江蘇光伏產業利用綠色電力實現近零碳排放的可行性探討

李冰潔

(國網江蘇省電力有限公司經濟技術研究院，南京 210009)

1 產業現狀分析

1.1 產業發展概述

江蘇省光伏產業起步于20世紀末，20多年來先后經歷了國際金融危機、美歐多國“雙反”、國內補貼退坡等多次市場洗禮，完成了原材料、市場與技術由外向內的轉變，逐步由粗暴式增長轉變為健康高質量發展。江蘇光伏產業目前已形成完整的產業鏈和穩定的供應鏈，產值規模3 000億元左右，蘇南、蘇中、蘇北協同發展，形成六大光伏產業園區，生產制造技術國際領先，主要產品供應全球200多個國家和地區，為中國光伏產業實現跨越式發展和國際地位的提升做出了重要貢獻。

江蘇光伏產業鏈涵蓋多晶硅硅料提純，硅錠(棒)生產，硅片切割，電池和組件生產，光伏電站系統的設計、安裝、施工以及國產化裝備制造等各環節。

2021年全國及江蘇光伏產業的主要產品的產量情況如表1。

表1 光伏產業主要產品2021年產量情況

圖1 江蘇光伏產業鏈圖譜

1.2 光伏產業鏈能耗分析

在光伏產業鏈中，如多晶硅料提純、硅錠(棒)生產、光伏玻璃生產等環節，生產過程中需要消耗較大的電力、熱力、天然氣等。對主要耗能環節在生產過程中的耗能統計分析如下[1]：

(1)光伏多晶硅生產

多晶硅生產提純技術分為改良西門子法和硅烷流化床法(FBR)。其中，改良西門子法生產工藝相對成熟，采用此方法生產出的棒狀硅約占全國產量的95.9%。2021年多晶硅平均綜合電耗已降至63(kW·h)/kg，同比下降5.3%。未來隨著生產裝備技術改造、系統優化能力提高等，預計至2025年有望下降至50 (kW·h)/kg。硅烷流化床法工藝技術具有能耗低、可連續生產、完全閉路循環、對外界依賴程度低等特點，相較于傳統工藝制備的棒狀硅，FBR顆粒硅在成本、碳排放及產品質量方面具有明顯優勢。硅烷流化床法顆粒硅較改良西門子法棒狀硅單位電耗低40%～50%。2022年6月16日，中能硅業新增3 萬t FBR顆粒硅產能正式投產，產能達6萬t，產品綜合電耗14.8(kW·h)/kg。

(2)光伏硅錠(棒)生產

鑄錠摻雜和晶體生長優化技術大大提升了效率。配套坩堝和熱場的提升，實現了從G5爐到G7爐提升，鑄錠產量擴大到1 200 t/爐，且生產裝備全部實現國產化。目前G7爐的單位產品電耗約為8 (kW·h)/kg。

(3)光伏硅片生產

江蘇光伏硅切片生產以協鑫科技為引領，以無錫中環、江蘇美科、鎮江榮德、無錫高佳、揚州晶櫻等為主力,目前產線廣泛使用的金剛線多線切割技術，顯著降低了成本和硅料消耗，提高了硅片優良率和產量。目前全省硅切片環節電耗為60(MW·h)/MW。

(4)光伏電池片生產

目前，PERC電池、TOPCon電池、HJT電池、鈣鈦礦電池等不同技術路線的產品在江蘇省均有布局，生產技術均處于國際領先地位，且實現了生產自動化和智能化。由于生產工藝的不同，各類電池片的能耗稍有不同。經綜合統計，目前全省光伏電池片環節電耗為90(MW·h)/MW。

(5)光伏組件生產

組件制造是江蘇省產業鏈最集聚、企業布局最多的環節，且產線智能化、信息化程度較高，集成了雙面、半片與多主柵等多項技術的綜合運用，最高功率可突破660 W，最高轉換效率超22%，處于國際領先水平。經綜合統計，目前江蘇省光伏組件生產環節電耗為50(MW·h)/MW。

