賽迪顧問-信息產(chǎn)業(yè)研究-中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略分析

專業(yè)就是實(shí)力精準(zhǔn)就是品牌 中國光伏產(chǎn)業(yè)開展策略分析PAGE10?信息產(chǎn)業(yè)研究?2023年第3期PAGE9信息產(chǎn)業(yè)研究面向企業(yè)面向政府本期主題中國光伏產(chǎn)業(yè)開展策略分析賽迪參謀股份有限公司

本期主題：中國光伏產(chǎn)業(yè)開展策略分析全球太陽能光伏技術(shù)沿革1839年，人類歷史上首次發(fā)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的物理現(xiàn)象——光伏效應(yīng)。1959年，第一個(gè)光電轉(zhuǎn)換效率為5%的多晶硅太陽能電池問世；1960年，硅太陽能電池發(fā)電首次并入常規(guī)電網(wǎng)；1975年，美國科學(xué)家制作出非晶硅太陽能電池；上世紀(jì)80年代初，太陽能電池開始規(guī)模化生產(chǎn)。上世紀(jì)90年代以來，在能源危機(jī)和全球氣候變暖的壓力下，隨著各國對(duì)太陽能電池研究的不斷重視，科研和產(chǎn)業(yè)投入不斷增加，取得了一系列的科研成果，太陽能電池效率的紀(jì)錄不斷被刷新，奠定了規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)的技術(shù)根底。全球的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)就此以一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)的面貌高速成長。目前太陽能利用技術(shù)主要有太陽能熱電技術(shù)、太陽能熱水技術(shù)、太陽能光伏技術(shù)三大技術(shù)。它們是太陽能的不同利用方式。太陽能熱水技術(shù)通常利用太陽熱能為家庭及建筑提供熱水，使用方便、本錢低，但能量利用形式單一，也不能傳輸。目前我國太陽能熱水器的應(yīng)用規(guī)模已居世界首位。太陽能熱電技術(shù)是將太陽能聚集起來，加熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能，如塔式發(fā)電、碟式發(fā)電等。太陽能熱電目前尚處于商業(yè)化前夕，而且投入本錢太大。太陽能光伏技術(shù)利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理，是近年來開展最快、最有活力的可再生能源利用技術(shù)。目前全球主要國家都把開展光伏發(fā)電作為利用太陽能的主要形式，隨著太陽能電池的本錢和轉(zhuǎn)換效率的提高，其作為太陽能利用的主要形式將越來越明顯。太陽能電池分類按照技術(shù)開發(fā)成熟度，太陽能電池可以分為三類：晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池、下一代新型太陽能電池。晶硅太陽能電池晶硅太陽能電池的制作工藝從成熟的微電子工藝轉(zhuǎn)化而來，具有硅材料、工藝與制造技術(shù)成熟、轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)16%-17%，實(shí)驗(yàn)室的最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.4%。規(guī)模生產(chǎn)的多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)14-15%以上，實(shí)驗(yàn)室的最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)16.6%。但同常規(guī)能源相比，它們存在本錢大、制造能耗較高等問題。表1晶硅太陽能電池技術(shù)比較種類材料太陽能電池轉(zhuǎn)換效率太陽能電池模塊效率能量返還時(shí)間優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)晶硅太陽能電池單晶硅14～24%10～16%2.1年耐用、轉(zhuǎn)換效率高、技術(shù)成熟、壽命長制造能耗高本錢高多晶硅11～17%9～12%2.3年低本錢、制作工藝簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)效率低于單晶硅薄膜太陽能電池薄膜太陽能電池是在玻璃、不銹鋼、塑料基板上沉積幾微米厚的薄膜而構(gòu)成。其種類主要有薄膜非晶硅〔α-Si〕電池、碲化鎘〔CdTe〕電池、銅銦鎵硒〔CIGS〕電池、銅銦硒〔CIS〕電池、III-V族化合物電池、非晶硅及微晶硅疊層電池等種類。