中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)影響因素分析

文/王嘉銘 劉建超 黃錦濤 吳旭曉 縱 冉

0 引言

自從機(jī)器取代人力以后，常規(guī)的化石燃料的使用，使全球二氧化碳排放量增加，進(jìn)而導(dǎo)致全球冰川融化，海平面上升，從而危及人類的生存安全，環(huán)保清潔的能源方式日益被人們所需。其中，利用太陽(yáng)能的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)逐漸受到了全球各個(gè)國(guó)家的重視，是節(jié)能減排，促進(jìn)綠色發(fā)展，踐行綠色發(fā)展理念的重要手段。在全球光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的背景下，我國(guó)在2015年太陽(yáng)能光伏累計(jì)裝機(jī)容量成功摘得全球光伏發(fā)電的桂冠，然而不容忽視的是在2014年中國(guó)仍有超3吉瓦的落差相較于備案規(guī)模。因此，對(duì)中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)影響因素分析對(duì)于我國(guó)合理利用太陽(yáng)能輻射資源，減少進(jìn)口多晶硅，提高硅片生產(chǎn)量有著重要的意義。近20年來，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。2000年，我國(guó)光伏市場(chǎng)累計(jì)用量?jī)H為19兆瓦，其中建筑光伏和大型電站累計(jì)用量均為零。而從2008年起，這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)均有了大幅增加，其中建筑光伏從往年的2兆瓦猛增至10 兆瓦。有研究指出目前晶硅電池占據(jù)市場(chǎng)的十分之九，其中鈣鈦礦太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高，成本低，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)電池。也有研究者對(duì)國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)的研究成果進(jìn)行比較，從一代的晶硅電池、二代的薄膜電池、三代的半導(dǎo)體電池進(jìn)行逐一比較其電池轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而對(duì)未來的光伏電池進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的影響因素有很多，并有著重要的研究?jī)r(jià)值。自從我國(guó)開始大規(guī)模發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)以來，光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)不斷革新，其中作為光伏電池重要原料的多晶硅進(jìn)口量卻猛增不減。以2008年到2013年中國(guó)多晶硅供需情況為例，進(jìn)口量從2008年的17 017噸漲至2013年的88 000噸，漲幅巨大，而出口量卻從2008年的5 132噸跌至2 000噸。為解決上述問題，本文擬通過對(duì)中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)影響因素進(jìn)行分析，減少國(guó)外進(jìn)口硅的依賴，提高光伏產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過整合國(guó)內(nèi)外已發(fā)表的關(guān)于中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)影響因素的分析，將眾多影響因素與中國(guó)光伏產(chǎn)量逐一進(jìn)行比對(duì)，逐步分析每個(gè)因素作用，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，建立科學(xué)模型，來為后期提高中國(guó)光伏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力提供更為科學(xué)的指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 模型變量的選擇

中國(guó)光伏裝機(jī)量是反映一個(gè)國(guó)家光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況的一個(gè)十分關(guān)鍵的指標(biāo)，它代表了整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，因而人們選取它的累計(jì)裝機(jī)量作為模型的因變量。如何定量分析各種影響因素對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用，并把重要的影響因素轉(zhuǎn)化為可量化的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容。結(jié)合中國(guó)目前的技術(shù)條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平，光伏產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展，除了加大政府宏觀調(diào)控力度和調(diào)整國(guó)際貿(mào)易戰(zhàn)略之外，還要看光伏產(chǎn)業(yè)的下游企業(yè)對(duì)它有沒有需求和經(jīng)濟(jì)條件上有無可行性?？梢詺w納為以下幾個(gè)方面：一是光伏產(chǎn)品對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響；二是生產(chǎn)原料對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響；三是供電需求對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響；上述幾個(gè)方面的需求構(gòu)成了光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。光伏產(chǎn)品的數(shù)量可用太陽(yáng)能組件產(chǎn)量來反映；生產(chǎn)原料需求可以用多晶硅產(chǎn)量、多晶硅進(jìn)口量來綜合反映；供電需求可用發(fā)電裝機(jī)容量、發(fā)電量來反映；因此初步確定太陽(yáng)能組件產(chǎn)量X1、多晶硅產(chǎn)量X2、多晶硅進(jìn)口量X3、發(fā)電裝機(jī)容量X4、發(fā)電量X5作為影響中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)Y的自變量。

