我国光伏行业可持续发展实施策略初探
摘 要
当前，在联合国和国际社会的呼吁与敦促下，全球已有上百个国家做出了“碳中和”的目标承诺，推动绿色产业布局，构建全球低碳经济新格局。从美国贝尔实验室1954年发明晶硅太阳能电池，到如今太阳能已成为全球可再生能源的重要来源。随着太阳能技术迭代和产业生态演进，我国光伏行业逐步走向成熟，在全球光伏产业链中占据主导地位，成为备受关注的战略性新兴产业。然而，站在时代“风口”的光伏行业看似高光的背后，也面临着诸多挑战，如资源不匹配、部分环节产能过剩、国际技术封锁、关税壁垒、“碳足迹”认证等。聚焦在镁光灯下的中国光伏企业如何破局，实现可持续健康发展？本文从我国光伏行业发展的历史脉络起笔，详细分析行业现状和存在的挑战，重点关注产业链、技术创新、服务链、“碳足迹”等实施策略，厘清我国光伏企业健康发展重点，以期共同成就“开发太阳能，造福全人类”的伟大事业。
关键词：光伏行业；N型电池；可持续发展；实施策略
世界主要经济体碳排放量的迅速增长催生出对低碳能源的迫切需求，我们不仅要面对气候变化带来的重大挑战，更要为实现全球可持续发展而努力。截至目前，全球已有177个国家表示正在考虑实现净零碳排放目标，并相继提出时间表，这一比例已占全球所有国家的90%。光能分布均匀、不受地域限制，是可再生能源的重要组成部分。近年来，在“碳中和”目标提升和技术快速进步的共同驱动下，光伏行业已摆脱补贴依赖，进入平价上网时代，已经具备商业化快速发展的基础。作为一种清洁、安全、高利用率、标准化、可控化的能源，光伏已成为各国可再生能源重点发展方向和战略性新兴产业。
一、我国光伏行业发展历程
纵观我国光伏行业的发展，可以划分为三个阶段：2011年之前，处于来料加工、“三头在外”阶段；2011—2020年，政府大力补贴，光伏产能快速扩张阶段；2020年以来，政府补贴减弱，进入以技术和市场导向为主的平价发展阶段。过去20年，我国光伏行业在曲折中转型前进，光伏产品全球市场占有率逐年提升，对外依存度逐年下降，建立了全球竞争优势，成为中国对外贸易的一张靓丽产业名片。
（一）艰难起步、缓慢发展阶段
1996年，在津巴布韦举办的世界太阳能高峰会议为中国带来了前所未有的机遇，光伏发电第一次走进中国视野。太阳能发电为我国大量远离电网地区、无法使用延伸电网的居民带来了希望。1997年，我国开展了大规模“光明工程”建设，通过太阳能、风能等发电方式建立起上千套独立发电系统，光伏发电解决了边远无电地区700多个乡村、2300万人口的用电问题，“村村通电”促使我国第一代光伏企业崛起。光伏是一个集光学、电磁学、半导体、机械等学科为一体的高新技术产业，我国第一代光伏企业的扩张，主要依赖于来料加工。凭借劳动力成本优势，光伏产业主要产能集中在组件制造领域，这一时期核心原材料、核心技术环节和核心市场都掌握在外国人手里，即所谓的“三头在外”。我国光伏起步阶段，不仅缺乏制造工艺和电站技术，更缺乏多晶硅材料的定价权和光伏设备的自主设计和生产能力。这一时期光伏企业的主要利润来源于初级加工，上游原料依赖进口，产品毛利率较低。为了避免原材料紧缺且防止成本进一步上升，国内企业不得已在原料价格高位时签署长期协议。这也导致2008年次贷危机发生时，欧美光伏市场需求快速萎缩，国内光伏产能过剩，相关企业一度陷入“高收低卖”的困境。2011年，欧美国家开始对从我国进口的光伏电池组件进行反补贴和反倾销“双反”调查，在层层打击之下，我国光伏企业迎来了第一次行业洗牌。
（二）越挫越坚、规模扩张阶段
