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1.4 中国光伏产业的发展

1.4.1 中国光伏发电历程

中国于1958年开始进行太阳能光伏发电的研究开发,1971年首次将太阳电池成功地应用在“东方红二号”人造卫星上。此后由于技术的发展,1973年开始将太阳电池应用于地面,首先在天津港用于航标灯电源。1977年全国太阳电池产量只有1.1kW,价格为200元/W左右。

20 世纪 70年代,中国建立了一批光伏企业,但是生产规模小,技术水平落后。80年代中期,先后引进了5条单晶硅和1条非晶硅太阳电池生产线设备,提高了产品质量,年生产能力猛增到4.5MW,销售价格从1980年的80元/W降到50元/W左右,然而实际产量也只有几百千瓦。受产量及价格的限制,太阳电池除用作卫星电源外,在地面上仅用于小功率电源系统,功率一般在几瓦到几十瓦。

2000年开始,由于受到国际大环境的影响和政府项目的实施,特别是2002年国家启动了“送电到乡”工程,在西部七省区共安排了 47亿元资金,在内蒙古、青海、新疆、四川、西藏和陕西等12个省(市、区)的1065个乡镇,建成了721座光伏或风光互补电站和268座小型水电站,解决了大约30万户、130万人口的基本生活用电问题。其中安装风光互补电站15.5MW,工程共投资16亿元。2002年全国太阳电池的产量为6MW,2003年就达到了12MW,伴随着“送电到乡”工程的实施,带动了国内光伏产业的发展,也造就了国内一大批光伏企业,促进了中国光伏产业的人才培养和能力建设,对发展中国的光伏产业起到了巨大的促进和推动作用。

(1)(2004—2008年)快速发展期

2004年起,欧洲国家在政策上加大了对光伏产业的支持,提高对光伏发电的补贴力度,刺激了光伏需求,国外需求带动了我国光伏市场的快速发展。2005年我国颁布《可再生能源法》,中国光伏制造业在此背景下,一方面利用国外先进技术和国际市场,另一方面得到政府支持,迅速形成规模。经过2005—2008年的快速发展,我国成为世界最大的太阳能光伏产品制造基地,电池制造、组件封装、切片技术居世界先进水平。在此阶段,市场需求主要以国外市场为主。

(2)(2008—2009年)行业调整期

全球金融危机爆发,欧洲各国如西班牙的政策支持力度减弱导致光伏电池需求减退,中国的光伏制造业面临着国际市场需求减少的困境,受到重挫。

(3)(2009—2010年)逆势爆发增长期

德国、意大利在光伏产品价格下跌的背景之下,爆发了抢装潮,市场迅速回暖。而与此同时,我国出台了应对金融危机的一揽子政策,光伏产业成为战略性新兴产业,催生了新一轮光伏产业投资热潮。

(4)(2011—2013年)剧烈调整期

上一阶段的爆发式回升导致了光伏制造业产能增长过快,与此同时,欧洲补贴力度削减降低了市场需求增速,导致光伏制造业陷入阶段性产能过剩,产品价格大幅下滑,贸易保护主义兴起,我国光伏制造业再次经历挫折。

(5)(2014—2018年)逐渐回暖期

日本出台力度空前的光伏发电补贴政策,使市场供需矛盾有所缓和。同时,中欧光伏贸易纠纷通过承诺机制解决,中国以《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》(国发〔2013〕24号)为代表的光伏产业支持政策密集出台,配套措施迅速落实。随着国内光伏技术的快速进步,从原、辅料到设备迅速实现国产化,成本降低的同时,发电效率不断提升,光伏发电成本已越来越接近于上网电价。中国及全球主要的光伏市场装机容量持续快速健康增长。

(6)(2019年至今)产业加速升级期

在我国光伏发电建设规模不断扩大、技术进步和成本下降速度明显加快的背景下,为促进光伏行业健康可持续发展,提高发展质量,加快补贴退坡,国家发展和改革委、财政部、国家能源局联合发布了“531政策”文件,旨在:①合理把握发展节奏,优化光伏发电新增建设规模;②加快光伏发电补贴退坡,降低补贴强度;③发挥市场配置资源决定性作用,进一步加大市场化配置项目力度。随着光伏发展市场化程度提高,此次新政的发布将优化光伏产能建设,淘汰落后产能,加快产业升级。

1.4.2 中国光伏产业现状

我国光伏行业于2005年前后受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从弱到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。2021年我国多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到50.5万吨、227GW、198GW、182GW,分别同比增长 27.5%、40.6%、46.9%、46.1%。光伏制造端(四环节)产值突破 7500亿元,光伏产品(硅片、电池、组件)出口额超过280亿美元,同比增长43.9%,创历史新高,其中硅片、电池、组件出口额分别是24.5亿美元、13.7亿美元、246.1亿美元。

