大合视野 2023世界三大光伏需求市场的安装目标及实际进展
来源:m6米乐网页版 发布时间:2024-06-18 15:27:21
经济持续发展下,全球对能源的需求持续提高。某顾问公司依据《巴黎协定》的目标,以2019年的电力需求26937TWh、2050年前全球电力的年复合成长率约2.5%的假设进行测算得出,2030年的电力需求为35343TWh,2050年则会达到57914TWh。
以目前较多国家设下政策节点为2030年来看,要将温度控制在2℃、1.5℃,分别需要减排888亿吨、2076亿吨的当量二氧化碳;而当前发电所造成的碳排约占总碳排的三成,即安装再次生产的能源在两个情景下,最多能帮助减少266亿及622亿吨的当量二氧化碳。
2022年,全球光伏新增装机高达250GW,全球累计装机达到1TW大关。根据欧洲光伏产业协会的报告数据预计,按照今年前几个月的积极发展形态趋势看来,2023年,有望成为另一个的光伏“繁荣年”,全年预计新增光伏装机容量341GW,同比增速在43%左右。
另据预计,全球光伏产业在2030年将达到单年1TW左右的新增装机量,累计安装量也将达到6TW的水平。
根据国际能源署的数据,2013年的时候,全球石油生产投资额为6360亿美元,是太阳能投资额1270亿美元的五倍。而到了十年之后的2023年,IEA则预计全球对太阳能(主要是光伏电池板)的投资将达到3800亿美元,首次超过对石油勘探和开采的3700亿美元投资。
因此,联合国政府间气候平均状态随时间的变化专门委员会认为,光伏系统具有帮助全球各地能源部门完成减排目标的最大潜力。
本文来自互联网,系统盘点了中国、美国、欧盟+英国三大区域的光伏安装目标与实际进展、供应链的供需状况以及LCOE的下降进程,美国IRA政策的影响,来看全球能否达成实际的减排目标,在此转发,与各位同仁分享,共拓视野。
2022年,在乌俄战争的催化下,各国加速能源独立与能源多元化发展,以摆脱对于单一国家的能源供应瓶颈;同时,在全球天然气的短缺下,以欧洲为首的电价持续飙高,使得能源转型成为国际显学,也因此促进了光伏市场的蓬勃发展。
中国市场容量呈现逐年快速成长的趋势,中国2021年共新增53GW的光伏并网量,同比成长10%,其中有55%的装机来自分布式项目,是中国历史上首次分布式占比超过集中式,为分布式项目的成长立下了重要的里程碑。预期分布式占比将持续逐年增加,持续成为中国光伏市场发展的一大重心。截至2021年底,累计并网量来到约306GW。
在2022年,中国共新增约87GW并网量,较2021年增长32GW,增幅达到58%。其中,受到供应链高昂价格影响,一至三季度多由分布式光伏项目拉货支撑,原预期四季度会在供应链价格松动、组件厂家争抢市占与排名、以及叠加传统旺季的催化下迎来装机热潮,但受供应链价格仍维持在高点影响,增长幅度不如以往明显,四季度装机约34.8GW;全年集中式装机仅约36.3GW,户用及工商用装机则分别成长至25.2GW与25.9GW,分布式装机占比达到58%。
2023年,我国光伏行业继续保持良好发展形态趋势。装机规模迅速增加,连续10年位居全球第一,新增总装机容量连续8年位居全球第一,今年上半年新增装机达到7842万千瓦,累计装机规模超过4.7亿千瓦,成为中国装机规模第二大电源。
预期2023年随着组件价格回落,先前递延的大基地项目有机会拉动需求,中国光伏行业协会将2023年光伏新增装机目标上调至120-140GW。
中国一直以来是全球光伏市场成长迅速的巨大推手之一,致力于在2030达到碳达峰、2060达到碳中和的远大目标。
除了在2021年,中国市场已进入平价无补贴的阶段外,中国的目标可再次生产的能源的电力消纳在2025年底前达到20%、2030年达到25%的电力消费和1200GW的风+光累积装机,经过测算,在2025年光伏累积安装量将达到893GW,风力累积安装量达到474GW,预期1200GW的累积安装量目标将会提前在2025年达标。
而西部政策如整县推进政策、保护性项目、450GW的荒漠大型风+光项目等也都是中国市场持续强健发展的有关政策,预期市场逐年增长,在2030年达到单年400GW的新增装机量,维持全球最大光伏市场的地位。