在经历了欧盟和美国的反倾销“洗礼”后，我国政府加大支持力度，大量补贴国内濒临破产的光伏企业。2011年8月，国家发展改革委规定光伏发电项目上网电价统一核定为每千瓦时1.15元（含税），我国光伏市场正式步入标杆上网电价时代。2012年，国家“十二五”规划将光伏列入了战略性新兴产业，要求结合电力体制改革和电价机制改革，完善太阳能发电的政策体系和发展机制，推进太阳能发电产业规模化发展。在一揽子政策支持下，我国新增注册光伏企业数大量增加，助推了我国光伏产业链各环节产能的提升，中国光伏行业艰难复苏，逐渐形成规模效应，走上了技术革新道路。这一时期，从研究机构、高校到光伏企业，我国不断加大光伏发电技术引进与对外合作，围绕光伏发电材料、设备开展基础研究，先后攻克了薄膜太阳电池、多晶硅太阳电池的制造工艺与光伏应用技术。到2017年，光伏产业在生产设备和制造工艺上都有了很大突破，基本实现了整个产业链的国产化。在政策红利驱动下，大量企业涌入光伏行业，产能产量持续加码，我国也成为全球光伏产业链主要供应来源。从“三头在外”的被动，到国内市场的全面启动，用时近十年。根据工信部公布的数据，2017年我国多晶硅产量24.2万吨、硅片产量87GW、电池片产量68GW、组件产量76GW，产业链各环节生产规模的全球占比均超过50%，位居全球首位；P型单晶及多晶电池技术持续改进，量产平均转换效率分别达20.5%和18.8%，采用钝化发射极背面接触技术（PERC）达到21.3%。同年，我国自有光伏产业链年产值突破5000亿元，创下历史新高，但同时也埋下了行业野蛮扩张、无序竞争的隐患。2018年5月31日，国家发展改革委、财政部、国家能源局联合印发《关于2018年光伏发电有关事项的通知》，要求加快光伏发电补贴退坡，降低补贴强度，旨在用强有力的手段把行业引向健康有序的发展轨道。在补贴力度退坡和贸易摩擦叠加影响下，我国光伏企业新增数量在2018年年初达到高峰后出现大幅下降，受政策调控影响，我国光伏行业迎来了第二次行业洗牌。
（三）技术引领、有序发展阶段
我国光伏行业在激烈的竞争和多变的市场环境中磨炼成长，经过两次大规模行业洗牌后，落后产能逐步被淘汰，行业龙头企业崭露头角。随着“碳中和”成为全球共识，自我国提出“3060”双碳目标，光伏产业迎来新的发展良机，行业重新复苏。2021年新增注册光伏企业达11.12万家，同比增长57.95%。光伏龙头企业持续通过技术突破提升竞争力，获得“一体化”规模优势，市场份额不断提高。2022年，我国光伏产业链各环节产量均创历史新高，全国多晶硅产量82.7万吨、硅片产量357GW、电池片产量318GW、组件产量288.7GW。国内主流企业P型PERC电池量产平均转换效率达23.2%，N型TOPCon电池平均转换效率达24.5%，行业总产值突破1.4万亿元人民币。
二、我国光伏行业发展现状
我国光伏行业从组件单一环节加工制造起步，到产业链一体化，在产业不断升级的同时，持续带动光伏装机总量创下新高，并逐步掌握了市场、技术和原料的主动权。目前，我国已成为全球光伏产业链最完整、竞争力强、规模最大、技术领先、光伏装机量第一的光伏强国，并拥有全球最大的光伏市场。
（一）市场需求放量，光伏产品迎来发展窗口期
根据国家能源局统计数据，2022年，我国光伏产品出口总额（硅片、电池片、组件）约512.5亿美元，同比增长80.3%，其中硅片出口额达50.74亿美元，电池片出口额达38.15亿美元，组件出口额达423.61亿美元。从应用环节来看，全球光伏新增装机230GW，同比增长35.3%，中国、欧盟、美国、印度成为全球主要装机国家和区域。我国新增光伏装机87.41GW，占全球装机总量的38%，同比增长59.3%，其中，集中式新增装机36.3GW，同比增长41.8%；分布式新增装机51.1GW，同比增长74.5%。按照国际可再生能源机构（IRENA）的预测，为达成巴黎气候协定目标，到2030年全球光伏发电累计装机容量将达到5.2TW。以2022年年末全球累计装机量1156GW测算，意味着未来8年，全球新增装机量将超过4.05TW，年均新增装机将达505GW。市场需求放量在即且行业天花板高，光伏行业全面发展的潮流已经到来，这已成为业内普遍共识。
