1、中国太阳能光伏发电产业现状及展望 曹烨 张捷杰 邱国玉 北京大学深圳研究生院环境与能源学院 深圳市太阳能与风能海水淡化关键技术工程实验室 江苏省核工业二七二地质大队 摘 要： 通过对近年太阳能光伏发电和光伏制造产业 (多晶硅、硅片、电池片和电池组) 数据分析表明, 我们西部地区以大型光伏电站为主, 中东部地区以分布式光伏发电为主, 特别是与建筑一体化的离网分布式光伏。受光伏发电的强劲牵引, 我国光伏上游产业也日益壮大, 已成为太阳能产品的出口大国。本文最后还对基于“互联网+”和当前的局限对太阳能光伏发电产业进行了展望。关键词： 太阳能; 可再生能源; 光伏发电; 互联网+; 我国太阳能资源丰富
2、, 平均每年照到我国的太阳能能量相当于 17000 亿 t 标准煤。太阳能具有储量丰富、长久性、普遍性、洁净安全等优点, 同时也具有分散性、间断性、不稳定性、效率低等缺点。光伏产业是半导体技术与新能源需求相结合而衍生的产业, 大力发展光伏产业对调整能源结构, 推进能源生产和消费革命, 促进生态文明建设具有重要意义。我国已将光伏产业列为国家战略性新兴产业之一, 在产业政策引导和市场需求驱动的双重作用下, 我国光伏产业实现了快速发展, 已经成为可参与国际竞争并取得领先优势的产业。1 太阳能光伏发电现状我国的光伏发电装机容量从 2007 年的 10 万 k W 增加到 2016 年的 7742 万
3、k W, 增加了 700 多倍, 年平均增长率 103% (表 1) 。2010 和 2011 年是增长最快的年份, 增长幅度超过了 200%。到 2016 年底, 中国光伏发电总装机容量 7742 万 k W, 其中新增 3454 万 k W, 累计和新增装机容量均为世界第一。光伏电站总装机容量 6710 万 k W, 分布式光伏总装机容量 1032 万 k W。2016 年光伏发电 662 亿 k Wh, 占全国总发电量的 1%。我国西北地区新增光伏发电 974 万 k W, 占全国的 28%;其他地区新增 2480 万 k W, 占全国的 72%, 其中, 山东、河南、安徽、河北、江西、
4、山西、浙江、湖北和江苏等省的新增装机容量均超过 100 多万 k W (表 2) 。2016 年新增分布式光伏装机容量 424 万 k W, 同比增长 200%。浙江、山东、江苏、安徽、江西等省的新增分布式光伏装机容量排名前五。目前, 大型光伏电站仍占主流。截至 2014 年底, 全国地面大型并网光伏电站装机容量为 2338 万 k W, 占总装机规模的 83%, 其中 2014 年新增 855 万 k W。地面大型电站项目主要分布在甘肃、青海、新疆、内蒙古、宁夏等西部省区, 以上 5 个省区累计并网装机超过 1700 万 k W, 占全国大型地面电站总并网装机的70%以上。到 2016 年底
5、, 全国地面大型光伏电站累计装机容量仅为 6710 万 k W, 占总装机规模的 86.67%, 其中 2016 年新增 3031 万 k W, 但上述甘肃等 5 省区装机增速放缓, 累计 2531 万 k W, 约占全国大型地面电站总装机的 37%。表 1 20072016 年光伏发电累计和新增装机容量 (万 k W) 下载原表 作为全国光伏电站建设规模最大的省份, 截至 2016 年底, 新疆累计装机 862万 k W, 超过全国电站总装机量的 12.85%;2016 年, 新疆新增装机 329 万 k W, 占全国当年新增总量的约 10%, 相较 2015 年的 210 万 k W 和
6、2014 年的 59 万 k W, 有较大幅度的上升。青海是仅次于新疆的第二大光伏装机省份, 截至 2016年底光伏电站累计装机 682 万 k W, 占全国并网装机总量的 10.2%。近 3 年青海的年度新增装机量均超过 100 万 k W, 2016 年新增 118 万 k W, 占全国当年新增总量的约 4%, 相较 2015 年的 151 万 k W 新增量略有减少。甘肃在 2014 年和2015 年的是全国光伏电站装机容量最大省份, 但在 2016 年被新疆和青海超越, 变成全国第三。内蒙古近 3 年地面光伏电站建设稳步增长, 每年新增装机容量均超过 150 万 k W。除西部传统地面