它們具有本錢低、能耗低、單片電池面積大等優(yōu)點(diǎn)，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。目前薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率還低于晶硅太陽能電池。薄膜非晶硅太陽能電池存在光致衰退的問題，仍有待解決。表2薄膜太陽能電池技術(shù)比較薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)化效率優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化階段非晶硅薄膜5%－9%對(duì)太陽光的吸收系數(shù)高，因此材料需求量少，可沉積在各種廉價(jià)襯底材料上，生產(chǎn)本錢低，單片電池面積大，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)禁帶寬度較大，對(duì)太陽光輻射的長波區(qū)域不敏感，致使轉(zhuǎn)換效率難以提高；有光致衰退現(xiàn)象〔S－W效應(yīng)〕中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)銅銦硒類〔CuIS，CIGS等〕10%－15%直接帶隙材料，帶隙寬度小，具有大范圍太陽光譜響應(yīng)特性，性能穩(wěn)定In、Se皆為稀有金屬，如大規(guī)模生產(chǎn)原料來源將成問題小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)CdTe8%－10%光譜響應(yīng)特性好，弱光和高溫條件下表現(xiàn)相對(duì)較好Cd及化合物皆有毒，污染環(huán)境中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)資料來源：賽迪參謀整理下一代新型太陽能電池采用新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝制造下一代新型太陽能電池目前正在研發(fā)中，主要有量子點(diǎn)、多層多結(jié)、染料敏化太陽能電池、有機(jī)聚合物電池等。這些電池的開發(fā)主要圍繞兩大目標(biāo)：a.提高光電轉(zhuǎn)換效率；b.降低生產(chǎn)本錢。目前，晶硅電池是太陽能電池的主流產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率為85%，2023年后市場(chǎng)增長速度將減慢；薄膜電池是當(dāng)前技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)，市場(chǎng)占有率為10%，開展速度迅猛，到2023年后將占市場(chǎng)主導(dǎo)地位；下一代新型太陽能電池技術(shù)正在加緊研發(fā)之中。國外太陽能電池技術(shù)開展趨勢(shì)回憶太陽能產(chǎn)業(yè)的開展歷程，在2000年以前可認(rèn)為是“早期開發(fā)〞階段，當(dāng)時(shí)雖有多家廠商投入，但因?yàn)榧夹g(shù)開發(fā)和商業(yè)環(huán)境還不成熟，僅有少數(shù)公司能夠維持。而從2000年到2023年間，是“初期獲利〞階段，一些公司能夠幸存并開始獲利。隨著能源問題的升溫，現(xiàn)在的太陽能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了“淘金熱〞階段，許多業(yè)者開始積極投入。晶硅太陽能電池繼續(xù)追求降低本錢與制造能耗目前，太陽能電池主流產(chǎn)品仍然是晶硅太陽能電池，其研究開發(fā)的重點(diǎn)圍繞降低能耗、降低每瓦生產(chǎn)本錢、提高轉(zhuǎn)換效率等方面，以進(jìn)一步推進(jìn)太陽能發(fā)電大規(guī)模商用的進(jìn)程?！?〕新一代多晶硅工藝技術(shù)研究空前活潑——降低本錢和能耗除傳統(tǒng)工藝技術(shù)升級(jí)外，還涌現(xiàn)出了幾種專門生產(chǎn)太陽能級(jí)多晶硅的新工藝技術(shù)，主要有：改良西門子法進(jìn)一步降低本錢；冶金法從金屬硅中提取高純度硅；高純度SiO2直接制取法；熔融析出法；復(fù)原或熱分解工藝；無氯工藝技術(shù)，Al－Si溶體低溫制備太陽能級(jí)硅；熔鹽電解法等?！?〕繼續(xù)向高效化、薄型化和大面積方向前進(jìn)——降低每瓦本錢A．轉(zhuǎn)換效率越來越高：14%→18%→20%；B．硅片面積越來越大：從103mm×103mm→125mm×125mm→156mm×156mm〔目前主流〕，未來二年將到達(dá)210mm×210mm；C．硅片越來越?。?00μm→270μm→210μm→180μm。100μm的厚度正在研發(fā)?！?