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光伏十年系列 | 光伏发电:从“萌芽”到“茁壮成长”

时间:2023-05-30 22:13:24 | 浏览:37

文 | 本刊记者 武魏楠一直到2011年底,西藏仍有40%的行政村、52万农牧民无电可用,严重影响和制约着西藏经济社会的发展。而仅仅4年之后,2015年西藏自治区13万户、52万无电人口用电问题就得到了解决,实现了行政村通电率100%。而这

文 | 本刊记者 武魏楠

一直到2011年底,西藏仍有40%的行政村、52万农牧民无电可用,严重影响和制约着西藏经济社会的发展。

而仅仅4年之后,2015年西藏自治区13万户、52万无电人口用电问题就得到了解决,实现了行政村通电率100%。而这一切还要归功于2009年开始的“金太阳”示范工程。

中国政府为促进产业技术进步和规模化发展,自2009年起出台了系列政策组合拳,先后实施的光电建筑应用示范项目、“金太阳”示范工程等将中国光伏发电行业规模不断推上新台阶。至2012年末,我国光伏发电总装机容量达到650万千瓦,占当时全球光伏发电装机总量的6.5%,而德国此时占全球光伏发电装机总量的三分之一,是当时世界第一。

2013年,美国和欧洲开始了针对中国光伏发电制造业的“双反”调查。这间接刺激了国内光伏发电产业的又一轮博兴。10年过去,中国光伏发电已经从单纯的政策性驱动转向内生驱动。实现了全面平价上网的光伏发电在“双碳”时代将会发挥着关键性的作用。

2021年,中国光伏发电新增装机达到5488万千瓦,为历史最高水平,累计装机规模突破3亿千瓦,稳居世界第一。回首过去,中国光伏发电装机容量增速已连续9年保持世界第一,累计装机规模已连续7年稳居世界第一。

中国光伏发电走过了怎样辉煌的10年历程?从“萌芽初生”到“茁壮成长”,中国光伏发电行业经历了哪些磨难?

国内市场的勃兴

自2007年起,中国太阳能电池产量跃居世界首位。2009年,已占全球太阳能电池总产量的40%。然而,制造大国并不等同于产业大国。“两头在外”(原材料和下游市场)是我国光伏行业当时的真实写照。

2012年,美国和欧洲先后对中国出口的光伏产品实施加征关税。所谓反倾销和反补贴的“双反调查”给予中国光伏制造业巨大的打击。当时的龙头企业尚德在2021年上半年平均每天亏损上千万元,最终在2013年实施破产重组。

2013年7月,国务院发布《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,从价格、财政补贴、税收、项目管理和并网管理等多个层次提出促进光伏产业健康发展的举措。同年8月,国家发改委根据国务院文件要求,发布了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》,进一步完善光伏发电项目价格政策,先后制定了三类资源区标杆上网电价(0.9元/千瓦时、0.98元/千瓦时、1元/千瓦时)和分布式光伏电量补贴标准(0.42元/千瓦时),建立了补贴资金向电网企业按季度预拨、电网企业按月转付补贴发放机制。

“电价补贴”的出台引发了国内光伏发电投资的一波热潮。2013年起,在电价补贴机制的刺激下,中国光伏发电行业迎来了一波热潮,装机规模开始进入倍增的快车道,新增装机容量首次突破1000万千瓦,超过前5年新增装机总和。

2015年,我国光伏发电新增装机容量首次超过德国,累计装机容量达到4318万千瓦,成为全球光伏装机容量最大的国家,并在此之后一骑绝尘,持续引领全球。2015年-2017年,中国年平均装机增长率达到75%,至2017年末,累计并网装机容量突破1.3亿千瓦。

2009年的“金太阳”示范工程开启了国内光伏发电产业化的序幕。不过在光伏发电产业的早期,国内参与光伏电站开发运营的企业主要以国企为主,之后国家能源局启动的两批特许权招标也均由国企中标。

2013年标杆上网电价等扶持政策出台后,民营企业开始迅速进入赛道,涌现了振发新能源、顺风光电、招商新能源、中民投、江山控股、协鑫新能源、爱康科技等诸多优秀企业,市场活跃非凡。

不过随着中国光伏发电规模的快速扩张,问题也开始逐渐浮出水面。而其中最为突出的问题就是光伏补贴的缺口越来越大。截至2017年底,累计可再生能源发电补贴缺口总计达到1127亿元,其中光伏补贴缺口455亿元(占比约40%),且呈逐年扩大趋势。

