浅谈光伏产业发展具备的优势
发布日期：2022-02-23 00:50:00
1、不计回收的全生命周期的能量回收期短
光伏系统能量回收期是指全寿命周期消耗的总能量（包括生产制造、建设和运行）与年能量输出的比例，取决于两个方面，一是生产制造技术水平，二是光伏发电量和寿命。据光伏行业协会数据测算，310W（60片）组件从生产到发电总能耗为375kwh。按照2020年平均发电时数1030小时、自用电率7%、电站25年寿命期衰减到80%计，310W电池全生命周期共发电6342kwh，能量回收期约1.5年。2020年大于6000KW火电发电机组供电标煤耗平均305.5g，有效能量利用率仅37.9%。
2、环保清洁效应强
根据测算，制备1W光伏组件综合能耗为1.21KWh，在年发电时数1030小时下，25年寿命期共发电约20KWh，折合每度电排放二氧化碳量46g。按煤炭含碳量75%、供电标煤耗305.5g计，每度电排放二氧化碳约840g。同时根据国家火电机组外排烟气污染物排放标准：粉尘10mg/Nm3、二氧化硫30mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3测算，年增加60GW光伏装机容量，可减少煤炭消耗1890万吨、二氧化碳4907万吨、粉尘1930吨、二氧化硫5794吨、氮氧化物9656吨。
到2025年，光伏累计装机从253GW增加到553GW，年减少二氧化碳排放2.45亿吨，占2020年全国二氧化碳排放量98.94亿吨的2.5%，具有较好的环境效益。
3、技术进步空间大，成本下降可期
光伏发展史上重大节点的技术进步均源于我国，两次革命性的突破使成本大幅降低，一是2009年协鑫通过改良冷氢化工艺大幅降低硅料成本，二是隆基股份通过金刚线创新带来了单晶硅成本大幅下降。
目前，我国已掌握光伏产业核心技术，硅料领域的通威股份，硅片领域的保利协鑫、隆基绿能、中环光伏，电池片领域的通威太阳能、天合光能和晶澳太阳能，光伏组件领域的晶科能源、晶澳太阳能、天合光能以及隆基股份，以及逆变器领域的华为和阳光电源，均拥有全球一流的竞争力和技术水平。唯一竞争的美国光伏技术，采用碲化镉薄膜组件，成本优势远低于国内晶硅技术。
目前，光伏产业新兴技术日新月异，变革期不断缩短。其中硅料单元保利协鑫和陕西天宏研发的颗粒硅技术电耗低，成本不足块状硅的50%，存在的杂质含量高，掺杂比例低的问题正在逐步解决。
硅片单元一是正在全面推进大尺寸并形成182(M10)、210(G12)联盟，组件可用发电面积从35%提到80%，组件功率超过540W，使用G12硅片的组件较166尺寸组件节省成本0.136元/W。2021年M10和G12硅片市占率从2020年1月14%上升到9月43%，166及以下尺寸从93%下降到57%，小于160尺寸快速淘汰。未来166尺寸虽通过设备改造可转产M10，但约75%的设备更换，成本较高。
据PV Infolink预计2025年市场将全面采用M10及以上硅片，G12占比将提升至 70%。
二是以硼为掺杂元素的P型和以磷为掺杂元素的N型的竞争，2020年主流是P型单晶硅片，销量占比86.9%，但N型单晶硅片具有少子寿命和电池效率更高、温度系数低、光衰和弱光性好等优点，其中异质结和TOPCon电池发展迅速，有望成为下一代主流技术，预测到2025年占比将超过20%，2030年超过40%。
同时，光伏产业中非晶硅薄膜技术，因具有自重轻，适应现有建筑物能力强的优势，一直受到各国关注，最有潜力的是化合物薄膜，美国First Solar碲化镉理论光电转化效率超过晶硅，达到32%，实验室效率22.1%，商业化组件平均效率19%。我国在四川双流国家机场有示范性设施。铜铟镓硒薄膜虽转化效率高，但由于成本高，铟和镓储量限制等问题商业化推广难度较大。国内汉能集团、神华、国家能源集团、中建材凯盛等通过收并购国外技术和自主研发，积累了一定的经验，如果能实现技术二次开发突破，商业化前景较为广阔。
