发挥优势促进我国光伏产业更好发展

国务院发展研究中心企业研究所 周健奇

光伏是全球增长最快的一类新兴电源。国际能源署在2019年1月发布的《世界能源展望2018》中预测，光伏全球装机容量将在2040 年左右超过煤电。我国光伏产业已形成了较强的全球竞争优势，如能保持并强化，就有助于我国在全球电力变革中占据主动。

光伏推动全球电力行业呈现“三化”发展趋势

（一）电源多元化

近十年来，全球化石燃料、核能、水能的合计发电量占比始终高于90%或接近90%，甚至一度高达95%，近几年才刚刚降至90%以下。见图1。

图1 化石燃料、核能、水能发电量的全球占比

尽管其他能源类型的发电技术早已有之，但长期以来因经济性等原因导致无法大规模应用。

而未来几年，随着光伏等新兴电源的快速发展将实现电源结构的多元化。2015 年，光伏发电量全球占比首次达到1%，并在2018年稳步超过2%。全球光伏发电量占比从有到1%用了约170年时间，从1%到2%仅用3年时间。目前，光伏是全球增长最快的电源。综合国家统计局、国家能源局、国际能源署以及“全球煤电追踪”数据：2018 年，全球光伏新增装机容量超过105 吉瓦；全球煤电新建产能约50 吉瓦、淘汰机组约31吉瓦，合计新增产能约19吉瓦；水电、核电、风电分别新增装机容量约22吉瓦、15吉瓦、54吉瓦。光伏新增装机容量接近其他几类电源新增装机容量之和。

根据国际能源署预测：2040 年，化石燃料、核能、水能发电量的全球占比将从目前的90%左右下降至53%左右。其中，燃煤发电量全球占比预计下降最快，将从目前的38%左右降至5%左右。相反，光伏（不包括聚光太阳能）发电量全球占比将从目前的2%升至17%左右。见图2。

图2 2040年全球电源结构预测

（二）消费再电气化

“再电气化”是全球能源消费大趋势。电气化是化石燃料发电、水电、核电等技术创新的结果，以提高电力消费的普及度为核心；再电气化则是由光伏、风电以及储能等新能源技术创新来驱动，包含了绿色能源消费的深意。未来的趋势是，电力消费仍然保持较快增速，但传统电源的消费占比将明显下降，新兴电源的消费占比将大幅提升。

光伏是全球再电气化的重要驱动力之一。传统电力行业是规模效益时代的典型代表，主要以大规模集中生产、输送和消费为主。光伏受环境限制较轻，可根据用户的需求和条件在屋顶、庭院、空地、水面等闲置的载体上安装，能够做到随处可见。光伏有两种方式：一种是集中式，近似于传统电源，通过大面积集中安装，将太阳能集中转换为电能，再将电能通过高电压等级的电网集中输送至消费地；另一种是分布式，可进行小规模集成安装，所发电力可以自用，也可以通过配电网上网。未来随处可见的是分布式光伏。分布式光伏虽然产能分散，但以点成面、以面联网，消费与生产合一、电能在点与点之间双向流动，从而形成网络化的规模经济。见图3。

图3 分布式光伏的消费生产合一特性

（三）电网平台化

电网企业的基本商业模式有两种：一是从生产端买电，经由电网载体传输，再卖给消费端；二是只承担电网服务职能，不参与电力交易，类似于高速公路但又比高速公路复杂。采用第一种模式的电网企业是管道组织，采用第二种模式的电网企业是平台组织。目前，电网企业的商业模式往往两种兼而有之，但有主次之分。我国的电网企业是以管道型为主。