中国光伏产业虽然摆脱了“两头在外”的困局,但过度依赖政策和补贴的“输血”,中国光伏发电行业亟需一场破局之战。

“531”分水岭

2018年5月,国家能源局发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,即“531”新政,再度下调三类资源区光伏电站标杆上网电价分别至0.5元/千瓦时、0.6元/千瓦时、0.7元/千瓦时,对采用“自发自用、余量上网”模式的分布式光伏发电项目,全电量补贴标准降低至0.32元/千瓦时,采用“全额上网”的分布式光伏发电项目按普通电站管理。

这不是中国第一次调整光伏上网电价。自2013年之后,2015、2016、2017年发改委都对光伏电价进行了调整。但此次“降电价+限规模”的双重措施降低了行业对补贴的预期,直接影响了光伏发电规模的增长。

中国光伏发电产业发展进入了两年左右的换挡期,装机规模的增速有所放缓。2018年,中国新增光伏发电装机增长率约34%,较2017年下降一半左右;2019年装机增长率约17%,继续保持下探状态。尽管如此,这两年中国光伏装机容量增速及累计装机规模仍是全球第一。而且,此次新政让落后产能进一步被淘汰,行业发展质量有效提高,光伏发电的发展韧性逐步显现。

就在此时,因分布式光伏的电价政策相对更稳定、更延续,其投资经济性开始受到市场资本的青睐,分布式光伏迎来了爆发式增长,其中,2017年分布式光伏新增容量已超过当年集中式光伏新增容量的50%,到了2018年,分布式光伏新增装机2070万千瓦,已接近集中式光伏新增装机2325万千瓦,发展势头与集中式光伏平分秋色。

此时回看“531”新政,不难发现其对于中国光伏发电行业发展有着极其重要的意义。首先,新政明确了光伏补贴逐步退坡的趋势,尽管短期内对于光伏发电规模增长有一定的影响。但是光伏企业也提前认识到:不能再依托补贴进行发展。技术驱动、效率驱动开始推动中国光伏发电行业兴起。以182mm、210mm电池片为代表的高效PERC组件、N型TOPCon、HJT、IBC组件以及跟踪支架得到广泛应用,进一步提升电站整体发电能力和质量效益。

这一时期,在新政和补贴拖欠问题的影响下,部分民营企业出售所持有的电站资产,尤其在“531”新政之后交易愈发频繁,而接盘方多为实力雄厚的央企或地方国企。2019年以后,电站交易更加频繁,据不完全统计,这一轮频繁交易过后,有近90GW的光伏电站最终成交,其中近70%的接盘方是央企和地方国企,部分民营企业在此期间也选择以参股或合作的方式与国企合作。

“光伏+”跨界融合

光,是穿透黑暗的光明使者;电,是如沐春风的人间温暖;光伏发电,是穿越天地间的友好纽带。相比于水电、火电、风电、生物质等能源,光伏发电的魅力在于其灵活性、便捷性以及延展性,能够与经济社会发展的各个方面高度融合。

近年来,各大能源央企、行业头部企业大胆尝试,通过技术突破和商业模式创新,探索出了“水光互补”、“风光互补”以及光伏+“农、林、牧、渔”等多种产业跨界融合发展模式,推进光伏发电产业从单一品类电源向“综合智慧能源”发展。

国家电投集团青海龙羊峡850MW“水光互补”示范项目攻克了大规模水光互补协调控制关键技术,利用水电机组的快速响应和水库的调节能力,成功将随机波动的光伏电源转换为平滑、安全、稳定的优质电源。正是这种探索,连续两年为青海创造了7天和9天全部由风、光、水清洁能源供电的世界纪录。在青海海南州建成全球规模最大4050MW“水、风、光、储”一体化多能互补清洁能源基地,是国内首条大规模输送清洁能源±800kV“青豫直流”特高压输电线路的主力电源,成为青海清洁能源示范省建设的重要“能源地标”。

