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科技驱动!中国光伏十年崛起之路

栏目:行业动态 发布时间:2022-09-18

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,对刚刚兴起的中国光伏产业来说,欧美“双反”的当头大棒,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。



17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”),优化光伏发电新增建设规模,加快光伏发电补贴退坡、降低补贴强度。

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记录,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。力争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。

(文章来源:新华网)

 


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