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中国光伏产业发展分析与评价

时间:2020-04-04 来源:网络 浏览:

随着世界经济的快速发展,石油、煤、天然气等一次能源供应日趋紧张,全球性的能源短缺、环境污染、气候变暖等问题日益凸显。建设生态文明,积极推进能源革命,大力发展可再生能源,已经成为世界各国可持续发展的重大战略选择。太阳能作为取之不尽的、清洁的可再生能源,其开发利用对生态环境保护、缓解能源危机意义重大。本文通过对光伏产业发展历程的综述,深刻剖析产业发展存在的各种问题,通过案例点评总结经验教训,探索未来光伏产业发展的方向与政策,为未来光伏企业发展提供经验借鉴,同时为相关部门制定光伏产业政策提供参考。

一 光伏产业分析

(一)产业定义

光伏产业,简称“PV”(Photovoltaic),是指通过光伏效应,使太阳光直射到硅材料上产生电流来直接发电。光伏产业主要包括晶硅、硅锭、硅片、电池片、电池组件、应用系统6个环节,另外还包括生产设备这一辅助环节。其中,上游产业链主要包括硅棒、硅锭、硅片等环节;中游产业链主要包括电池片、电池组件等环节;下游产业链主要是应用系统环节。光伏产业链结构如图1所示。

图1 光伏产业链结构

(二)产业结构

围绕光伏产业链,目前全球光伏企业主要涉及光伏生产设备、光伏零部件、光伏原材料、太阳能电池组件、销售商、光伏系统安装等领域。全球光伏产业结构如图2所示。

图2 光伏产业结构

1.中国光伏企业在全球光伏企业中居主导地位

经统计,截至2014年1月,全球光伏企业数量总计30033个。其中,中国企业数量为5827个,占全球总量的19.40%。在光伏产业链的各环节,首先,中国光伏原材料企业占据绝对优势,占全球总量的65%;其次,中国光伏生产设备企业与太阳能电池组件企业也较多,接近全球总数的50%;最后,光伏零部件生产企业也占到了全球总数的35%,这些企业对世界光伏产业的发展起到了重要的推动作用。全球光伏企业布局结构如图3所示;中国光伏企业布局结构如图4所示;全球与中国光伏企业数量对比如图5所示。

图3 全球光伏企业布局结构

图4 中国光伏企业布局结构

图5 全球与中国光伏企业数量对比

2.从产业链的总体布局来看,光伏企业主要集中在产业链下游

截至2014年1月,首先是光伏系统安装企业(安装太阳能电池板的公司)数量已达到16756个,包括地面安装、屋顶安装以及光伏建筑一体化(BIPV)安装公司等,占到总数的55.79%;其次是光伏原材料生产企业,总计有4059家,占到总数的13.52%,主要生产用于制造太阳能电池板/光伏组件、电池片、硅锭以及硅片所需的原材料。另外,经营光伏套件、电池板、逆变器、支架系统及其他光伏零部件的经销商和批发商总数为3016家,占到企业总数的10.04%。

3.从单个领域来看,主要以生产晶体硅和电池片的相关企业为主

光伏生产设备企业主要以晶体硅电池组件制造设备企业和电池片制造设备企业为主。其中,晶体硅电池组件制造设备企业占光伏生产设备企业的37.99%,电池片制造设备企业占到28.91%。光伏零部件企业中,生产逆变器、支架系统、蓄电池及充电控制器等产品的企业在该领域占有较大比重。其中,逆变器企业占光伏零部件企业的26.68%,支架系统企业占到21.43%,蓄电池企业占到13.60%,充电控制器企业占到13.28%。光伏原材料企业主要以晶体硅电池组件生产用原材料企业和薄膜组件生产用原材料企业为主,分别占光伏原材料企业总数的35.03%和34.91%。太阳能电池组件企业主要以晶体硅企业为主,占到太阳能电池组件企业总数的77.99%。光伏产品的销售商主要分布在欧洲地区,占总销售商的53.35%,其次是亚太地区占到总数的23.28%。光伏系统安装企业主要分布在欧洲,占安装企业总数的53.71%,其次是美洲地区,占到企业总数的30.40%。

(三)产业特点

1.技术特点

与常规发电产业相比,光伏产业技术具有如下特征。

第一,发电能源可持续。太阳辐射能取之不尽,用之不竭,世界各地均有太阳光照。另外,地球中光伏发电所需的硅元素也很丰富,为太阳能持续利用提供了保障。

第二,发电能量回报率高。太阳能光伏发电是由光子直接转换成电能,没有传统发电的中间机械部件,维护成本低,转换效率高,可达到80%左右,具有较高的能量回报率。

第三,生产装备成本高。传统发电技术壁垒低,生产成本低。而太阳能技术包括太阳光转化电能的一系列过程,装备是整个产业链的基础,技术要求高,导致生产成本高,是制约光伏产业发展的重要因素。

第四,储能技术是关键。目前,光伏产品未能完全普及,其主要原因是夜里光伏产品接收不到太阳,不能实现白天和黑夜的连续发电。这就需要发明储能技术,解决夜间不能发电的问题。目前,储能技术成本较高,发展还不太成熟。待储能技术成熟了,光伏产品实现了白天和黑夜的连续发电,光伏产业才能逐渐普及。

第五,光伏发电是清洁能源。燃煤是环境污染的重要因素。目前,我国发电还是以燃煤为主,对环境的污染很严重。而太阳能是清洁能源,在光伏发电过程中没有排泄物,对环境不产生任何污染,系统报废后也能进行循环再利用,没有遗留问题,有利于环境保护。

第六,发电网络布局灵活。太阳能光伏发电的光伏阵列设置,可以安装在任何有太阳光的地方,不需要额外投资建立专门的场所。另外,太阳能光伏发电系统适合在偏远地区、沙滩戈壁安装,解决偏远、零星分布地区传统发电不足的问题。

2.产业发展特点

第一,光伏产业日益集中。从世界光伏产业链的企业组成来看,目前,大部分光伏企业的产品主要集中在硅片、电池片和电池组件,以及光伏系统安装等方面。我国光伏产业链主要集中在下游,投资少,技术门槛低,企业之间竞争很激烈,于是出现了恶性降价争夺市场的局面。光伏产业的过度集中,导致产品低附加值,再加上恶性竞争,使得这些环节的利润迅速减少,价格战不断升级。