（二）行业集中度高，龙头企业引领行业发展
据中国光伏行业协会（CPIA）数据统计，2020—2022年，多晶硅环节CR5（行业前五名企业合计市场占有率）分别为87.5%、86.7%、87.1%，TOP5（行业前五名企业）平均产量超14.4万吨/年，同比增长69.4%，2022年年产量达万吨以上的企业10家，数量保持稳定。2020—2022年，硅片环节CR5分别为88.1%、84.0%、66.0%，TOP5平均产量超过41GW/年，同比增长23.7%，2022年年产量达5GW以上的企业14家。随着“产业一体化”持续推进，二三线组件厂商在2021—2022年投产较多，导致硅片环节产业集中度有降低趋势，但CR5仍保持在60%以上。2020—2022年，电池片环节CR5分别为53.2%、53.9%、56.3%，TOP5平均产量超过35.8GW，同比增长70.4%，2022年年产量达5GW以上的企业17家。2020—2022年，组件环节CR5分别为55.1%、63.4%、61.4%，TOP5平均产量超35.4GW，同比增长53.9%，2022年年产量达5GW以上的企业11家。光伏行业各环节有序集中，产业链上下游加速聚变，龙头企业引领行业健康发展。
（三）光伏电池技术持续取得突破，N型电池快速切入市场
从2023年6月24日举办的上海SNEC展览的情况来看，国内光伏企业P型PERC电池仍然保持主流地位，量产平均转换效率达23.2%；除此之外，受益于设备投资成本的下降以及N型硅片制备技术的进步，N型TOPCon电池在组件端和系统端逐渐表现出经济性，平均转换效率达24.5%，已具备大规模量产条件。根据上市公司公告不完全统计，组件厂商已纷纷布局TOPCon路线，当前已建成产能约69.75GW，从远期规划看，TOPCon建设总产能有望超470GW，这有利于加快推进老旧产能的出清。受各方面因素影响，短期内仍将出现PERC与N型电池并行发展的局面。鉴于晶硅材料本身的结构特性，其转换效率会受到理论极限限制，基于此，业界已开始研究通过钙钛矿等新材料体系或叠层电池结构等解决方案来提升转换效率，目前虽仍处于实验室和小试验证阶段，但其发展速度可能比预想的要快。
（四）技术工艺改善加速行业降本，光伏发电经济效益凸显
若想推动光伏发电大规模应用，一方面要提升光电转换效率，另一方面要持续降低制备成本。应用大尺寸薄片化硅片是快速降本的有效途径。目前182mm、210mm大尺寸已成为主流硅片尺寸，在此基础上，部分厂商推出了“矩形硅片”，不仅更加有效地提高了转换效率，而且实现了集装箱空间的最大利用，兼顾了远洋物流成本。2023年，部分企业推出无主栅组件，这些厂商通过改变传统电池结构，降低银浆的耗用。一旦无主栅组件良率问题得到解决，大规模适用会成为必然趋势。除在上述材料端持续降本外，光伏企业通过提高产线自动化智能化水平、改进工艺以提升单线产出等方式，降低人工及制造费用。根据中国光伏行业协会（CPIA）数据，2022年全投资模型下地面光伏电站在1800小时、1500小时、1200小时、1000小时等效利用小时数的平准化度电成本，分别为0.18元/度、0.22元/度、0.28元/度、0.34元/度，即便在上述最低等效利用小时数的情况下，光伏平准化度电成本也已低于2022年全国煤电基准价平均值0.38元/度。
