科技驅動!中國光伏十年崛起之路

  從“三頭在外”、受制于人的窘迫，到牢牢占據世界光伏產業(yè)頭把交椅，成為新時代的中國名片，中國光伏僅僅用了不到10年的時間。10年時間對一個行業(yè)的發(fā)展而言可能跨度并不太長，但對于光伏這個新興產業(yè)則意味著很多故事和經歷。

  在這其中，科技創(chuàng)新，是一支不可忽視的重要力量。

  十年攻堅：從受制于人到全球領先

  時間拉回至2012年，對剛剛興起的中國光伏產業(yè)來說，歐美“雙反”的當頭大棒，令所有從業(yè)者著實經歷了一場驚心動魄的“末日危機”。

  彼時，原材料、市場、核心技術全部受制于人的中國光伏行業(yè)迎來了“至暗時刻”。狂風驟雨下，行業(yè)哀鴻遍野，光伏產業(yè)也隨之跌至谷底。

  怎么辦?活下來的光伏企業(yè)和積極有為的國家主管部門都開始意識到：要想不被別人“卡脖子”，核心技術和產業(yè)鏈、供應鏈的“命門”必須牢牢攥在自己手里。由此，中國光伏行業(yè)開啟了十年攻堅路。

  一方面，政府出臺相關的產業(yè)政策，從資金到市場、從財稅到土地，迅速營造出有利于國內產業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境。在此后的數(shù)年間，度電補貼、領跑者計劃、戶用光伏、綠證交易等政策先后登場，為光伏產業(yè)的發(fā)展壯大鋪平道路。

  另一方面，中國光伏企業(yè)也“痛定思痛”，掀起了一輪又一輪的科技創(chuàng)新熱潮。當時仍是“后起之秀”的隆基、晶科、通威、協(xié)鑫等企業(yè)，持續(xù)不斷地加大科技創(chuàng)新投入。其中，隆基一直堅持“不領先不擴產，不卡脖子不介入”的經營理念，不斷加大科研投入和科技創(chuàng)新力度。各配套環(huán)節(jié)的制造企業(yè)，也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。短短幾年后，光伏上中下游全產業(yè)鏈都實現(xiàn)了飛速發(fā)展。

  以組件端設備串焊機為例，2013年以前，中國所有的光伏工廠購買的串焊機，都是來自德國TT(Teamtechnik)、德國索蒙特(Somont)、美國庫邁思(Komax)、西班牙格羅斯貝爾(Gorosabel)、西班牙蒙特拉貢(Mondragon)、日本Toyama、日本NPC和韓國HANWHA等，國外設備廠商占據著國內太陽能電池串焊接設備行業(yè)的絕對市場份額。

  然而僅僅過了3年時間，市場格局就已大相徑庭。在奧特維、先導智能等一眾國內串焊機企業(yè)的攻堅之下，中國市場新增產線中的串焊機95%變成了國產設備。截至目前，原行業(yè)龍頭美國Komax、日本NPC、Toyama 等因產品價格過高，已退出串焊機市場，德國帝目則退出了中國市場，不再具有競爭力。

  以上的例子在這十年間比比皆是。中國企業(yè)不負眾望，用實力說話，拿出一個又一個科研成果，一步一步建立起扎實穩(wěn)定的供應鏈。據中國光伏行業(yè)協(xié)會的數(shù)據顯示：到2015年底，在光伏制造四大核心環(huán)節(jié)——多晶硅、硅片、電池片和組件，國內企業(yè)的產量均位居全球第一，占到全球總產量的48.5%、79.6%、62.6%和76.1%。

  同時，中國還掌握了萬噸級改良西門子法多晶硅生產工藝，流化床法多晶硅生產技術也開始產業(yè)化生產。單晶及多晶電池產業(yè)化效率分別達到19.5%和18.3%，處于全球領先水平。

  在生產線專用設備方面，從硅材料生產，硅片加工，電池片、組件的生產到與光伏產業(yè)鏈相關檢測設備、模擬器等都具備成套供應能力，部分產品甚至還實現(xiàn)了不同程度的出口。

  十年創(chuàng)新：降本增效貫穿始終

  縱觀整個光伏降本增效的歷程，有一條主線貫穿始終，那就是技術創(chuàng)新推動行業(yè)降本增效。這并非一句時髦口號，也不是一個理論問題，而是市場做出的選擇。

  這十年間，光伏產業(yè)多個環(huán)節(jié)都曾掀起過“路線之爭”，從晶硅到薄膜、從多晶到單晶、從集中式到組串式逆變器……但這些競爭究其根本，都在于降本增效，提升光伏能源的經濟性和競爭力，而其中電池轉換效率提升發(fā)揮全局性的關鍵作用，成為光伏行業(yè)轉型升級的“主賽道”。

