發揮優勢促進我國光伏產業更好發展

國務院發展研究中心企業研究所 周健奇

光伏是全球增長最快的一類新興電源。國際能源署在2019年1月發布的《世界能源展望2018》中預測，光伏全球裝機容量將在2040 年左右超過煤電。我國光伏產業已形成了較強的全球競爭優勢，如能保持并強化，就有助于我國在全球電力變革中占據主動。

光伏推動全球電力行業呈現“三化”發展趨勢

（一）電源多元化

近十年來，全球化石燃料、核能、水能的合計發電量占比始終高于90%或接近90%，甚至一度高達95%，近幾年才剛剛降至90%以下。見圖1。

圖1 化石燃料、核能、水能發電量的全球占比

盡管其他能源類型的發電技術早已有之，但長期以來因經濟性等原因導致無法大規模應用。

而未來幾年，隨著光伏等新興電源的快速發展將實現電源結構的多元化。2015 年，光伏發電量全球占比首次達到1%，并在2018年穩步超過2%。全球光伏發電量占比從有到1%用了約170年時間，從1%到2%僅用3年時間。目前，光伏是全球增長最快的電源。綜合國家統計局、國家能源局、國際能源署以及“全球煤電追蹤”數據：2018 年，全球光伏新增裝機容量超過105 吉瓦；全球煤電新建產能約50 吉瓦、淘汰機組約31吉瓦，合計新增產能約19吉瓦；水電、核電、風電分別新增裝機容量約22吉瓦、15吉瓦、54吉瓦。光伏新增裝機容量接近其他幾類電源新增裝機容量之和。

根據國際能源署預測：2040 年，化石燃料、核能、水能發電量的全球占比將從目前的90%左右下降至53%左右。其中，燃煤發電量全球占比預計下降最快，將從目前的38%左右降至5%左右。相反，光伏（不包括聚光太陽能）發電量全球占比將從目前的2%升至17%左右。見圖2。

圖2 2040年全球電源結構預測

（二）消費再電氣化

“再電氣化”是全球能源消費大趨勢。電氣化是化石燃料發電、水電、核電等技術創新的結果，以提高電力消費的普及度為核心；再電氣化則是由光伏、風電以及儲能等新能源技術創新來驅動，包含了綠色能源消費的深意。未來的趨勢是，電力消費仍然保持較快增速，但傳統電源的消費占比將明顯下降，新興電源的消費占比將大幅提升。

光伏是全球再電氣化的重要驅動力之一。傳統電力行業是規模效益時代的典型代表，主要以大規模集中生產、輸送和消費為主。光伏受環境限制較輕，可根據用戶的需求和條件在屋頂、庭院、空地、水面等閑置的載體上安裝，能夠做到隨處可見。光伏有兩種方式：一種是集中式，近似于傳統電源，通過大面積集中安裝，將太陽能集中轉換為電能，再將電能通過高電壓等級的電網集中輸送至消費地；另一種是分布式，可進行小規模集成安裝，所發電力可以自用，也可以通過配電網上網。未來隨處可見的是分布式光伏。分布式光伏雖然產能分散，但以點成面、以面聯網，消費與生產合一、電能在點與點之間雙向流動，從而形成網絡化的規模經濟。見圖3。

圖3 分布式光伏的消費生產合一特性

（三）電網平臺化

電網企業的基本商業模式有兩種：一是從生產端買電，經由電網載體傳輸，再賣給消費端；二是只承擔電網服務職能，不參與電力交易，類似于高速公路但又比高速公路復雜。采用第一種模式的電網企業是管道組織，采用第二種模式的電網企業是平臺組織。目前，電網企業的商業模式往往兩種兼而有之，但有主次之分。我國的電網企業是以管道型為主。

