世界能源中国展望:2018—2019
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一 光伏太阳能发展现状及展望

(一)全球光伏市场基本情况

1.全球市场规模继续扩大

自2010年以来,全球光伏装机容量迅速增加。21世纪可再生能源政策网络(the Renewable Energy Policy Network for the 21 stCentury)提供的数据显示[2],全球光伏累计装机容量从2010年的40吉瓦增加到2017年的402吉瓦,六年时间增长了九倍多。2017年全球的总装机容量较上年增加了98吉瓦,增幅为29%。从2017年国别情况来看,中国的累计光伏装机容量为131.1吉瓦,遥遥领先于其他国家,美国近年来光伏应用发展迅速,以总装机容量51.5吉瓦的规模超过了日本,日本以49.8吉瓦的总规模名列全球第三,老牌光伏大国德国则以42.4吉瓦的规模屈居第四。

从2017年各国的新增装机规模来看,中国依然是全球第一,新增装机容量为53.1吉瓦,占到了当年全球新增装机容量的54%;美国的光伏装机增长势头也十分迅猛,新增装机10.6吉瓦,中美两国的新增装机就占到了当年全球的64.8%。日本的新增装机为7吉瓦,名列全球第四。受补贴持续下降的影响,昔日全球光伏龙头德国的光伏装机增长缓慢,2017年仅增加了1.7吉瓦。发展中国家表现出了巨大的潜力,印度新增装机容量9.1吉瓦,几乎以翻番的速度在增加,占到了当年全球新增装机容量的9.3%,新增装机规模名列全球第三。

图5-1 2000年以来全球光伏装机容量的变化

资料来源:REN21、Wind资讯。

2.发达国家光伏增长趋缓,发展中国家潜力巨大

欧洲曾经是全球光伏应用的引领者。进入新世纪以来,在欧洲国家的拉动下,全球的光伏太阳能应用呈现爆炸性的增长。在很长一段时间里,欧洲新增和累计太阳能装机容量一直遥遥领先于其他地区,在2013年以前,欧洲国家在全球累计光伏装机中的占比连续多年都在70%以上。此后,由于受到欧洲各国政府下调上网电价、降低补贴政策的影响,欧洲太阳能市场的装机增速明显趋缓。从2017年欧洲各国新增装机量上看,德国增加最多,为1.7吉瓦;英国和法国次之,均为0.9吉瓦;意大利和西班牙的增量分别只有0.4吉瓦和0.1吉瓦。除德国外,其他欧洲国家均未超过1吉瓦,增速与上年基本持平。但从累计光伏装机容量来看,位列全球装机容量前十名的国家中有一半位于欧洲,其中,德国仅次于中国、美国和日本,位居全球第四,意大利、英国、法国和西班牙也位居全球第五至十名之列。从光伏太阳能应用的广度和深度来看,欧洲在全球仍处于领先地位,但随着中国、美国、日本、印度等国光伏太阳能市场规模的不断扩大,欧洲自2000年以来在全球光伏市场中占统治地位的时代已经结束,2017年欧洲28国在全球累计光伏装机中的占比下降到27%,全球光伏市场正在进入一个更加多元化的时代。

图5-2 2017年全球光伏累计装机容量前十名国家

资料来源:REN21,Renewables 2018,Global Status Report,2018。

美国和日本在2010年以后曾经出现过一轮光伏产业大跃进,双双进入了全球累计装机的前三名,但近年来两国光伏装机的增速都在放缓。美国近年来光伏装机容量增长很快,这在一定程度上得益于对光伏装机的联邦投资税收抵免政策。美国的光伏新增装机在2010年前后曾经出现过井喷式的增长,但此后增速趋于下降。由于联邦投资税收抵免政策的有效期截止到2016年,导致这一年美国出现了一轮光伏抢装热潮。2017年美国新增光伏装机容量为10.6吉瓦,增速较上年有所放缓。受FIT政策的激励,2013年日本一度出现过光伏装机的热潮,当年新增装机6.9吉瓦,较上年增加106%。但从2014年开始增速明显放缓,2014—2016年的装机增速分别为69%、49%和25%。由于日本政府已经明确表示以后光伏上网补贴将进一步减少,2017年日本的新增装机增速继续趋缓,仅为16%。