初步测算，当硅料价格超过12万元/t，以汉能收购美国Solar Frontier技术对外公布的成本$0.4/WP，薄膜具备了竞争力。此外，砷化镓技术，钙钛矿也在异军突起。技术迭代促使生产成本大幅下降，配合火电灵活性改造、储能技术进步、电网消纳比例提升、分布式政策落地实施等利好，未来度电成本将越来越低，《中国2050年光伏发展展望》预测，2025年光伏新增装机发电成本将低于0.3元/kWh，2035年、2050年降至0.2元/kWh、0.13元/kWh。新技术的商业化应用将带来以老产能出清为主的行业格局洗牌。
4、分布式光伏发展进入快车道
传统光伏以集中利用为主，在2010-2015年间，我国集中式光伏电站一直处于投资风口，大批电站项目上马，主要集中在西部地区，但由于项目过于集中，电网消纳困难（据国网测算，电网最大可消纳比例约15%。）、高线损（约7%）等问题，出现大量弃光现象。为此，国家密集出台分布式光伏相关政策，各地加大投资及建设力度，截至2020年底，分布式光伏累计装机占比31.01%。
2021年6月20日，国家能源局下发《关于组织申报整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》，被视作实现“碳达峰、碳中和”与乡村振兴两大国家战略的重要举措。9月14日，国家能源局正式印发试点名单，全国共有676个县（市、区）被列为整县屋顶分布式光伏开发试点。截至2021年10月底，全国累计纳入2021年国家财政补贴户用光伏项目装机容量13.6GW。按照“十四五”规划分布式光伏比例40%测算，新增装机约120GW，投资额近4800亿。以分布式光伏托管运维招标均价每年0.035元/瓦计，运维市场空间约210亿元。
5、下游利用多样化，助力多个领域清洁低碳发展
双碳政策出台后，各能源消耗行业纷纷制定节能减排措施，尤其是占全国能耗65%的工业部门，其中电力行业积极推进能源体系清洁低碳发展，加大光伏和风电投资力度，加快构建适应高比例可再生能源的新型电力系统，完善清洁能源消纳长效机制。交通领域提出打造智慧交通，鼓励在服务区、边坡等公路沿线合理布局光伏发电设施，与市电等并网。住建部提出千乡万村沐光行动和整县制光伏发电试点方案。工业领域，工信部鼓励工业企业、园区建设绿色微电网，优先利用可再生能源。
根据电网规划，“十四五”期间电网将通过多种途径解决新能源消纳问题，充分利用我国光伏发电在不同应用场景下的跨界融合优势，实现水光互补、农光互补、渔光互补等应用模式。
一是光伏和制氢技术耦合，充分利用低价值谷电生产氢气，可以较好地解决钢铁和石化行业替代煤炭制氢路线，解决碳排放限制，既实现能源全生命周期清洁化，又有效解决行业发展权，树立绿色产品品牌。
二是光伏与5G通讯的融合，配套微电网，有效降低电力基础设施投资成本，支持国内新基建建设。根据规划，全国至少有1400万个基站需要新建或改造，以5G基站全网功耗是4G的4.62倍计，可减少电网负荷20GW。
三是光伏建筑一体化（BIPV），充分使用屋面结构面积。2020年全球BIPV总装机量2.3GW，约占全球光伏市场 1%，成本回收期5-7年。以2020年我国建筑总面积700亿平方米，可利用的南墙和屋面面积300亿平方米，年新增面积38.5亿平方米，10%工商业类建筑配套BIPV计，市场空间约340亿元。
按照产业链现有用工人数80%计，到2025年可解决就业约2000万个，增加外汇320亿美元，减少二氧化碳排放2.45亿吨，经济性和社会性均比较显著。