回顾历史,最初美国市场使用价格低廉、性能好价格低的中国产品来满足需求,然而随着中美贸易战的加剧,美国为保护本土企业未来的发展,陆续出台了反倾销、反补贴、201、301条款等关税壁垒举动,中国产品直接输入美国市场的量体势微。
尽管因此部分美国制造厂家得以生存,但中国厂家也快速的反应,前往第三地国家布设厂房与基地,将制造端转往以东南亚国家为主的产区持续输入美国境内。为此,美国也展开行动,针对东南亚的中资公司进行调查,此为反规避调查。
目前,美国市场的需求仍然依赖东南亚产品来填补,仅管目前美国商务部针对东南亚暂缓课征进口反规避关税两年,但当地市场仍然遭受供应短缺的严重影响,从先前的暂扣令(WithholdRelease Order, WRO),到2022年6月中起实施的《防止强迫尔人劳动法》(UyghurForced Labor Prevention Act, UFLPA),大量东南亚光伏组件遭到海关扣押难以进入美国市场,甚至还要求提交非新疆的石英矿砂产证,美国当前仍然因为禁用新疆料而没办法得到充足的供应能力以满足国内需求,也因此尽管美国市场潜在需求热度有增无减,但2023年市场安装量仍然保守看待。
另一方面,随着2022年三季度《降低通膨法案》(Inflation Reduction Act 2022, IRA)的上线,让美国光伏需求与制造都出现了新气象,在气候变迁和再次生产的能源相关领域的投资达3,690亿美元,目标将在2030年达到全美国减少40%碳排(2005年为基准)。也同时在需求面延续《重建美好法案》(Build Back Better Act, BBB)投资赋税抵减(Investment TaxCredit, ITC)的期限延长和补贴税率提升,以及生产税收抵免(Production Tax Credit, PTC)等需求刺激方案,将有效刺激美国光伏的长期需求。而对于本土供应链制造也给予补贴鼓励本土光伏发展,目前许多厂商积极评估美国当地的设厂制造。
然而短期内,美国光伏的供应仍受到《防止强迫尔人劳动法》的限制,市场呈现严重供不应求。2022年在新疆议题与供应链价格的影响下,全年装机仅约20GW,虽分布式装机在高能源价格的推动下成长显著,但集中式装机却明显下滑,2022年美国的集中式装机仅11.8 GW,相较2021年下滑约31%。2023年,随着美国海关及边境保卫局(U.S.Customs and BorderProtection,CBP)公布更多关于海关执行的数据与细则,预期厂家在文件有迹可循之下针对海关扣押的准备将更加充足,供应链价格的松动与海关的放行将有利于地面型市场的复甦,下半年美国光伏市场有望迎来修复,预期2023年装机有望回升至30-40GW。
长期而言,美国的装机容量将受到《降低通膨法案》的推动而持续增加,预计到了2030年市场规模将成长至年装机量115GW。
随着欧洲天然气电价的飙涨、乌俄战争下对再次生产的能源的需求蒸蒸日上,2022年欧盟针对光伏市场大举布局,提出了许多针对性的计划。
欧盟时间2022年9月13日,欧盟议会以高票通过了《欧盟再次生产的能源指令》,延续“REPowerEU”对于再次生产的能源的规划。欧盟整体目标在2025年达到320GW、在2030年达到600GW的光伏累积安装量,同时可再次生产的能源占比提高到45%,而个别国家如德国、法国等也持续上调再次生产的能源目标,欧洲光伏未来市场发展的潜力一片看好。
短期而言,欧洲市场仍有潜在问题,例如:欧洲议会在2022年6月9日通过反强迫劳动决议,要求欧盟各国海关禁止输入强迫劳工产品进入欧盟市场,欧盟执委会在2022年9月14日也提出了在欧盟市场内禁用强迫劳动商品的草案,虽然这个法案若正式通过后,仍需两年的时间才能实际上路,但对于高度仰赖进口的欧洲光伏市场将会是一大冲击。
尽管欧洲在2022年面临严重的工人短缺、全球逆变器芯片IGBT供货不稳而影响安装进程,然而从长远趋势来看,欧洲市场仍然因为庞大需求容量与优秀的市场接受度前途一片璀璨。
2023年,欧洲市场预期将新增64GW安装量,同比成长38%,并逐年成长,市场规模将在2030年达到年新增100GW上下。