1.2 本文數(shù)據(jù)的獲取

由于2009年以前有些指標(biāo)數(shù)據(jù)缺失，本文從知網(wǎng)（https：//www.Cnki.net/）等數(shù)據(jù)分析網(wǎng)站采集了關(guān)鍵詞（太陽(yáng)能組件產(chǎn)量、多晶硅產(chǎn)量、多晶硅進(jìn)口量、發(fā)電裝機(jī)容量、發(fā)電量等）和2009—2019年的數(shù)據(jù)并進(jìn)行建模分析，用2009—2019年的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證模型的精度。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表 1。

表1 中國(guó)光伏產(chǎn)量影響因素分析

1.3 數(shù)據(jù)的分析與處理

1.3.1 模型單因素篩查

為了體現(xiàn)出回歸模型的合理性，計(jì)算出各個(gè)因素之間的相關(guān)系數(shù)來分析各變量之間的相關(guān)關(guān)系。在引入模型時(shí)，研究人員選擇與因變量相關(guān)較高的自變量。通常研究人員將相關(guān)程度分為下面幾種情況：非常相關(guān)，|R|≥0.8；一般性相關(guān)，0.5≤|R|≤0.8；相關(guān)性低，0.3≤|R|≤0.5。當(dāng)R＜0.3時(shí)，可以看出兩個(gè)變量之間的相關(guān)性極低，視為不相關(guān)。上文得出中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)量和各個(gè)影響因素間的相關(guān)關(guān)系，通過計(jì)算處理可以得出其影響相關(guān)性系數(shù)如表2所示。

表2 中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)對(duì)于中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的影響相關(guān)性分析

1.3.2 多元線性回歸模型的選擇

本次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在較大的共線性。在時(shí)間序列變化特征的圖表中，太陽(yáng)能組件產(chǎn)量X1，多晶硅產(chǎn)量X2和發(fā)電量X5這3個(gè)數(shù)據(jù)存在較為嚴(yán)重的共線性。于是在建立回歸模型時(shí)，研究人員應(yīng)當(dāng)舍棄采用逐步線性回歸的方法。因?yàn)樵谳^為嚴(yán)重的共線性的情況下，用逐步線性回歸方法建立模型時(shí)，回歸模型中的隨意誤差會(huì)有較大的自相關(guān)。在上述這種情況下，研究人員日常運(yùn)用的一系列的檢驗(yàn)失效。因此，在本次的試驗(yàn)中，研究人員使用多元線性回歸模型，在1.3的試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看到，采用的多個(gè)自變量與因變量高度相關(guān)，因此在構(gòu)建多元線性回歸模型的過程中，不但能消減在多組數(shù)據(jù)中存在的較大的共線性，還能更加明顯地展現(xiàn)出自變量與因變量之間的聯(lián)系。在軟件上對(duì)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把多組自變量和因變量的數(shù)據(jù)放入數(shù)據(jù)視圖中，采用多元線性回歸分析，同時(shí)在Statistic中選擇想要的共線性診斷和Durbin-Watson(U)，生成所有的自變量與因變量之間的多元線性回歸方程。

1.3.3 多元線性回歸模型的建立

回歸模型的回歸分析用下式表示：

在SAS軟件中，筆者對(duì)于表1里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析的結(jié)果如表 3所示。由表 3可得出中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)回歸模型的方程：

在這個(gè)方程中，可以看出各組數(shù)據(jù)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響，回歸模型通過方程和計(jì)算分析檢驗(yàn)。在SPSS軟件中，筆者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的模型，如表3所示；同時(shí)，還能得出本次試驗(yàn)的模型參數(shù)，如表 4所示。在表 3中的非標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)中，數(shù)值的正負(fù)號(hào)表示各個(gè)自變量對(duì)于因變量的數(shù)值影響的方向性。

表4 模型參數(shù)

1.3.4 多元線性回歸模型的驗(yàn)證

將2017—2019年數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證，并通過下式計(jì)算偏差率：