光伏系统能量回收期是指全寿命周期消耗的总能量（包括生产制造、建设和运行）与年能量输出的比例，取决于两个方面，一是生产制造技术水平，二是光伏发电量和寿命。据光伏行业协会数据测算，310W（60片）组件从生产到发电总能耗为375kwh。按照2020年平均发电时数1030小时、自用电率7%、电站25年寿命期衰减到80%计，310W电池全生命周期共发电6342kwh，能量回收期约1.5年。2020年大于6000KW火电发电机组供电标煤耗平均305.5g，有效能量利用率仅37.9%。
2、环保清洁效应强
根据测算，制备1W光伏组件综合能耗为1.21KWh，在年发电时数1030小时下，25年寿命期共发电约20KWh，折合每度电排放二氧化碳量46g。按煤炭含碳量75%、供电标煤耗305.5g计，每度电排放二氧化碳约840g。同时根据国家火电机组外排烟气污染物排放标准：粉尘10mg/Nm3、二氧化硫30mg/Nm3、氮氧化物50mg/Nm3测算，年增加60GW光伏装机容量，可减少煤炭消耗1890万吨、二氧化碳4907万吨、粉尘1930吨、二氧化硫5794吨、氮氧化物9656吨。
到2025年，光伏累计装机从253GW增加到553GW，年减少二氧化碳排放2.45亿吨，占2020年全国二氧化碳排放量98.94亿吨的2.5%，具有较好的环境效益。
3、技术进步空间大，成本下降可期
光伏发展史上重大节点的技术进步均源于我国，两次革命性的突破使成本大幅降低，一是2009年协鑫通过改良冷氢化工艺大幅降低硅料成本，二是隆基股份通过金刚线创新带来了单晶硅成本大幅下降。
目前，我国已掌握光伏产业核心技术，硅料领域的通威股份，硅片领域的保利协鑫、隆基绿能、中环光伏，电池片领域的通威太阳能、天合光能和晶澳太阳能，光伏组件领域的晶科能源、晶澳太阳能、天合光能以及隆基股份，以及逆变器领域的华为和阳光电源，均拥有全球一流的竞争力和技术水平。唯一竞争的美国光伏技术，采用碲化镉薄膜组件，成本优势远低于国内晶硅技术。
目前，光伏产业新兴技术日新月异，变革期不断缩短。其中硅料单元保利协鑫和陕西天宏研发的颗粒硅技术电耗低，成本不足块状硅的50%，存在的杂质含量高，掺杂比例低的问题正在逐步解决。
硅片单元一是正在全面推进大尺寸并形成182(M10)、210(G12)联盟，组件可用发电面积从35%提到80%，组件功率超过540W，使用G12硅片的组件较166尺寸组件节省成本0.136元/W。2021年M10和G12硅片市占率从2020年1月14%上升到9月43%，166及以下尺寸从93%下降到57%，小于160尺寸快速淘汰。未来166尺寸虽通过设备改造可转产M10，但约75%的设备更换，成本较高。
据PV Infolink预计2025年市场将全面采用M10及以上硅片，G12占比将提升至 70%。
二是以硼为掺杂元素的P型和以磷为掺杂元素的N型的竞争，2020年主流是P型单晶硅片，销量占比86.9%，但N型单晶硅片具有少子寿命和电池效率更高、温度系数低、光衰和弱光性好等优点，其中异质结和TOPCon电池发展迅速，有望成为下一代主流技术，预测到2025年占比将超过20%，2030年超过40%。
同时，光伏产业中非晶硅薄膜技术，因具有自重轻，适应现有建筑物能力强的优势，一直受到各国关注，最有潜力的是化合物薄膜，美国First Solar碲化镉理论光电转化效率超过晶硅，达到32%，实验室效率22.1%，商业化组件平均效率19%。我国在四川双流国家机场有示范性设施。铜铟镓硒薄膜虽转化效率高，但由于成本高，铟和镓储量限制等问题商业化推广难度较大。国内汉能集团、神华、国家能源集团、中建材凯盛等通过收并购国外技术和自主研发，积累了一定的经验，如果能实现技术二次开发突破，商业化前景较为广阔。