对应美国《降低通膨法案》刺激本土产能发展,欧盟也于2023年初提出《绿色协议工业计划》,预计将投入2,500亿欧元以达到先前“REPowerEU”的能源转型目标。在绿色协议工业计划中,为了达到更简化及可预测的监管环境,欧盟也于三月分别发布了《净零工业法案》及《关键原材料法案 》两项提案,规范欧盟需求特殊的比例必须由本土制造能力满足(光伏为40%)、原材料供应不过度依赖特定来源。以上法案目前仍在提案阶段,仍须经过多次修改及审议,实际通过时间可能在一至两年后。
德国联邦内阁在2022年6月,根据副总理兼联邦经济事务和气候保护部长罗伯特·哈贝克的提议,通过了“Easter Package”计划,现已提交德国联邦议院,并将在审核后进入议会立法程序。该法案是一项综合法案,广泛修订了各种能源法,以加快推进可再次生产的能源的扩张。
而光伏部分,经济事务和气候行动部将2023年的累积装机目标定在了75GW,意味着2023年需新增9GW的光伏装机,政策目标到2024年扩大到13GW,2025年的18GW,并提高到2026年的22GW并维持到2030年,累积装机目标容量达到215GW。
西班牙市场一向以独立发电厂与大型项目交易活跃为特点,虽然以往新增装机以地面型项目为主,但也具有一定的分布式装机潜力,尤其在2022受到高涨电价的影响,分布式需求出现快速增长。
目前西班牙已经累积了大量待建项目,但复杂、不同意的申请规范使得多数项目还在等待许可阶段,2023年随着供应链整体价格下滑,有望推动这些项目的进程,预计需求将持续提升,作为欧洲的主力市场之一。
近年法国的地面型项目发展受到高供应链价格与土地取得的限制,但自2020年法国将FIT补助的装机规模上限由100kW提升至500kW之后,分布式装机在近年来出现增长。
法国目标在2023年达到20.1GW的累积安装量,且在2028年达到35.1GW,意味着2023年需安装3.8GW才可以做到目标。
荷兰2022年新增了3.9GW的光伏,相较2021年的3.8GW只有微幅提升。受限于土地面积,荷兰的光伏发展一向以屋顶型光伏为主,但荷兰作为欧洲较早开始发展光伏的国家,已具备一定市场成熟度,即使荷兰通过在2023年取消对私人光伏系统的增值税企图刺激户用光伏装机,仍预计荷兰光伏市场在未来的成长十分有限。
英国市场尽管同样遭遇供应链价格问题导致安装成本上升,但在传统能源的价格危机使光伏项目成为当地蒸蒸日上的投资机会,2022年全年共新增了约680MW左右的安装量,其中分布式占比达到近60%,当前英国光伏市场已步入了平价上网的阶段,2023将达成1.2GW的需求规模并逐年增长,在2030年达到3.6GW的新增安装量。
随着各国在近年展现净零碳排的决心,纷纷设下2050年至2060年间的碳中和目标,叠加乌俄战争造成的电价攀升,各国加速能源独立与能源多元化发展,使再次生产的能源需求提升速度超乎预期。
纵向俯瞰光伏供应链,主要环绕在主材料硅料、硅片、电池、组件的生产,以及下游系统厂商。伴随着光伏市场需求逐年攀升,为了匹配装机需求与占据市场主导地位,光伏行业不但整体供应链既有企业持续大幅扩产投资,高额的毛利以及并不高的进入门槛也持续涌入了许多新进者。
以光伏整体供应链来说,硅料与硅片由于需要稳定且便宜的供电,高逾九成的产能集中于中国。而电池与组件则是自2012年以来持续受到美国、印度等贸易战影响,部分生产基地外移至东南亚。长久来看,预期贸易战或未来各国的在地制造激励政策仍将持续,因此预期各环节中中国产能在世界的占比仍会微幅下行。
光伏产业至今仍处在蒸蒸日上的时候,为满足长远的光伏装机目标,各环节持续相应扩增产能,以满足当前市场容量并匹配未来乐观装机需求。以下盘点主要环节的变迁预期:
硅料生产属于化工生产行业,由于其高温、高能耗、高风险特性,需要定时进行检修,以确保设施运作安全。过往数年,随着快速地发展的光伏需求与其下游环节相继扩产提速,硅料环节在2021年至2022年成为全产业链的供应瓶颈。
截至2022年底,硅料年产能达到1,241,300MT(换算约507GW)的水平,年成长率高达72%,并在2023年持续拥有高达75%的高度年增率,成为近十年年成长率最高的一年。庞大的产能底蕴将带领光伏全产业链步入产能过剩的阶段,在2030年底年化产能将达到4,831,148MT(超过2,000GW),对比2022年数据成长约4倍。