在内蒙古磴口建成国内首个70MW“光伏治沙,生态修复”示范项目,把光伏发电和沙漠治理、节水农业相结合,植被覆盖率由8%提高到77%,成为集光伏发电、现代牧业、沙草产业、生态旅游为一体的生态产业示范基地。在内蒙古达拉特旗利用196320块组件建成了全球最大200MW“骏马”光伏电站,成为吉尼斯世界纪录认证的全球最大光伏板图形,创新光伏+沙漠治理+生态修复+农林+旅游发展模式,形成观光、采摘、体验、休闲等新的沙漠旅游特色,带动了周边农牧民就业和增收。

在安徽淮南利用两淮采煤沉陷区水面建成国内最大40MW漂浮式光伏电站,将昔日的“采煤沉降区”变成今天的“水上发电站”,为两淮采煤沉陷区治理积累了重要经验。

在山东半岛南3号海上风电场建设了全球首个0.5MW深远海漂浮式光伏实证项目,该项目由环形抗风浪浮体、耐海洋环境的高强薄膜、光伏系统等组成,通过海上升压站送出至电网,开启了深远海漂浮式风光同场项目新篇章。

在青海共和、四川甘孜、黑龙江大庆分建成建成了全球品种最全、方案最多、样本分析最权威国家级太阳能发电、储能实证基地,发布了《国家电投光伏储能实证蓝皮书》,为全球光伏行业的设计研发、设备制造、施工、技术标准编制和产品性能等提供实测数据,有力推动光伏电站高效集成应用。

国家电投集团将光伏电站与农、林、牧、渔等产业相结合,实现了“既要金山银山,又要绿水青山”的人与自然的和谐发展。江西乐平农光互补项目,光伏安装高度2.8米以上,不影响农业种植,阳光福照度更符合农作物生长。江苏建湖渔光渔光互补项目开发了“上可发电、下可养鱼”的光伏电站,形成光伏发电与渔业、旅游业的高度融合。

安徽鑫晟、浙江嘉兴以及景德镇、神头等工业园区光伏项目利用闲置屋面建设光伏电站,降低了用户的用电成本。光伏发电与多种产业协同发展。还有青海共和牧光互补“草原牧场”、北京金融街智慧楼宇“建筑光伏”、安徽“美丽小岗村”综合智慧能源等示范项目;四川、贵州、河北等区域光伏扶贫项目;北京、宁夏区域氢能大巴、换电重卡、光伏制氢等绿电交通、绿电转化项目,积极为国家“3060”目标落地实施贡献智慧和力量。

“双碳”新时代

2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上宣布了中国“3060”双碳目标,同年12月,习近平主席在气候雄心峰会上宣布,到2030年,非化石能源占一次能源消费比重将达25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达12亿千瓦以上,为中国光伏发电行业发展再次注入了蓬勃活力,中国光伏发电装机容量增速开始止降回升。

2020年,在“双碳”目标驱动下,中国光伏发电行业再次回暖,叠加补贴政策期限将至等因素,中国光伏发电装机容量增速开始回升,新增装机容量创历史第二新高,累计装机容量突破2.5亿千瓦。

随着中国能源发展进入“双碳”时代,光伏发电行业也开始进入全面平价上网的时代。2021年6月,国家发改委印发《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》,明确自2021年起对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目,中央财政不再补贴,实行平价上网,对新建户用分布式光伏项目全电量补贴标准降至0.03元/千瓦时。自此,中国光伏发电项目基本进入全面平价时代。

2021年,中国光伏发电迎来了平价上网的新元年,随着技术不断进步和成本持续下降,市场自由竞争势头强劲,年度光伏发电新增装机达到5488万千瓦,为历史最高水平,累计装机规模突破3亿千瓦,稳居世界第一。

2021年,分布式光伏年度新增装机2932万千瓦,首次超越集中式光伏新增装机,装机容量占中国光伏发电总装机比例也已超35%,开启了与集中式光伏并举发展的新阶段,总装机规模也达到了30599万千瓦。

光伏电站开发运营也随着“双碳”目标开始再度火热。近年来,除国家电投、华能集团、大唐集团、华电集团、国家能源集团、三峡集团、中广核集团等国企外,协鑫集团、中利集团等民营光伏企业也继续扩大光伏发电业务,此外,晶科能源、正泰电器、林洋能源等原主营业务并不包含光伏发电的上市公司也纷纷投入大量资金进入光伏发电领域。