初步测算，当硅料价格超过12万元/t，以汉能收购美国Solar Frontier技术对外公布的成本$0.4/WP，薄膜具备了竞争力。此外，砷化镓技术，钙钛矿也在异军突起。技术迭代促使生产成本大幅下降，配合火电灵活性改造、储能技术进步、电网消纳比例提升、分布式政策落地实施等利好，未来度电成本将越来越低，《中国2050年光伏发展展望》预测，2025年光伏新增装机发电成本将低于0.3元/kWh，2035年、2050年降至0.2元/kWh、0.13元/kWh。新技术的商业化应用将带来以老产能出清为主的行业格局洗牌。
4、分布式光伏发展进入快车道
传统光伏以集中利用为主，在2010-2015年间，我国集中式光伏电站一直处于投资风口，大批电站项目上马，主要集中在西部地区，但由于项目过于集中，电网消纳困难（据国网测算，电网最大可消纳比例约15%。）、高线损（约7%）等问题，出现大量弃光现象。为此，国家密集出台分布式光伏相关政策，各地加大投资及建设力度，截至2020年底，分布式光伏累计装机占比31.01%。
2021年6月20日，国家能源局下发《关于组织申报整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》，被视作实现“碳达峰、碳中和”与乡村振兴两大国家战略的重要举措。9月14日，国家能源局正式印发试点名单，全国共有676个县（市、区）被列为整县屋顶分布式光伏开发试点。截至2021年10月底，全国累计纳入2021年国家财政补贴户用光伏项目装机容量13.6GW。按照“十四五”规划分布式光伏比例40%测算，新增装机约120GW，投资额近4800亿。以分布式光伏托管运维招标均价每年0.035元/瓦计，运维市场空间约210亿元。
5、下游利用多样化，助力多个领域清洁低碳发展
双碳政策出台后，各能源消耗行业纷纷制定节能减排措施，尤其是占全国能耗65%的工业部门，其中电力行业积极推进能源体系清洁低碳发展，加大光伏和风电投资力度，加快构建适应高比例可再生能源的新型电力系统，完善清洁能源消纳长效机制。交通领域提出打造智慧交通，鼓励在服务区、边坡等公路沿线合理布局光伏发电设施，与市电等并网。住建部提出千乡万村沐光行动和整县制光伏发电试点方案。工业领域，工信部鼓励工业企业、园区建设绿色微电网，优先利用可再生能源。
根据电网规划，“十四五”期间电网将通过多种途径解决新能源消纳问题，充分利用我国光伏发电在不同应用场景下的跨界融合优势，实现水光互补、农光互补、渔光互补等应用模式。
一是光伏和制氢技术耦合，充分利用低价值谷电生产氢气，可以较好地解决钢铁和石化行业替代煤炭制氢路线，解决碳排放限制，既实现能源全生命周期清洁化，又有效解决行业发展权，树立绿色产品品牌。
二是光伏与5G通讯的融合，配套微电网，有效降低电力基础设施投资成本，支持国内新基建建设。根据规划，全国至少有1400万个基站需要新建或改造，以5G基站全网功耗是4G的4.62倍计，可减少电网负荷20GW。
三是光伏建筑一体化（BIPV），充分使用屋面结构面积。2020年全球BIPV总装机量2.3GW，约占全球光伏市场 1%，成本回收期5-7年。以2020年我国建筑总面积700亿平方米，可利用的南墙和屋面面积300亿平方米，年新增面积38.5亿平方米，10%工商业类建筑配套BIPV计，市场空间约340亿元。
按照产业链现有用工人数80%计，到2025年可解决就业约2000万个，增加外汇320亿美元，减少二氧化碳排放2.45亿吨，经济性和社会性均比较显著。
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