（五）产业一体化趋势明显，光伏各环节产能波动加剧
观察发现，在2021年开始的新一轮扩产周期中，由于上游硅料紧缺，电池片环节扩产规模相对较小，造成大尺寸电池片2022年以来首次阶段性供应偏紧。而2023年年初，硅料价格开始走低，下游电池片的排产增速加快，硅片供需压力加大，尽管硅片厂商已提高排产水平，但仍然是一片难求。从行业历史运行规律来看，光伏产品主料各环节产能波动此消彼长，叠加原料价格走势变化，单一环节市场供需压力仍将持续。而自2021年以来，不少企业进入光伏产业，例如TCL、创维、比亚迪、东方雨虹等，这些行业龙头跨界进军光伏领域，投建产能规模大。由于当前市场需求高涨，对传统产能开工率影响较小，但未来随着新增产能逐步释放，且新入局者完成“产业一体化”仍需一定时间，势必将冲击传统产能开工率，并加大行业各环节产能的波动。
（六）分布式光伏迎来发展良机，建筑与光伏深度融合
2016—2022年，我国集中式装机量在平均水平线上来回波动，而分布式新增装机量由2016年的4.2GW增长至2022年的51.1GW，增长了12倍。在户用光伏方面，虽然山东、河北两省户用光伏受消纳限制，但其他省份户用光伏渗透率较低，发展潜力巨大。未来随着光伏组件价格下降，“全额上网”模式具备投资价值后，工商业分布式光伏发电也将再次迎来快速发展窗口。根据中国光伏行业协会（CPIA）预测，2023—2025年，国内分布式光伏仍将保持快速增长态势，预期可实现50—65GW年度新增装机。2022年3月，住建部印发《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，提出“到2025年完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上，城镇建筑可再生能源替代率达到8%”的建设目标，光伏建筑一体化（BIPV）市场开发已呈现确定性机会。目前，晶澳科技、天合光能等主流厂商也分别推出了自己的BIPV产品。
三、我国光伏行业面临的深层次挑战
（一）贸易壁垒形式多样，国际贸易环境复杂多变
加大贸易壁垒和扶持本国企业，是海外国家发展本国制造业、遏制我国光伏产业发展的“组合拳”。早在2011年，美国就开始启动对中国太阳能电池（板）的反倾销和反补贴调查，最终裁定对我国光伏产品征收23%—254%的高额双反税。2018年，美国出台“201法案”和“301法案”，对中国光伏产品实施保护性关税调查，税率为25%。2021年，美国通过“强迫劳动法案”，对越南、泰国、马来西亚及柬埔寨进口的光伏产品发起反规避调查，并曾一度扣押3GW自我国出口的光伏组件，给我国光伏企业造成极大损失。无独有偶，欧盟于2022年6月、9月分别发布了《反强迫劳动海关措施决议》和《欧盟禁止强迫劳动产品立法草案》。在上述法案的影响下，我国光伏企业出口将可能面临来自欧盟海关的合规审查，且海关拥有主动扣留特定地区产品的权力，致使我国光伏产品出口经营风险升高。除美国、欧盟外，近年来印度、土耳其等国家先后出台法令，限制对我国光伏产品的进口，而以欧美发达国家为首的国际市场，从未停止抵制我国光伏行业发展的行动，我国光伏企业海外市场拓展存在很大的不确定性。
（二）集中式光伏电站投资负担加剧，非技术性成本居高不下