在发达国家光伏发展的步伐开始放缓的同时,发展中国家光伏应用的前景却在不断显现。很多发展中国家都在积极推进工业化,这必然会导致能源需求大幅增长,以光伏太阳能为代表的新能源以其低碳、环保而受到越来越多发展中国家的重视。不少发展中国家日照资源丰富,拥有发展光伏太阳能的得天独厚的优势,光伏发展前景非常广阔。中国已成为全球光伏装机容量最大的国家,印度近年来光伏装机规模增加很快,2011年光伏装机容量还仅为0.5吉瓦,2016年就增加到18.2吉瓦,5年时间增加了35倍。印度在2014年、2015年、2016年和2017年新增装机增速分别为45%、59%、78%和100%,2017年印度的累计装机容量已达18.3吉瓦,在全球排名第六。目前巴西的光伏太阳能装机容量也突破了1吉瓦,跻身全球前30名之列。发展中国家将成为全球光伏新增装机持续增长的主要动力。

3.技术创新层出不穷,发电成本逐步降低

在目前的技术条件下,太阳能转化为电能主要通过太阳能电池的转换来实现。近年来,光伏产业的技术创新和生产工艺进步很快,晶硅电池(单晶硅和多晶硅)、薄膜电池(硅基薄膜、铜铟镓硒薄膜、碲化镉薄膜)已经先后大规模商业化,聚光太阳能电池和有机太阳能电池也已经面世。组件转化效率是衡量光伏太阳能电池性能的关键指标。持续的技术进步不断提升着光伏电池的光电转换效率,目前量产的晶硅电池转换效率通常在20%左右、实验室转换效率最高能达到25%以上。晶硅电池是目前市场的主流产品,其中多晶硅电池的市场份额又大大高于单晶硅电池,但单晶硅电池的转化效率较高,在转换效率和成本等因素的共同作用下,预计未来单晶硅电池的市场份额还将不断提升。尽管晶硅电池是目前光伏产品和技术的主流,但PERC、N型单晶等新兴技术已经开始实现量产,光伏技术正在孕育着更大的突破。随着市场对高效电池关注度的不断提升,2018年还将有更多的创新技术脱颖而出。

技术进步将进一步降低光伏发电的成本。国际可再生能源署(IRENA)于2018年年初发布的《可再生能源发电成本报告》指出,2010年以来,除了水电和地热发电以外,其他各类可再生能源的发电成本都出现了明显的下降,其中光伏发电成本降低最为迅速。2010年大型光伏电站的全球加权平均度电成本为0.36美元/千瓦时,而2017年这一成本降至0.10美元/千瓦时,较之于2010年下降73%。报告预计,到2020年光伏发电将比化石能源发电更具价格竞争力[3]

(二)中国光伏市场情况

1.光伏发电市场规模继续扩大

2017年中国光伏产业的市场容量、新增规模和经营业绩均超出预期。在一系列扶持政策的推动下,2013年以来中国光伏市场出现了爆炸性的增长,累计装机容量和新增装机容量连续多年位居世界第一。在此基础上,2017年中国的光伏市场规模仍在持续扩大,根据国家能源局提供的数据[4],2017年各种可再生能源的新增装机规模不一,光伏发电的新增装机遥遥领先于水电、风电、生物质发电等其他可再生能源。2017年光伏新增装机53.06吉瓦,较2016年的新增装机34.2吉瓦增加了18.86吉瓦,同比增长55%,其中,光伏电站33.62吉瓦,同比增加11%;分布式光伏19.44吉瓦,同比增长370%。随着新增装机的快速增长,全国光伏发电累计装机容量也大幅提升,2017年已达到130吉瓦,其中,光伏电站100.59吉瓦,分布式光伏29.66吉瓦。光伏装机的增加推动了光伏发电量的增长,2017年全国光伏发电量为1182亿千瓦时,同比增长78.6%。

从新增装机的空间分布来看,中东部地区的增速明显快于西部地区。华东地区和华中地区新增装机分别为14.67吉瓦和10.64吉瓦,同比分别增加170%和70%,两个地区合计占全国的47.7%。而历来的装机大户西北地区的新增装机只有6.22吉瓦,同比下降36%。

2.分布式光伏成为市场发展的新亮点

分布式光伏装机的迅速增加,这是2017年光伏产业发展中最引人注目的现象。从产业特性来看,分布式应用是光伏应用的发展方向。近年来,尽管鼓励分布式应用的多项产业政策相继出台,但在很长一段时间里,大型地面电站仍然是光伏投资的主要方向。这主要是因为大型光伏电站比分布式光伏应用有着更成熟的商业模式。建设一座大型光伏电站,投资者可以预先根据光照情况、上网电价、投资规模等指标参数,计算出较为确定的投资回报率。由于大型光伏电站主要分布在西部地区,尽管这些地区日照时间充足、可用土地资源丰富,但毕竟当地经济发展水平有限,不能充分消纳光伏电站所提供的充沛电力,导致弃光率高居不下。