尽管2021年至2023一季度面临硅料的供应紧张势态,硅料价格屡屡突破新高,2023年已在供应扩张下价格会出现转折,在产能的增量下2023下半年将加速上游价格跌幅。
在硅料行业中,TOP5企业(通威永祥、协鑫、大全、新特、东方希望)主导了产能的扩增与释放,产能在2022年底累计达到898,000 MT(367GW),占整体硅料制造环节近72%的市占份额。由于硅料产业制造工艺已经趋于成熟,头部企业优异的成本把控能力在未来价格竞争中占据优势;对新进入者而言,凭借技术革新实现翻转头部企业领导地位的可能性小。
然而,随着2021年至2023年高昂的利润表现,许多新进入者涌入硅料行业,在扩产放量后让TOP5厂商的市占率下降至65%至70%之间。但从长远来看,预期在硅料成为长期产业中最过剩的环节后,又会又出现洗牌,TOP5企业占比将略为回升。
随着电池技术的迭代,P型技术已逐渐濒临降本瓶颈,企业逐渐寻求N型技术的导入与扩产,而N型技术相对需要更高的硅料纯度,硅料企业在未来需注意N型硅料的生产品质上的考验。
当前硅料厂在选择厂址上仍以中国产区为主,此现象归因于硅料生产需要庞大的电力支撑,中国地区以新疆、内蒙古省份的火力发电,与云南、四川一带的水力发电,拥有全世界数一数二的低廉电力成本,成为企业设厂的首选。
然而随着近年中美贸易战,美国以新疆人权议题为由,对于新疆地区生产的产品入关百般阻挠,从电池组件,到上游的硅料生产,甚至石英矿砂的产地溯源,都需要出示非新疆的产证。在美国的推动下,许多光伏市场包含欧洲、加拿大、墨西哥、德国、挪威等等也都在策划对于新疆来源的产品限制。
因此,硅料行业出现了“新疆料”与“非新疆料”的分类,截至2022年底,源自中国新疆的硅料产能约355,000MT(145GW),占全中国境内生产比重约32%,占据全世界也有29%左右的市场占有率,预期未来扩产规划将以非新疆地区为主,非新疆占比将呈现增长趋势,在2030年底新疆硅料产能占全球比重将回落到21%左右的水平。
非中国的海外硅料厂也是特殊的存在,当前只有位于德国与美国的瓦克、马来西亚的OCI、以及美国的Hemlock与REC silicon四家,生产所带来的成本相比中国生产要高许多,非中国的海外硅料供应来源不但能不受新疆议题影响,也因为过程中使用干净电力如水电等,能用获取较高的低碳足迹分数供应低碳市场。
预期未来在美国市场需求量开始上涨及新疆议题影响区域可能扩大下,中国与非中国的硅料价差将在2023年开始扩大。
技术方面,硅料环节在技术方面能区分为改良西门子法(Siemens)与硅烷流化床法(fluidizedbed reactor, FBR),两者有着本质上的区别,改良西门子法产出的是棒状硅,后需经破碎形成块状料和复投料; 而硅烷流化床法产出的是颗粒硅,成品可直接应用于下游单晶拉棒环节。
尽管改良西门子法反应所需温度高、以及拥有高能耗等特点,但工艺路线成熟,生产的全部过程风险也比较小,同时品质可达电子用量级以上,也因此是目前硅料主流技术路线。
而当前,硅烷流化床法下的颗粒硅因为生产的全部过程含有硅烷,制造危险性相对高,仍然是以填补多晶硅用途为主,以及因为生产温度低可当作低碳足迹产品的良好原料,生产方面以协鑫为代表性企业,截至2022年底颗粒硅产能达到160,000MT,占据全球硅料制造产能约13%、按出货量来看市场分额则约7%左右,而长期看来,由于低能耗的优势,预计能占据略高于10%以上的市占率,实际增长需视龙头颗粒硅厂商的发展。
在2016年至2020年间,硅片环节出现了主流产品由多晶转换至单晶的快速替代,2021年多晶产品的市占率仅剩3%、2022年更是只剩1%,因此本环节的讨论以单晶硅片为主。
硅片制造中由于长晶环节工序精细复杂,对于地震、断电等十分敏感,地震会导致硅片厂断线与墩锅情况发生。
硅片稳定的高利润、以及垂直整合厂对于产品规格需保持主动权,带来2021年至2022年间的快速扩产。