7、电站建设大省外, 华北地区的河北省和东部沿海地区的江苏省也呈现了较快的发展趋势。截至 2016 年底, 河北和江苏大型电站累计装机分别为 404 万 k W 和 373 万 k W。其中, 2016 年新增装机量分别为 192 万 k W 和 70万 k W, 增速超过全国平均水平。分布式光伏发电蓄势待发。2016 年, 全国光伏发电应用模式不断创新, 光伏农业大棚、渔光互补电站, 集合荒山、荒坡治理以及生态恢复与光伏发电建设相结合的项目不断推陈出新, 截至 2016 年底, 全国分布式光伏发电累计装机容量1032 万 k W, 占全国光伏发电总并网容量的 13.33%, 其中 2016 年新
8、增装机容量 420 万 k W, 低于预期发展速度。表 2 20142016 年各省、市、自治区光伏发电累计和新增装机容量 (万 k W) 下载原表 2 光伏发电投资多元化投资光伏电站的企业类型包括国有企业、民营企业、外企和中外合资企业, 其中大型国有企业占据光伏电站开发的半壁江山。截至 2014 年底, 2338 万 k W累计并网容量的光伏电站项目, 国有企业建设并网容量超过 1100 万 k W, 约占全国大型电站建设并网容量的 50%, 中电投、中节能和国电 3 家企业装机并网容量均超过 100 万 k W, 牢牢占据三甲位置, 累计装机容量分别达到 270 万、162 万和 120
9、万 k W。其中, 中电投作为最大的光伏电站并网装机企业, 其规模优势进一步扩大, 2014 年新增装机 47 万 k W, 高于中节能的 35 万 k W 和国电的 32 万 k W。另外, 近两年三峡在光伏电站项目的建设呈明显上升趋势, 继2013 年首次进入全国光伏电站并网装机规模前十位, 2014 年依靠新增装机并网51 万 k W 的规模, 成为继中电投、中节能和国电后第四大光伏电站并网装机企业。从全国前十名的光伏电站投资企业装机情况可以看出, 仅有浙江正泰和顺风光电是民营企业, 2014 年累计装机分别为 82 万 k W 和 84 万 k W, 市场份额分别占 3.5%和 3.6
10、%。3 光伏制造产业3.1 多晶硅生产规模持续扩大。截至 2015 年底, 全球多晶硅产量达到 37 万 t。中国正常生产的多晶硅企业达 16 家, 产能达 19 万 t (不含物理冶金法) , 产量 16.5 万t, 占全球总产量的 47.8%, 有 4 家企业生产规模位居全球前十 (表 3) 。生产格局进一步明朗。中国、韩国后来者居上, 相继超越传统多晶硅生产大国日本、美国和德国, 位居全球前两位。产业集中度略有下降。近几年全球涌现一批万吨级多晶硅企业, 如南玻、洛旧中硅、亚洲硅业、四川永祥以及韩国 HKSilicon、韩国韩华等, 这些企业凭借后发优势, 正在冲击原有产业发展格局。工艺技
11、术水平持续进步。在强劲的市场需求拉动下, 多晶硅企业重获投资者信心, 技改也得到有序推进, 生产也得以保持高负荷生产, 工艺技术水平也得到有效优化, 多数企业掌握冷氢化、万吨级生产线集成技术等, 综合电耗和还原电耗下降至 100 k Wh/kg 和 55 k Wh/kg 以下, 产品质量多数在太阳能级一级品水平, 基本满足光伏市场需求。3.2 硅片2015 年全球硅片的产能为 83.1GW, 产量为 6 0.3 G W。其中, 中国大陆的产能和产量分别为 64.3GW 和 48GW, 分别占世界的 77%和 80%, 同比增长 26.3%, 全球生产规模最大的前十家企业有九家均位于中国大陆。全
12、国排名前十名的硅片生产企业产能为 39GW, 占全国总产能的 60.65%;产量为35G 瓦, 占全国总产量的 72.92%。保利协鑫作为全国最大的硅片生产企业, 产能和产量均为 15GW, 占全国总产能和产量的 23.33%和 31.25 (表 4) 表 3 2015 年世界主要多晶硅生产企业产能和产量情况 下载原表 2014 年, 我国硅片出口量达 9.27GW, 出口总额约 22.7 亿美元同比增长 33%。台湾地区是我国硅片出口的主要地区, 占出口总额的 58%。对韩国、菲律宾和马来西亚出口额均保持在 10%左右。另外, 我国对日本、美国、德国和印度等国也有一定出口量。3.3 电池片2
13、015 年我国电池片总产能约为 49GW, 产量约为 41GW, 同比增幅 24.2%, 产量全球占比约 66%, 中国大陆有 7 家企业跻身全球产量排名前十, 其余 3 家为晶澳、英利和天合, 它们是全球最大的 3 家电池片生产企业, 其产能都在 3GW 左右, 其中晶澳和英利的产量均超过 3GW。2016 年上半年, 高效电池技改或扩产速度加快, 单晶及多晶电池片的产业化效率分别达到 19.8%和 18.3%, 高效电池已可达到 21%和 19%。2014 年, 我国电池片出口总量约为 2.6GW, 出口总额约为 9.45 亿美元。韩国是我国电池片最大出口国, 对其出口金额达 2.57 亿