(6)光伏玻璃生產

光伏玻璃生產耗能較大，需要消耗大量的天然氣和電力。每噸光伏玻璃耗能300 kg標準煤，其中天然氣占比約85%，電力消費占比約15%，耗電量約為370 kW·h。

2 光伏產業利用綠色電力的潛能分析

利用太陽能轉化成的電力是不存在碳排放的，但由于光伏系統的生產過程中消耗能源，因此產品生產過程中存在CO2排放。若光伏產業的生產用電均來自可再生能源電力，則生產過程的CO2排放將大幅度降低。

2.1 江蘇省光伏產業主要生產環節碳排放

根據1.2節江蘇省光伏產業主要產品產量和產品單位電耗統計，可以計算出江蘇省光伏產業主要生產環節2021年電力消費約為200 億kW·h。

目前，CO2排放量普遍采用基于能源消費量的計算公式來測算。通過已知特定范圍內的能源消費品種和消費規模，采用其對應的排放因子計算，從而獲得二氧化碳的排放規模測算[2]。根據生態環境部2022年發布的《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施(2022年修訂版)》，對于凈購入使用電力產生的二氧化碳排放，用凈購入電量乘以該區域電網平均供電排放因子得出，計算公式為：

E電=AD電×EF電

(1)

式中：E電為凈購入使用電力產生的二氧化碳排放量，t；AD電為企業的凈購入電量，MW·h；EF電為區域電網年平均供電排放因子，tCO2/(MW·h)。

《企業溫室氣體排放核算方法與報告指南 發電設施(2022年修訂版)》中指出，當年全國電網排放因子為0.581 tCO2/(MW·h)。

利用以上計算方法，計算得出江蘇光伏產業主要生產環節電力消費所引起的間接二氧化碳排放規模為1 262萬t CO2。 江蘇光伏產業主要產品2021年CO2排放量情況詳見表2。

表2 江蘇光伏產業主要產品2021年CO2排放量情況

2.2 光伏生產企業綠色電力來源途徑

光伏生產企業利用的綠色電力來源可以分為自行生產和外部購買兩種途徑。自行生產為在工廠內安裝光伏、小型風電等可再生能源發電項目，自發自用，消納綠色電力，以減少從電網購買的電力。外部購買則是參與綠色電力交易，通過雙邊撮合方式，購買市場上其他項目的綠色電力，并承擔一定的輸配電成本。

(1)自建可再生能源項目

以省內某知名光伏企業在鹽城新建項目為例，項目設計產能為4 GW高效太陽能組件，新建組件生產車間、倉庫、食堂、門衛等建筑[3]。對擁有較大面積的建筑屋頂進行統計，廠區內可利用的屋頂面積約為92 081 m2，可安裝屋頂分布式光伏項目約9.18 MW，鹽城地區按照年利用小時數1 200 h進行估算，年發電總量約為1 102萬kW·h。某光伏生產企業屋頂資源及發電量估算詳見表3。

表3 某光伏生產企業屋頂資源及發電量估算

(2)綠色電力交易

《關于加快建設全國統一電力市場體系的指導意見》(發改體改〔2022〕118號)、《促進綠色消費實施方案》(發改就業〔2022〕107號)等文件中指出，要引導有需求的用戶直接購買綠色電力[4]，引導用戶簽訂綠色電力交易合同，并在中長期交易合同中單列。在國家政策的指導下，根據江蘇電力交易中心有限公司發布的有關數據，江蘇電力市場本年度已完成綠電交易9.24億kW·h的成交電量。

根據江蘇省發展改革委員會《關于開展2022年電力市場交易工作的通知》，允許統調光伏、風電等江蘇省內各類發電機組參與市場交易，企業需要保證省內機組中的光伏發電按照全年不超過900 h、風電按照全年不超過1 800 h的電量參與年度市場交易。根據國家電網江蘇省有限公司提供的發電數據，江蘇省統調風電項目上網電量達到402億kW·h，統調光伏發電項目上網電量達到46.9億kW·h，具備較為充足的綠色電力可供市場進行交易。

2.3 實現綠電生產的影響分析

在光伏產業鏈主要環節中實現全綠色電力生產，能夠極大地降低生產環節中的二氧化碳排放，推動產業鏈實現近零排放。但評估其帶來的影響，需要從企業生產成本、社會公共效益兩個方面來權衡。