截至2022年底硅片年化产能达到近600GW的水平,年成长率高达62%,庞大的新产能释放下对于硅料需求大增,在2022年大幅地影响硅料的价格趋势。2023年开始,硅片环节的扩产因庞大基数而趋缓,年增率约46%左右,2030年年产能将逼近1,400GW。
在硅片端,除了原先垂直整合的厂商外,从先前的协鑫、隆基、中环之后,近年持续出现许多专业硅片企业跨足硅片-组件的制造环节,垂直整合厂家能从上至下规划生产及产品规格、拥有更低的制造成本、创造自身出海口,同时,在短期供需不匹配的情况下,也能透过自产自用以规避外部环境变化的风险。
整体而言,TOP5厂商(隆基、中环、晶科、晶澳、上机)截至2022年底年化产能达385GW左右,市占率高达65%。随着垂直整合厂家、专业电池厂家都有硅片的扩产计划,TOP5厂家的产能占整体比例将出现小幅下降趋势。
当前由于制造成本的优势,硅片制造仍以中国产区为主,截至2022年中国产区硅片年化产能达到583GW,全世界占比高达98%。其他产区分布包含马来西亚、越南、台湾以及欧洲。
近年由于美国的本土制造激励,也有厂商思考美国当地设厂的可能性,放眼未来,直到2030年底,全球产能将增长到接近1,400GW,预期届时中国仍占据95%左右,持续为各光伏市场原物料的主要供应来源。
技术方面,近年着重在硅片尺寸放大与厚度的降低,以及2023年至2025年间N型产出比重将出现快速的提升。
展望未来,电池片、组件以及设备厂家大多已准备220mm甚至230mm的向下兼容方案,以应变未来的大尺寸变化,预估182/210mm尺寸将长期并存,并不会太快走到更大的新产品。
厚度方面,透过更薄的硅片可以使硅成本大大降低,在昂贵硅料的驱使下,2022至2023年的主流厚度出现突破性的进展。P型M10尺寸厚度从2021年的主流170µm下降至2022年160-155µm,2023年则已经降至150µm;主流的金刚线%之间。N型受限于成本压力,在薄片化的进程更加积极,从2021年的主流160µm下降至2022年140µm,2023年则正在跨向130µm。预期在2024年硅料跌回较合理的价格水位后,硅片厚度将重新趋于稳定,持续P型150µm、N型120-130µm的规格。
而为了细线化,硅片企业也想透过钨丝金刚线替代传统金刚线,因为其线径较细,可有实际效果的减少切割的硅损耗,在硅料价格水位较高的时期,钨丝因为较高的破断力以及韧性较佳,在使用了更细的线径后断线率仍有优势,后续随着常规金钢线和硅料价格的降低,钨丝金刚线亦可通过降价和进一步细线化,来保证其优势。然而,对于更薄片化的技术与应用速度端看硅料价格,若硅料厂家扩产增速明显,硅料价格逐年探低,将减少降本诱因,使后续薄片化进程放缓。
2022年开始TOPCon的进步,带动N型的市占率一扫以往维持在3%至5%市占率的态势,由于P型转换至N型的进程目前看来,重点视电池片环节的转换以及下游的接受度而定,硅片的转换在产能上不需太大调整,并不会形成技术瓶颈,因此N型的进展待后续电池环节深入讨论。
电池片夹在上游与中游之间、加上垂直整合厂的自有产能相当庞大,因此毛利润的波动并不如上游与下游明显。
截至2022年底,电池片年产能达到590GW的水平,相比2021年的404GW成长率高达46%,即使产能已相当充足,但受到2023至2024年间电池片将再度技术迭代,预期在2023年也许会出现超过80%的产能年增量,TOPCon产能将开始排挤原先的主流PERC产能,若2023年至2024年间扩产顺利,预期后续扩产将趋缓,在2030年达到略高于1,600GW左右的水平,年复合成长率约15%。
在电池片环节中,随着电池片龙头通威也大举跨入组件业务,TOP5企业(通威、隆基、晶科、天合、晶澳)全是含有组件业务的垂直整合厂,截至2022年底TOP5厂家产能达到260GW,占比约44%。预期随着垂直整合厂的市占率扩大与产业集中,在2030年底,TOP5厂家将有750GW的产能规模。
在电池片环节,由于进入门槛相对上游硅料、硅片环节容易,以及电价成本占比低,加上先前的贸易战干扰,生产地区遍及亚太地区,欧洲及美洲也有零星产能,而中国依然囊括最大的产地规模,截至2022年底,中国制造在电池片环节产能达到510GW,佔据全世界87%的分额,预期随着部分区域保护本土制造的政策,在2030年底中国产能分额将略降至80%。