14、美元, 占出口总额的 27.2%。另外, 出口额超过 1 亿美元的国家还包括加拿大、印度和口本。3.4 电池组件2015 年我国组件总产能 71GW 以上, 组件产量达到 45.8GW, 其中中国大陆生产组件约为 43.9GW, 同比增长 23.3%, 约占全球总产量的 69.1%。其中晶体硅组件产量约为 45.4GW, 约占总产量的 99.1%, 薄膜组件产量约为 300MW, 聚光组件产量约为 60MW。中国大陆有 6 家企业位居全球生产规模前十。2014 年, 我国光伏组件出口额 144.1 亿美元, 同比增长 26.8%。根据中国机电产品进出口商会数据, 日本成为中国光伏组件最大出口市
15、场。2014 年, 中国组件对口出口额达 47.57 亿美元, 占出口总额的 37%。中国对美国出口 21.46 亿美元, 占出口总额的 17%。英国于 2014 年成为中国光伏组件出口第四大市场, 中国对其出口金额达到 8.95 亿美元。这主要是因为英国自 2015 年 4 月 1 日后, 装机量大于 5MW 的地面安装光伏系统将不再具备申请可再生能源证书机制下补贴的资格, 从而引发 2014 年下半年英国光伏市场抢装热潮。在产品价格方面, 晶体硅组件产品价格从 2010 年的 12 元/W, 下降至 2016 年的3.2 元/W, 降幅达到 73%, 大规模生产的单多晶电池平均转换效率也分
16、别从2010 年的 17.5%和 16.5%提升至 2016 年的 19.8%和 18.5%, 产品质保期也从过去 20 年提升至 25 年甚至 30 年以上, 物美价廉的光伏产品为全球光伏市场发展和应对气候变化做出巨大贡献, 光伏产业已成为我国为数不多可参与世界竞争并取得领先优势的产业。表 4 2015 年主要硅片生产企业产能和产量情况 下载原表 4 展望在“互联网+”的大潮下, 光伏企业正在积极布局能源互联网, 开始加速与互联网的融合。过去 2 年, 远景能源启动以太阳神“阿波罗”命名的第三方光伏电站管理云平台;阳光能源发起与阿里云的战略合作, 共同推动新能源互联网+工业创新;华为集团在大
17、型陆地光伏电站项目中, 将数字信息技术, 互联网技术与光伏发电技术相结合, 通过智能化升级光伏发电能力和管理效率;协鑫集团布局了六位一体的智能建筑, 区域能源互联网中心, 能源+互联网金融、微电网能源, 清洁能源, 能源电力交易平台等领域。光伏遇到了颠覆所有的互联网, 既有发展的机遇, 也有挑战。细察业内频繁的大动作, 大集团的各种举动, 毋庸置疑, 以大数据为支撑基础的互联网已经成为的光伏电站不可或缺的组成部分。在政府补贴的激励下, 由于投资收益较高, 集中式光伏电站和分布式光伏电站都吸引了各种资金来源的涌入。但是大量信息不对称使得光伏电站的质量不能被有效监督, 保险机构和金融机构的支持陷入
18、停滞, 光伏产业融资问题的长期制约因素一直未得到有效解决。在大数据的支持下, 从材料产品平台到光伏电站运行维护平台, 再到光伏电站交易平台, 或将大大缓解现状, 从而推动光伏产业的发展。同时, 我们还应该认识到, 太阳能发电离开政府的大力支持, 仅靠新能源产业自身能力是很难发展的。世界各国新能源产业的发展, 归功于政府高瞻远瞩, 从政策、法律上给予支持。要通过政府产业资助, 引导企业发展高转换效率、低成本的薄膜太阳能电池制备及组件技术;推进风光互补、光伏建筑一体化等应用技术。鼓励企业发展光伏并网关键设备与制造技术、群控技术、并网接入标准和设计规范, 加快光伏并网发电的规模应用;通过设立技术攻关
19、计划, 鼓励企业积极从事电池技术、光伏材料和控制技术等方面的研究开发, 例如高效叠层太阳能电池、宽光谱太阳能电池、多波段复合纳米光伏材料、苛刻环境和极端状况下保持安全稳定的智能控制等技术。参考文献1罗承先.太阳能发电的普及与前景J.中外能源, 2010, 15 (11) :33-39. 2沈飞, 梁雪春.大力支持太阳能产业的可行性分析J.生态经济, 2006 (11) :105-107. 3耿亚新, 周新生.太阳能光伏产业的理论及发展路径J.中国软科学, 2010, 4:19-28. 4谷依露.我国太阳能产业发展现状与发展路径研究J.开发研究, 2011, 5:71-73. 5倪秋菊, 冷德俊
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