2021年中國光伏發(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)劃設計總院，北京 100120)

0 引 言

2020年9月，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。2021年3月，總書記在中央財經(jīng)委員會第九次會議上進一步提出要構建新型電力系統(tǒng)。為踐行碳達峰碳中和目標，2021年10月，中共中央、國務院先后發(fā)布了《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》[1]以及《國務院關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》[2]，提出到2030年，非化石能源消費比重達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億kW以上；到2060年，非化石能源消費比重達到80%以上。新能源迎來新的發(fā)展機遇期，開發(fā)利用規(guī)模將進一步提高。

太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，光伏發(fā)電已成為太陽能利用最成熟、應用最廣泛的技術之一，具有清潔、可再生、安全、無噪聲、應用靈活等特點，是典型的綠色電力，具備顯著的環(huán)保和經(jīng)濟效益。隨著我國光伏發(fā)電應用規(guī)模不斷擴大、技術持續(xù)進步、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，是踐行碳達峰碳中和目標、構建新型電力系統(tǒng)、實現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要途徑。2021年是中國共產(chǎn)黨成立100周年，也是十四五規(guī)劃開局之年，光伏發(fā)電進入平價時代，在政策環(huán)境、開發(fā)建設機制等方面不斷優(yōu)化激勵下，行業(yè)發(fā)展再上新臺階。

1 資源概況

中國太陽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，中國太陽輻照總量等級和區(qū)域分布如表1所示。2021年中國太陽輻照量較常年平均值偏低，全國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 中國太陽輻照總量等級和區(qū)域分布

按區(qū)域統(tǒng)計，2021年中國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。按省級行政區(qū)統(tǒng)計，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、江蘇偏小；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)展三個階段[4]。

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

(2)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段(2006年～2012年)。2006年，我國《可再生能源法》正式頒布實施，開始逐步建立有利于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的、相對完整的政策環(huán)境。2009年起，我國實施“金太陽”示范工程和“光電建筑應用示范項目”，2009年和2010年我國先后啟動了兩輪光伏特許權招標項目，有效推動了光伏發(fā)電項目開發(fā)建設運營、產(chǎn)品研發(fā)制造等較快發(fā)展。到2012年底，全國累計光伏發(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)。為壯大國內(nèi)光伏市場，2013年，國務院發(fā)布《關于促進光伏產(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下，我國光伏發(fā)電市場規(guī)模快速擴大。截至2020年底，全國光伏發(fā)電累計裝機容量約2.53億kW[6]，其中集中式光伏電站17 470萬kW，分布式光伏7 819萬kW。

2.2 發(fā)展環(huán)境

長期以來，我國圍繞支持光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展制定了一系列政策措施，并不斷適時調(diào)整，推動光伏發(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，新建項目實行平價上網(wǎng)。同年5月，國家能源局印發(fā)《關于風電、光伏發(fā)電開發(fā)建設有關事項的通知》(國能發(fā)新能〔2021〕25號)[7]，提出進一步完善新能源行業(yè)發(fā)展機制，各地結合消納責任權重和新能源合理利用率目標確定年度新增并網(wǎng)規(guī)模和新核準規(guī)模，并建立保障性并網(wǎng)、市場化并網(wǎng)等多元保障機制。6月，國家發(fā)展改革委印發(fā)《關于2021年新能源上網(wǎng)電價政策有關事項的通知》(發(fā)改價格〔2021〕833號)[8]，明確自2021年起對新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項目，中央財政不再補貼，實行平價上網(wǎng)。新建項目上網(wǎng)電價按當?shù)厝济喊l(fā)電基準價執(zhí)行，可自愿通過參與市場化交易形成上網(wǎng)電價，以更好體現(xiàn)光伏發(fā)電的綠色電力價值。

2.3 發(fā)展現(xiàn)狀

2.3.1 建設運行

2021年，光伏發(fā)電新增裝機創(chuàng)歷史新高，全國新增裝機5 488萬kW，同比增幅達到17.2%，除戶用分布式光伏外，大部分新增裝機為平價項目，截至2021年底，累計裝機達到30 599萬kW(見圖1)，新增和累計裝機均居世界首位。分布式光伏表現(xiàn)突出，新增裝機容量2 928萬kW，同比增長84%，占全部光伏發(fā)電新增裝機容量的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)展趨勢明顯。發(fā)電量持續(xù)提高，達3 259億kW·h(見圖2)，同比增長25.1%，占電源總發(fā)電量的4%，同比提升0.6個百分點。光伏發(fā)電平均利用小時數(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個百分點和5.6個百分點。

2.3.2 產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在國內(nèi)外市場需求推動下，2021年光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)制造規(guī)模持續(xù)擴大，多晶硅、硅片、電池片及組件產(chǎn)量分別達到50.6萬t、226.6 GW、197.9 GW、181.8 GW，同比增長率為27.8%、40.4%、46.8%、45.9%。技術水平不斷提升，中國規(guī)模化生產(chǎn)的P型PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率達到23.1%(見圖4)，同比提高0.3個百分點；前沿技術中晶硅電池實驗室效率打破紀錄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)型大趨勢下，對外貿(mào)易快速增長，光伏產(chǎn)品出口總額約284.3億美元[9]，同比增長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)鏈價格波動影響，集中式光伏電站單位千瓦造價同比略有上浮，上浮比例4%，達到約4 150元(見圖5)；分布式光伏單位千瓦造價同比上浮10.6%，約3 740元。在“碳達峰、碳中和”目標引導下，光伏發(fā)電社會關注度不斷提高，金融環(huán)境明顯改善，受益于國內(nèi)光伏發(fā)電新增規(guī)模持續(xù)性增長，2021年投資呈現(xiàn)總體上升趨勢，約2 157億元，同比上升17%。

