2021年中國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀與展望

魏景東，趙增海，郭雁珩，艾 琳，邱 辰

(水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120)

0 引 言

2020年9月，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2021年3月，總書記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上進(jìn)一步提出要構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。為踐行碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，2021年10月，中共中央、國(guó)務(wù)院先后發(fā)布了《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》[1]以及《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》[2]，提出到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上；到2060年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上。新能源迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇期，開發(fā)利用規(guī)模將進(jìn)一步提高。

太陽(yáng)能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，光伏發(fā)電已成為太陽(yáng)能利用最成熟、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，具有清潔、可再生、安全、無(wú)噪聲、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，是典型的綠色電力，具備顯著的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)光伏發(fā)電應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)持續(xù)進(jìn)步、成本加速下降，光伏發(fā)電已成為新增電源投資的主力軍。大力發(fā)展光伏發(fā)電，是踐行碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。2021年是中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年，也是十四五規(guī)劃開局之年，光伏發(fā)電進(jìn)入平價(jià)時(shí)代，在政策環(huán)境、開發(fā)建設(shè)機(jī)制等方面不斷優(yōu)化激勵(lì)下，行業(yè)發(fā)展再上新臺(tái)階。

1 資源概況

中國(guó)太陽(yáng)能輻射分布整體呈現(xiàn)自西北向東南先增加再減少[3]，然后又增加的趨勢(shì)，中國(guó)太陽(yáng)輻照總量等級(jí)和區(qū)域分布如表1所示。2021年中國(guó)太陽(yáng)輻照量較常年平均值偏低，全國(guó)平均年水平面總輻照量約5 376 MJ/m2，與近30年(1991年～2020年)平均值相比偏低1.69%；全國(guó)平均光伏發(fā)電年最佳斜面總輻照量約6 295 MJ/m2，較近30年(1991年～2020年)平均值偏低1.11%。

表1 中國(guó)太陽(yáng)輻照總量等級(jí)和區(qū)域分布

按區(qū)域統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)年水平面總輻照量北方地區(qū)較近30年(1991年～2020年)平均值偏低，南方地區(qū)偏高。按省級(jí)行政區(qū)統(tǒng)計(jì)，上海、安徽、天津、云南、海南年水平面總輻照量與近30年(1991年～2020年)平均值較接近；湖南、貴州、江西、四川偏大；廣西、福建明顯偏大；廣東異常偏大；吉林、山東、湖北、河南、山西、浙江、新疆、重慶、西藏、陜西、江蘇偏??；遼寧、寧夏、青海、內(nèi)蒙古、北京、河北、黑龍江、甘肅明顯偏小。

2 發(fā)展情況

2.1 發(fā)展歷程

我國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展主要經(jīng)歷了初期發(fā)展、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和規(guī)模化發(fā)展三個(gè)階段[4]。

(1)初期發(fā)展階段(1978年～2005年)。改革開放以后，國(guó)家對(duì)光伏應(yīng)用示范項(xiàng)目給予支持，使光伏系統(tǒng)在工業(yè)和農(nóng)村應(yīng)用中得到發(fā)展，如小型戶用系統(tǒng)和村落供電系統(tǒng)等。2000年以后，國(guó)家先后啟動(dòng)“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”、“光明工程”等項(xiàng)目，使光伏發(fā)電系統(tǒng)在解決西部邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)農(nóng)牧民生活用電問(wèn)題上發(fā)揮了積極作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2005年底我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)70 MW。

(2)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段(2006年～2012年)。2006年，我國(guó)《可再生能源法》正式頒布實(shí)施，開始逐步建立有利于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的、相對(duì)完整的政策環(huán)境。2009年起，我國(guó)實(shí)施“金太陽(yáng)”示范工程和“光電建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目”，2009年和2010年我國(guó)先后啟動(dòng)了兩輪光伏特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目，有效推動(dòng)了光伏發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品研發(fā)制造等較快發(fā)展。到2012年底，全國(guó)累計(jì)光伏發(fā)電并網(wǎng)容量6.5 GW，光伏發(fā)電已具備加快發(fā)展的條件。