分布式光伏將促進以管道型為主的電網企業向平臺網絡轉型。首先，電網接受單個消費者生產的電量雖少，但接受源會越來越多、接受總量會越來越大，并由此產生巨大的電力流量和實時交易需求，從而促其開展并不斷強化平臺服務。其次，平臺化的微電網將更為普遍。若干套安裝于屋頂、庭院、空地、水面的分布式光伏系統可在有限范圍內實現自發自用、余電交易。這樣的區域可以是園區、海島、社區、辦公區等，這樣的物理架構被稱為微電網（或微網）。微電網具有典型的平臺特征。根據世界銀行發布的全球微電網數據：目前，全球共有1.9萬個微電網，服務0.4億人，以水力、柴油為主要能源。預計到2030年，全球微電網數量將達到21萬個，服務4.9億人，供電模式將轉變為以太陽能為基礎的多能互補。2017年，我國就印發了《推進并網型微電網建設試行辦法》；2019年12月，江蘇省率先出臺分布式發電市場化交易規則，明確提出電網企業在分布式發電市場中按規定收取“過網費”。

我國光伏產業具備較強的全球競爭優勢

（一）我國光伏產業規模全球最大

首先，我國電力消費規模全球最大，這是我國光伏裝機迅猛增長的市場基礎。2015年，我國成為光伏累計裝機容量全球第一大國；自2016 年以來，我國對全球光伏新增裝機容量的貢獻超過40%；從2017 年開始，我國光伏累計裝機容量的全球占比超過30%。目前，我國光伏累計裝機容量是排名第二的美國的2.8倍左右。見圖4、圖5。

圖4 全球光伏產業大國演變

其次，我國光伏設備制造規模同樣全球最大，在光伏硅片、電池、組件等光伏核心環節的全球市場占有率非常高。根據中國光伏行業協會資料，我國光伏多晶硅、硅片、電池片、組件、逆變器產量均為全球第一。其中：多晶硅全球市場占有率接近60%，光伏硅片全球市場占有率超90%，電池片和組件全球市場占有率均超70%，逆變器全球市場占有率約為50%。

圖5 我國光伏累計和新增裝機容量全球占比

（二）我國光伏產業鏈參與全球競爭有優勢

圖6 中國121家上市企業光伏產業分布圖

首先，我國光伏發展產業鏈完善。本報告選取滬市A股、深市A 股、新三板、香港H 股、美股的121 家中國光伏企業為樣本進行業務分析后發現，121 家企業的業務幾乎可涵蓋光伏全產業鏈。見圖6。

其次，光伏產業鏈全球第一集團軍主要以中國光伏企業為主。我國不乏擁有世界最大規模的產業，但很多大產業的企業不在世界第一集團軍的行列，屬于大而不強。但光伏產業不同。2019 年，“全球光伏20 強（綜合類）”中的16 強是中國光伏企業，前6 強全部是中國企業。其余4 家外國企業分別是2 家美國企業、1 家韓國企業和1家德國企業。此外，全球10 大光伏組件企業中有9家中國企業，9 家中國企業的合計出貨量占10大組件企業總出貨量的99%；全球前5大單晶組件企業和前5 大多晶組件企業全部是中國企業；全球光伏逆變器出貨量最高的2 家企業是中國企業，合計出貨量的全球占比超過35%。

（三）我國光伏應用技術具有一定的全球領先性

首先，我國光伏產業擁有國內半導體技術支撐。光伏與半導體同屬硅材料產業鏈，光伏發電系統利用的就是半導體材料的電子特性。光伏也因此被歸類為泛半導體產業。美國、日本、德國都曾是全球光伏第一大國，其原因均與本國半導體產業的技術實力密切相關。我國半導體研發起步并不晚。美國貝爾實驗室在1947年取得半導體領域的重大技術突破，我國在1958年研制成功首塊硅單晶。我國半導體產業雖然還無法實現技術全球領先，但擁有較為完善的科研體系，整體實力不俗。

其次，我國率先突破單晶硅電池應用技術。光伏電池是光伏系統的關鍵組成部分，目前主要以多晶電池和單晶電池為主。單晶電池曾在很長一段時間內處于實驗室研發階段，直到我國在2016 年前后取得技術創新后才逐步實現量產。目前，我國單晶PERC 電池技術已成為全球光伏電池的主流技術之一，并帶動全球光伏電池轉換效率不斷提升。

