的隆基綠能是如今廣為人知的國內光伏企業，在2013年全行業面臨生死考驗時，隆基堅持的單晶技術路線也曾面臨被邊緣化的危機。在訂單有限的情況下，曾經的單晶硅片客戶往往選擇成本更低的多晶產品。如何降低成本，成為每月一次的隆基研發會議上，高管們討論最多的話題。“我們把成本項目一一列出來，然后想辦法去降最大頭的。”相關負責人告訴《中國電子報》記者，大家反復琢磨列表上的300公斤鋼線、300公斤碳化硅和300公斤聚乙二醇以及電費、人工等，最終認為現有的砂漿切割技術成本下降空間已經很小，必須對工藝進行徹底改造。不用砂漿用什么呢?硬度更高的金剛線看起來是個不錯的選擇。首先是快。以8英寸硅棒為例，傳統砂漿切割一刀需要10小時左右，而金剛線切割只需4小時甚至3小時以內，生產效率大大提高，設備折舊和人工成本也隨之大幅度下降。其次是省。傳統砂漿鋼線切割技術耗材價格已逼近成本線，而價格虛高的金剛線未來若能普及則有很大的降價空間，還存在進一步改良工藝的可能。最后是薄。金剛線可以把硅片切得更薄，不僅能大幅提高每公斤單晶出片率和切片產能，而且硅片越薄柔性越好，比方說可以加工成柔性組件安裝在無人機翼等復雜物體表面，擴大單晶組件的應用場景。過去切割1噸硅棒，需要1噸以上的耗材。如果能實現金剛線切割，只需要40公斤金剛線，其他的就都可以不要了。為了實現這一目標，隆基“金剛線切割”專項課題組正式成立，開始技術攻關。“當時最深的感受就是舉步維艱。” 相關負責人表示，“金剛線的售價高達每米0.4-0.5美元，但是，由于母線均勻性差和金剛石顆粒電鍍不均勻導致的斷線和線痕頻發。”當時能夠批量供應金剛線的只有少數幾家日本廠商，不僅銷售價格高，而且供貨周期長、售后響應慢，根本無法滿足新工藝研發的反復試錯。而且金剛線剛剛導入時，專用金剛線切片機還很少，主要切片機均需要從砂線切割改造為金剛線切割。從金剛線到切片機，再到檢測設備，金剛線整個產業鏈條都缺乏供應企業。眼看技術攻關短期內難以實現突破，包括隆基在內的整個產業又都處于極為困難的階段，如果決策失誤，后果不堪設想。還要不要繼續搞金剛線?管理層有些搖擺不定。“我允許你們一年虧損4000萬!” 最終還是隆基董事長鐘寶申給大家吃下了“定心丸”。要知道，2012年隆基股份虧損了5500萬元，2013年凈利潤也只有7100萬元，拿出4000萬元搞研發，需要何等的勇氣?既然國外產品的不好使，那就想辦法自己造。為了在降低金剛線成本的同時確保供應安全，隆基開始培育國內金剛線供應商。通過緊密的上下游聯合技術攻關，很快開發出高品質、低成本的金剛線。金剛線供應價格大幅下降近九成，每米僅需0.3元，同時品質也得到了極大程度的改善。如今，金剛線切割不僅為隆基所用，更逐步成為國內光伏企業的標配。經過多年來不斷的研發創新，金剛線直徑降低50%，方棒出片數提升40%，硅片切割速度提升65%，每年可為中國光伏產業節省約300億元成本。高效電池組件“一帶一路”的綠色使者

　　今年3月10日，天合光能研發團隊集體慶賀的“大日子”，這一天，團隊自主研發的210mm×210mm高效i-TOPCon電池，經中國計量科學院第三方測試認證，最高電池效率達25.5%，創造了大面積產業化Nn型單晶硅i-TOPCon電池效率新的世界紀錄。事實上，天合光能“光伏科學與技術國家重點實驗室”在光伏電池轉換效率和組件輸出功率方面已經先后23次創造和刷新世界紀錄。

　　正是多年來堅定不移地重視技術、崇尚創新，天合光能不僅幾十次創造和刷新世界紀錄，更是在2021年11月，憑借“高效低成本晶硅太陽能電池表界面制造關鍵技術及應用”項目榮獲國家技術發明獎二等獎，實現了中國光伏行業在國家科學技術大獎上零的突破。以該項目成果和技術為依托，天合光能創建了全球首條高效低成本電池規模制造生產線，被載入世界電池效率路線圖，引領著全球光伏產業技術發展。

　　在產業鏈上下游的共同努力下，天合光能的電池組件價格下降了90%以上，光伏度電成本隨之下降了90%以上。低價高效的“中國制造”光伏產品，不僅在國內鋪遍大江南北，更化身綠色使者走遍“一帶一路”沿線國家和地區。

　　作為光伏行業主管部門，工信部電子信息司提出，進一步貫徹落實“一帶一路”倡議，利用光伏產業外向型發展優勢和全球能源革命機遇，推動光伏產業國際產能和應用合作進程。

　　如今，天合光能的業務遍布全球100多個國家和地區，一大批清潔能源合作新樣本隨之誕生。2018年，天合光能為馬爾代夫27個島嶼提供光儲微電網解決方案，有效解決當地居民用電穩定難題。2020年，天合光能越南大型地面光伏電站項目僅用4個月就成功建設并網。2021年，天合光能參與建設的烏茲別克斯坦100MW光伏電站成功并網。不久前，天合光能又成功中標柬埔寨40MW光伏項目。

　　不僅是天合光能，國內光伏企業推動一個個不同應用場景的海外光伏項目順利落地。越南500MW光伏項目有效緩解當地能源短缺情況;亞馬遜河上的移動光伏工廠在保護生態的同時，顯著改善沿岸居民的生活質量和水平;泰國58.5MW綜合浮體光伏項目將光伏發電和水力發電相結合，可根據負荷變化調節發電模式，保證了供電系統的穩定性。

　　“經過數十年的發展，光伏已成為成本最低的能源之一，將成為全球綠色轉型的生力軍。”天合光能董事長高紀凡在接受《中國電子報》記者采訪時表示，“一帶一路沿線國家太陽能資源豐富，對發展綠色電力、實現可持續發展需求強烈，中國光伏產品品質優良、性價比高，與一帶一路沿線國家的合作是真正的互利共贏。”

　　全民光伏的時代終于來了!