(3)規(guī)模化發(fā)展階段(2013年至今)。為壯大國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)，2013年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》[5]。此后，各部委和地方政府積極出臺(tái)支持和規(guī)范光伏行業(yè)發(fā)展的政策性文件。在一系列利好政策推動(dòng)下，我國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)規(guī)模快速擴(kuò)大。截至2020年底，全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約2.53億kW[6]，其中集中式光伏電站17 470萬(wàn)kW，分布式光伏7 819萬(wàn)kW。

2.2 發(fā)展環(huán)境

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)圍繞支持光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展制定了一系列政策措施，并不斷適時(shí)調(diào)整，推動(dòng)光伏發(fā)電開發(fā)利用取得明顯成效。2021年，行業(yè)管理方式持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，新建項(xiàng)目實(shí)行平價(jià)上網(wǎng)。同年5月，國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》(國(guó)能發(fā)新能〔2021〕25號(hào))[7]，提出進(jìn)一步完善新能源行業(yè)發(fā)展機(jī)制，各地結(jié)合消納責(zé)任權(quán)重和新能源合理利用率目標(biāo)確定年度新增并網(wǎng)規(guī)模和新核準(zhǔn)規(guī)模，并建立保障性并網(wǎng)、市場(chǎng)化并網(wǎng)等多元保障機(jī)制。6月，國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)《關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2021〕833號(hào))[8]，明確自2021年起對(duì)新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項(xiàng)目，中央財(cái)政不再補(bǔ)貼，實(shí)行平價(jià)上網(wǎng)。新建項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)按當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價(jià)執(zhí)行，可自愿通過(guò)參與市場(chǎng)化交易形成上網(wǎng)電價(jià)，以更好體現(xiàn)光伏發(fā)電的綠色電力價(jià)值。

2.3 發(fā)展現(xiàn)狀

2.3.1 建設(shè)運(yùn)行

2021年，光伏發(fā)電新增裝機(jī)創(chuàng)歷史新高，全國(guó)新增裝機(jī)5 488萬(wàn)kW，同比增幅達(dá)到17.2%，除戶用分布式光伏外，大部分新增裝機(jī)為平價(jià)項(xiàng)目，截至2021年底，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到30 599萬(wàn)kW(見圖1)，新增和累計(jì)裝機(jī)均居世界首位。分布式光伏表現(xiàn)突出，新增裝機(jī)容量2 928萬(wàn)kW，同比增長(zhǎng)84%，占全部光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量的53.4%，歷史上首次突破50%，光伏發(fā)電集中式與分布式并舉的發(fā)展趨勢(shì)明顯。發(fā)電量持續(xù)提高，達(dá)3 259億kW·h(見圖2)，同比增長(zhǎng)25.1%，占電源總發(fā)電量的4%，同比提升0.6個(gè)百分點(diǎn)。光伏發(fā)電平均利用小時(shí)數(shù)1 163 h，與往年總體持平。發(fā)電利用率保持較高水平，穩(wěn)定在98%(見圖3)，2020年光伏消納問(wèn)題較為突出的新疆、西藏等地光伏消納水平顯著提升，光伏利用率同比分別提升2.8個(gè)百分點(diǎn)和5.6個(gè)百分點(diǎn)。

2.3.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求推動(dòng)下，2021年光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)制造規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，多晶硅、硅片、電池片及組件產(chǎn)量分別達(dá)到50.6萬(wàn)t、226.6 GW、197.9 GW、181.8 GW，同比增長(zhǎng)率為27.8%、40.4%、46.8%、45.9%。技術(shù)水平不斷提升，中國(guó)規(guī)?；a(chǎn)的P型PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.1%(見圖4)，同比提高0.3個(gè)百分點(diǎn)；前沿技術(shù)中晶硅電池實(shí)驗(yàn)室效率打破紀(jì)錄11次，n型TOPCon、HJT、P型單晶TOPCon研發(fā)不斷取得新突破。在全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型大趨勢(shì)下，對(duì)外貿(mào)易快速增長(zhǎng)，光伏產(chǎn)品出口總額約284.3億美元[9]，同比增長(zhǎng)43.9%。其中組件出口額246.1億美元，出口量約98.5 GW，出口額和出口量均創(chuàng)歷史新高。