自2021年开始，我国部分省市出台政策，要求光伏电站按建设容量配置一定比例的储能作为辅助消纳与支撑电网的措施。而在实际投资项目中，大部分光伏电站配置的储能系统极少被电网调度，难以获得相关收益，从而大幅拉低光伏电站的投资收益。据相关企业测算，按照100MW项目配置10%/2h储能系统计算，电站端至少增加成本0.3元/W，且每增加10%的储能比例，电站成本相应再增加0.3元/W。在储能商业模式尚不完善的情况下，强制配储政策为电站投资带来巨大负担。此外，我国光伏电站项目融资和土地成本较高，存在地方保护主义，升压站、汇集站等配套系统多，较大程度上影响了光伏电站商业化规模建设。
（三）打通绿色制造，光伏组件回收利用问题逐步显现
随着光伏行业从“制造绿色”向“绿色制造”加速转变，我国已在原材料获取、加工制造、包装运输等环节全面推行绿色低碳模式，但对于已装机光伏组件退役后如何回收处理的问题，无论在技术研究、“三废”标准，还是在市场培育、商业模式上都处于起步阶段。实现组件无害化处理，成为光伏绿色产业链的最后一个关键环节。据国际能源署（IEA）预计，到2050年全球将有近8000万吨、约43亿块光伏组件需要报废处理，产生约150亿美元的市场价值。中国光伏行业协会（CPIA）亦预测，到2030年我国将回收150万吨报废组件，2050年将达2000万吨。随着光伏组件使用年限到期，环保回收处理废弃组件已成为亟待解决的行业问题。
（四）光伏行业阶段性产能过剩，技术进步加速淘汰落后产能
自2021年以来，我国光伏行业产能投资明显增快。据各硅料厂商发布的扩产计划不完全统计，预计截至2024年年底，我国多晶硅料产能将达452万吨，以60%开工率计算，大致对应约920GW的硅片年产能、880GW的电池片年产能和850GW的组件年产能，这已完全透支全球光伏市场的需求预期产能，因此低效电池将失去开工机会，落后产能将加速出清。短期来看，规模庞大的PERC电池产能不会被替代，但随着新型N型电池产能逐步释放、钙钛矿叠瓦电池的加速演进，PERC生产线改造淘汰已成必然，未来产能过度释放，将大大增加光伏企业产能投资风险。
（五）户用光伏受制于配网基础设施，掣肘分布式电站装机规模
从我国当前户用光伏市场发展情况看，初步形成了山东一家独大，河南、河北后来居上的局面；屋顶资源受限、配电网智能化水平不高、建设速度慢等现实条件，无法满足分布式光伏发电快速发展的需要。然而农用配电网建设周期长，若不提前开展配电网改造和技术升级，将导致分布式光伏发电项目延期并网，降低光伏项目的经济性和规模效应。此外，我国电力辅助服务市场还不完善，缺乏灵活机组改造补偿机制，无法充分利用现有灵活性电源，这在一定程度上抑制了光伏发电消纳空间。
（六）我国“碳管理”仍处于起步阶段，缺乏统一互认的国际标准
2022年3月，美国证券交易委员会（SEC）公布了最新气候信息披露规则提案，该提案强制要求所有在美上市公司在其年度报告和申请上市报告中，须披露企业碳排放相关信息；同年6月，欧盟通过了碳边境调整机制（CBAM）草案修正案，正式引入独立鉴证机制，防止企业“漂绿”。未来，以欧美为代表的发达国家，将对进口产品实施严格的绿色认证，没有碳标识的产品将不被允许或只有缴纳高昂“碳税”后才能进入当地市场，这对我国光伏产品出口海外市场提出了严峻挑战。当前，我国碳排放管理标准化工作系统性不强，立法和管理体系尚不完善，缺乏统一标准，国际互认难度较大，光伏企业率先开展碳足迹排查及认证管理压力大、任务艰巨。
四、我国光伏行业可持续发展实施策略建议
（一）加强光伏产业链顶层设计和内部协同
我国光伏行业一路曲折前行，取得当前的产业竞争力不易。我国光伏企业间绝不应只是竞争对手，更应成为相互促进的合作伙伴。政府主管部门应加强顶层设计，协会组织要加强相关行业引导，树立互利共赢的产业理念，不断强化光伏产业链各环节相互协同，共同维护产业链安全平稳运行，构建健康有序的产业生态。一要避免重复产能投资，加快老旧产能出清，降低产能过剩风险，提高行业总体开工率；二要强化产业链各环节合作，引导企业“一体化”发展，防范光伏产业链各环节出现“跷跷板效应”，分散产业链风险；三要避免无序的价格竞争，严惩恶意报价，维护市场秩序规范有序。