第二,光伏市场存在供过于求的现象。2008年以来,美国金融危机的出现,导致全球的光伏市场供过于求,2011年的欧债危机更加剧了这一状况。直到2013年以来,光伏市场产能过剩有所缓解,但仍然处于产能过剩的状态。据SEMI China[1]预测,2013年上半年以来,国内光伏业产能达40吉瓦,目前实际出货量仅为11.5吉瓦,全球产能过剩20%。可以预见,未来在短时期内光伏市场的供过于求状态很难改变。

第三,光伏发电装机快速扩张。近年来,全球光伏发电装机容量不断增长,除了德国,中国、美国、日本的光伏市场也在迅速扩大,2012年全球光伏发电累积装机容量达到1.02亿千瓦。目前,中国已超过美国,在累积数据方面跃居世界第三位。随着绿色能源的普及,光伏发电装机容量有进一步增长的趋势。

第四,发达国家掌握着核心技术。太阳能光伏产业的关键环节是推广应用,核心问题是技术创新。目前,核心技术主要在于提高光电转换效率和稳定性,以及如何降低成本等方面,而这些技术主要掌握在美国、德国和日本等发达国家的企业手中。在光伏产品安装领域,德国和日本占据市场2/3的份额。我国目前主要靠进口生产线,尤其是在多晶硅主流技术方面,我国仍与发达国家存在一定差距,并且各产业链单兵作战的现状亟待改变。

(四)技术进步与市场应用前景

1.技术进步情况与展望

目前,太阳能电池主要包括晶体硅电池、薄膜电池以及其他材料电池,其最重要的参数是光电转换效率。目前单晶硅电池转换率普遍为16%~18%,多晶硅电池普遍转换率为15%~16%。据调查[2],2013年,博世太阳能(阿恩施塔特,德国)和哈梅林太阳能研究所(ISFH,Emmerthal,德国)使用离子注入指叉背结背接触(IBC)技术,生产的高效晶体硅太阳能光伏电池效率可达到22.1%。中电光伏(CSUN)的单晶太阳能电池转换率已达20.26%。尚德的电池片早在2012年3月12日就宣布,采用其专利Pluto(冥王星)技术已将光伏电池的转换效率提升至20.3%。2013年3月,松下开发的面积超过100平方厘米的实用级别晶体硅太阳能电池单元实现了24.7%这一世界最高的单元转换效率,比美国Sun Power公司2010年达到的24.2%高出0.5个百分点。晶体硅太阳能电池单元的理论效率为29%,但实际应用中只能达到25%~26%。2013年6月,日本夏普(Sharp)研发的太阳能电池转换效率为44.4%,是目前全球最高的转换效率。可以预计,随着科技的快速发展,光伏发电效率将逐步得到提高。

薄膜电池是用一层薄膜制成太阳能电池,用硅量少,成本低,又是一种新型建筑材料,可以与建筑相结合。目前,硅原材料日趋紧张,薄膜太阳能电池已成为光伏市场发展的新趋势,其种类主要包括硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)[3]。薄膜电池具有成本低、弱光性好及适合与建筑结合等优点,但是,在如今的市场环境下,薄膜电池的劣势也非常明显。从市场份额角度来说,晶硅电池占有绝对的主导优势。另外,从转化率角度来讲,晶硅电池转化率高且稳定,大面积电池最高转化率可达24.7%,而同等条件下,薄膜电池转化率最高仅可达15.7%[4]。可见,薄膜电池技术短时间内超越晶硅不太可能实现,但从长期来看,由于薄膜电池技术具有可实现较高的极限转化率、对光照要求低、弱光性能好等一系列的先天优势,薄膜电池较光伏电池具有更广阔的市场前景。

2.主要应用方向

根据光伏系统的运行方式,发电系统可分为离网光伏发电系统(以下简称“离网系统”)和并网光伏系统两大类。20世纪90年代后期,离网光伏发电系统是每一家太阳能公司的主打产品。随着工业化国家实施了各种奖励措施,并网光伏市场在2006年后蓬勃发展,离网光伏发电系统在今天看起来落后了:光伏组件进入离网光伏发电市场的应用仅为全球太阳能光伏市场规模的10%。尽管其占很少的市场份额,但离网光伏发电系统对于远离公共电网的无电地区和一些特殊应用领域发挥了重要作用,如为偏僻农村、牧区、海岛、高原、沙漠的农牧民提供照明、电视、广播等基本的生活用电,为通信中继站、沿海与内河航标、输油输气管道阴极保护、气象台站、公路道班以及边防哨所等提供稳定电力,也是光伏应用中唯一自由和非补贴市场下仍可以赢利的方向。换言之,到目前为止,离网光伏发电系统在一些应用领域是经济的,具有无可取代的地位,特别是随着未来分布式能源的进一步发展、储能技术的不断提高,离网光伏发电系统具有广阔的市场前景。

当前,太阳能电池的效率大多在15%,再加上成本高,使光伏并网系统产生的电力在成本上较传统发电成本高很多,在技术或生产工艺方面没有取得革命性突破前大力推广应用的经济性不大。另外,随着未来能源结构的多元化,以及分布式发电、微电网技术、智能电网技术的不断发展,可打破大电网的垄断,为离网系统的应用提供更多机会,未来离网光伏系统份额存在逐步增加的趋势[5]。光伏发电系统并网运行,是提高光伏发电规模的重要技术出路,也是未来技术研究的主要方向。当前,光伏发电系统并网有集中式并网和分散式并网两种方式。集中式并网的优点是电能可以直接被输送到大电网,适于大型光伏电站及荒漠光伏电站并网;缺点是投资大、建设期长、占地面积较大。分散式并网的优点是所发出的电能可直接分配到用电负载上,特别适于与城市建筑结合。由于这种方式投资小、建设快、占地面积小,国家大力支持,是当前我国光伏发电并网的主流[6]。2010年12月,我国实施了金太阳示范工程,推进了我国光伏发电的规模化发展。2012年5月,龙源西藏羊八井20兆瓦光伏电站正式投产发电。2013年2月,甘肃永昌正泰公司的100兆瓦光伏电站正式并网发电。该项目是该公司在国内已建成的装机规模最大的光伏电站,也是甘肃省内最大规模的光伏电站。正泰公司光伏并网发电项目总建设规模为100兆瓦,地址位于金昌市永昌县河清滩,海拔高度1670米,占地面积约237公顷,运营期超过25年,平均年发电量为13770万千瓦时,与同容量燃煤发电厂相比,每年可节约标准煤约6万吨,氮氧化物约444吨、烟尘约899吨,对节能减排和环境保护具有非常重大的意义[7]。在国家政策的大力支持下,较大规模并网发电同样具有较好的发展前景。