2.3.3 發(fā)電成本

2021年，由于受到產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)格波動(dòng)影響，集中式光伏電站單位千瓦造價(jià)同比略有上浮，上浮比例4%，達(dá)到約4 150元(見圖5)；分布式光伏單位千瓦造價(jià)同比上浮10.6%，約3 740元。在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)引導(dǎo)下，光伏發(fā)電社會(huì)關(guān)注度不斷提高，金融環(huán)境明顯改善，受益于國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電新增規(guī)模持續(xù)性增長(zhǎng)，2021年投資呈現(xiàn)總體上升趨勢(shì)，約2 157億元，同比上升17%。

3 面臨形勢(shì)

2021年，在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)推動(dòng)下，我國(guó)光伏發(fā)電迎來(lái)了重大發(fā)展機(jī)遇期，新增開發(fā)規(guī)模達(dá)歷史新高，新建項(xiàng)目全面實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，發(fā)電利用率維持較高水平，裝備制造規(guī)模和技術(shù)水平持續(xù)進(jìn)步。2022年，光伏作為可再生能源行業(yè)發(fā)展主力軍，將面臨新的形勢(shì)和挑戰(zhàn)。

(1)國(guó)家重大戰(zhàn)略目標(biāo)為光伏行業(yè)發(fā)展提供廣闊前景。碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)提出后，2021年10月，中共中央、國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》(國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào))，著力構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，明確提出，到2030年，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億kW以上；同時(shí)提出能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動(dòng)，要求大力發(fā)展新能源，加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。2021年底，中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議也明確，新增可再生能源不納入能源消費(fèi)總量控制。隨著碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的深入推進(jìn)、新增可再生能源不納入能源消費(fèi)總量控制等重要指示落地實(shí)施，光伏行業(yè)將迎來(lái)較長(zhǎng)的發(fā)展機(jī)遇期。

(2)光伏發(fā)電規(guī)劃與國(guó)土空間、土地生態(tài)功能保護(hù)、電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)同機(jī)制亟待建立。碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求大力發(fā)展新能源的同時(shí)，也對(duì)森林蓄積量等基本生態(tài)建設(shè)目標(biāo)提出更高要求，光伏項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)用地政策標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，需充分考慮生態(tài)紅線、基本農(nóng)田布局。此外，2022年及以后，我國(guó)光伏行業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，大規(guī)模、高比例新能源接入電網(wǎng)將大幅增加系統(tǒng)運(yùn)行和消納壓力，需要在頂層設(shè)計(jì)層面統(tǒng)籌銜接光伏發(fā)電、國(guó)土空間、土地生態(tài)功能保護(hù)、電網(wǎng)消納等各項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)“多規(guī)合一”，保障光伏行業(yè)更好更快發(fā)展。

(3)光伏發(fā)電參與電力市場(chǎng)化交易面臨挑戰(zhàn)。當(dāng)前光伏發(fā)電等新能源通過(guò)綠電交易試點(diǎn)、現(xiàn)貨交易等方式逐步參與電力市場(chǎng)化交易，《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見》(發(fā)改體改〔2022〕118號(hào))提出，到2030年，全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系基本建成，新能源全面參與市場(chǎng)交易。隨著電力體制改革的逐步深化，光伏發(fā)電等新能源參與市場(chǎng)化交易已是大勢(shì)所趨。光伏發(fā)電出力具有波動(dòng)性、間歇性，與傳統(tǒng)具有調(diào)節(jié)能力的電源相比，需要額外自建(購(gòu)買)系統(tǒng)調(diào)峰資源或直接承擔(dān)較高的系統(tǒng)成本，光伏行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將進(jìn)一步減弱。

(4)光伏發(fā)電開發(fā)收益短期面臨波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。隨著2019年中擴(kuò)產(chǎn)硅料產(chǎn)能逐步釋放，2022年下半年硅料供應(yīng)將大幅增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)供需失配有望得到緩解，促使光伏終端產(chǎn)品價(jià)格逐步回歸正常水平，但受新冠肺炎疫情及復(fù)雜國(guó)際形勢(shì)影響，短期內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)價(jià)格仍存在波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。此外，不少省份提出納入保障性并網(wǎng)規(guī)模的光伏發(fā)電項(xiàng)目也按一定比例配置儲(chǔ)能裝置要求，土地費(fèi)用、融資、電網(wǎng)送出等非技術(shù)成本短期內(nèi)難以有效降低，光伏項(xiàng)目投資收益仍將面臨波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