晶硅组件环节的制造为最后拼装程序,使用原料如:玻璃、EVA胶膜、背板、铝边框等进行拼装、层压、封装等步骤已完成最终产品营销售卖予终端客户。
在晶硅组件环节的产能截至2022年底来到660GW,年增长率约40%,尽管扩产门槛不高,但技术与尺寸在两三年前就已有了大致方向,加上若非垂直整合,纯组件厂利润被上游材料挤压的非常拮据,因此是2022年四个环节中产能年增率最小的一环,预期随着组件厂家的扩产增量,将于2030年底达到超过1,400GW的供应能力。
而纵观组件环节TOP10厂家(隆基、晶科、天合、晶澳、阿特斯、东方日升、正泰新能、通威、韩华Q-Cells与英利)涵盖了前十大跨足硅片、电池的垂直整合制造商,截至2022年产能达到380GW左右,占整体比重达到58%,但若从出货量来看,在2022年TOP10厂家实际上已占据85%以上的市占。
由于组件制造门槛较低,尤其属于终端产品,市场着重于品牌认知与市占率表现,是众大厂的兵家必争之地,预期TOP10厂家的垂直整合、市场布局等竞争在未来持续激烈且因为大者恒大的情况将持续,在2030年TOP10厂家产能达到六成以上。
在组件厂家生产分布中,产能呈现分散涵盖了全球五大洲,其中,中国产区产能截至2022年约528GW,产能分额达到80%,但预期随着各国的在地生产激励,预期到2030年产能占有率会落到八成以下。
技术方面,各厂家也积极研发在同样电池技术选型下能提升组件效率的技术,过去包含可大大降低银浆单耗和降低遮光面积的多主栅技术;分片设计则可大大降低电流带来的损失,有助于大尺寸薄片化推广,而当前半片设计为主流;高密度的封装技术则透过缩小间距,增加封装电池片数,其中小片间距因为工艺简单普及率最高;以及双面技术,透过双面组件进行两面的发电,在接受地面反射光束下,组件背面仍提供额外功率,目前在地面电站的普及率持续升高。
LCOE是英文“Levelized Cost of Energy”的缩写,中文为“平准化度电成本”,一般以兆瓦时或千瓦时为单位。LCOE作为量化指标,最早被外国机构用于火电、水电、气电等传统能源项目的发电成本计算,之后拓展到新能源行业。
这个指标是将项目生命周期内的成本和发电量按照一定折现率进行折现后,计算得到的发电成本,即项目生命周期内的总成本现值/总发电量现值,通常与电价作对比,具有一定的指导意义。
纵观过去,光伏发电依靠系统的单位硬体成本迅速下降,达成度电成本迅速下降,在2020年左右,全球许多主要地区的度电成本已经追平甚至低于传统的煤炭、天然气等化石燃料发电技术。
在初始的光伏发电系统资本支出中,硬体方面除了光伏组件外,还包括了建设发电系统所需用到的支架、逆变器、馈线等,其他的还有建设初期所需的非系统成本,如土地开发、各项规费,以及系统生命周期中所需的维运费用等。
单看硬体,光伏组件占据了最高的硬体成本,依各地区的组件价格不相同,组件在硬体成本的占比,约在三成到五成间,因此光伏组件的成本下降将明显影响度电成本的变化,目前产业界主要采取改变硅片尺寸、厚度以及电池技术革新等方式。
光伏由于硬体成本迅速下降,在全球许多区域已达成和燃煤、天然气等石化能源平价甚至更低的度电成本。
未来,实质影响各大市场光伏LCOE走势的变因大致上可以分为两个方面:一是影响需求端的补贴政策;二是供应端的物料价格变化。
下面来看看各大光伏需求市场的LCOE演进情况(以下LCOE测算仅以当地中性状况作测算假设,不一样的区域的光照时数将明显影响LCOE,因此以下叙述中测算仅以该区平均日照时数为参考,测算对象为规模100MW的集中式电站)。
中国拥有全球最完整的光伏供应链,也享有低廉的电站建造成本。目前中国光伏发电基本上已确定进入平价时代,来自中央政府的补贴已结束,仅剩小部分地方政府提供当地的补贴。
来自需求端的影响减少,供给端成为了中国光伏LCOE的主要变因,系统开发商的光伏发电系统占比最大的组件,以2021年M10组件平均1.85人民币/W进行测算,组件将佔成本的49.0%,其他则是逆变器等系统硬体和开发费用组成。分别占据了29.0%、22.0%。若以中国平均日照每年1,344小时进行测算,LCOE中性值为26.77美元/MWh(192.49人民币/MWh)。
