政策、资本、技术…探秘中国光伏十年晋升之路

能源盟友 2022-08-12

新能源电池光伏材料

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不久前,科技部部长王志刚在“中国这十年”系列主题新闻发布会上,介绍中国这十年科技创新成果中,太阳能光伏赫然在列,并且是一个规模位居世界前列的产业。

从“三头在外”、受制于人的窘迫,到牢牢占据世界光伏产业头把交椅,成为新时代的中国名片,中国光伏仅仅用了不到10年的时间。10年时间对一个行业的发展而言可能跨度并不太长,但对于光伏这个新兴产业则意味着很多故事和经历。

在这其中,科技创新,是一支不可忽视的重要力量。

十年攻坚:从受制于人到全球领先

时间拉回至2012年,这一年玛雅人预测的世界末日并未应验,但对刚刚兴起的中国光伏产业来说,欧美“双反”的当头大棒,却令所有从业者着实经历了一场惊心动魄的“末日危机”。

彼时,原材料、市场、核心技术全部受制于人的中国光伏行业迎来了“至暗时刻”。狂风骤雨下,行业哀鸿遍野,光伏产业也随之跌至谷底。

怎么办?活下来的光伏企业和积极有为的国家主管部门都开始意识到:要想不被别人“卡脖子”,核心技术和产业链、供应链的“命门”必须牢牢攥在自己手里。由此,中国光伏行业开启了十年攻坚路。

一方面,政府出台相关的产业政策,从资金到市场、从财税到土地,迅速营造出有利于国内产业发展的政策环境。在此后的数年间,度电补贴、领跑者计划、户用光伏、绿证交易等政策先后登场,为光伏产业的发展壮大铺平道路。

另一方面,中国光伏企业也“痛定思痛”,掀起了一轮又一轮的科技创新热潮。当时仍是“后起之秀”的隆基、晶科、通威、协鑫等企业,持续不断地加大科技创新投入。其中,隆基一直坚持“不领先不扩产,不卡脖子不介入”的经营理念,不断加大科研投入和科技创新力度。各配套环节的制造企业,也如雨后春笋般涌现出来。短短几年后,光伏上中下游全产业链都实现了飞速发展。

以组件端设备串焊机为例,2013年以前,中国所有的光伏工厂购买的串焊机,都是来自德国TT(Teamtechnik)、德国索蒙特(Somont)、美国库迈思(Komax)、西班牙格罗斯贝尔(Gorosabel)、西班牙蒙特拉贡(Mondragon)、日本Toyama、日本NPC和韩国HANWHA等,国外设备厂商占据着国内太阳能电池串焊接设备行业的绝对市场份额。

然而仅仅过了3年时间,市场格局就已大相径庭。在奥特维、先导智能等一众国内串焊机企业的攻坚之下,中国市场新增产线中的串焊机95%变成了国产设备。截至目前,原行业龙头美国Komax、日本NPC、Toyama等因产品价格过高,已退出串焊机市场,德国帝目则退出了中国市场,不再具有竞争力。

以上的例子在这十年间比比皆是。中国企业不负众望,用实力说话,拿出一个又一个科研成果,一步一步建立起扎实稳定的供应链。据中国光伏行业协会的数据显示:到2015年底,在光伏制造四大核心环节——多晶硅、硅片、电池片和组件,国内企业的产量均位居全球第一,占到全球总产量的48.5%、79.6%、62.6%和76.1%。

同时,中国还掌握了万吨级改良西门子法多晶硅生产工艺,流化床法多晶硅生产技术也开始产业化生产。单晶及多晶电池产业化效率分别达到19.5%和18.3%,处于全球领先水平。

在生产线专用设备方面,从硅材料生产,硅片加工,电池片、组件的生产到与光伏产业链相关检测设备、模拟器等都具备成套供应能力,部分产品甚至还实现了不同程度的出口。

十年蝶变:技术、设备全方位的突破

中国国家能源局统计数据显示,今年上半年,全国光伏发电新增装机3088万千瓦。截至6月底,光伏发电累计装机3.36亿千瓦。中国光伏产业已占据全球领先地位。

截至目前,原行业龙头美国Komax、日本NPC、Toyama等因产品价格过高,已退出串焊机市场。

在生产线专用设备方面,从硅材料生产,硅片加工,电池片、组件的生产到与光伏产业链相关检测设备、模拟器等,中国都已具备成套供应能力。

与此同时,硅料制备环节是光伏产业链的起点,这一环节主要是将工业硅提纯为太阳能级多晶硅料,技术壁垒较高。目前,全球已形成硅料产能大多集中于中国,中国企业早已掌握核心技术的竞争格局。2015年,中国多晶硅产量已达到全球总产量的一半,彻底改变了过去太阳能级硅材料受制于人的局面。2021年,我国多晶硅实现年产量50.5万吨,同比增长27.5%,约占全球总产量的80%,成为世界多晶硅的主要生产国。