二 光伏产业当前问题深度分析

(一)政策问题

1.电池原料行业门槛高

多晶硅是制造太阳能电池的重要原材料。为了避免重复建设,确保产业健康发展,工信部、国家发改委以及环保部联合出台了相关文件,设置了入行门槛。相关文件的出台,一方面,促进了行业有序发展;但另一方面,限制了新入行的企业,对新项目产生了很大影响。这促进了大企业的价格垄断,使原材料价格居高不下。

2.国家投入力度不高

太阳能光伏发电自身调节能力差,其发电会受昼夜变化、气象变化、季节变化等多种因素的影响。面对这种状况,我国电网技术还不能满足现状发展需求。要实现以清洁能源替代传统能源的“能源革命”,必须建立适应清洁能源间歇式发电的信息化、自动化、互动化的“智能电网”。这就意味着要增加对“智能电网”的投入。由于电网投资巨大,我国一直忽视对电网的建设投资。到目前为止,我国对电网的累计投资占电力累积总投资的40%左右,导致电网建设滞后问题异常突出。

3.电厂电网规划脱节

目前,电厂和电网建设规划严重脱节,使二者建设也不相配套。我国光伏发电入网的标准全是推荐标准,有的已经过期,入网标准制定以及检测能力严重滞后于产业发展,导致产品质量良莠不齐,给电网安全带来了隐患。

4.产业政策的实施缺乏监督

目前,国家先后出台并启动了一系列促进光伏产业发展的政策,如“光伏特许权招标”、“光电建筑一体化”、“金太阳示范工程”和“标杆上网电价”等,这些政策的实施对我国光伏产业发展起到了一定的促进作用。但由于没有建立监督机制,一些项目批复之后存在“低购高报”、“围而不建”、工程质量差等情况,借工程名义骗取国家补贴资金。这些问题严重制约了我国光伏产业做大做强以及可持续发展。

(二)产业自身问题

1.上游产业缺乏核心技术

目前,美国、日本和德国掌握着光伏产业链上游技术,我国大多以模仿为主,形成了技术依赖,只能通过进口满足产业发展需求。我国上游产业的落后,严重影响了中游及下游产业的生产匹配度,导致下游产业恶性竞争,阻碍了整个产业链的健康发展。

2.国内市场极不稳定

目前,我国光伏产业发电的成本普遍为传统能源的10倍以上,发电成本较高。同时,由于垄断组织的控制,以及我国光伏产品市场发展不健全,新能源产品进入市场的成本也很高,光伏产品技术扩散难度较大,小企业成不了规模,市场发展非常不稳定。

3.部分产品产能过剩

光伏企业主要集中在产业链的下游,导致部分产品产能过剩,2009年,国家意识到了这一问题,并采取措施控制多晶硅项目的实施。但是,由于利益驱动,多晶硅项目仍然备受追捧,2011年后我国多晶硅产品库存积压严重,大部分企业纷纷倒闭,行业整顿迫在眉睫。

4.重复建设现象严重

在国家新能源政策的引导下,光伏产业发展势头猛烈,进入门槛低,具有较大的获利空间。在利益驱动下,地方政府大力支持光伏企业发展,光伏企业开始在全国范围内迅速扩张,由于缺乏科学合理的规划,在生产布局上盲目跟风、重复建设现象较为严重。

5.光伏并网存在瓶颈

目前我国的光伏并网存在如下问题:一是并网的相关技术不成熟,并网后容易对现有设备造成一定影响。二是太阳能因昼夜、气象和季节等的变化会对发电产生影响,导致光伏发电的间歇性与不确定性,对并网发电也会造成一定的影响。三是距离产生的缺陷。我国西北地区是太阳能辐射最多的地方,但是边疆地区发展落后,不需要大量电力,必须长途将电运输到东部地区才能发挥功能,但这需要巨大的财力投入。以上这些问题已经成为阻碍光伏产业发展的重要因素。

6.投入大,融资难

光伏行业属于资金密集型行业,需要大量的资本投入,光伏企业的主要融资渠道有银行信贷、风险投资和上市融资等几种。目前我国光伏产业大多规模较小,实践表明这些融资方式很难实现。虽然2009年国家制订了财政补贴计划,但这些补贴政策没有在真正意义上启动。

(三)各种问题之间相互制约

1.政府补贴不到位导致光伏企业并网难

目前,我国政府对电网运输企业给予的补贴较少,主要面向光伏电站企业,而光伏并网需要大量的资金投入来改善原有设备。因此,国家补贴政策应同时考虑整条产业链上的各个环节,确保各方面均衡发展。

2.上网电价不合理导致市场价格迅速下降

光伏并网发电后,国家公布了光伏上网电价,然而这个电价没有考虑日照条件不同地区的光伏发电情况,导致光伏上网电价倒推回来的光伏组件价格偏低,使我国光伏组件市场价格迅速下降。

3.光伏产业暴利导致忽略自有技术研发

光伏产业是新兴产业,由于早期国家的大力扶持,光伏产业迅速发展并且持续获利。在利益的驱动下,生产者忽视了技术的研发。目前各大装备公司还没有形成一套成熟的产业技术、装备和工艺,缺乏具有自主知识产权的核心技术。

4.核心技术缺失导致市场分布失衡

目前欧美一些国家纷纷缩减财政支出,对光伏产业等新能源行业的支持力度逐步下降,太阳能电池需求量大幅降低,我国的外销市场进一步萎缩。这种轻国内、重国外的市场分布失衡,归根结底是技术原因造成的。只有打破技术的限制,研发核心技术,减少生产成本,从而降低产品价格,才能开发国内市场,让国内老百姓用上清洁的太阳能产品。