（二）推进光伏应用创新和加大推广力度
光伏行业技术创新的关注点主要集中在提高电池发电效率和制备工艺上。当前，以TOPCon为主的N型组件已进入大规模量产阶段；在钙钛矿技术方面，部分企业已逐步形成叠层、单结电池组件量产路线图。在持续推进先进技术和工艺的规模化应用外，各光伏企业应同步加强在光伏应用领域的研究，拓宽光伏应用场景，提高光伏应用水平。一要利用好光伏发电兼容性强的特点，促进光伏与建筑建材、智能交通、新型农业等产业融合发展，积极培育“光伏+”商业新模式，如“光伏+海面”“光伏+农业”“光储充”应用系统等，进一步激发光伏活力；二要促进光伏与物联网、大数据、人工智能等数字技术的深度融合，开发和推广智能光伏，为客户创造更多价值，实现空间综合效益。
（三）不断完善光伏行业配套服务链
光伏行业起步晚、发展快，既是战略性新兴产业，又涉及交叉学科，其专业人才主要从半导体、电子、电气制造等领域招聘而来，产业人才培养和储备不足。随着光伏产能持续扩大，我国光伏行业各类从业人员将持续增长。目前，已有光伏头部企业与大中院校、研究机构合作，开设光伏相关专业，组建光伏实验室，晶澳科技甚至投建了邢台新能源职业学院。可以预见，光伏人才教育将成为重要的产业配套项目。除此之外，光伏行业对物流的需求往往被低估，但实则非常重要。以一个100MW光伏电站为例，需要1000个40英尺的集装箱车辆进行运输，涉及的原料环节则更多。未来，光伏产业对于物流的需求，将接近钢铁和煤炭的运输需求，物流增量不容小觑。
（四）切实提高光伏行业发展要素保障
任何行业的进步都离不开与其相适应的发展环境，光伏行业也一样。从硅料到组件，历经千锤百炼，最终让装机转化为电力，才能实现其真正的产品价值。2021年，习近平主席在二十国集团领导人峰会上指出，中国在过去十年淘汰了120GW落后煤电，建设了第一批约100GW风光大基地。2022年，国家发展改革委、国家能源局发布了《以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地规划布局方案》，为创建良好光伏发展环境奠定了总体基调。在具体实践中，地方政府应进一步保障落实，深化“放管服”改革，加快项目备案审批效率，并尽快出台符合行业发展特点的政策细则。一是地方能源局要加强与自然资源等部门的沟通协调，研究推动出台光伏用地、用林、用草、用海政策，为行业发展提供有力的土地要素保障；二是降低项目投资壁垒，避免人为抬高投资强度，电网公司要研究优化储能调度运行机制，着力解决储能系统“建而不用”等问题，加快推进共享储能电站上马。
（五）建立健全政策立法和标准体系
中国光伏企业要积极参与全球碳治理，努力适应国际市场关于碳认证的强制要求，引领产业升级。一方面，应健全相关政策法规，出台“三废”处理标准化实施细则，对退役组件回收利用过程中的生态环境问题加强监管，对组件回收产业进行科学引导；另一方面，政府需牵头建立与国际市场统一的碳排放标准体系，提高国际市场参与度和话语权，提升国际标准互认水平，不断加强碳足迹统计和监测，逐步建立国家温室气体排放因子数据库，提高排放因子的覆盖面和可信度，加快推进中国ESG相关立法，提升ESG信息数据的全面性、可靠性、可溯性和可比性。
（参考文献略）
来源:《新经济导刊》2023年第06期
作者：孙广彬、曹轶群、李征
作者单位：晶澳科技