〕生產(chǎn)設(shè)備由半自動(dòng)化向自動(dòng)化、智能化過渡——提高生產(chǎn)效率A．提高單機(jī)自動(dòng)化水平、增加批次裝片量、提高單機(jī)生產(chǎn)效率；B．生產(chǎn)線設(shè)備間自動(dòng)傳送、在線檢測(cè)、提高整線生產(chǎn)效率。薄膜太陽能電池在未來5年將成為主流為了適應(yīng)太陽能電池高效率、低本錢、大規(guī)模生產(chǎn)開展的需要，最有效的方法是不采用晶硅體材料，而直接采用薄膜材料，即開發(fā)薄膜太陽能電池。20世紀(jì)70年代開始，國際上開展了許多類型的薄膜太陽電池，例如：CuInSe〔CIS〕、CdTe薄膜和有機(jī)薄膜等。薄膜太陽能電池具有平安、可折疊、方便連接、輕巧、抗熱性能好、不易破損等特點(diǎn)。目前規(guī)模生產(chǎn)的薄膜非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)8%左右，CIS的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)10-11%，實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率超過20%。目前，世界上至少有40個(gè)國家正在開展低本錢、大面積化、高效率的薄膜太陽能電池的實(shí)用化技術(shù)研究。隨著技術(shù)的不斷成熟，薄膜太陽能電池必將超過硅晶太陽能電池。基于新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝等下一代新型太陽能電池不斷涌現(xiàn)圍繞降低生產(chǎn)本錢、降低能耗，提高光電轉(zhuǎn)換效率、提高能源再生比例等問題，新型太陽能電池正不斷涌現(xiàn)。例如：量子點(diǎn)太陽能電池、量子阱太陽能電池、染料敏化電池、熱光伏電池及有機(jī)薄膜太陽能電池等。中國太陽能電池技術(shù)與國外先進(jìn)水平差距經(jīng)過多年的開展，我國在太陽能電池硅材料生產(chǎn)、電池和組件生產(chǎn)、專用設(shè)備等方面取得很大進(jìn)步。多晶硅提煉技術(shù)取得很大進(jìn)步，單位能耗得到降低，晶硅太陽能電池制作技術(shù)已經(jīng)到達(dá)國際先進(jìn)水平。國產(chǎn)的晶硅太陽能電池及組件生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備取得很大進(jìn)步，如8英寸擴(kuò)散爐、等離子刻蝕機(jī)、低溫烘干爐、高溫?zé)Y(jié)爐，清洗機(jī)、層壓機(jī)等相繼在國內(nèi)生產(chǎn)線上替代進(jìn)口設(shè)備得到廣泛應(yīng)用。在973、863等高科技方案的支持下，我國在碲化鎘和銅銦硒薄膜電池、敏化太陽能薄膜電池、多晶硅薄膜電池以及應(yīng)用系統(tǒng)方面取得了很大的科研進(jìn)展。我國薄膜電池產(chǎn)業(yè)化步伐也在加快。無錫尚德在上海成立薄膜太陽能研發(fā)中心，預(yù)計(jì)2023年產(chǎn)能可達(dá)50MW；河北新奧引進(jìn)全球領(lǐng)先水平的Sunfab薄膜太陽能電池全套自動(dòng)化生產(chǎn)線；保定天威與設(shè)備廠商Oerlikon簽訂購置薄膜太陽能模塊生產(chǎn)線設(shè)備合約；南開大學(xué)正在福建泉州合作開發(fā)非晶硅/微晶硅疊層太陽電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。盡管我國太陽能電池技術(shù)取得了較大進(jìn)展，然而與國際先進(jìn)技術(shù)相比，仍有很大差距，主要表達(dá)在以下三點(diǎn)：多晶硅提煉技術(shù)與先進(jìn)水平有很大差距多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等國家中，形成了對(duì)我國的技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的局面。目前國際上多晶硅生產(chǎn)主要的傳統(tǒng)工藝有：改良西門子法、硅烷法和流化床法。其中改良西門子工藝生產(chǎn)的多晶硅的產(chǎn)能約占世界總產(chǎn)能的80%，短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷封鎖的局面不會(huì)改變。與國際先進(jìn)水平的差距主要表達(dá)在：能耗高；純度低；原材料利用率低等。薄膜太陽能電池產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用技術(shù)有很大差距與國外先進(jìn)技術(shù)相比，目前存在的主要問題是：對(duì)薄膜電池技術(shù)研發(fā)投入缺乏，對(duì)其開展前景認(rèn)識(shí)缺乏，缺乏自主技術(shù)創(chuàng)新，特別是規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。