5.高成本是制约光伏发电大规模应用的主要障碍

光伏发电成本较高,目前,光伏发电还主要靠政府扶持,高成本的运营根本无法与常规能源发电竞争,这制约了光伏产业的规模化开发和应用。

6.政策导向不明确导致产业链畸形

随着无锡尚德等企业在海外的成功上市,我国将光伏产业定位为优先发展的新兴技术产业。截至2011年底,我国的光伏电池制造企业已经超过500家。因为政府制定的政策导向不明确,大多数企业涌向了利润较高而技术门槛低的光伏产业链下游,企业开展重复性竞争,导致后期产能严重过剩,形成了畸形的光伏产业链。

三 光伏产业技术发展评价

光伏产业属于新兴的科技型产业,其核心问题在于科技的研发和推广。伴随着产业的发展,产业技术的结构调整必将不断引导产业结构的优化升级。产业在不断发展和技术升级相互作用的同时,要受产业发展机制的激励与制约,产业路径演变、技术结构变迁与产业发展机制三者的关系如图6所示。

图6 产业路径演变、技术结构变迁与产业发展机制的关系

(一)产业路径演变

1.产业演变阶段

第一阶段(2004年以前):产业萌芽期。这一阶段因为是初始阶段,产业规模小,各国产业政策不明确。据调查,中国当时只有6家晶体硅太阳电池制造企业,其生产能力总计才2兆瓦,即使这么小的产能也不能完全释放。2004年,德国出台了《上网电价法》,各国开始逐渐重视,光伏产业呈现增长趋势。

第二阶段(2005年至2010年底):产业成长期。在这一阶段,光伏产品产量稳步增长,年增长幅度超过100%,到2008年产量已达到2589兆瓦。虽然2008年爆发了金融危机,产能有所下降,但在国际金融危机还没有恢复的情况下,就出现了市场的快速启动,2009年全球太阳电池出货量达到12.464吉瓦,比上年增加了58%。2010年,中国光伏产业继续快速扩张,当年新增400条太阳能电池标准生产线,光伏产品产量达到13.01吉瓦,比2009年增长了173%,占当年全球光伏组件总出货量的47.8%。中国光伏组件生产已在全球居主导地位。

第三阶段(2011年至今):成长期向成熟期过渡。2011年,全球光伏市场迅速下滑,尤其欧洲光伏产业政策出现了不确定性,意大利和德国的补贴政策也不明朗或者补贴下降,光伏市场开始萎缩,太阳电池伴随产能的继续扩大,其出货量大幅减少,出现供过于求的局面。此时,作为光伏组件生产的大国,中国光伏产品大量积压,各个企业开始竞相压价。由于价格低,企业资金链断裂,部分企业破产后重组,无锡尚德便是典型案例。

2.国外光伏产业发展现状

当前,全球光伏市场蓬勃发展。截至2012年底,全球光伏累计装机容量已超过100吉瓦。而2012年全年,全球总装机容量约31吉瓦,其中,欧洲装机容量17.16吉瓦,占全球该年总装机量的55.4%,居世界首位;其他国家总装机量为13.84吉瓦,占全球总装机容量的44.6%。从中可看出,欧洲太阳能光伏商业化的发展远超过其他国家。世界光伏电池发货量逐年攀升,从2004年的1195兆瓦上升到2012年的31898兆瓦。

3.我国光伏企业发展现状

我国的光伏电池产量占世界总产量的73.2%。国内光伏市场2020年的发展目标是年装机容量达到15吉瓦,累计装机容量达到100吉瓦。目前,中国的光伏产业已形成规模化生产,居世界第一位。电池技术涵盖晶体硅、薄膜、聚光光伏(高效电池)领域,在逆变器、太阳跟踪器和光伏系统等方面均已形成规模。截至2014年1月,我国光伏企业约有5827家(包括台湾和香港地区),主要以经营光伏原材料、光伏生产设备、太阳能电池组件和光伏零部件为主,其中光伏原材料企业已经占到全球总量的65%。随着我国企业的快速发展,其产能也不断提高。截至2012年,我国光伏产业在海外上市市值最高的十大公司排名及国内光伏企业营业收入排名如表1所示;国内主要中下游光伏企业的有效产能情况及排名如表2所示;2012年我国主要光伏企业产能/产量如表3所示。

表1 我国光伏企业海外上市市值及营业收入排名

表2 2013年企业的有效产能情况及排名

表3 2012年我国主要光伏企业产能/产量

4.我国光伏市场发展现状

2012年,中国光伏装机4.5吉瓦,增速达到66%,累计装机量近8吉瓦,占世界累计装机容量的7.9%,排在世界第四位。从应用类型来看,我国大型光伏电站占绝大多数,截至2012年底我国大型光伏电站累计装机近4400兆瓦,占我国光伏累计装机容量的63%。2000~2012年我国与全球年度累计光伏装机容量对比情况如图7所示。

图7 2000~2012年我国与全球年度累计光伏装机容量对比

预计到2050年,我国煤电比例从现在的72.5%,下降到26.7%,实现了电力结构转型。光伏装机基本目标达到10亿千瓦,光伏装机容量比例为25.38%,比美国(27%)和欧盟(49%)低。按照高比例可再生能源设定的我国能源发展路线图,其安全性、成本、储量、技术及对于环境的影响可以预测:2050年可再生电力占一次能源消费总量的40%,占总电力需求的60%。国内光伏市场发展目标如图8所示。

图8 2011~2020年国内光伏市场发展目标

随着光伏组件价格的不断下降,国内企业开始从成本控制和提升产品转换效率两个方面入手,尽量保证利润、减少亏损。在成本控制方面,国内一线的组建厂商通过原材料采购成本控制及在生产过程中的成本控制,来降低生产成本[8]。2012年国内光伏组件价格及其成本如图9所示。

图9 2012年国内光伏组件价格及其成本

5.光伏产业未来发展预测

光伏产业的发展是世界趋势。2012年6月,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究显示:到2050年,在美国,可再生能源将提供80%的电力供给,其中光伏总装机容量将达300吉瓦,占总电力装机容量的27%;欧洲可再生能源委员会发布的名为《反思2050》的报告指出,到2050年,欧洲已不再使用煤炭等传统能源,其能源供给全部来自可再生能源,其中光伏装机容量将达到962吉瓦,占总装机容量的49.2%。可见,未来全球光伏市场将居主导地位。

