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光伏十年系列 | 组件:技术革新驱动行业变革

   2022-12-15 互联网货源代理网65
核心提示:在2012年的两会政府报告中,除了提到大力培育新能源、提高新能源比重外,也提及促进新能源利用,扩大国内需求,防止太阳能制造盲目扩张。而就在两会闭

在2012年的两会政府报告中,除了提到大力培育新能源、提高新能源比重外,也提及促进新能源利用,扩大国内需求,防止太阳能制造盲目扩张。

而就在两会闭幕5天之后,美国商务部却扣动“双反”的扳机,决定向中国进口的太阳能电池板征收2.90%-4.73%的反补贴税,并追溯90天征税。

“凛冬将至”的寒气迅速传导给了光伏巨头们。5月17日,美国商务部公布反倾销初裁决定,税率为31.14%-249.96%。英利、无锡尚德、天合光能将分别被征收31.18%、31.22%、31.14%的反倾销税,未应诉中国光伏企业的税率为249.96%。欧盟、澳大利亚和加拿大等地区和国家步后尘,挥起了铁拳。

2011年中国70%以上光伏产品依赖于欧洲市场的出口,此番遭遇彼时两大光伏出口市场—美国和欧盟的“围猎”,几近濒死。国内咨询机构数据显示,2011年仅光伏行业生产链的重要环节(硅棒、硅片、电池片和组件),其拥有生产商数由807家激增至901家,而2012年中国从设备制造、硅料生产到电池组件加工的全光伏产业链上,破产和停产的企业超过350家。

面对危局,2013年一系列政策迅速出手救市,在国内市场及亚洲等新兴市场的重启下,光伏制造业的危机逐步得以缓解。但历经“两头在外”的惨烈教训后,行业也进入了技术研发内生动力的发展期。

单晶突围

2014年前,大量企业选择了生产成本低、建设周期短、技术要求不高的多晶组件路线,市场份额一度超过80%。

以隆基绿能为代表的光伏企业选择相对小众的单晶路线,认定多晶路线深陷产能过剩的“痛”,若无法实现降本增效终究会走入下一次困局,但“群体压力”下的决策必然煎熬又孤独。

2017年以来金刚线切割已在单晶领域完全取代了砂浆切片。得益于金刚线带来的技术进步,彻底打破了日本企业的技术垄断,使得单晶硅片切割成本大幅下降,其价格从2006年100元/片降低至如今的3元出头。与此同时,拉晶、切割等关键技术的国产化,了单晶路线的真正突围。

伴随着单晶硅片价格的逐步平价,隆基入局产业下游,越来越多的企业顺势选择单晶技术路线。而2015年开始的“光伏领跑者计划”,则进一步推动单晶技术路线成为主流。

“光伏领跑者计划”是国家能源局从2015年开始,之后每年都实行的光伏扶持专项计划,在“领跑者”计划中采用行业绝对领先的技术和产品,来建设拥有先进技术的光伏发电示范基地、新技术应用示范工程等方式实施。国家推行用先进技术和设备对每年的光伏行业发展做出引导先行者的项目,发改委协同有关部门制定激励政策,鼓励能效“领跑者”产品的技术研发、宣传和推广。

凭借更高的转换效率,PERC技术正是15-17年“领跑者计划”的最大受益者。2015年的领跑者项目中单晶PERC组件占比21%,在新型组件占比中遥遥领先,PERC技术进入用户视野。2016年,PERC产品的应用比例和规模进一步提升,整体占比达30%,其中单晶PERC组件占比约为80%。

次年领跑者基地技术指标门槛有所提高,单多晶组件效率所对应的电池效率约为20.5%和19.4%,以当年电池平均转换效率来看,单多晶都需要采用PERC技术路径才能满足上述标准,最终在5GW应用基地的中标项目中,采取PERC技术路径的比例高达65.51%。政策的刺激加上PERC电池在LID和LeTID性能上的优势,使得单晶PERC电池扩张推广得到迅速的发展。

纵观2015-2017年三期“领跑者计划”的中标项目,单晶硅组件的应用比例逐年升高,由第一年的60%上升到接近90%,年复合增长率达到18.59%,单晶PERC组件则由第一期的21%上升至55.28%,年复合增长率达到62.25%,单晶技术路线逐渐成为主流。

   