　　2021年，我國光伏新增裝機量達54.88GW，其中分布式新增29.28GW，占比53.4%，歷史上首次突破50%。更為可貴的是，戶用光伏新增裝機量21.6GW，創歷史新高，占我國新增裝機量的39.4%，同比增長高達113.3%。

　　換句話說，全民光伏的時代終于到來了!

　　老百姓為什么愿意在自家屋頂裝上光伏發電系統?因為用光伏發電的成本已經低于火電(脫硫煤標桿電價)。從少數環保主義者的“貴族”用電，到進入尋常百姓家，光伏度電成本的大幅下降是最重要的原因。去年6月，轟動業內的四川甘孜州南部光伏基地正斗一期200MW項目競爭性配置定標，國家電投集團四川電力有限公司以0.1476元/千瓦時拿下開發權，這一電價也創下了國內光伏項目的最低電價。很難想象，10年前的光伏度電成本還在1元/千瓦時左右，超過80%的成本降幅，需要產業界付出多少努力。

　　2012年，我國多晶硅產量7萬噸，太陽能電池產量23GW，新增裝機量4.5GW，累計裝機量8GW。2021年，我國多晶硅產量50.5萬噸，太陽能電池產量198GW，新增裝機量54.88GW，累計裝機量300GW，分別是10年前的7.2、8.6、12.2、37.5倍。

　　從“三頭在外”到“全球第一”，我國光伏產業的歷史性成就，不僅有“量”的提升，更有“質”的飛躍。從關鍵材料來看，多晶硅產量不僅提升了6倍多，市場占有率也從30%提升到78.4%。基于多年來在冷氫化、還原爐、精餾等核心環節技術上的不斷優化，我國多晶硅企業不僅實現了設備100%國產化，同時將生產能耗逐年降低。改良西門子法多晶硅綜合能耗從十年前的每公斤200千瓦時/千克降至63千瓦時/千克，降幅近七成。硅烷流化床法顆粒硅綜合能耗更是進一步降低到15千瓦時/千克以下。

　　從光電轉換效率來看，2012年的電池量產效率只有18%左右，到2021年，PERC單晶電池量產平均轉換效率已經提升到23.1%，最高達到23.56%。自2014年起，我國企業/研究機構晶硅電池實驗室效率累計打破世界記錄42次，僅2021年就刷新記錄11次。

　　從智能化水平來看，在人工智能、先進計算、工業互聯網融合創新等的加持下，智能光伏工廠建設、智能制造技術裝備突破、智能光伏產品供給、智能光伏系統建設運維、智能光伏產業發展環境等產業智能升級方面也是收獲頗豐。

　　從應用市場來看，國內光伏累計裝機量不僅提升了幾十倍，更是為決戰決勝脫貧攻堅做出了積極貢獻。全國累計建成2636萬千瓦光伏扶貧電站，惠及近6萬個貧困村、415萬貧困戶，每年可產生發電收益約180億元，成為農村地區搬不走的“綠色銀行”“陽光銀行”。與此同時，我國光伏行業國際貿易抗沖擊能力大大增強。歐洲、日本、澳大利亞等傳統光伏市場保持旺盛需求，巴基斯坦、希臘等新興市場不斷涌現，GW級光伏市場已經發展到20個，從以歐洲為主變成全球遍地開花。

　　上述成績遠遠不是中國光伏產業的天花板。作為半導體技術和新能源需求融合發展的朝陽產業，也是全球主要國家高度重視和競相發展的新興產業，我國光伏產業經過十余年快速發展，特別是黨的十八大以來，在相關部門部署下，在業界共同努力下，已經成為少有的打通端到端產業鏈、取得國際競爭優勢、并有望率先實現高質量發展的戰略性新興產業。放眼未來，光伏是實現能源轉型變革的中堅力量，也是助力各行業各領域實現碳達峰、碳中和目標的主力軍。

　　5月14日，國家發改委、國家能源局發布《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》，提出到2025年公共機構新建建筑屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%，鼓勵公共機構既有建筑等安裝光伏或太陽能熱利用設施。到2030年，我國風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。

　　6月1日，九部門聯合印發《“十四五”可再生能源發展規劃》，提出到2025年可再生能源消費總量占一次能源消費的18%左右，可再生能源年發電量達到3.3萬億千瓦時左右;“十四五”期間，可再生能源發電量增量在全社會用電量增量中的占比超過50%，風電和太陽能發電量實現翻倍。

　　綠色能源，未來可期。正如協鑫集團董事長、全球太陽能理事會聯席主席朱共山所說：“在產業鏈各環節的共同努力下，光伏已經實現了平價上網甚至低價上網，我們有信心在‘十四五’末期將光伏度電成本降至0.1元至0.15元，最終推動太陽能替代煤炭。”

來源：中國電子報、電子信息產業網   作者：趙晨