(1)多晶硅产业

如图1-14所示,中国多晶硅产量由2010年5.2万吨增至2021年50.5万吨,增速远高于传统行业,连续11年位居全球首位,成为全球绝对意义的多晶硅主产国。我国多晶硅产量主要分布在新疆、内蒙古、四川和江苏,截至2021年年底分别占比55%、14%、11%和9%,四省合计产量占比 89%,呈现生产地域较集中的特点,主要原因是当地电价较低,同时与其原料工业硅产地靠近。多晶硅企业集中度极强,从企业分布来看,产量排名前5的企业合计产量达国内总产量的86.7%,2021年产量达万吨级以上的企业有8家。

(2)硅片产业

2021年我国硅片产能400GW,硅片产量227GW,出口量为22.6GW,产量排名前5的企业合计产量达国内总产量的84%,2021年产量达5GW以上的企业有7家。我国硅片在全球范围内占据主导地位,2021年单晶硅片出口51071吨,进口5010吨,净出口46061吨;多晶硅片2021年市场占有率低于7%,占比较小。2018年以前多晶硅片生产成本相比单晶硅生产成本低,市场硅片主要以多晶硅片为主,占比50%以上。从2019年开始,随着单晶硅片生产成本不断下降,单晶硅太阳电池光电转换效率高于多晶硅太阳电池,因而单晶硅片市场份额占比不断提高,2010—2022年全国硅片产量情况如图1-15所示。预计2025年单晶硅片市场份额占比将到达97%,2030年单晶硅片市场份额占比有望提升至98%以上。

图1-14 2010—2022年全国多晶硅产量

图1-15 2010—2022年全国硅片产量情况

当前光伏硅片主流尺寸有166mm(M6)、182mm(M10)、210mm(G12)。光伏硅片尺寸变大,不仅能大幅降低硅材料的制造费用,也能够全面降低切片、电池、组件的单位面积制造成本,对减少硅片、电池的制造成本,提升产能、材料利用率和生产效率有重要意义。

硅片厚度对降低硅片含硅成本影响较大。目前,p型单晶硅片平均厚度为170~180μm,n型硅片平均厚度为140~150μm。硅片厚度每降低10μm,硅片成本降低约3%。随着电池技术的进步,硅片厚度还将进一步下降。

(3)太阳电池产业

如图1-16所示,2021年我国太阳电池产量达到198GW,同比增长46.9%,占全球总产量的82.2%,出口量约10.3GW。国内产量排名前5的企业合计产量达全国总产量的53.9%,2021年产量达5GW以上的企业有11家。

2021年,规模化生产的p型单晶太阳电池均采用PERC技术,平均转换效率达到23.1%,较2020年提高0.3个百分点;采用PERC技术的多晶黑硅太阳电池转换效率达到21.0%,较2020年提高0.2个百分点;常规多晶黑硅太阳电池转换效率提升动力不强,2021年转换效率约19.5%,仅提升0.1个百分点,未来提升空间有限;铸锭单晶(准单晶)PERC电池平均转换效率为22.4%,较单晶PERC电池低0.7个百分点;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%,两者较2020年均有较大提升,IBC电池平均转换效率达到24.1%,今后随着技术发展,TBC、HBC 等电池技术也会不断提升。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。

图1-16 2010—2022年中国太阳电池生产情况

(4)光伏组件产业

2010—2022年中国光伏组件生产情况如图1-17所示。2021年中国光伏组件产量达到182GW,同比增长46.1%,其中出口量为98.5GW。中国光伏组件产量已连续15年居全球首位。国内产量排名前5的企业合计产量达全国总产量的63.4%,2021年产量达5GW以上的企业有8家。

图1-17 2010—2022年中国光伏组件生产情况

2021年,常规多晶黑硅组件功率约为345W,PERC多晶黑硅组件功率约为420W。采用166mm、182mm尺寸PERC单晶电池的组件功率已分别达到455W、545W;采用210mm尺寸55片、66片的PERC单晶电池的组件功率分别达到550W和660W。采用166mm、182mm尺寸TOPCon单晶电池的组件功率分别达到465W、570W。采用166mm尺寸异质结电池的组件功率达到470W。采用166mm尺寸MWT单晶电池的组件72片、89.5片组件功率分别为465W和575W。采用210mm尺寸叠瓦TOPCon单晶电池组件功率为645W。

(5)光伏市场

2021年我国新增光伏装机量为54.88GW,连续9年居全球首位,其中分布式新增光伏装机量为29.28GW,占全部新增光伏装机量的53.4%;户用新增光伏装机量达21.6GW,创历史新高,约占我国新增光伏装机量的39.4%。2010—2022年全国光伏发电累计装机量如图1-18所示,2021年累计光伏装机量突破300GW,连续7年居全球首位。全年光伏发电量3259亿千瓦时,光伏发电利用率98%。2020年12月12日,习近平主席在领导人气候峰会上宣布,到2030年,中国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。为达此目标,“十四五”期间,我国年均新增光伏装机量或将超过75GW。

图1-18 2010—2022年全国光伏发电累计装机量 kD1u7d7kU3GkA2gJDa4KtwzHcaTxsIOg0guB1vG3gv9jdTiEfhIlukwi3kAPuJ3w

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