然而到了2022年,供应链上下游产能错配严重,造成多晶硅价格持续上涨,到八月时已经突破了每公斤41.72美元(300.00块钱),带动整个供应链价格上调,同时国际间大宗原物料上涨,导致其他发电站设备成本增加。
整体而言,占据组件制造成本比重大的多晶硅新扩产能释放的时间点,仍是影响中国及全球光伏LCOE下降的关键。
近年多晶硅高毛利吸引了许多地市场的新旧厂家积极投入扩产,大规模的扩产使得硅料价格将在2023年下旬至2024年出现非常明显的下降,带动光伏组件价格下跌。
预计2023年组件平均价格将降低至每瓦1.66人民币,而光伏LCOE将下降至26.49美元/MWh(190.44人民币/MWh)。预测到2025年,多晶硅价格将随产能释放下降到约22美元/公斤(约75人民币/公斤),届时光伏组件中的硅成本将显著下降,使得届时组件价格下降到1.31–1.37块钱/W之间,在此情境下,中国光伏的LCOE约为24.74美元/MWh(177.91人民币/MWh)。
除了供应链价格外,从2024年开始,具备更高效率、更低衰退的N型电池技术将慢慢的变成为市场主流。N型电池可提供比PERC电池更高的发电效率,让相同规模的电站在相同的生命周期中可产出更多的电量,进一步摊薄LCOE。InfoLink预估随整体的成本下探,加上更多的发电量,中国的LCOE在2030年,有机会达到23.2–23.92美元/MWh(155.6–172人民币/MWh)。
与中国不同,美国本土并无完善的光伏产业供应链,主要透过进口来取得组件,也因物价和劳工成本高,其他硬体价格也高于中国。当前美国的光伏组件供应来源为东南亚国家,如越南、泰国、马来西亚等,成本略高于中国供应链,且受到关税壁垒影响,容易面临供不应求的状况。
成本和产业特性影响下,美国组件售价明显高于其他非中国地区,2022年当地大尺寸组件含运价格约在每瓦0.42美元上下,本地生产的组件价格甚至到0.5美元以上(受到美国当地高人工、水电费用、本土制造供应少的影响),造成美国系统成本明显高于别的市场。但美国发展光伏的优势,来自其全国的平均日照时数较高(每年平均日照时数约在2,190小时),较高的容量因数产出更多的电量降低整体的度电成本。
美国另一个降低LCOE的优势,来自于政府的补贴政策,如从过去数年一直是刺激美国当地需求的投资赋税抵减。美国在拜登政府上台后加速能源转型,最具代表的为2022年通过的《降低通膨法案》再次提高了投资赋税抵减补贴税率、并新增生产税收抵免。
不只组件,美国由于人工、规费等各种成本也较高,使得组件在发电系统中的占占比稍低于中国,但仍是占据了最大的比重。美国2022年同样受到了光伏供应链和大宗原物料上涨的影响,组件的平均上涨到0.42美元/W上下,其他的系统硬体也同样上涨,如受到芯片短缺影响的逆变器等,以26.0%的投资赋税抵减税务补贴下计算,美国光伏的LCOE也从2021年的34.36美元/MWh成长到38.38美元/MWh。
2023年由于美国组件供应仍受新疆议题影响,加上庞大的潜在需求,将使升组件价格在0.42-0.43美元间高档波动,预计2023年,平均组件价格将落在0.423美元/W,但整体物价的下跌将减少光伏系统中其他硬体成本,进而降低LCOE,预计2023年LCOE将降低至34.58美元/MWh;而在2024年,预计影响美国组件供应的新疆议题将有所缓解,届时价格有望开始下降,加上新版投资赋税抵减的补贴,中性情境下,预估美国的LCOE将在2025年下降到约30.48美元/MWh。
2026到2030年间,美国的LCOE将随组件成本的下降而持续减少。然而,美国《降低通膨法案》重点补贴美国本土制造,发电系统若采用特定比例的美国产品,可额外多获得10%的投资赋税抵减补贴,整体投资赋税抵减补贴可达40%。
虽然美国本土产品供给会在补贴的帮助下增加,但生产厂商因成本高所以让利给下游电站机会较低,因此在2030年前,美国的LCOE仍呈现稳定的下降,落在25-28美元/MWh的区间。若假设较乐观的情境下,美国本土有机会在2028年建设较完善的光伏供应链,且厂家愿意让利给终端开发商的话,美国的LCOE有机会加速降本,在2030年最低能达到25.22美元/MWh上下的低价。