此外,中国是光伏组件最主要的出口国家之一。2021年,中国出口组件总量达88.8GW,同比增长35.3%。由此可见,中国光伏产业链在世界产业链中的地位愈加重要。

2020年,中国提出“双碳”目标,作为清洁能源,光伏进入新的历史发展新时期。此后,国家密集出台多项新政,确立风电、光伏向主体能源地位转变的战略目标。

中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩说:“中国的风电、光伏发电等可再生能源产业持续健康发展,将成为全球应对气候变化、推动全球能源转型、构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要支撑。”

十年来,中国光伏产业已然发生巨变。

据中国光伏行业协会统计,中国光伏组件产量已连续15年位居全球首位,多晶硅产量连续11年位居全球首位,新增装机量连续9年位居全球首位,累计装机量连续7年位居全球首位。

十年创新:降本增效贯穿始终

纵观整个光伏降本增效的历程,有一条主线贯穿始终,那就是技术创新推动行业降本增效。这并非一句时髦口号,也不是一个理论问题,而是市场做出的选择。

这十年间,光伏产业多个环节都曾掀起过“路线之争”,从晶硅到薄膜、从多晶到单晶、从集中式到组串式逆变器……但这些竞争究其根本,都在于降本增效,提升光伏能源的经济性和竞争力,而其中电池转换效率提升发挥全局性的关键作用,成为光伏行业转型升级的“主赛道”。

时间重新拨转到2015年。这一年,光伏逐渐摆脱往昔的阴霾,在国家政策的大力支持之下,终于迎来了黄金发展期。走出低谷的光伏企业,开始根据市场需求,围绕性能和成本两个方面,持续不断推进技术升级。

这一时期,市场需求及技术发展线路仍以多晶为主导,在晶澳、晶科、天合、阿特斯等多个一线大厂的技术攻关之下,陷光和表面钝化、高效多晶铸锭、湿法黑硅等新技术、新工艺层出不穷。在这些技术、工艺的综合加持下,多晶电池转换效率一举突破此前业内人士公认的20%的理论极限。

但这远远不够,市场需要更高转换效率的技术和产品,以期早日达成光伏平价上网的目标。当此之时,“光伏领跑者”计划应运而生。这项旨在促进光伏行业从追求规模扩张向注重质量效益转变的顶层计划,开始成为倒逼光伏技术升级的“试炼场”。

在其带动下,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,PERC、PERC双面、异质结、MWT等技术陆续登场。同时,在单多晶技术路线抉择上,市场也给出了答案——性价比极高的单晶技术脱颖而出,逐渐成为“领跑者”基地乃至整个市场应用的主力军。

在此之前,尽管单晶电池的转换效率更高、发展空间更大,但却因成本问题被广为诟病,且光伏业主和EPC企业对度电成本概念认识不够,因此价格便宜的多晶产品在一段时期内占据了绝对主导的地位,以致于在2013年欧美“双反”期间,单晶技术路线一度面临被边缘化的危机。

“危中有机”,转机也出现在这一时期。2014年,隆基率先攻克RCZ单晶生长技术产业化难题,使硅棒产出由原来的60kg/坩埚,提升至1500kg+/坩埚。这项技术的应用,让拉晶速度提升80%以上,单晶硅棒和多晶铸锭每公斤的成本差距快速缩小,也使单晶与多晶之间巨大的成本差距快速缩小,为单晶的快速发展提供了契机。仅2020年,这项技术就为中国光伏产业节省成本约136亿元。

同一时期,另一项关乎单晶未来的关键技术——金刚线切割技术也在隆基率先实现了国产化,不仅一举打破海外厂商对金刚线技术的垄断,而且通过紧密的上下游联合技术攻关及技术引入,很快开发出高品质、低成本的金刚线,让金刚线的供应价格快速降至0.3元/米左右,每年为行业节约成本300亿元,彻底奠定了单晶引领行业格局的基础。