3 面臨形勢

2021年，在碳達峰碳中和目標推動下，我國光伏發(fā)電迎來了重大發(fā)展機遇期，新增開發(fā)規(guī)模達歷史新高，新建項目全面實現(xiàn)平價上網(wǎng)，發(fā)電利用率維持較高水平，裝備制造規(guī)模和技術水平持續(xù)進步。2022年，光伏作為可再生能源行業(yè)發(fā)展主力軍，將面臨新的形勢和挑戰(zhàn)。

(1)國家重大戰(zhàn)略目標為光伏行業(yè)發(fā)展提供廣闊前景。碳達峰碳中和目標提出后，2021年10月，中共中央、國務院發(fā)布《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，國務院發(fā)布《關于印發(fā)2030年前碳達峰行動方案的通知》(國發(fā)〔2021〕23號)，著力構建碳達峰碳中和“1+N”政策體系，明確提出，到2030年，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億kW以上；同時提出能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動，要求大力發(fā)展新能源，加快建設新型電力系統(tǒng)。2021年底，中央經(jīng)濟工作會議也明確，新增可再生能源不納入能源消費總量控制。隨著碳達峰碳中和目標的深入推進、新增可再生能源不納入能源消費總量控制等重要指示落地實施，光伏行業(yè)將迎來較長的發(fā)展機遇期。

(2)光伏發(fā)電規(guī)劃與國土空間、土地生態(tài)功能保護、電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)同機制亟待建立。碳達峰碳中和目標要求大力發(fā)展新能源的同時，也對森林蓄積量等基本生態(tài)建設目標提出更高要求，光伏項目開發(fā)建設用地政策標準更加嚴格，需充分考慮生態(tài)紅線、基本農(nóng)田布局。此外，2022年及以后，我國光伏行業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢，大規(guī)模、高比例新能源接入電網(wǎng)將大幅增加系統(tǒng)運行和消納壓力，需要在頂層設計層面統(tǒng)籌銜接光伏發(fā)電、國土空間、土地生態(tài)功能保護、電網(wǎng)消納等各項發(fā)展規(guī)劃，實現(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)電參與電力市場化交易面臨挑戰(zhàn)。當前光伏發(fā)電等新能源通過綠電交易試點、現(xiàn)貨交易等方式逐步參與電力市場化交易，《關于加快建設全國統(tǒng)一電力市場體系的指導意見》(發(fā)改體改〔2022〕118號)提出，到2030年，全國統(tǒng)一電力市場體系基本建成，新能源全面參與市場交易。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化交易已是大勢所趨。光伏發(fā)電出力具有波動性、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(購買)系統(tǒng)調(diào)峰資源或直接承擔較高的系統(tǒng)成本，光伏行業(yè)市場競爭力將進一步減弱。

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

4 趨勢展望

(1)集中式和分布式并舉推動光伏裝機規(guī)模持續(xù)快速增長。以大基地為依托的集中式光伏發(fā)電成為壓艙石。習近平總書記在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會上提出，中國將大力發(fā)展可再生能源，在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)加快規(guī)劃建設大型風電光伏基地項目。目前，第一期裝機容量約1億kW的大型風電光伏基地項目已有序開工，第二期項目申報工作已經(jīng)啟動。分布式光伏發(fā)電將成為中東部的增長極。2021年6月，國家能源局發(fā)布《關于報送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》，要求整合資源實現(xiàn)集約開發(fā)。從2021年發(fā)展情況來看，中東部地區(qū)新增光伏發(fā)電裝機規(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總量控制政策的落地實施，中東部地區(qū)作為能源消費大省，考慮土地資源緊張等客觀實際，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，并進一步與其他行業(yè)實現(xiàn)融合發(fā)展。在多品種協(xié)同發(fā)展方面，除“光伏+儲能”外，將繼續(xù)加大水風光、風光火儲、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)展新領域、新場景。

(3)光伏發(fā)電技術加速迭代。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，近年來晶體硅電池單片尺寸不斷向大尺寸發(fā)展，并在去年實現(xiàn)市場占比的快速提升。2022年將進一步延續(xù)這一趨勢，182 mm以上尺寸電池市場占比有望達到7成以上。N型電池有望快速增長。目前P型PERC電池占據(jù)9成以上的市場份額，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、設備優(yōu)化為N型電池的發(fā)展提供了機遇。根據(jù)各主流廠商擴產(chǎn)計劃，2022年N型電池(TOPCon與HJT電池)產(chǎn)能規(guī)模將達40～50 GW。若N型電池降本以及良率控制能夠取得突破，其市場占有率發(fā)展將有望超過預期。

(4)光伏發(fā)電綠色環(huán)境價值將進一步凸顯。《關于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認購交易制度的通知》(發(fā)改能源〔2017〕132號)明確，綠證是新能源發(fā)電量的環(huán)境屬性證明和消費綠色電力的唯一憑證，光伏發(fā)電企業(yè)可以通過出售綠證獲得環(huán)境價值收益。截至2021年底，全國累計綠證認購數(shù)量約62萬張，對應6.2億kW·h風光綠色發(fā)電量，參與綠證認購的企業(yè)涉及制造、電氣、化工、服務等多個行業(yè)，其中制造業(yè)占比超過50%。隨著我國碳達峰碳中和目標的深入推進、以及歐盟碳邊境調(diào)節(jié)稅的提出，目前社會綠色電力消費需求逐步提升，將進一步激發(fā)綠證市場活力，推動建立健全新能源環(huán)境權益交易體系，光伏等新能源綠色環(huán)境價值將進一步凸顯。