分布式光伏将促进以管道型为主的电网企业向平台网络转型。首先，电网接受单个消费者生产的电量虽少，但接受源会越来越多、接受总量会越来越大，并由此产生巨大的电力流量和实时交易需求，从而促其开展并不断强化平台服务。其次，平台化的微电网将更为普遍。若干套安装于屋顶、庭院、空地、水面的分布式光伏系统可在有限范围内实现自发自用、余电交易。这样的区域可以是园区、海岛、社区、办公区等，这样的物理架构被称为微电网（或微网）。微电网具有典型的平台特征。根据世界银行发布的全球微电网数据：目前，全球共有1.9万个微电网，服务0.4亿人，以水力、柴油为主要能源。预计到2030年，全球微电网数量将达到21万个，服务4.9亿人，供电模式将转变为以太阳能为基础的多能互补。2017年，我国就印发了《推进并网型微电网建设试行办法》；2019年12月，江苏省率先出台分布式发电市场化交易规则，明确提出电网企业在分布式发电市场中按规定收取“过网费”。

我国光伏产业具备较强的全球竞争优势

（一）我国光伏产业规模全球最大

首先，我国电力消费规模全球最大，这是我国光伏装机迅猛增长的市场基础。2015年，我国成为光伏累计装机容量全球第一大国；自2016 年以来，我国对全球光伏新增装机容量的贡献超过40%；从2017 年开始，我国光伏累计装机容量的全球占比超过30%。目前，我国光伏累计装机容量是排名第二的美国的2.8倍左右。见图4、图5。

图4 全球光伏产业大国演变

其次，我国光伏设备制造规模同样全球最大，在光伏硅片、电池、组件等光伏核心环节的全球市场占有率非常高。根据中国光伏行业协会资料，我国光伏多晶硅、硅片、电池片、组件、逆变器产量均为全球第一。其中：多晶硅全球市场占有率接近60%，光伏硅片全球市场占有率超90%，电池片和组件全球市场占有率均超70%，逆变器全球市场占有率约为50%。

图5 我国光伏累计和新增装机容量全球占比

（二）我国光伏产业链参与全球竞争有优势

图6 中国121家上市企业光伏产业分布图

首先，我国光伏发展产业链完善。本报告选取沪市A股、深市A 股、新三板、香港H 股、美股的121 家中国光伏企业为样本进行业务分析后发现，121 家企业的业务几乎可涵盖光伏全产业链。见图6。

其次，光伏产业链全球第一集团军主要以中国光伏企业为主。我国不乏拥有世界最大规模的产业，但很多大产业的企业不在世界第一集团军的行列，属于大而不强。但光伏产业不同。2019 年，“全球光伏20 强（综合类）”中的16 强是中国光伏企业，前6 强全部是中国企业。其余4 家外国企业分别是2 家美国企业、1 家韩国企业和1家德国企业。此外，全球10 大光伏组件企业中有9家中国企业，9 家中国企业的合计出货量占10大组件企业总出货量的99%；全球前5大单晶组件企业和前5 大多晶组件企业全部是中国企业；全球光伏逆变器出货量最高的2 家企业是中国企业，合计出货量的全球占比超过35%。

（三）我国光伏应用技术具有一定的全球领先性

首先，我国光伏产业拥有国内半导体技术支撑。光伏与半导体同属硅材料产业链，光伏发电系统利用的就是半导体材料的电子特性。光伏也因此被归类为泛半导体产业。美国、日本、德国都曾是全球光伏第一大国，其原因均与本国半导体产业的技术实力密切相关。我国半导体研发起步并不晚。美国贝尔实验室在1947年取得半导体领域的重大技术突破，我国在1958年研制成功首块硅单晶。我国半导体产业虽然还无法实现技术全球领先，但拥有较为完善的科研体系，整体实力不俗。

其次，我国率先突破单晶硅电池应用技术。光伏电池是光伏系统的关键组成部分，目前主要以多晶电池和单晶电池为主。单晶电池曾在很长一段时间内处于实验室研发阶段，直到我国在2016 年前后取得技术创新后才逐步实现量产。目前，我国单晶PERC 电池技术已成为全球光伏电池的主流技术之一，并带动全球光伏电池转换效率不断提升。