式中，o為觀測(cè)值，p為計(jì)算值，d為偏差率，值越低，則模擬結(jié)果越優(yōu)秀。

2 結(jié)果

2.1 模型自變量的確定

太陽(yáng)能組件產(chǎn)量、多硅晶產(chǎn)量和發(fā)電量這幾個(gè)因素R皆大于0.8，與中國(guó)光伏發(fā)展高度相關(guān)。多硅晶進(jìn)口量的R為0.644，發(fā)電裝機(jī)容量的R為0.641，可視為中度相關(guān)。

所以導(dǎo)入模型的自變量為X1太陽(yáng)能組件產(chǎn)量、X2多硅晶產(chǎn)量、X3多硅晶進(jìn)口量、X4發(fā)電裝機(jī)容量、X5發(fā)電量。

2.2 中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)與影響因素的時(shí)序變化特征

自2008年以來，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)影響因素如圖 1所示。多晶硅晶體、發(fā)電和太陽(yáng)能電池板的產(chǎn)量總體上呈逐年增加的趨勢(shì)，而多晶硅晶體的進(jìn)口量則呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。多晶硅進(jìn)口量從2008年到2017年保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，從2008年的22 755噸增加到2017年的15.2萬(wàn)噸。2018—2019年，由于國(guó)內(nèi)新增產(chǎn)能不斷釋放，我國(guó)對(duì)進(jìn)口多晶硅的依賴程度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但降幅并不大，2019年僅比2017年減少了1萬(wàn)噸。

多硅晶產(chǎn)量自2009年至2019年呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2009年中國(guó)多硅晶產(chǎn)量?jī)H20 084噸，到了2019年中國(guó)多硅晶產(chǎn)量已有344 000噸，具體來看在2009年到2013年增速較緩，4年內(nèi)僅增加76 916噸，2013年后增速猛增，僅2014年就增加了39 000噸。實(shí)現(xiàn)這一突變，一方面是因?yàn)樵?013年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布文件將多晶硅從產(chǎn)能過剩行業(yè)中移除，國(guó)家政策開始大力扶持，另一方面是因?yàn)槿蚬夥袌?chǎng)需求明顯。內(nèi)外雙重作用促進(jìn)了多硅晶行業(yè)快速?gòu)?fù)蘇。

中國(guó)發(fā)電量持續(xù)增加，從2009年的37 147億千瓦時(shí)，增加到2019年的75 034.3億千瓦時(shí)，保持較快的增長(zhǎng)速度，從而帶動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.3 回歸模型建立

由表4可得中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)多元回歸模型：

其中，所有的自變量對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)有顯著性意義(P＜0.05)。模型通過方程和參數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，可確定這5個(gè)因素為中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵影響因素，并用這些因素來解釋中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的變化規(guī)律及其原因。

通過表 5的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分析，|2.141|＞|0.133|＞|-0.822|＞|-0.398|＞|-0.071|，可以得知太陽(yáng)能組件產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為2.141，對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)影響程度最高，且呈正相關(guān)。這說明太陽(yáng)能組件的生產(chǎn)極大地促進(jìn)了中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。太陽(yáng)能組件是光伏發(fā)電最為主要的消耗品之一，可以說整個(gè)太陽(yáng)能組件產(chǎn)量90%以上都是應(yīng)用于中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)。發(fā)電裝機(jī)容量的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0.133，說明對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有一定的影響，且呈正相關(guān)，側(cè)面說明發(fā)電裝機(jī)容量對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)關(guān)系。發(fā)電裝機(jī)容量有很多因素所構(gòu)成，其中占比最多的為火力發(fā)電和水力發(fā)電。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，以2018年裝機(jī)容量為例，第1名：火電，占比60%；第2名：水電，占比19%；第3名：并網(wǎng)風(fēng)電，占比10%；第4名：并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電，占比9%。多硅晶產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)為-0.822，說明多硅晶產(chǎn)量與中國(guó)光伏發(fā)展高度相關(guān)，與因變量呈負(fù)相關(guān)。多硅晶進(jìn)口量的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為-0.071，說明多硅晶進(jìn)口量與中國(guó)光伏發(fā)展關(guān)聯(lián)度較低，這里不予討論。發(fā)電量的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)為-0.398，說明發(fā)電量與中國(guó)光伏發(fā)展相關(guān)度較高，呈負(fù)相關(guān)，這從側(cè)面說明中國(guó)光伏發(fā)展仍有較大的發(fā)展空間。