4 趨勢(shì)展望

(1)集中式和分布式并舉推動(dòng)光伏裝機(jī)規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng)。以大基地為依托的集中式光伏發(fā)電成為壓艙石。習(xí)近平總書記在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會(huì)上提出，中國(guó)將大力發(fā)展可再生能源，在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)加快規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目。目前，第一期裝機(jī)容量約1億kW的大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目已有序開工，第二期項(xiàng)目申報(bào)工作已經(jīng)啟動(dòng)。分布式光伏發(fā)電將成為中東部的增長(zhǎng)極。2021年6月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，要求整合資源實(shí)現(xiàn)集約開發(fā)。從2021年發(fā)展情況來(lái)看，中東部地區(qū)新增光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模中分布式占比約55%。隨著新增可再生能源不納入能源消費(fèi)總量控制政策的落地實(shí)施，中東部地區(qū)作為能源消費(fèi)大省，考慮土地資源緊張等客觀實(shí)際，分布式光伏發(fā)電將有望再創(chuàng)新高。

(2)光伏發(fā)電開發(fā)利用模式持續(xù)多元化。光伏發(fā)展將持續(xù)保持多品種協(xié)同發(fā)展特點(diǎn)，并進(jìn)一步與其他行業(yè)實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展。在多品種協(xié)同發(fā)展方面，除“光伏+儲(chǔ)能”外，將繼續(xù)加大水風(fēng)光、風(fēng)光火儲(chǔ)、區(qū)域耦合供暖等多品種協(xié)同發(fā)展；融合發(fā)展方面，光伏發(fā)電等新能源將持續(xù)深化與農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)環(huán)境、鄉(xiāng)村振興等行業(yè)的融合，不斷拓展新能源發(fā)展新領(lǐng)域、新場(chǎng)景。

(3)光伏發(fā)電技術(shù)加速迭代。大尺寸光伏電池將成為主流。由于能夠獲得更低的度電成本，近年來(lái)晶體硅電池單片尺寸不斷向大尺寸發(fā)展，并在去年實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)占比的快速提升。2022年將進(jìn)一步延續(xù)這一趨勢(shì)，182 mm以上尺寸電池市場(chǎng)占比有望達(dá)到7成以上。N型電池有望快速增長(zhǎng)。目前P型PERC電池占據(jù)9成以上的市場(chǎng)份額，N型電池尚在推廣階段，其發(fā)展速度取決于其與PERC電池的成本與效率的差異。行業(yè)持續(xù)提效降本、設(shè)備優(yōu)化為N型電池的發(fā)展提供了機(jī)遇。根據(jù)各主流廠商擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，2022年N型電池(TOPCon與HJT電池)產(chǎn)能規(guī)模將達(dá)40～50 GW。若N型電池降本以及良率控制能夠取得突破，其市場(chǎng)占有率發(fā)展將有望超過(guò)預(yù)期。

(4)光伏發(fā)電綠色環(huán)境價(jià)值將進(jìn)一步凸顯。《關(guān)于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認(rèn)購(gòu)交易制度的通知》(發(fā)改能源〔2017〕132號(hào))明確，綠證是新能源發(fā)電量的環(huán)境屬性證明和消費(fèi)綠色電力的唯一憑證，光伏發(fā)電企業(yè)可以通過(guò)出售綠證獲得環(huán)境價(jià)值收益。截至2021年底，全國(guó)累計(jì)綠證認(rèn)購(gòu)數(shù)量約62萬(wàn)張，對(duì)應(yīng)6.2億kW·h風(fēng)光綠色發(fā)電量，參與綠證認(rèn)購(gòu)的企業(yè)涉及制造、電氣、化工、服務(wù)等多個(gè)行業(yè)，其中制造業(yè)占比超過(guò)50%。隨著我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的深入推進(jìn)、以及歐盟碳邊境調(diào)節(jié)稅的提出，目前社會(huì)綠色電力消費(fèi)需求逐步提升，將進(jìn)一步激發(fā)綠證市場(chǎng)活力，推動(dòng)建立健全新能源環(huán)境權(quán)益交易體系，光伏等新能源綠色環(huán)境價(jià)值將進(jìn)一步凸顯。