经历了波折的发展,中国光伏发电行业正呈现出前所未有的市场活力。而强大的产业也必然会孕育出强大的龙头企业。

国家电投集团(前身中电投)自2010年进军光伏发电领域,建成首个光伏项目(中电投西藏桑日10 MW光伏),实现了光伏资产从无到有的蜕变。2016年8月23日,习近平总书记在青海省视察期间,调研了国家电投太阳能电池生产车间,并做出了“一定要将光伏产业做好”的重要指示。“十三五”时期,国家电投集团深入贯彻落实总书记指示精神,坚持新发展理念,立足“三商”定位,提出了“2035一流战略”,加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。2021年底,国家电投电力装机达1.95亿千瓦,清洁能源装机达1.19亿千瓦,占比突破61.27%;在运光伏电站893座,装机规模4113万千瓦,成为全球最大的光伏发电企业。

国家电投境内光伏装机4056.45万千瓦,主要分布在青海、河北、贵州、新疆、宁夏等30余个省区;境外光伏装机规模56.33万千瓦,主要分布在日本、马耳他、墨西哥、澳大利亚等5个国家。

国家电投不仅仅是世界光伏发电装机规模最大的企业,也是光伏产业规模世界第一的企业。在上游原材料方面,国家电投是国内唯一一家可批量生产和销售电子级多晶硅的企业。截至 2020 年底,国家电投集团电子级多晶硅产能 3300 吨,多晶硅产品已完全满足多种尺寸集成电路用硅片质量要求。

在硅片、电池及组件方面,2020年国家电投集团硅片产能 1.2亿片,电池总产能1100MW。公司作为行业内唯一同时量产P型PERC、N型 TOPCon和N型IBC电池的企业,目前三种产品的量产平均转换效率分别为:22.8%、23.6%、24.1%,处于同等技术路线国内先进水平。太阳能组件产能 625MW,产品质量通过了国内外的权威认证。

国家电投积极研发未来光伏发电新技术。国家电投集团黄河水电西宁太阳能公司2019年底完成 200MW N 型 IBC 电池及组件项目建设,是国内第一条高效率、低成本的智能化全自动 N 型IBC电池和组件量产线。在HJT技术方面,国家电投集团中央研究院自主开发出效率超过24.5%的高效晶体硅铜栅线异质结(C-HJT)电池量产制备技术,电池性能处于国际先进水平。

为了实现光伏产业链循环经济,引领光伏行业循环经济的发展方向,国家电投2021年开展了50MW的晶硅光伏组件回收产业化及循环经济产业示范线方案设计。计划2022-2023年完成示范线方案可研论证示范线设备定制和产线安装、工艺调试。2025年建成从硅片、玻璃、铝边框、银浆、其他贵重金属等可回收利用材料循环利用产业链。

经过多年努力,国家电投打造了集多晶硅制造、高效组件研发、勘测设计、工程建设、生产运营、金融服务、回收循环经济等为一体的光伏全产业链。

为了促进光伏发电在能源转型中发挥更加重要的作用,国家电投积极发挥自身运营、系统集成、投资等方面优势,创新实践了“多能互补”、“农光互补”、“渔光互补”、“光伏+生态+扶贫”、“光伏+治沙”、“光伏+建筑”、“漂浮式水上光伏”等多种“光伏+”发展模式,形成了光伏系统集成优化与“光伏+”模式的核心竞争力,并取得了良好的经济效益和社会效益。

2021年9月29日,国家电投集团向全社会发布了《建设世界一流光伏产业宣言(升级版)》,明确提出:到2025年,国家电投将实现装机规模8000万千瓦以上,布局若干世界级光伏产业研发中心和光伏实验实证基地,培养一批全球顶尖的一流光伏领军人才。加强光伏应用集成创新,实现“光伏+”新模式,实现光伏向工业、交通等赋能,实现农光互补、渔光互补等。

到2025年,国家电投不仅将实现新增光伏设备全部国产化和“近零碳”采购;率先开展退役光伏组件回收商业应用,积极探索产业循环新模式,力争国内市场占有率达到20%。而且国家电投会勇当产业链领军企业,全力打造涵盖研发、设计、制造、建设、运营、回收等环节的光伏绿色产业链;建立光伏全产业链大数据分析平台,提供绿证、碳资产认证、碳交易服务等增值服务等。

随着中国进入“十四五”发展阶段,中国光伏发电行业发展也开启了新征程。在国家电投这类光伏龙头企业的带领下,中国光伏必然会实现技术的不断进步和成本的持续下降,从而迎来光伏发电行业“十四五”的高质量发展。

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