虽然分布式光伏的度电补贴政策已经明朗,但由于诸多因素的影响,相关的商业模式并不成熟,特别是投资回报率不够清晰,多年来分布式光伏的发展一直不尽人意。虽然分布式发电政策利好频出,但由于屋顶产权分散、统筹规划不易等实际操作中的困难,特别是当前复杂的经济形势使企业的持续经营面临着严峻的挑战,而屋顶光伏应用的回报期通常按照20年来测算,如此长的回报期对中小企业来说是不现实的,大大影响了它们在企业厂房屋顶安装光伏发电设备的积极性。但近年来,随着东部地区工商业用电和家庭用电需求稳步上升,以自发自用为特征的分布式光伏的优势开始凸显,在政府政策的推动下,从2016年开始,分布式光伏的装机增速大幅提升,2016年和2017年分布式光伏的新增装机分别为4.26吉瓦和19.44吉瓦,增速分别为207%和370%。分布式光伏装机在光伏装机中的占比也从2015年的14%上升到2017年的23%。由于分布式光伏装机的迅速增加,2017年光伏新增装机表现出明显的从西部地区向中东部地区转移的趋势,浙江、山东、安徽三省的分布式光伏新增装机就占到了全国的45.7%。

表5-1 2013年以来中国光伏电站和分布式光伏发展情况 单位:吉瓦

资料来源:国家能源局,Wind资讯。

3.光伏产能不断扩大,产品价格持续下降

经过十余年的发展,中国已成为全球最大的光伏产品生产国。中国能够生产光伏全产业链的主要产品,包括产业链上游的多晶硅和硅片,以及产业链中下游的电池片和电池组件,并且产量均居全球第一。从工业与信息化部提供的数据来看[5],2017年中国多晶硅产量24.2万吨,较上年的19.4万吨增加了4.8万吨,同比增长24.7 %;硅片产量87吉瓦,较上年的63吉瓦增加了24吉瓦,同比增长34.3 %;光伏电池产量68吉瓦,较上年的49吉瓦增加了19吉瓦,同比增长33.3 %;光伏组件产量76吉瓦,较上年的53吉瓦增加了23吉瓦,同比增长31.7 %。中国生产的多晶硅、硅片、电池片和电池组件的产量都占据了全球的半壁江山,中国依旧保持着光伏产业世界工厂的地位。

中国光伏产业在扩大产能的同时,行业技术水平也在不断提升。量产的常规单晶和多晶电池的平均转换效率已经分别达到20.5%和18.8%,采用PERC和黑硅技术等的平均转换效率则分别提升到21.3%和19.2%。技术进步和装机规模的扩大又推动了产品成本的持续下降,中国技术领先企业的多晶硅生产成本已经下降到6万元/吨,电池组件的生产成本降至2元/瓦以下,光伏发电系统投资成本降至5元/瓦左右,资源较好地区的度电成本已经降至0.5—0.7元。成本快速下降使得在未来三年左右实现平价上网成为可能。

4.产业补贴政策将会逐渐退出

按照国家发改委公布的光伏电站电价新政,光伏政策调整方向已经非常明确——光伏产业仍将得到一如既往的支持,但补贴也将逐渐下调、直至最终取消。对于光伏这样的新兴产业而言,在行业起步之初,普遍存在着技术变革剧烈、市场需求有待引导等问题,政府补贴对于产业成长大有裨益,可以帮助产业链不甚完善的新兴产业获得成长的机会。但经过多年的扶持,产业规模日益增长、上下游产业链基本成型、企业自生能力不断加强,继续提供优厚的补贴通常被认为不利于企业积极进取,因此,在行业发展进入快车道后,补贴减少将是不可逆的趋势。

(三)全球光伏发展展望

近年来,人类活动导致全球气候变暖的问题引起了国际社会的广泛关注。2013年9月以来,政府间气候变化专门委员会(IPCC)陆续发布了气候变化报告第五次评估各工作组报告。报告指出,要想实现温控目标,就要实现对全球温室气体的大幅减排,在2050年要将温室气体排放减少到2010年水平的40%—70%,到本世纪末减至近零[6]。2015年年底在巴黎召开的联合国气候变化大会上,《联合国气候变化框架公约》的197个缔约方经过长时间的讨论,最终达成了《巴黎协定》,这是继1992年《联合国气候变化框架公约》、1997年《京都议定书》后第三份关于气候变化的国际协议,也是《京都议定书》以来第二份具有约束力的国际协定。《巴黎协定》明确了全球共同应对气候变暖的长期目标是:把全球平均气温升幅控制在工业化前水平以上低于2℃之内,并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内。只有大力推广使用低碳能源,才可能实现上述目标。2010—2029年,化石能源开采和发电领域的年投资量将下降20%(300亿美元左右),而可再生能源、核能等低碳能源领域的年投资规模将增加100%(1470亿美元左右)。这就要求发达国家和发展中国家将承担共同但有区别的责任,推动节能环保、新能源和低碳技术等领域的科技创新与发展,不断优化能源结构,大力发展清洁能源。