再次，全球已经实现量产的光伏电池主要是单晶PERC 电池和多晶电池，其转换效率的世界纪录均由我国创造。据中国光伏行业协会统计：2019 年，我国再次提升单晶PERC 电池转换效率世界纪录，连续3 次刷新多晶电池转换效率世界纪录。

我国光伏产业发展面临的主要问题

（一）基础技术有短板

我国光伏产业的应用技术优势突出，但也存在基础技术短板。与半导体基础研发不足有关，我国光伏基础研发较为薄弱。光伏应用的主流技术，例如前面提到的PERC 技术，以及黑硅技术、异质结技术等均起源于国外实验室。我国只是在此基础上突破了应用创新，例如PERC 电池效率的提升。我国光伏产业的基础技术创新滞后于应用技术创新，会影响下一代创新的进程。光伏电池目前主要是P 型的PERC 电池，下一代应用将以更高效的N型为主。我国光伏企业虽在积极布局，但受技术成熟度低、设备投资昂贵、经济性不足等因素影响，N型电池产品还无法在短期内投入市场。但近期，法国半导体企业Soitec 公司、法国微电子研究机构与德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所联合研发的一项新技术，让光伏电池的实验室转换效率达到46%，约为目前最高电池效率的2 倍。此外，基础研发短板对我国光伏材料硅技术、光伏设备技术研发也形成了制约，不利于已有技术优势的保持和强化。

（二）产业体系存不足

首先，集中式光伏发展过快。目前，集中式电站在我国光伏行业占比较高。根据国家能源局数据：2018 年，我国光伏发电量的71.26%来自集中式电站。从实践中看，我国集中式光伏发展存在两大难题。

一是电量难消纳。集中式光伏布局在电力主消费地最为理想，但实际却是多布局在人迹较少的地区，例如我国西北部地区等。主要原因在于，我国电力主消费地是人口密集、经济相对发达地区。但这些地区土地成本高，发展集中式光伏经济性不足。而西北部地区土地资源丰富、阳光充裕，发展集中式光伏较经济。但电力生产经济了，电力消费却不经济。由于远离电力主消费地，集中式光伏电站所发的充足电力需要经过高压电网集中外送。这些地区恰恰也是火电的主产区，大量的火电也要外送。相关政府部门需要多方协调才能解决西北部地区集中式光伏的“窝电”难题。有些国家不同，例如一些沙漠国家，人口密集大城市的周边即是光照条件好、大面积闲置的沙漠，发展集中式光伏可以实现成本较低、效率较高的即发即用。我国的情况则较为适宜在电力消费量大、人口相对密集的地区发展分布式电站。

二是补贴难到位。集中式光伏的补贴对象是集中式光伏电站，需要经过一系列的程序才能发放下来。由于电站指标管理与补贴管理分属不同政府部门，因此电站补贴滞后于电站运营。近几年，集中式光伏发展较快，其中不乏骗补行为。结果导致补贴累计额度巨大，形成历史拖欠。我国在2016年4月之后并网的集中式光伏发电项目中，还有很多政府补贴至今没有到位。最长的已等待超过3 年时间。拖欠的集中式光伏电站补贴数额也越来越大，清欠难度不小。分布式光伏补贴则不然，由当地供电局根据用户上网电量如期结算。

其次，服务环节发展滞后。概括而言，我国光伏产业的优势主要体现在上游和中游的制造环节。但光伏制造虽强，光伏服务却有待提升。光伏产业链的上游、中游是将光伏发电设备制造出来，下游才能实现能量转换和利用。下游在光伏产业链上体现为光伏电站的建设和运维，实则非常复杂，包括标准体系建设、定制化安装、系统维护、电力传输和存储、交易和结算、大数据服务、培训以及融资等等。尤其是大量的分布式光伏电站，对数字化、智能化的能源互联网提出了非常高的安全运营要求。下游服务整体不足，导致光伏产业生态不完善。首先，建设、安装和运营的标准体系仍有空白，不同地区标准管理水平差距明显；其次，服务行业有待规范，服务主体良莠不齐；再次，金融服务、电网服务较为单一，目前的服务内容主要以专项贷款、单向交易和结算为主，还可进一步面向越来越多的分布式用户探索金融创新、电网平台创新等。