再次，全球已經實現量產的光伏電池主要是單晶PERC 電池和多晶電池，其轉換效率的世界紀錄均由我國創造。據中國光伏行業協會統計：2019 年，我國再次提升單晶PERC 電池轉換效率世界紀錄，連續3 次刷新多晶電池轉換效率世界紀錄。

我國光伏產業發展面臨的主要問題

（一）基礎技術有短板

我國光伏產業的應用技術優勢突出，但也存在基礎技術短板。與半導體基礎研發不足有關，我國光伏基礎研發較為薄弱。光伏應用的主流技術，例如前面提到的PERC 技術，以及黑硅技術、異質結技術等均起源于國外實驗室。我國只是在此基礎上突破了應用創新，例如PERC 電池效率的提升。我國光伏產業的基礎技術創新滯后于應用技術創新，會影響下一代創新的進程。光伏電池目前主要是P 型的PERC 電池，下一代應用將以更高效的N型為主。我國光伏企業雖在積極布局，但受技術成熟度低、設備投資昂貴、經濟性不足等因素影響，N型電池產品還無法在短期內投入市場。但近期，法國半導體企業Soitec 公司、法國微電子研究機構與德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所聯合研發的一項新技術，讓光伏電池的實驗室轉換效率達到46%，約為目前最高電池效率的2 倍。此外，基礎研發短板對我國光伏材料硅技術、光伏設備技術研發也形成了制約，不利于已有技術優勢的保持和強化。

（二）產業體系存不足

首先，集中式光伏發展過快。目前，集中式電站在我國光伏行業占比較高。根據國家能源局數據：2018 年，我國光伏發電量的71.26%來自集中式電站。從實踐中看，我國集中式光伏發展存在兩大難題。

一是電量難消納。集中式光伏布局在電力主消費地最為理想，但實際卻是多布局在人跡較少的地區，例如我國西北部地區等。主要原因在于，我國電力主消費地是人口密集、經濟相對發達地區。但這些地區土地成本高，發展集中式光伏經濟性不足。而西北部地區土地資源豐富、陽光充裕，發展集中式光伏較經濟。但電力生產經濟了，電力消費卻不經濟。由于遠離電力主消費地，集中式光伏電站所發的充足電力需要經過高壓電網集中外送。這些地區恰恰也是火電的主產區，大量的火電也要外送。相關政府部門需要多方協調才能解決西北部地區集中式光伏的“窩電”難題。有些國家不同，例如一些沙漠國家，人口密集大城市的周邊即是光照條件好、大面積閑置的沙漠，發展集中式光伏可以實現成本較低、效率較高的即發即用。我國的情況則較為適宜在電力消費量大、人口相對密集的地區發展分布式電站。

二是補貼難到位。集中式光伏的補貼對象是集中式光伏電站，需要經過一系列的程序才能發放下來。由于電站指標管理與補貼管理分屬不同政府部門，因此電站補貼滯后于電站運營。近幾年，集中式光伏發展較快，其中不乏騙補行為。結果導致補貼累計額度巨大，形成歷史拖欠。我國在2016年4月之后并網的集中式光伏發電項目中，還有很多政府補貼至今沒有到位。最長的已等待超過3 年時間。拖欠的集中式光伏電站補貼數額也越來越大，清欠難度不小。分布式光伏補貼則不然，由當地供電局根據用戶上網電量如期結算。

其次，服務環節發展滯后。概括而言，我國光伏產業的優勢主要體現在上游和中游的制造環節。但光伏制造雖強，光伏服務卻有待提升。光伏產業鏈的上游、中游是將光伏發電設備制造出來，下游才能實現能量轉換和利用。下游在光伏產業鏈上體現為光伏電站的建設和運維，實則非常復雜，包括標準體系建設、定制化安裝、系統維護、電力傳輸和存儲、交易和結算、大數據服務、培訓以及融資等等。尤其是大量的分布式光伏電站，對數字化、智能化的能源互聯網提出了非常高的安全運營要求。下游服務整體不足，導致光伏產業生態不完善。首先，建設、安裝和運營的標準體系仍有空白，不同地區標準管理水平差距明顯；其次，服務行業有待規范，服務主體良莠不齊；再次，金融服務、電網服務較為單一，目前的服務內容主要以專項貸款、單向交易和結算為主，還可進一步面向越來越多的分布式用戶探索金融創新、電網平臺創新等。