两项技术都是隆基抱着“破釜沉舟”的信念之下取得的。从这点来看,隆基几乎以一己之力改变了单多晶格局。曾有业内人士毫不讳言地说,如果没有隆基对单晶的技术专注和持续推动,靠市场自然发展,单晶这条技术路线发展到什么境地都难说,光伏的平价化速度或许也没有现在这么快。

与此同时,PERC电池技术引入,使单晶技术的降本优势更加明显。爱旭、通威、晶科、晶澳等电池组件企业纷纷转向单晶以及PERC技术,使单晶组件的价值进一步被市场认可。

在此期间,刚刚进军电池、组件领域的隆基再度发挥了关键作用。通过与澳大利亚新南威尔士大学等合作伙伴联合对光衰的机理进行深入研究,隆基一举解决了单晶PERC初始光衰高的问题,并将LIR技术向业界开放。

接下来的故事众所周知,单晶PERC技术的潘多拉魔盒至此被打开,在行业内一众企业的不断努力下,双面、半片、MBB、叠瓦、多主栅等新技术、新工艺不断涌现,使单晶效率曲线不断攀升,成本也一降再降。

到2017年底,单多晶组件几乎实现同价。至此,单晶的优势不再需要通过对各种参数假设和复杂计算来证明,对市场形成直观、强烈的冲击,一举完成对多晶的逆袭之战。

纵观这一历程,市场看中的是技术迭代带来的成本优势,这是单晶技术实现逆袭的关键所在,也是在过去的10年时间中,光伏成本能够实现下降近80%的动力来源。

十年增资:资本加持乘风破浪

十年间,新能源行业在资本市场上也驶入了发展的快车道。相关企业不仅是业绩表现,还是公司市值均连创新高。一时间,新能源产业链上下游企业引得各路资本竞相追逐,跨界、并购、扩产等资本动作频频。

“十几年前,公司认为火力发电是电力行业主业。不论是技术含量,还是发电规模,彼时的新能源发电都比不上火力发电。”北京能源国际控股有限公司(下称“京能国际”)投资总监赵立对《证券日报》记者表示,而近十年最大的感受则是新能源产业由辅业变为了主业。

据东方财富Choice数据统计发现,截至2022年8月3日,A股市场已有835家新能源相关上市企业,总市值达21.66万亿元,其中总市值达千亿元及以上的公司有45家,百亿元及以上有346家。

对此,祁海珅表示,十八大以来,我国新能源发电装机规模屡创新高,这是源于国家相关政策的持续且深入推动,再加上新能源企业自身的努力与创新,使得新能源行业得以蓬勃发展。新能源企业的市值在过去十年也取得了飞跃式发展,百亿元、千亿元市值公司不断涌现,我国也成为全球最大的新能源装机市场和最大的新能源产业制造中心。

资本助力下,光伏行业发展更为迅速。

祁海珅表示,2012年前,中国光伏产业“两头在外”,即市场在外、原料在外,光伏产业像水泥、钢铁等行业一样被贴上高耗能标签,相关企业融资困难,上市融资之路更是异常艰难。

数据显示,2012年至2022年期间,共有19家光伏设备企业登陆资本市场。截至目前,已有35家光伏设备上市公司,其中大全能源、天合光能、隆基绿能等7家公司市值均已超千亿元。此外,有近七成公司市值超百亿元。从相关公司的经营利润来看,2012年至2021年间,多家公司利润增长明显,通威股份、大全能源等公司归母净利润翻了数十倍。

而随着“双碳”目标的落地,光伏上市公司更是迎来黄金发展期。

自2021年以来,多家光伏企业纷纷发布定增公告。据东方财富Choice数据显示,近两年间,有12家光伏企业共募集资金超400亿元,用于投产扩张。

值得注意的是,其他类型新能源上市公司近两年间也在密集募资增产。东方财富Choice数据显示,2021年至今(截至8月3日),共有139家新能源相关上市公司发布募资公告,募集资金达2845.36亿元。

“无论是增发、发债还是配股等需求,新能源企业都能得到众多资本的青睐。同时,政策部门也是大力支持。为此,有很多新能源企业选择重回A股市场融资。”祁海珅进一步提到。

据公开资料,2019年至今,已有包括晶澳科技、天合光能、大全能源、晶科能源等光伏企业高调回归A股。

与此同时,受益于“双碳”目标的发展机遇,新能源产业更是开启加速度,不少上市公司纷纷跨界,重金押注新能源细分赛道,譬如多晶硅、光伏组件、氢储、锂电池等产业链关键环节。