與國外相比，產(chǎn)業(yè)開展緩慢。目前，國外多家公司已經(jīng)開始規(guī)模生產(chǎn)薄膜太陽能電池，而國內(nèi)只有尚德、保定天威等少數(shù)幾家企業(yè)開始產(chǎn)業(yè)布局。晶硅電池高端設(shè)備和薄膜電池制造設(shè)備有很大差距美國、歐洲、日本等國先進(jìn)設(shè)備的特征為產(chǎn)能高、自動(dòng)化程度高。同這些設(shè)備相比，國內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化程度不高。高端設(shè)備如晶硅電池全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)和自動(dòng)測(cè)試分撿機(jī)等依賴進(jìn)口。薄膜太陽能電池設(shè)備還沒有起步。太陽能光伏市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景預(yù)測(cè)全球市場(chǎng)快速開展，光伏與建筑一體化成為趨勢(shì)全球光伏市場(chǎng)繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢(shì)2023年全球新增光伏裝機(jī)容量接近5.8GW，增速為46.6%。其中，德國新增光伏裝機(jī)容量達(dá)3000MW，居于全球第一位，所占全球的市場(chǎng)份額進(jìn)一步上漲，從2023年41.1%的占比上升為51.7%。這主要是由于2023年增速最大的西班牙市場(chǎng)出現(xiàn)了明顯的下滑，西班牙2023年降低了光伏裝機(jī)的補(bǔ)貼，導(dǎo)致其2023年的新增光伏裝機(jī)量從2023年的2500MW迅速下降為僅60MW。圖12023－2023年全球新增光伏裝機(jī)量和增長率數(shù)據(jù)來源：賽迪參謀2023，04政府仍然是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)開展的主導(dǎo)力量目前，政府依然是推動(dòng)太陽能光伏產(chǎn)業(yè)開展的主導(dǎo)力量。從2023年全球光伏市場(chǎng)結(jié)構(gòu)來看，德國、西班牙的增長速度都有所下滑，這主要是由于2023年德國重新修訂可再生能源法案，而西班牙修改光伏補(bǔ)貼政策也給市場(chǎng)帶來了諸多不確定性，因此導(dǎo)致需求增速的下滑；美國和日本政府的一些鼓勵(lì)性政策那么保證了市場(chǎng)的增長速度，特別是日本政府，自從2023年取消了住宅用太陽能發(fā)電補(bǔ)貼后，國內(nèi)太陽能電池市場(chǎng)逐漸萎縮，2023年國內(nèi)新增光伏裝機(jī)量僅為230MW，出現(xiàn)了負(fù)增長，但是2023年日本政府重新開始出臺(tái)一些政策，鼓勵(lì)開展太陽能發(fā)電，逐漸恢復(fù)了國內(nèi)市場(chǎng)信心，2023年日本光伏裝機(jī)量自2023年連續(xù)下滑后重新出現(xiàn)了增長。美國、日本和歐盟市場(chǎng)的階段性變化特征也說明，太陽能電池仍然是政策主導(dǎo)型的產(chǎn)業(yè)，全球范圍內(nèi)光伏市場(chǎng)的需求更多是外生性的政策推動(dòng)，真實(shí)需求還尚未啟動(dòng)，可以說，短期內(nèi)全球光伏市場(chǎng)的需求增長仍將取決于產(chǎn)業(yè)政策支持力度的強(qiáng)弱。圖22023－2023年各重點(diǎn)國家新增光伏裝機(jī)量數(shù)據(jù)來源：賽迪參謀2023，04表32023年各重點(diǎn)國家光伏政策變動(dòng)國家已生效政策法規(guī)2023年政策法規(guī)變動(dòng)德國?可再生能源法?：2000年制定，確定購電補(bǔ)償法〔Feed－in－tariff〕：根據(jù)不同的太陽能發(fā)電形式，政府給予為期20年，0.45~0.62歐元/度的補(bǔ)貼，每年遞減5%~6.5%。2023年6月修改上網(wǎng)電價(jià)法，2023年的固定電價(jià)同比下調(diào)8%西班牙“RealDecreto〞：2023年實(shí)施2023年，西班牙新再生能源法安裝補(bǔ)助上限由原方案的300百萬瓦〔MWp〕提升至500MWp，比預(yù)期多出2/3的安裝補(bǔ)助，加重于太陽能電廠安裝的補(bǔ)助；意大利“ContoEnergia〞：2023年開始實(shí)施。