科技发展为碳达峰碳中和发挥积极推动作用(二)光伏产业因持续技术进步而快速发展

2022-05-31

编者按: 

习近平总书记指出:“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。”要实现“双碳”宏伟目标,必须坚持“科学技术是第一生产力”,积极推动产业发展。我们将收集多方信息,撰写“技术进步与绿色产业发展”系列文章,介绍一些产业发展的前沿和技术进步为此发挥的重要作用,以供参考。本文是此系列的第2篇。

 

光伏发电是众所关注的可再生能源开发利用工作,在实现碳达峰、碳中和目标的行动中地位重要。历经近20年的发展,光伏产业已成为我国的一项战略性新兴产业,逐步形成完整的产业链,在制造规模、技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位于全球前列,具有国际竞争优势,为我国能源转型和高质量快速发展发挥了重要作用。到2030年,我国非化石能源占一次能源消费比重要达到25%左右,为此,“十四五”期间,我国年均新增光伏装机或将超过75GW。

一、持续技术进步为光伏产业快速发展奠定坚实基础

光伏发电的原理是利用半导体的光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本装置就是太阳能电池。光伏电站发电量的多少很大程度上取决于所用电池板的光电转换效率。回顾世界光伏发展史,在上世纪60年代起步时期,西方发达国家试验推广的晶硅太阳能电池的光电转换效率大约在10%量级。

我国从上世纪90年代中后期,着力推动光伏产业发展,当时生产的电池板的光电转换效率多低于15%。经过近20年的发展,基于常规硅材料的太阳能电池技术在硅材料质量、辅材以及工艺等方面都获得了持续提升。有研究指出,2018年业内主流的光电转换效率平均水平,普通单晶约20%,普通多晶约19%。并且,PERC电池(Passivated Emitter Rear Cell)已成为技术最成熟、升级最简单、成本最低的技术升级方案,其光电转换效率平均在21.3%-21.8%。到2021年,一般的晶硅太阳能电池组件的光电化换率为20%-26%;新一代TOPCon、异质结电池的光电转换率理论上限达29%左右;单结半导体电池已知理论光电转化效率上限为34%;晶硅光伏电池已知理论光电转化效率上限为29.43%;单结钙钛矿太阳能电池转换效率在十年间实现了从3.8%到25.2%的技术飞越,理论上限可达33%。中国光伏企业为这些技术进步的取得做出了突出贡献。

二、过去20年我国光伏装机规模迅速扩大

我国光伏产业经历了几个特征明显的发展阶段:2007年前处于成长起步示范阶段;2007年-2010年处于产业化建立阶段;2011年-2014年处于规模化稳定发展阶段,且并网型光伏项目渐成主流;随后,在各项利好政策更加密集推出的形势下,国内光伏装机总量和增长速率都快速增长。2011年,我国光伏发电装机容量约为300万千瓦。2021年,国家能源局最新数据显示,我国新增光伏发电并网装机容量约5300万千瓦,连续9年稳居世界首位。截至2021年底,光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦,突破了3亿千瓦大关,连续7年稳居全球首位。世界每年新增的装机量中,我国所占的比例越来越重,逐渐成为光伏发电大国。

2021年,我国光伏行业立足碳达峰碳中和目标实施行动,实现了“十四五”发展良好开局。一是全行业实现稳步增长。全年多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到50.5万吨、227 GW、198 GW、182 GW,分别同比增长27.5%、40.6%、46.9%、46.1%,光伏新增装机5488GW同比增加13.9%,创历史新高。二是电池效率再创新高。量产P型PERC电池效率达23.1%,N型TOPCon电池实验效率突破25.4%,HJT电池量产速度加快。三是智能光伏发展迅速。光伏产业智能制造、智能运维、智能调度等水平逐步提升。智能光伏试点示范初见成效。四是市场应用持续扩大。随着全球加快应对气候变化,光伏市场需求持续增加,2021年中国光伏产品出口超过284亿美元。

三、我国光伏发电已经踏上平价上网的门槛

由于技术进步和装机规模大幅增加,过去10年间,我国光伏发电的成本逐步下降了90%。同时,光伏装机量增长还带来电价补贴压力日益沉重的问题。为此,国家从2011年实施的标杆电价政策开始,频繁出台政策,降低光伏发电标杆电价和光伏项目补贴标准。当前,光伏发电告别补贴、平价上网已是大势所趋,这是我国光伏产业发展的重大成就。

2011年7月,按《关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》(发改价格[2011]1594号)执行标杆电价,即2011年7月1日及以后核准的、2011年7月1日之前核准但2011年12月31日仍未投产的光伏发电项目,除西藏外上网电价均为1.00元。政策导向推动光伏发电向无补贴平价上网目标加速推进。

2013年8月,《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》(发改价格〔2013〕1638号)将全国分为三类太阳能资源区,规定I-III类资源区的标杆上网电价分别为0.9、0.95、1元。同时,明确了对分布式光伏发电补贴标准为0.42元。

2017年12月,《关于2018年光伏发电项目价格政策的通知》(发改价格规[2017]2196号)将集中式和分布式光伏电站的上网电价分别降低了0.1元、0.05元。在此半年后,《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(发改能源[2018]823号)将集中式和分布式光伏电站的上网电价统一降低了0.05元。

2019年4月,《关于完善光伏发电上网电价机制有关问题的通知》(发改价格〔2019〕761号)将集中式光伏电站标杆上网电价改为指导价,纳入国家财政补贴范围的I-III类资源区新增集中式光伏电站指导价分别定为0.40元、0.45元、0.55元。光伏发电平价上网加速前进。

2020年3月,《关于2020年光伏发电上网电价政策有关事项的通知》(发改价格〔2020〕511号)规定,I-III类资源区新增集中式光伏电站指导价分别为每千瓦时0.35元、0.4元、0.49元,较2019年指导电价分别下降每千瓦时0.05元、0.05元、0.06元。

今后一段时间内,我国光伏产业的发展将更加注重提质增效,从更有利于健康可持续发展的角度,着力推进技术进步、降低发电成本、减少补贴依赖,优化发展规模,提高运行质量,推动行业有序发展、高质量发展。

 

供稿:中国清洁发展机制基金管理中心 冯林琳、温刚 

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