（三）交易机制需改革

能源变革的主阵地是电力。生产主体多元化，大量分散的生产消费者产生。这些生产消费者一旦连接成网，将激发双边或多边电力市场需求的快速增长。我国电力交易机制是在传统电源结构下形成的，还不能完全适应大量产生的分布式光伏交易。多数情况下，电力的卖方和买方不直接交易，而是通过售电类企业交易。只有符合条件的工业大用户可以直接同电力生产企业交易。见图7。

图7 我国电力交易示意图

尽管直接交易的电量占全社会交易电量的比重在2019年超过30%，但直接交易的主体并不包括具备生产能力的电力消费者。由于分布式光伏发电的装机总量还不大，已有的电力交易机制尚可满足需求。但随着时代的发展，不断增长的分布式光伏用户，以及微电网用户将产生与其他电力用户直接交易的需求，电力交易机制的不足将愈发显现。其中涉及定价机制、交易结算、微电网项目审批等难题，此外，还引申出管道型电网向平台化的智能电网转型的企业改革问题。智能电网是融合多元电源，具有双边或多边交易服务功能的电力平台。智能电网以分布式光伏发电等新兴清洁电源的创新发展为主要驱动力，被公认为再电气化阶段的发展方向。智能电网以实实在在的电网设施为物理架构，为各类型电力生产用户和消费用户提供能够双边或多边连接与互动的网络空间。目前的电网企业是以管道型为主的组织，运营的电网具有智能功能，但还不是智能平台电网。不仅是电网需要升级，电网企业也需要转型。

政策建议

（一）支持光伏基础技术攻关

参照以引导应用技术创新为主的“光伏领跑者计划”的做法，制定以引导基础技术创新为主的相关计划，形成光伏基础技术创新的赛马机制，对光伏企业开展基础技术研发给予政策支持；充分考虑光伏技术与半导体技术的相通性，将较快发展的光伏产业作为半导体技术应用的一个重要领域，形成双促进的联合创新，重点加强光伏基础技术研发储备。

（二）引导光伏产业体系优化

针对我国电力消费相对集中于经济较发达、人口较密集地区的特点，考虑到集中式光伏存在的现实问题，立足居民和工商业的需求有计划地逐步提高分布式光伏并网总量；发挥中国光伏行业协会、各地方光伏行业协会的作用，在已有工作的基础上进一步加快完善光伏发电的服务标准体系，以标准带动光伏服务实体的规范成长；拓展光伏平台的服务功能，例如增加光伏云的功能模块，让平台既可交易电量，也可交易载体和发电系统的使用权，实现屋顶和院落等载体的拥有者和资金拥有者对接，通过集资、入股、租赁等方式有效降低融资成本。

（三）形成与分布式发展相适应的双边或多边交易机制

将分布式光伏发电用户分为居民和工商业两类，分别建立相应的交易机制。面向居民类电力消费者，选择居民市场规模较大的地区，以电网为平台，建立分布式新能源交易市场，重点探索居民生产者与居民消费者间的直接电力交易；面向工商业类电力生产消费者，在工商业集聚区域，鼓励发展微电网，落实2017 年发布的《推进并网型微电网建设试行办法》，重点解决微电网审批、运行存在的核准审批难、技术标准不统一、微电网内部用户间交易方式不明确、微电网与其他消费用户无法直接交易等问题；对已经开展的地方试点、园区试点给予鼓励和支持。

激励电网企业向平台化转型。新电改后，我国电网企业正从管道型组织向管道与平台共存的混合型组织转型。推动改革需要激励，还应加强对电网企业的平台业务支持，包括依托电网的大数据服务和后台系统建设电力云服务，并向后端延伸业务开展用户电力消费智能管理服务，综合拓展电网平台服务功能等。