中国面对世界光伏产业发展的竞争局势,未来发展趋势主要体现在以下几方面。

第一,多晶硅产量不断提高。随着下游太阳能产品应用不断扩大,全球光伏企业产能将不断提升。截至2013年底,全球多晶硅产量已经达到23万吨[9],我国多晶硅产量达到了8.46万吨[10]。据测算,2014年全球多晶硅产量可达26万吨,我国产量约10万吨,主要集中于江苏中能、特变电工、大全新能源等几家企业[11]。然而,受“双反”政策的影响,国外对我国光伏市场低价倾销,我国光伏市场供应量不断扩大,我国企业仍将承受低价压力[12]。2009~2013年,中国与全球多晶硅产能和产量状况对比如表4所示;我国多晶硅需求、产量与进口量的统计与预测如表5所示;中国多晶硅制造产能与趋势如图10所示。

表4 2009~2013年中国与全球多晶硅产能和产量状况对比

表5 2009~2013年我国多晶硅需求量、产量与进口量统计与预测

图10 2009~2013年中国多晶硅制造产能与趋势

第二,电池组件产量持续增长。随着行业的不断整顿以及国家政策的逐步引导,光伏产业经营状态开始好转,各企业开始逐步扩大产能。2014年,全球光伏组件产量呈现增长势头,全年达到43吉瓦。我国光伏企业多集中在下游产业链,企业生产规模快速增长,2014年全年我国光伏组件产量超过28吉瓦,产业链下游产业继续膨胀。原材料的涨价及国外市场的不稳定,给我国光伏产业生产也造成了经营压力。我国光伏组件制造产能发展趋势如图11所示;2004~2013年我国年光伏电池组件的产量、出口量、安装量及出口比例情况如表6所示。

图11 2006~2014年我国光伏组件制造产能发展趋势

表6 2004~2013年光伏电池组件的产量、出口量、安装量及出口比例

第三,分布式发电将成为光伏市场发展的重点。2013年,国务院出台了多个关于上网电价、补贴资金、并网管理等促进光伏产业发展的政策文件,以破解光伏产业发展瓶颈,推进我国光伏产业规模化发展。考虑到分布式发电对我国的重要性,国家开始高度重视,把分布式发电纳入国家“十二五”规划,提出20吉瓦为分布式发电占总容量的57%。2014年,国家继续加大分布式发电的扶持力度,在光伏建设容量目标中,有8吉瓦为分布式发电,占总目标的67%。由于目前我国分布式发电技术及模式尚不成熟,具有较大的潜在风险,其规模化发展将受到一定阻碍。

第四,光伏发电距离平价上网越来越近。2011年7月,国家统一了光伏上网电价补贴政策,实行每千瓦时补贴1.15元或1元的政策;同年8月,发布了《中国光伏发电平价上网路线图》,预测我国2014年将实现“平价上网”,2015年,我国部分地区可以实现用户侧的平价上网,2020年全国大部分地区可以实现发电侧的平价上网,2030年我国将全部实现发电侧的平价上网。我国不同地区光伏发电价格变化趋势如图12所示,光伏发电达到“平价上网”路线如图13所示。

图12 我国不同地区光伏发电价格变化趋势

图13 光伏发电达到“平价上网”路线

第五,产业环境不断优化。自2013年以来,随着我国促进光伏产业发展一系列政策的出台,国家的支持力度不断加大,使光伏产业的发展环境得到逐步改善。此外,为了规模化企业能够顺利融资,中国银行业监督管理委员会、国家开发银行等金融机构不断与行业主管部门密切合作,出台金融扶持政策。面对产业存在阶段性过剩、产业整合推进困难及外部贸易不确定性等问题,2014年,国家继续加大扶持政策,通过采取推进技术进步、规范行业发展等措施推进光伏产业发展。

(二)技术结构变迁

1.技术结构变迁阶段

1958年至今,光伏产业的技术结构变迁经历了三个阶段。

第一阶段,技术开发阶段(1958~1980年),是光伏产业技术的萌芽期。1958年,中国电子科技集团第十八研究所设立课题进行太阳能电池研究,从此我国开始了太阳能电池研究。1960年天津十八所制成的太阳电池雏形,效率为1%,1962年制成P+/n型单晶硅电池,效率为6%~8%。自此,全国各大城市的科研院所开始了太阳能电池的研究,一些电池厂开始小批量生产太阳能电池,到1979年成立了光伏委员会,并于1980年开展了第一次光伏技术的学术交流,为我国光伏产业快速发展奠定了基础。

第二阶段,技术验证阶段(1981~2000年),是光伏产业技术的成长期。自1980年首届中国光伏大会在北京举行后[13],有关光伏的学术交流会不断开展,学者们不断交流光伏技术经验与创新成果。1990~2000年,一批光伏企业应运而生,生产的大批光伏产品开始出口。1998年,成立了中国可再生能源产业协会(CREA),推动了中国光伏技术,尤其是产业化技术和应用技术的进步。

第三阶段,技术应用启动阶段(2000年至今),是光伏产业技术的蓬勃发展期。2000年以来,中国光伏技术发展很快,实现了由空间光伏向地面光伏的转型,由独立电源向并网发电的转型,由光伏作坊向光伏工厂的转型,由国内市场向国际市场的转型。以无锡尚德为代表的光伏知名企业不断壮大,并在全球光伏企业中占据重要地位。目前,中国光伏产品的市场占有率已居全球的主导地位。

由于我国光伏产业缺乏核心技术,因此,我国光伏产业全产业链还未到达成熟期,需要进一步加强光伏产业的自主创新,推进光伏产业发展。

2.技术分类

光伏发电技术是太阳能技术的一种,大致分为晶体硅电池技术和薄膜电池技术两大类,晶体硅电池技术是在光伏发电技术领域占据绝对优势的主流技术。目前,规模化生产的电池主要包括非晶硅薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池三种。其中,非晶硅薄膜电池的优点是耗硅量低、生产成本低、高温特性好,缺点是寿命短、稳定性差、转换率低。碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池的优点是材料消耗量、生产成本、制造能耗和平均售价均较低,光电转换率也明显高于非晶硅薄膜电池,缺点是与多晶硅光伏电池相比,碲化镉薄膜电池的光电转化率明显偏低[14]。光伏发电技术的基本分类如图14所示。