購電補(bǔ)償法：20年有效，每年遞減5%〔通貨膨脹調(diào)整后〕：1〕：<20kW：0.445EU/kWh，家中用電可扣除〔Net－Metering〕2〕：20kW~50kW：0.46EU/kWh3〕：50kW~1MW：49EU/kWh固定電價(jià)政策：2023和2023年，系統(tǒng)電價(jià)在0.36～0.49歐元/千瓦時(shí)；支付20年。2023年起，電價(jià)每年下浮2%美國“FederalEnergyPolicyAct〞，2023年制定：商用光伏系統(tǒng)：30%稅收抵扣2年，之后為10%；居民用光伏系統(tǒng)：30%稅收抵扣2年，$2000封頂；“President’sSolarAmericaInitiative〞：增加研發(fā)費(fèi)用至1.48億美金，該工程目的在于培養(yǎng)美國在太陽能光伏技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力；“CaliforniaSolarInitiative〞：總預(yù)算32億美金，10年安裝一百萬個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)；從2023年開始，小于100kW的系統(tǒng)，納稅機(jī)構(gòu)/個(gè)人用戶有2.5美元/Wp的安裝補(bǔ)貼，并有聯(lián)邦政府稅收抵扣，政府和NGO有3.25美元/Wp補(bǔ)貼；大于100KWp的系統(tǒng)：納稅機(jī)構(gòu)/個(gè)人用戶有0.39美元/Wp的補(bǔ)貼，政府和NGO有0.5/kWh；各州和聯(lián)邦政府還有各種投資補(bǔ)貼，稅收抵扣，低息貸款，RPS等各種扶助政策以確保2023年總裝機(jī)量超過7GW。2023年，美國參議會(huì)正式通過180億美元可再生能源投資租稅抵減制度延長法案，其中住宅與商用大樓使用太陽能發(fā)電30%投資租稅抵減制度將延長8年，風(fēng)力發(fā)電延長1年、其它種類延長2年。日本以市場(chǎng)為導(dǎo)向2023年7月，日本政府制訂了一項(xiàng)方案，目標(biāo)是到2023年日本太陽能發(fā)電的使用量到達(dá)目前的10倍，到2030年到達(dá)目前的40倍薄膜太陽能電池開展迅速近幾年，由于上游硅料供應(yīng)持續(xù)吃緊，晶硅太陽能電池生產(chǎn)本錢壓力進(jìn)一步增大，而薄膜太陽能電池〔包括α－Si、μc－Si、CdTe、CIGS等技術(shù)〕通過電池轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提升以及大面積生產(chǎn)的本錢優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)上的占有率穩(wěn)步升高。2023年薄膜太陽能電池產(chǎn)量再次出現(xiàn)爆發(fā)式的增長，到達(dá)1650MW，增速達(dá)120%，這主要是由于2023年薄膜太陽能電池廠商紛紛加大了產(chǎn)能。薄膜太陽能電池憑借低本錢、大面積等優(yōu)勢(shì)在未來的市場(chǎng)中仍然具有很大的開展空間，從而成為現(xiàn)有晶硅太陽能電池最有力的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。圖32023－2023年全球薄膜太陽能電池產(chǎn)量和增長率數(shù)據(jù)來源：賽迪參謀2023，04光伏與建筑一體化將成為未來開展趨勢(shì)光伏與建筑一體化〔BIPV〕提出了“建筑物產(chǎn)生能源〞的新概念，即通過建筑物，主要是屋頂和墻面與光伏發(fā)電集成起來，使建筑物自身利用綠色、環(huán)保的太陽能資源生產(chǎn)電力。聯(lián)合國能源機(jī)構(gòu)的調(diào)查報(bào)告顯示，BIPV將成為21世紀(jì)城市建筑節(jié)能的市場(chǎng)熱點(diǎn)，太陽能建筑業(yè)將是21世紀(jì)最重要的新興產(chǎn)業(yè)之一。各國一直在通過改良工藝、擴(kuò)大規(guī)模、開拓市場(chǎng)等，大力降低光伏電池的制造本錢和提高其發(fā)電效率。可再生能源示范工程帶動(dòng)中國光伏市場(chǎng)開展2023年中國新增光伏裝機(jī)量迎來爆發(fā)式增長2023年中國國內(nèi)新增光伏裝機(jī)總量僅25MW，累計(jì)安裝總量120MW，只占2023年中國光伏產(chǎn)量的6%，其中農(nóng)村電氣化和通信工業(yè)用光伏市場(chǎng)占據(jù)了整個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)85%以上的份額。2023年在一系列補(bǔ)貼政策的推動(dòng)下，我國光伏裝機(jī)取得爆發(fā)式增長，2023年新增光伏裝機(jī)量達(dá)120MW，這一數(shù)字和過去歷年累計(jì)安裝量相同。圖4