2022年以来,A股节能环保板块已有上百家公司通过并购重组展开行业整合、延伸产业链,而龙头企业“跨界”布局新能源产业链成为此轮并购重组的新动向,业务涉及新能源材料、风光发电、储能等多个细分领域。

前海开源基金首席经济学家杨德龙对《证券日报》记者表示,“双碳”目标为新能源企业发展带来机遇,而前海新能源基金一直坚定看好新能源的发展前景,管理的清洁能源基金重点布局新能源汽车及其产业链、光伏风电新能源行业龙头股。

“这十年,国家政策的支持加上各路资本的加持,各种新能源、绿色发展基金设立等动作之快、手笔之大,有的甚至直接参与新能源新公司或合资公司的设立,这都是在积极分享新能源时代的盛宴。”祁海珅进一步强调,强大的资本推动会使得“化石能源消费”转型为“新能源电能消费”时代来临得更为快速和高效。

十年蜕变:从补贴到平价

在过去的十年间,光伏行业在追求技术进步的同时,也正逐渐摆脱对政策和补贴的依赖,不仅实现从补贴时代到平价时代的历史性跨越,也将实现从辅助能源逐步向主力能源的惊人转变。

2018年5月31日,无疑是这一历史转变的分水岭。这一天,国家发展改革委、财政部、国家能源局联合印发了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(业界称“531新政”),将下半年光伏发电规模压缩到原来的三分之一以下,且要求6月1日立即执行。政策补贴下调的力度和速度都远超预期,对当时光伏行业形成了前所未有的冲击。

在此之前,标杆电价和逐渐降低的补贴强度有效地支持了行业的规模化发展,但同时,较高的上网电价和发电成本也制约着光伏产业的进一步发展。2017年,光伏平均上网电价仍高达0.94元/kWh,发电成本也在0.5-0.65元/kWh,与其他各发电形式相比,价格上缺乏竞争力。

可喜的是,中国光伏产业再次经受住了考验。这场提前到来的“成人礼”,加速了行业内落后产能的退出,光伏企业纷纷加快技术研发与革新步伐,行业“降本增效”的节奏进一步加快,多项关键技术在政策实施一年内得到突破。

例如,在组件电池环节,根据北极星太阳能光伏网不完全统计:2019年至少创造20项以上的世界效率记录,既包括已成为市场主流的PERC产品,也包括异质结、TOPCon、钙钛矿等尚未大规模产业化的前沿技术。期间,隆基创下的24.06%单晶双面PERC电池正面转换效率世界纪录,更是一举打破了此前业界公认的24%极限。

时间来到2020年,光伏迎来新一轮历史性的发展契机。2030年前实现碳达峰,2060年实现碳中和以及构建以新能源为主体的新型电力系统的相继提出,赋予了光伏更大的历史责任。围绕目标落实,国家密集出台多项新政,不仅确立了风电、光伏向主体能源地位转变的方向和战略目标,并且再一次从上到下完整配套,为中国光伏产业的未来发展营造良好的政策环境。

光伏由此进入新的历史发展新时期。这一阶段作为新增主体之一,光伏不仅要实现技术持续进步、成本持续下降、效率持续提高、竞争力持续增强,全面实现无补贴平价甚至低价市场化发展,也要加快解决关键技术创新、高比例消纳、产业链供应链安全、稳定性可靠性等关键问题。

对于光伏企业来说,光伏发电技术创新仍将是应对这些挑战的关键因素。正如中国光伏行业协会名誉理事长王勃华在北极星太阳能光伏网主办的“2021年光伏新时代论坛”所说:“新时期,光伏行业需要不断修炼自身,持续创新发展,降本增效,产业上下协同发展,才能让光伏真正成为新型电力系统的主力军。”

总之,纵观中国光伏行业发展的这十年,可以总结出一个规律,那就是技术创新是中国光伏行业不断前进的核心动力。

展望未来,站在碳达峰碳中和的角度来看,到2030年,全球新增光伏装机需要达到1500GW-2000GW,才能对全球能源转型形成有效支撑。因此,光伏企业或者行业应该尽量让自己不受外界的影响,回归电池效率提升的主赛道,加强对电池新材料、新技术的研发投入,做好科技创新,致力于降本增效,提升光伏产业的竞争力,推动清洁能源大规模应用。这才是当前及未来中国光伏产业发展的重中之重。

我们相信,如果中国光伏行业能够坚持做到这一点,那下一个十年,中国光伏行业定将会是另一番景象。

来源:电力圈,能投委,中国新闻网,证券日报

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