目前人类社会的能源消费结构是以消耗煤炭、石油、天然气等化石能源为主,在全球共同应对气候变暖的背景下,现行能源结构在未来将逐渐发生改变。作为既可再生又清洁的能源,太阳能利用有很大的发展前景。近年来,随着各国的政策鼓励和技术进步的推动,各国的光伏产业发展很快,光伏太阳能在能源结构中的地位不断提升。按照21世纪可再生能源政策网络提供的数据,2017年全球新增发电装机容量中有70 %来自可再生能源,较上年的63 %又有了大幅提升。可再生能源增长最快的领域是光伏发电。2017年光伏装机容量较上年增加了29 %,全球累计光伏装机容量已达402吉瓦。未来光伏市场仍有巨大的发展空间。国际能源署 IEA 在《世界能源展望2017》中按照三种不同的情景对包括光伏在内的可再生能源发展进行了预测[7]。在现行政策情景下,即在只考虑主要能源生产国和消费国业已确定的能源政策,而不考虑相关国家近期倾向性的承诺、规划和可能的重大举措对中长期能源发展影响的情况下,2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能的装机容量将分别达到807吉瓦、1027吉瓦和1416吉瓦,2040年在发电结构中的占比将达到12 %,年均增长率为6.7 %。从光伏发电来看,2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能发电量分别为1096太瓦时、1460太瓦时和2192太瓦时,在电力消费结构中的占比将达到5%,年均增长率为8.6%。在新政策情景下,即考虑到各国所有与能源相关的现行战略与政策的贯彻执行,以及各国近期对未来发展的规划倾向、承诺和可能的重大措施实施结果对中长期能源发展的影响,则2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能的装机容量将分别达到939吉瓦、1295吉瓦和2067吉瓦,2040年在发电结构中的占比将达到17 %,年均增长率为8.4 %。从光伏发电来看,2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能发电量分别为1264太瓦时、1867太瓦时和3162太瓦时,在电力消费结构中的占比将达到8 %,年均增长率为10.3 %。在可持续发展情景下,即考虑到各国为实现联合国可持续发展目标中与能源相关的目标,就气候变化问题采取坚决行动、到2030年时实现普及现代能源、大幅减少空气污染等对中长期能源发展的影响,则2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能的装机容量将分别达到1188吉瓦、1846吉瓦和3246吉瓦,2040年在发电结构中的占比将达到25 %,年均增长率为10.4 %。从光伏发电来看,2025年、2030年和2040年全球光伏太阳能发电量分别为1629太瓦时、2732太瓦时和5265太瓦时,在电力消费结构中的占比将达到15 %,年均增长率为12.6 %。

BP对光伏太阳能发电的前景也比较乐观。按照 BP 的预测[8],在渐进转型情境下,即考虑到可再生能源补贴在20世纪20年代逐渐退出将对能源中长期发展的影响,2040年可再生能源将占到新增发电量的50 %以上,年均增速达7.5 %。随着技术进步和政府激励政策的发展,太阳能发电的增长速度在不断加快,装机容量和组件成本之间形成了良性循环,累计装机容量每增加一倍,组件成本将下降24 %,促使发电成本进一步降低,也使得光伏发电更具成本竞争力。在推进可再生情境下,即考虑到政府对可再生能源的补贴价格持续到2040年对中长期能源发展的影响,2040年新增发电量中可再生能源占比将达到90 %以上,可再生能源在总电力来源中的占比也将超过40 %。

尽管不同机构对太阳能等可再生能源未来发展潜力的具体预测值有所不同,但它们都认为,中国将对全球可再生能源尤其是光伏太阳能的发展起到巨大的推动作用。中国正在积极推动能源结构转型,并在可再生能源领域开展了大量投资,在全球可再生能源发展方面处于全球领先地位。IEA认为,在现行政策、新政策及可持续发展三种情景下,2040年中国可再生能源在发电装机容量中的占比将分别达到44%、57%和69%,其中光伏发电装机的占比将分别占到14%、22%和25%; 2040年中国可再生能源在电力结构中的占比将分别达到29%、42%和60%,其中光伏发电的占比将分别占到5%、10%和14%。中国将占到世界新增太阳能光伏装机的1/3。BP也认为,随着中国光伏装机容量和发电量的迅速增长,将极大地推动可再生能源的应用,促进中国的能源转型。