  時間重新?lián)苻D到2015年。這一年，光伏逐漸擺脫往昔的陰霾，在國家政策的大力支持之下，終于迎來了黃金發(fā)展期。走出低谷的光伏企業(yè)，開始根據市場需求，圍繞性能和成本兩個方面，持續(xù)不斷推進技術升級。

  這一時期，市場需求及技術發(fā)展線路仍以多晶為主導，在晶澳、晶科、天合、阿特斯等多個一線大廠的技術攻關之下，陷光和表面鈍化、高效多晶鑄錠、濕法黑硅等新技術、新工藝層出不窮。在這些技術、工藝的綜合加持下，多晶電池轉換效率一舉突破此前業(yè)內人士公認的20%的理論極限。

  但這遠遠不夠，市場需要更高轉換效率的技術和產品，以期早日達成光伏平價上網的目標。當此之時，“光伏領跑者”計劃應運而生。這項旨在促進光伏行業(yè)從追求規(guī)模擴張向注重質量效益轉變的頂層計劃，開始成為倒逼光伏技術升級的“試煉場”。

  在其帶動下，各種先進技術開始競相進行技術創(chuàng)新與升級。在此后陸續(xù)推出的三批領跑者基地中，PERC、PERC雙面、異質結、MWT等技術陸續(xù)登場。同時，在單多晶技術路線抉擇上，市場也給出了答案——性價比極高的單晶技術脫穎而出，逐漸成為“領跑者”基地乃至整個市場應用的主力軍。

  在此之前，盡管單晶電池的轉換效率更高、發(fā)展空間更大，但卻因成本問題被廣為詬病，且光伏業(yè)主和EPC企業(yè)對度電成本概念認識不夠，因此價格便宜的多晶產品在一段時期內占據了絕對主導的地位，以致于在2013年歐美“雙反”期間，單晶技術路線一度面臨被邊緣化的危機。

  “危中有機”，轉機也出現(xiàn)在這一時期。2014年，隆基率先攻克RCZ單晶生長技術產業(yè)化難題，使硅棒產出由原來的60kg/坩堝，提升至1500kg+/坩堝。這項技術的應用，讓拉晶速度提升80%以上，單晶硅棒和多晶鑄錠每公斤的成本差距快速縮小，也使單晶與多晶之間巨大的成本差距快速縮小，為單晶的快速發(fā)展提供了契機。僅2020年，這項技術就為中國光伏產業(yè)節(jié)省成本約136億元。

  同一時期，另一項關乎單晶未來的關鍵技術——金剛線切割技術也在隆基率先實現(xiàn)了國產化，不僅一舉打破海外廠商對金剛線技術的壟斷，而且通過緊密的上下游聯(lián)合技術攻關及技術引入，很快開發(fā)出高品質、低成本的金剛線，讓金剛線的供應價格快速降至0.3元/米左右，每年為行業(yè)節(jié)約成本300億元，徹底奠定了單晶引領行業(yè)格局的基礎。

  兩項技術都是隆基抱著“破釜沉舟”的信念之下取得的。從這點來看，隆基幾乎以一己之力改變了單多晶格局。曾有業(yè)內人士毫不諱言地說，如果沒有隆基對單晶的技術專注和持續(xù)推動，靠市場自然發(fā)展，單晶這條技術路線發(fā)展到什么境地都難說，光伏的平價化速度或許也沒有現(xiàn)在這么快。

  與此同時，PERC電池技術引入，使單晶技術的降本優(yōu)勢更加明顯。愛旭、通威、晶科、晶澳等電池組件企業(yè)紛紛轉向單晶以及PERC技術，使單晶組件的價值進一步被市場認可。

  在此期間，剛剛進軍電池、組件領域的隆基再度發(fā)揮了關鍵作用。通過與澳大利亞新南威爾士大學等合作伙伴聯(lián)合對光衰的機理進行深入研究，隆基一舉解決了單晶PERC初始光衰高的問題，并將LIR技術向業(yè)界開放。

  接下來的故事眾所周知，單晶PERC技術的潘多拉魔盒至此被打開，在行業(yè)內一眾企業(yè)的不斷努力下，雙面、半片、MBB、疊瓦、多主柵等新技術、新工藝不斷涌現(xiàn)，使單晶效率曲線不斷攀升，成本也一降再降。

  到2017年底，單多晶組件幾乎實現(xiàn)同價。至此，單晶的優(yōu)勢不再需要通過對各種參數(shù)假設和復雜計算來證明，對市場形成直觀、強烈的沖擊，一舉完成對多晶的逆襲之戰(zhàn)。