图14 光伏发电技术的基本分类

3.技术特征

第一,转换效率。转换效率是评价电池技术的重要指标。转换效率越高,单位面积的发电量越高。目前所有电池的产业化效率都与其实验室最高转换效率存在一定差距,这也表明光伏产业技术还存在较大提升空间。目前,在实验室所研发的硅基太阳能电池中,单晶硅电池效率为25.0%,多晶硅电池效率为20.4%,CIGS薄膜电池效率达19.6%,CdTe薄膜电池效率达16.7%,非晶硅(无定形硅)薄膜电池的效率为10.1%,而在实际应用中效率略低于这一水平[15]

第二,组件衰减。光伏组件衰减是指电池转换效率及组件输出功率经过一段时间后的降低。由于组件服务期长达20~25年,为了评估组件在野外工作的耐久性,通常要对组件进行寿命循环实验。玻璃封装的组件每年的衰减以及寿命周期内(20年)的衰减情况如表7所示。

表7 不同技术组件的衰减特性

第三,对温度的敏感性。光伏组件的特性与工作温度有着密切的联系。由于组件直接工作于强光下,通常工作温度要比环境温度高20℃左右。当组件工作温度达到4520℃时,晶体硅组件输出功率损失比标称的损失大10%。相比之下,薄膜电池组件比晶体硅电池的温度系数低,即在高温下功率损失要小。不同电池技术的温度系数如表8所示。

表8 不同电池技术的温度系数

(三)产业发展机制

1.构建“规划、计划、政策、监管”四位一体的发展机制

2012年中国光伏产业的危机势态,对产业发展造成了非常不利的影响,众多企业陷入停产、破产的困境之中。在此情形下,我国接连出台一系统产业政策,初步形成了以“规划、计划、政策、监管”为主的光伏应用体系。工信部统计数据显示,2013年上半年我国电池组件产能超过40吉瓦,约占全球的67%;产量约11.5吉瓦,约占全球的67.5%,同比持平。出口量约7.5吉瓦,出口额近50亿美元,同比下降37%。我国光伏产业发展形势及经营状况有所好转,国内光伏市场逐步扩大。与此同时,根据国家能源局发布的《分布式光伏发电项目管理暂行办法》和《光伏发电运营监管办法》两大政策,国家电网公司对分布式电源服务办法进行了修订,加上国家能源局发布的《光伏电站项目暂行办法》,以及出台的上网电价、分布式光伏发电等补贴政策,使光伏产业形成了“规划、计划、政策、监管”四位一体的发展机制。

2.构建CDM清洁发展机制

《京都议定书》提出了缓解气候变暖的CDM清洁发展机制。截至目前,我国已经实施了多个CDM项目。实践表明,清洁发展机制的实施将有效解决我国光伏企业的技术、资金等问题,促进光伏产业的发展。

3.完善光伏产品准入机制

“金太阳示范工程”推动了光伏产品生产企业的认证,但其本质上是自愿性的产品认证,在市场调节方面存在较大困难。随着光伏产品技术的不断进步,光伏产品的质量保证将面临挑战。完善光伏产品准入机制,加强产品认证,已经成为政府推动我国光伏产业发展的当务之急。

4.完善可再生能源资金支持机制

在国家政策的大力支持下,我国可再生能源发展迅速。2011年后,可再生能源发电项目补贴发放推迟,导致企业资金运转困难,对整个产业链产生了巨大影响。随着可再生能源发电规模的继续扩大,其投资必将不断增加,进一步完善可再生能源发展的资金扶持机制是当前相关政府部门关注的重点。

5.制定贸易争端化解机制

欧美“双反”给我国光伏产业带来了巨大冲击,与其他国之间出现了贸易摩擦,我国需要采取有效措施缓解“双反”造成的影响。一是进一步完善贸易预警和出口自律等单边行动机制,通过预警与自律机制的逐步完善,最大限度地减少和解决与其他国家的光伏贸易摩擦。二是强化我国与美国、欧盟之间的双边协调机制,化解光伏贸易摩擦。三是有效运用WTO多边贸易体制之下的争端解决机制,解决光伏贸易争端。

四 经典案例:无锡尚德的兴与亡

(一)项目概况

无锡尚德即无锡尚德太阳能电力有限公司。该公司于2001年成立,主要从事光伏产品的研究、生产和销售,是集研发、生产、销售于一体的外商独资高新技术企业。该公司在施正荣的带领下,几年内在全球建立了多个分支机构,拥有4个生产基地,其中国内3个、日本1个,全球员工达到1万多人。2005年7月,尚德公司以其较强的实力和产业前景入榜亚洲百强,当年年底,太阳能电池产品制造能力达到150兆瓦,已成为世界光伏企业前五强,并在2005年底成功上市,成为第一个在纽约股票交易市场成功上市的中国民营企业。2011年,该公司产能已达到近2400兆瓦,成为全球最大的光伏产品制造企业。2011年后,受“双反”危机及全球经济下滑趋势的影响,公司面临成本高、产能过剩、负债率较大等问题,公司经营和财务陷入危机,形势急转直下。2013年3月,尚德宣布破产。2013年10月,顺风光电宣布接盘尚德。

(二)技术研发

尚德公司在发展初期,高度重视技术创新,使其在全球光伏产业中占有重要地位。公司创始人拥有多项发明专利,为公司的技术研发创新奠定了扎实的基础。在技术创新管理方面,公司特别注重产品研发,建立了世界级的研发中心,在全球聘请资深专家指导公司的技术研发,并将公司收益的5%用于开发新产品,先后研发了高效低成本晶体硅太阳能电池等20多项具有自主知识产权的核心技术。尚德的自主创新,除了自主研发,还对国外设备进行引进改造创新,使得引进创新的设备适应各种复杂工艺要求,生产出的单晶硅、多晶硅太阳能电池转换率分别高达17.3%、15.5%。在同等条件下,世界同行生产的太阳能电池转换率分别为16%、14.5%。尚德技术已处于国际领先水平。