表5 回歸模型分析

2.4 回歸模型驗(yàn)證

通過表 6，將2017—2018年的數(shù)據(jù)通過計(jì)算得出，合成橡膠產(chǎn)量的模擬值偏差率分別為：0.86%，-7.2%，3.47%，均不超過10%。模擬結(jié)果優(yōu)秀。

表6 2017—2018年數(shù)據(jù)驗(yàn)證

3 討論

通過本文的數(shù)據(jù)分析，在過去的10年中，中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈上升趨勢(shì)，中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)量成為中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵因素。它對(duì)中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)有著非常顯著的貢獻(xiàn)。但從目前來看，中國(guó)累計(jì)光伏裝機(jī)量占總裝機(jī)量比例較少。以2018年的數(shù)據(jù)為例，占比最大得是火電，占比60%，而光伏發(fā)電僅占比9%。鑒于此，筆者認(rèn)為可以通過以下幾個(gè)方面來努力促進(jìn)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

3.1 提高創(chuàng)新水平，掌握核心技術(shù)

早在2016年，中國(guó)光伏新增和累計(jì)光伏量已位居全球第1。在這光環(huán)的背后卻是核心技術(shù)的缺乏，絕大部分的光伏制造企業(yè)集中在產(chǎn)業(yè)鏈的中下流，缺乏足夠的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，企業(yè)同質(zhì)化發(fā)展的現(xiàn)象越發(fā)普遍。因此，提高中國(guó)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，加大市場(chǎng)扶持，掌握核心競(jìng)爭(zhēng)力成為重中之重。

3.2 保持多硅晶產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)

多硅晶是中國(guó)光伏發(fā)展的重要原材料。多硅晶不僅是制造半導(dǎo)體和光伏電池的重要基礎(chǔ)原材料，對(duì)我國(guó)光伏的持續(xù)發(fā)展極為重要，也是降低光伏組件價(jià)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵瓶頸。近幾年來，多硅晶原料價(jià)格的暴漲，對(duì)我國(guó)光伏中下游企業(yè)的生存產(chǎn)生了巨大的沖擊，因此提高國(guó)內(nèi)多硅晶產(chǎn)量成了當(dāng)前的重中之重。

3.3 促進(jìn)中國(guó)太陽(yáng)能組件的出口

通過線性回歸分析可以得出中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與太陽(yáng)能組件產(chǎn)量呈正相關(guān)。在2020年，雖然受到新冠疫情的影響，但是我國(guó)太陽(yáng)能組件產(chǎn)量依舊比2019年同期增長(zhǎng)了13.4%。不容忽視的是同年的出口量依舊與2019年的28.2 吉瓦持平，因此，如何在保持現(xiàn)有的增長(zhǎng)勢(shì)頭的情況下，依舊維持出口量的旺盛增長(zhǎng)成了當(dāng)前的重中之重。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以2009年至2019年的中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的累計(jì)光伏裝機(jī)量的變化作為研究對(duì)象，通過對(duì)太陽(yáng)能組件產(chǎn)量、多晶硅產(chǎn)量、多晶硅進(jìn)口量、發(fā)電裝機(jī)容量進(jìn)行線性回歸分析，建立多元線性回歸模型，模型模擬結(jié)果優(yōu)秀，可以為未來變化新態(tài)勢(shì)下中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的合理布局提供科學(xué)依據(jù)。

（1）保持多硅晶產(chǎn)量和發(fā)電裝機(jī)容量，能較為明顯地影響我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的累計(jì)裝機(jī)容量。模型可以反映不同變量的影響程度。太陽(yáng)能組件產(chǎn)量對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的累計(jì)裝機(jī)量有較大的影響。提高太陽(yáng)能組件產(chǎn)量可以促進(jìn)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)累計(jì)裝機(jī)量的發(fā)展。

（2）對(duì)國(guó)內(nèi)的多硅晶產(chǎn)業(yè)進(jìn)行政策扶持并擴(kuò)大產(chǎn)能，可以有效預(yù)防止國(guó)際市場(chǎng)的價(jià)格波動(dòng)對(duì)國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的沖擊。

（3）企業(yè)應(yīng)該研發(fā)新技術(shù)，掌握核心技術(shù)，提高多硅晶的利用率，從而減低光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)進(jìn)口多硅晶的依賴程度， 提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。