（三）交易機制需改革

能源變革的主陣地是電力。生產主體多元化，大量分散的生產消費者產生。這些生產消費者一旦連接成網，將激發雙邊或多邊電力市場需求的快速增長。我國電力交易機制是在傳統電源結構下形成的，還不能完全適應大量產生的分布式光伏交易。多數情況下，電力的賣方和買方不直接交易，而是通過售電類企業交易。只有符合條件的工業大用戶可以直接同電力生產企業交易。見圖7。

圖7 我國電力交易示意圖

盡管直接交易的電量占全社會交易電量的比重在2019年超過30%，但直接交易的主體并不包括具備生產能力的電力消費者。由于分布式光伏發電的裝機總量還不大，已有的電力交易機制尚可滿足需求。但隨著時代的發展，不斷增長的分布式光伏用戶，以及微電網用戶將產生與其他電力用戶直接交易的需求，電力交易機制的不足將愈發顯現。其中涉及定價機制、交易結算、微電網項目審批等難題，此外，還引申出管道型電網向平臺化的智能電網轉型的企業改革問題。智能電網是融合多元電源，具有雙邊或多邊交易服務功能的電力平臺。智能電網以分布式光伏發電等新興清潔電源的創新發展為主要驅動力，被公認為再電氣化階段的發展方向。智能電網以實實在在的電網設施為物理架構，為各類型電力生產用戶和消費用戶提供能夠雙邊或多邊連接與互動的網絡空間。目前的電網企業是以管道型為主的組織，運營的電網具有智能功能，但還不是智能平臺電網。不僅是電網需要升級，電網企業也需要轉型。

政策建議

（一）支持光伏基礎技術攻關

參照以引導應用技術創新為主的“光伏領跑者計劃”的做法，制定以引導基礎技術創新為主的相關計劃，形成光伏基礎技術創新的賽馬機制，對光伏企業開展基礎技術研發給予政策支持；充分考慮光伏技術與半導體技術的相通性，將較快發展的光伏產業作為半導體技術應用的一個重要領域，形成雙促進的聯合創新，重點加強光伏基礎技術研發儲備。

（二）引導光伏產業體系優化

針對我國電力消費相對集中于經濟較發達、人口較密集地區的特點，考慮到集中式光伏存在的現實問題，立足居民和工商業的需求有計劃地逐步提高分布式光伏并網總量；發揮中國光伏行業協會、各地方光伏行業協會的作用，在已有工作的基礎上進一步加快完善光伏發電的服務標準體系，以標準帶動光伏服務實體的規范成長；拓展光伏平臺的服務功能，例如增加光伏云的功能模塊，讓平臺既可交易電量，也可交易載體和發電系統的使用權，實現屋頂和院落等載體的擁有者和資金擁有者對接，通過集資、入股、租賃等方式有效降低融資成本。

（三）形成與分布式發展相適應的雙邊或多邊交易機制

將分布式光伏發電用戶分為居民和工商業兩類，分別建立相應的交易機制。面向居民類電力消費者，選擇居民市場規模較大的地區，以電網為平臺，建立分布式新能源交易市場，重點探索居民生產者與居民消費者間的直接電力交易；面向工商業類電力生產消費者，在工商業集聚區域，鼓勵發展微電網，落實2017 年發布的《推進并網型微電網建設試行辦法》，重點解決微電網審批、運行存在的核準審批難、技術標準不統一、微電網內部用戶間交易方式不明確、微電網與其他消費用戶無法直接交易等問題；對已經開展的地方試點、園區試點給予鼓勵和支持。

激勵電網企業向平臺化轉型。新電改后，我國電網企業正從管道型組織向管道與平臺共存的混合型組織轉型。推動改革需要激勵，還應加強對電網企業的平臺業務支持，包括依托電網的大數據服務和后臺系統建設電力云服務，并向后端延伸業務開展用戶電力消費智能管理服務，綜合拓展電網平臺服務功能等。