  縱觀這一歷程，市場看中的是技術迭代帶來的成本優(yōu)勢，這是單晶技術實現(xiàn)逆襲的關鍵所在，也是在過去的10年時間中，光伏成本能夠實現(xiàn)下降近80%的動力來源。

  十年蛻變：從補貼到平價

  在過去的十年間，光伏行業(yè)在追求技術進步的同時，也正逐漸擺脫對政策和補貼的依賴，不僅實現(xiàn)從補貼時代到平價時代的歷史性跨越，也將實現(xiàn)從輔助能源逐步向主力能源的驚人轉變。

  2018年5月31日，無疑是這一歷史轉變的分水嶺。這一天，國家發(fā)展改革委、財政部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了《關于2018年光伏發(fā)電有關事項的通知》(業(yè)界稱“531新政”)，優(yōu)化光伏發(fā)電新增建設規(guī)模，加快光伏發(fā)電補貼退坡、降低補貼強度。

  在此之前，標桿電價和逐漸降低的補貼強度有效地支持了行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，但同時，較高的上網電價和發(fā)電成本也制約著光伏產業(yè)的進一步發(fā)展。2017年，光伏平均上網電價仍高達0.94元/kWh，發(fā)電成本也在0.5-0.65元/kWh，與其他各發(fā)電形式相比，價格上缺乏競爭力。

  可喜的是，中國光伏產業(yè)再次經受住了考驗。這場提前到來的“成人禮”，加速了行業(yè)內落后產能的退出，光伏企業(yè)紛紛加快技術研發(fā)與革新步伐，行業(yè)“降本增效”的節(jié)奏進一步加快，多項關鍵技術在政策實施一年內得到突破。

  例如，在組件電池環(huán)節(jié)，根據北極星太陽能光伏網不完全統(tǒng)計：2019年至少創(chuàng)造20項以上的世界效率記錄，既包括已成為市場主流的PERC產品，也包括異質結、TOPCon、鈣鈦礦等尚未大規(guī)模產業(yè)化的前沿技術。期間，隆基創(chuàng)下的24.06%單晶雙面PERC電池正面轉換效率世界記錄，更是一舉打破了此前業(yè)界公認的24%極限。

  時間來到2020年，光伏迎來新一輪歷史性的發(fā)展契機。力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和以及構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的相繼提出，賦予了光伏更大的歷史責任。圍繞目標落實，國家密集出臺多項新政，不僅確立了風電、光伏向主體能源地位轉變的方向和戰(zhàn)略目標，并且再一次從上到下完整配套，為中國光伏產業(yè)的未來發(fā)展營造良好的政策環(huán)境。

  光伏由此進入新的歷史發(fā)展新時期。這一階段作為新增主體之一，光伏不僅要實現(xiàn)技術持續(xù)進步、成本持續(xù)下降、效率持續(xù)提高、競爭力持續(xù)增強，全面實現(xiàn)無補貼平價甚至低價市場化發(fā)展，也要加快解決關鍵技術創(chuàng)新、高比例消納、產業(yè)鏈供應鏈安全、穩(wěn)定性可靠性等關鍵問題。

  對于光伏企業(yè)來說，光伏發(fā)電技術創(chuàng)新仍將是應對這些挑戰(zhàn)的關鍵因素。正如中國光伏行業(yè)協(xié)會名譽理事長王勃華所說：“新時期，光伏行業(yè)需要不斷修煉自身，持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，降本增效，產業(yè)上下協(xié)同發(fā)展，才能讓光伏真正成為新型電力系統(tǒng)的主力軍。”

  總之，縱觀中國光伏行業(yè)發(fā)展的這十年，可以總結出一個規(guī)律，那就是技術創(chuàng)新是中國光伏行業(yè)不斷前進的核心動力。

  展望未來，站在碳達峰碳中和的角度來看，到2030年，全球新增光伏裝機需要達到1500GW-2000GW，才能對全球能源轉型形成有效支撐。因此，光伏企業(yè)或者行業(yè)應該盡量讓自己不受外界的影響，回歸電池效率提升的主賽道，加強對電池新材料、新技術的研發(fā)投入，做好科技創(chuàng)新，致力于降本增效，提升光伏產業(yè)的競爭力，推動清潔能源大規(guī)模應用。這是當前及未來中國光伏產業(yè)發(fā)展的重中之重。

  我們相信，如果中國光伏行業(yè)能夠堅持做到這一點，那下一個十年，中國光伏行業(yè)定將會是另一番景象。