(三)案例点评

受“双反”及产能严重过剩的影响,国内光伏产业遭受了沉重打击。作为探索者,尚德收获了巨大成功,同时承担了更多的压力,尚德像是古代神话中追日的“夸父”一般,人才、技术、生产经验乃至海内外市场的开拓,都是尚德在“追日”的过程中积累后散播到国内各个企业的。同时,尚德所犯的错误,也让其他同行警醒,如何面对困境调整公司发展战略,是决定公司持续经营的关键。另外,尚德破产重组的经验表明,当公司破产后,实施破产保护、重组以及股权结构的调整是可行的,破产重整后,企业的生产、人工和资产不受破产影响,如果政府能够提供一个比较宽松的政策环境,让银行和债权人有信心,债务也不会有损失。尚德通过破产重组,整合了有效资源,改善运营管理,摆脱经营困境,盘活有效资产,通过市场化的办法促进公司持续、健康发展。

五 政策讨论与建议

(一)我国光伏产业政策现状

1.财政政策

2006年,国家出台了《可再生能源法》,明确提出支持和鼓励可再生能源的并网发电。

2009年3月,财政部与住房和城乡建设部联合颁布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》,制定了促进光伏屋顶计划与光伏建筑一体化应用补贴计划。

2009年3月23日,财政部印发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知,支持太阳能光电技术在城乡建筑领域应用的示范推广。

2009年7月,我国实施“金太阳示范工程”项目,补贴政策是离网补助70%,并网补助50%。

2009年3~6月,国家能源局启动第一个10兆瓦荒漠光伏电站特许权招标。13家投标单位的平均报价为1.42元/千瓦时,最后以1.09元/千瓦时的上网电价中标。

2010年4月2日,国家发改委批复了宁夏发电集团太阳山光伏电站一期、宁夏中节能太阳山光伏电站一期、华电宁夏宁东光伏电站、宁夏中节能石嘴山光伏电站一期发电项目,临时上网电价均为1.15元/千瓦时(含税)。

2011年8月,国家发改委发布了《关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》,确定了全国统一的光伏发电标杆上网电价。

2012年7月7日,国家能源局发布《太阳能发电“十二五”规划》。

2013年2月27日,国家电网公司发布了《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》。

2013年8月9日,国家能源局发布了《开展分布式光伏发电示范区建设的通知》,计划2015年累计完成装机容量1823兆瓦。

2013年8月29日,国家能源局发布了《光伏电站项目管理暂行办法》。

2013年8月26日,国家发改委价格司发布2013年最新光伏电价,采取统购统销模式,分3个区实行标杆电价,分别为0.90元/千瓦时、0.95元/千瓦时、1.0元/千瓦时;对于分布式光伏自用电和反送电量,均给予补贴0.42元/千瓦时;分布式光伏反送电量按照当地脱硫电价(0.35~0.45元/千瓦时)+0.42元/千瓦时收购;可再生电力附加从0.008元/千瓦时,提高到0.015元/千瓦时。我国目前每年约有400亿元用于支持可再生能源发电电价补贴,2015年以前能够完全满足补贴需求,其中风电装机为100吉瓦,光伏装机为35吉瓦。

2.税收政策

税收政策主要包括所得税政策、关税政策和增值税政策,是促进光伏产业发展的又一政策工具。

第一,所得税政策。目前,我国对部分太阳能光伏产品实行投资抵免与加速折旧等方面的税收优惠。另外,对隶属于新能源电力项目的国务院规定区域的外商投资企业按照15%的税率进行企业所得税的征收。

第二,关税政策。从1998年开始,国家对进口设备在规定范围内免征进口环节增值税与进口关税。目前,我国对太阳能电池免征进口税。

第三,增值税政策。国家税务总局出台了增值税政策,规定从2013年10月1日至2015年12月31日,对纳税人生产的太阳能产品实行增值税即征即退50%的政策。

除上述常见的政策外,还包含要素支持政策、政府采购政策、价格补贴政策等交叉政策,这些政策对光伏产业发展起到了一定的推动作用。

(二)我国光伏产业政策存在的问题

我国出台的一系列光伏产业政策,有力地推进了我国光伏产业发展,但就目前来看,这些政策的实施还存在许多问题。

1.缺乏促进技术研发的政策

目前,光伏核心技术掌握在发达国家手中,我国光伏产业技术主要集中在下游产业,要推进光伏产业发展,必须加强上游、中游技术研发和转化。国家有关部门考虑到这种状况,想通过扶持无锡尚德、天威英利等知名企业的技术研发,提升我国光伏技术在国际上的地位。但是,技术研发政策与产业发展政策不能有效衔接,导致技术扶持政策的效果并不理想。

2.补贴政策需要调整

我国光伏产业政策主要是以光伏产品生产量、销售量作为补贴依据。但在实施的过程中,效果并不理想,还存在许多漏洞,如出现了抬高造价、低价高报、东挪西建,甚至光报不建等现象,阻碍了光伏产业的健康发展。

3.未建立光伏产业政策的长效机制

我国光伏产业政策以财政补贴为主,但未建立长效机制。同时,由于光伏发电的不稳定性特点,以及技术的落后给现有电力系统带来很大挑战,电网企业不愿意接受光伏上网发电,仅靠政府补贴是不能解决根本问题的,需要制定长效机制,实现光伏电价市场化。

(三)政策建议

1.提高全民意识,加强产业组织管理

一是提高全民参与意识。通过电视、网络、报刊等媒体,广泛宣传光伏产业的重大价值与意义,提高全民参与新能源开发建设意识,并从民众上升到国家的高度,在国家社会经济发展中统筹考虑光伏产业发展,大力提升光伏产业在国民经济发展中的战略地位。

二是加强政府的组织管理。光伏产业发展是我国新能源发展战略的重要内容,需要各级政府部门做好光伏产业的顶层设计,规范市场交易行为。同时,与节能减排、扩大内需、环境改善相结合,加强与各部门的联系,明确各有关部委的产业管理分工,形成合力,切实解决产业发展中遇到的各种问题。

三是建立光伏产业协会。分别建立国家级及地方级光伏产业协会,吸纳全国光伏企业入会。发挥协会的作用,协调光伏企业之间的关系,完善光伏产业链,搭建光伏企业信息平台,防止行业的恶性竞争,规范行业发展,并为政府制定光伏产业政策提供参考依据[16]。通过充分发挥行业协会的作用,提升产业的竞争力及发展水平。