产业纠偏,回归技术创新

2018年5月31日,国家发改委、财政部和国家能源局三部委联合下发发改能源〔2018〕823号文件,暨《国家发展改革委财政部国家能源局关于2018年光伏发电有关事项的通知》,业界称之为“5.31光伏新政”。仅仅时隔近6年,全产业链游离“冰河期”的边缘,野蛮生长的篇章彻底终结。

新政倒逼光伏行业激活新的增长动能。经历了531新政后,超六成的光伏上市公司出现了盈利下滑现象,但诸如隆基绿能、通威股份、阳光电源等少数龙头企业凭借过往科技硬实力的积累实现逆势攀升。

在平价上网的大趋势下,组件开始进入大规模量产新时代,各项高效技术叠加成为了每家公司的必备技能,同时也为组件下一步的增效降本开辟新的空间。

行业龙头通过布局大尺寸电池、高功率组件进一步降低系统的度电成本。从156毫米、166毫米、182毫米再到210毫米,近两年关于光伏硅片“尺寸”的争论从未停息。2019年,166组件和210组件的激烈对垒打开了大尺寸硅片“尺寸之争”的大门,而182组件在2020年成为了210组件的有力竞争者。

“毫米”之争的背后,不仅是对尺寸的突破,更是一场光伏产业降本增效、实现全面平价上网的技术竞逐,由此带来的组件、辅材以及产品性能的改变,都成为企业战略选择的关键考量。

在PERC电池效率不断攀升

的同时,中国光伏企业也在积极探索下一代光伏电池技术。在“光伏领跑者计划”的带动下,各种先进技术开始竞相进行技术创新与升级。在此后陆续推出的三批领跑者基地中,PERT、TOPCon、异质结、MWT、IBC等技术陆续登场。

各家光伏企业已经根据自身需要和技术储备,开始了下一代N型电池的研发、规模化生产。如国家电投集团目前已掌握N-TOPCon、N-IBCC-HJT和C-HJT(铜栅线异质结电池)三种高效电池制造技术,建成国内首条N型IBC电池及组件产线,量产平均效率达到24%,研发效率超过25%,钙钛矿/晶硅叠层电池经德国TüV认证,转换效率达到28.08%,是目前国际有报道的最高记录,成本远低于SUNPOWER、LG公司。回顾PERC产能的投放节奏不难发现,相对较高的效率溢价和相对较低的成本是新型电池技术被广泛认可的必要前提。

在中国光伏产业有序、健康的发展中,技术创新已经成为中国光伏产业的核心竞争力。

光伏下一站

十年前美国还是光伏产业巨头,如今中国的硅片产量占全球97%,累计装机容量也是稳居世界第一。有数据显示,2020年中国光伏产业各环节的全球占比分别为:硅料67%、硅片97%、电池片79%、组件71%。

中国光伏行业已拥有全球最完整的产业供应链,全球最大的光伏发电市场,国际环境中肆意挥动的“制裁大棒”越来越难以撼动中国光伏的地位,行业内部经过多年的理性调整也越发稳健,产业链自主可控,是我国光伏产业屹立于世界之巅的底气。

在全球能源发展进入“双碳”时代之后,光伏的灵活性特征在全球能源转型中愈发凸显。据中国建筑节能协会发布的《中国建筑能耗研究报告(2020)》显示,2018年我国建筑运行阶段能耗占全国能源消费的21.7%,建筑运行阶段二氧化碳排放量为占全国碳排放的21.9%。要解决建筑运行阶段的能耗,BIPV建筑光伏一体化(Building Integrated Photovoltaic)逐渐成为绿色建筑领域的重要应用技术之一。

在整县推进、绿色建筑、节能减排等政策推动下,分布式光伏高速发展,BIPV渗透率提高。随生产成本降低和电池技术发展,BIPV巨大市场逐步打开。2020年BIPV装机容量709MW,预计到2025年BIPV总装机量达23.66GW,25年BIPV市场规模1022.6亿元。

类似BIPV这样的“光伏+”商业模式能够使光伏在多能互补、能源转型、产业带动等方面的价值得到充分发挥,促进全球能源转型。

2022年全球预计新增光伏装机228GW,2030年这一数字将增加到334GW。随着今年全球光伏装机总量达到1000GW,光伏行业将迈入“太瓦时代”。

站在全球光伏产业之巅的中国光伏企业在能源转型中扮演着至关重要的角色。面对即将到来的“太瓦时代”,光伏企业需要持续的科技创新,力促光伏发电降本增效,把太阳真正变成人类取之不尽、用之不竭的无限财富。

 
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