2.3.1 綠電消費帶來的成本影響

若采用自建可再生能源項目方式，按照目前4.5元/W的屋頂分布式光伏裝機成本計算，以鹽城新建項目為例，其建設9.18 MW的屋頂分布式光伏項目成本約4 130萬元。按照使用壽命25年計算，項目全壽命周期可產生25 400萬kW·h的綠色電力。按照每年5%的建設費用考慮項目運行維護，則綠電的生產成本約為0.37元/(kW·h)。

根據《省發展改革委關于江蘇電網2020—2022年輸配電價和銷售電價有關事項的通知(蘇發改價格發〔2020〕1183號)》，江蘇大工業用戶在光伏發電期間的加權用電價格約0.77元/(kW·h)，江蘇省工業用電峰谷分時銷售電價詳見表4。

表4 江蘇省工業用電峰谷分時銷售電價 元/(kW·h)

可以看出，采用自建分布式光伏項目的形式來給光伏生產企業實施綠色電力供應，不但對企業沒有造成產品成本的提升，反而比直接從電網購電降低了約0.4元/(kW·h)的生產成本。

若采用外購綠色電力[5]，根據江蘇省電力交易中心發布的綠電交易價格，上半年全省月度交易平均價格在461.65～467.84元/(MW·h)之間。江蘇省大工業用戶的電網輸配電價0.126 4 元/(kW·h)，因此，通過綠電交易計算的最終電價合計為0.593 8元/(kW·h)，比直接從電網購電降低了約0.17元/(kW·h)的生產成本。

綜上分析，無論自建屋頂分布式光伏項目，還是參與電力市場交易從外部購買綠色電力，均不會對光伏生產企業造成產品成本上漲的壓力。

2.3.2 綠電消費帶來的社會影響

由上文分析，多晶硅料、硅錠(棒)、硅片、電池片、組件、玻璃環節的年電力消費規模約200億kW·h，帶來的電力消費間接排放為1 262萬tCO2。若全部實現綠色電力消費，行業生產制造過程將接近于零碳排放，每年等同于減少了全省整個交通行業的碳排放總量[6]。

同時，新增200億kW·h的綠色電力消費[7]，等同于帶動了約1 600萬kW的屋頂分布式光伏裝機及800萬kW的海上風電裝機規模，進而拉動對光伏產業鏈的產品消費，形成健康的循環促進作用。

3 建議

通過前文分析，提出以下三點建議：

(1)建議通過行業自律引導企業增加綠電消費。通過行業協會、產業聯盟等社會團體，制定行業節能降碳和綠色電力消費倡議，引導江蘇省光伏企業提升能效水平，增加綠電消費，力爭在2030年形成近零碳產業鏈。一方面能夠推動產業生產環節節能降碳，提升能效，降低生產成本，助力光伏產業打造成為江蘇省工業領域近零碳產業鏈的標桿，另一方面能夠避免歐美國家利用碳關稅等有關貿易手段，進一步限制江蘇光伏企業出口，有效降低貿易摩擦風險。

(2)建議政府投資主管部門創新項目管理制度。在固定資產投資節能審查環節，加強對項目實施綠色電力消費的引導，對于承諾全部采用綠電生產的新建、擴建項目，實行節能審查承諾制，簡化行政審批流程。

(3)建議電網企業和售電公司加強綠電市場服務。一方面加強輸配電網通道建設，擴大綠電通道覆蓋范圍和消納能力，為綠電交易提供高效的電網基礎設施，另一方面做好綠電銷售及可再生能源項目建設投資服務，為企業消費綠色電力提供支持。

4 結語

江蘇光伏產業鏈完整、供應鏈完善、產業技術先進，是全省優勢產業之一，在國內外市場上均擁有較強的影響力。在碳達峰碳中和背景下，國內光伏裝機規模增速較快，市場產品需求旺盛，產業規模持續擴大。

與此同時，國家能源局出臺的《能源領域碳達峰實施方案》中指出，不但要加快能源結構綠色低碳轉型，還要大力推進能源產業鏈碳減排，作為能源產業鏈當中的重要領域，光伏產業鏈自身的節能降碳工作也將迎來新的要求。在此背景下，保持江蘇光伏產業的高質量發展，將是對能源結構優化調整及碳達峰碳中和目標實現的關鍵性支撐。與此同時，引導江蘇光伏產業實施綠色低碳發展，也將為全國光伏產業乃至其他制造業領域樹立節能減排的優質樣板。