2.落实并完善光伏产业政策法规

一是抓紧落实产业扶持政策。目前我国已出台了一系列扶持政策,但各政策之间没建立起体系框架,落实起来相对困难。在今后一段时间内,要积极落实相关政策,对进口设备继续实行免征进口环节增值税政策,制定并出台光伏产品出口退税政策;把光伏产业作为优先扶持的产业,提供资金担保及融资的扶持;鼓励规模企业建立科研机构,对进行上游、中游产业链核心技术研发的企业在资金、税收方面给予扶持。

二是出台上网电价政策法规。电网公司不愿意接纳光伏并网是普遍存在的现象,这抑制了光伏产业的健康发展。尽快制定出台《上网电价法》,通过法律、法规强制电网公司收购高价电,对全国电网实施财政补贴,形成传统电网与光伏电网统一管理的机制,推动我国光伏产业健康、持续发展。

三是制定贸易争端解决政策。目前,我国还未建立成熟的应对机制面对“双反”对我国光伏产业造成的影响,使一大批企业遭受了巨大损失。加快建立贸易争端解决机制,对光伏国际贸易进行预警,是我国应对“双反”的当务之急。同时,提升我国的贸易诉讼能力,以便维护我国企业的正当权益。另外,加强与国外政府及企业的沟通,形成良好的国际贸易氛围,预防贸易争端的发生。

3.充分发挥政府的作用,规范行业发展

一是制定相应的行业准入和产品标准。目前我国整个光伏产业的标准规范缺失超过80%,在一定程度上影响了我国光伏产品在国际上的竞争力。在政策上,国家要求申请企业严格遵守工业和信息化部联合发布的《光伏制造行业规范条件》[17]。在项目选择方面,严格控制单纯扩大产能的新项目;技术选择方面,应采用工艺先进、节能环保、产品质量好、生产成本低的生产技术和设备;在产业规模方面,应选择具有太阳能光伏产品独立生产、供应和售后服务能力的企业;在环境保护方面,新建和改扩建光伏制造项目应严格执行环境影响评价制度,未通过环境影响评价审批的项目不得开工建设。另外,现有光伏制造企业及项目不满足规范条件的,根据产业转型升级的要求,在国家产业政策的指导下,应通过兼并重组、技术改造等方式,尽快达到规范条件的要求。

二是加快整合产业。2013年,无锡尚德宣布破产重整的案例及我国光伏产业遭遇欧美等国家“双反”的事件表明,是全球化的市场力量促进了光伏产业重整。尽管我国光伏企业获得了政府的巨额补贴,但可以预见,未来的光伏产业必然要走市场化路线,实现优胜劣汰。目前我国光伏行业出现的产能过剩等各种问题仍未得到有效解决,主要原因是整个行业还没有进行整合。未来应尽快加强整合中小企业,淘汰落后产能,提升我国光伏企业的核心地位。

三是扩展市场。光伏离网发电是我国光伏市场未来发展的主方向,随着一次能源的日益短缺,光伏离网市场将不断扩大。当前,我国光伏产品大部分出口,“双反”危机的发生要求我国光伏企业尽快扩大国内需求。我国光伏市场较大,如果全部开发,完全能够消化现有的过剩产能。在措施上,首先,应抑制产能盲目扩张,严格控制新上单纯扩大产能的多晶硅、光伏电池及组件项目。充分发挥市场的作用,对小企业进行整合,重点支持技术水平高、市场竞争力强的规模化企业发展。其次,鼓励各类电力用户按照“自发自用,余量上网,电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统。支持工商业企业、工业园区等用电大户建设分布式光伏发电系统,在学校、医院、党政机关、事业单位、居民社区等推广小型分布式光伏发电系统,在全国范围内减少传统电网的应用。

4.构建技术创新体系,提升自主创新能力

一是加强基础产业即关键设备制造业的发展。培育关键设备制造企业的发展,加强关键技术研发[18]。一方面,对引进技术和关键装备分解后进行创新开发;另一方面,改变目前的引进内容,着重引进技术专利、技术情报和基础性科研成果,通过引进、消化、吸收、再创新,提高我国设备制造业的自主创新能力。

二是大力支持产、学、研一体化发展。鼓励光伏产品科研单位、经营企业及高校展开合作,建立产、学、研一体化发展的模式,培育扶持具有自主知识产权、自主品牌的企业和科研院所,形成以企业为主体、以市场为方向的科研团队,打造光伏产品创新平台,提升我国光伏产品核心竞争力。

三是加强国际光伏产业技术的交流与合作。光伏产品的开发和应用是解决能源危机、环境污染的重要途径,发展光伏产业是全球共同追求的目标。我们要利用这一国际形势,加强与核心技术拥有国的技术交流与合作,积极参与国际可再生能源发展计划,联合建立技术创新示范基地,通过引进、培养光伏技术人才,促进我国光伏企业创新。

5.多方融资,加大投入力度

一是设立光伏产业发展专项资金。在国家的重大研究项目中,加大对光伏技术科研经费的投入,使经费主要用于基础研究和应用研究。在高科技园区设立技术创新扶持基金,扶持科技创新企业健康发展。另外,对光伏企业实行财税奖励政策。光伏企业投产后,从上缴的企业所得税地方留成中拿出一部分奖励给企业用于企业建设。

二是提高电价补贴标准。为提高业主和投资人的积极性,提高兆瓦级屋顶电站的电价补贴标准,通过电网调配向电力负荷中心供电,这将提高大屋顶电站售电的经济性。同时,进一步细化分布式发电的补贴政策,合理确定不同地区、不同光照条件下的上网电价,对大规模屋顶电站的上网电价提高补贴价格,以此推进分布式发电的广泛应用。

三是激活民间资本,引导各类投资投向光伏产业。首先,建立激励机制,鼓励企业投资光伏发电项目,通过政府行为,最大限度地降低企业的投资风险,并重点培育规模化企业的核心竞争力。其次,大力引进战略合作伙伴合股、参股光伏企业,支持更多有条件的光伏企业上市融资,募集建设资金。最后,积极推进银企协作,筛选一批绩优项目,引导信贷资本加大对光伏项目的投入,推进我国光伏企业向中游和上游产业链发展。

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