欧洲目前为全球再次生产的能源转型最积极的地区,欧盟和其他欧洲国家都定下了相当积极的转型目标,目标在2025、2030年前达到光伏累计装机320GW、600GW。另外,光伏的需求大国德国和法国也定下了明确的安装目标。2022年欧洲更是面对了区域冲突下的传统能源供应紧张,价格疯狂上涨,使得欧洲对于光伏等再次生产的能源的需求持续提升。尽管欧洲当地的需求庞大,但是在装机上,欧盟等欧洲主要市场实质补贴已一下子就下降,来自需求端的变因对欧洲光伏LCOE变化影响不大,但是对终端来说,光伏和近期价格暴涨的传统能源相比,仍具吸引力。
欧洲目前并没有针对光伏电池与组件的贸易壁垒,当地并无完整的光伏供应链,产品大多来自中国进口。因迫切的能源转型需求,欧洲是目前进口中国组件最大的区域市场,欧洲在2021年进口了40.9GW的组件,2022年进口总量更是高达72GW,对中国产品的需求庞大,导致欧洲供给端成本受中国供应链价格变化影响大。
因气候缘故,欧洲LCOE模型测算采年平均日照时数以约2,000小时进行模拟,略低于美国,由于欧洲的能源转型态度积极,因此对于光伏组件的价格接受度高(价格仍低于美国),以2021年欧洲组件均价0.264美元/W测算下,欧洲组件在光伏发电系统硬体成本占比约在35%。
2022年,欧洲同样受到光伏供应链上涨的影响,组件价格均价落在0.311美元/W,在此价格下,2021和2022年欧洲光伏的LCOE落在31.22、37.11 美元/MWh。欧盟未来虽有透过《绿色协议工业计划》在当地建立光伏供应链的规划,但考量到实际施行细则尚未公布且法案通过日程较长等因素,短期内主要的组件供应来源仍会是有成本优势的中国为主,因此中国的供应链价格将会持续地影响欧洲光伏LCOE变化。
未来中短期,也就是2026年前,欧洲的LCOE将会随中国的多晶硅产能释放,组件的成本降低而有比较高的降幅,当欧洲组件价格预估在2025来到每瓦约0.18-0.19元美元上下时,LCOE可达到31.31美元/MWh。
2026年后,LCOE以缓降为主,若欧洲组件价格能够在2030达到0.17美元/W,可使欧洲光伏LCOE约落在28.55美元/MWh上下。
中国、欧洲目前对光伏安装并无直接的补贴措施,LCOE主要受到供应链价格的影响。受到上游多晶硅产能的箝制,使得2022年的LCOE反而高于2021年,但未来几年内新多晶硅产能释放后预估有较大的降幅,中长期则观察高效产品的导入情况。
美国因贸易壁垒因素,组件价格近年仍维持相对高昂,但未来十年内都将享有《降低通膨法案》带来的补贴效益,若电站开发商能达到基本的要求下,至少可得30%的补贴,即使美国的光伏产品、其他系统硬体等成本都高于别的地方,LCOE仍有较大幅度的下降。
2022年8月16日,美国总统拜登签署执行《2022年通胀削减法案(IRA)》,代替去年无法通过参议院投票的《重建美好法案》。此法案在气候变迁和再次生产的能源相关领域的投资达3,690亿美元,目标将在2030年达到全美国减少40.0%碳排(2005年为基准)的目标。
对于光伏户用项目来说,基本补贴额度为30.0%,虽不须附加其他条件,但同时也无法透过其他手段增加补贴额度。
相较现行之户用投资赋税抵减方案,2022年底前补贴26.0%,2023年将开始步入退坡,降到22.0%。而到了2024年,户用项目的补贴将结束,因此本法案在户用项目的补贴力度和时间都大幅提升。
户用项目的补贴将在2033年开始步入退坡,每年减少4.0%,2035年补贴结束。
光伏的非户用项目包括集中式、工商分布式、社区和政府专案等,将以1MW作为分界,而满足多种的条件下,能够得到额外的补贴。
1MW以下的项目基本补贴额度为30.0%,如果项目采用特定比例的美国制产品或位在政府指定的能源社区,则可以各获得10.0%的补贴,若是再参与低收社区的计划,则可再多获得10.0%至20.0%的补贴。由于参与低收计划的难度较高且有额度限制,每年额度有限,获得该补贴较不易,因此取得基本补贴加上国产设备、能源社区共50.0%的补贴可能性较高。
超过1MW以上的项目,则须完成较多的条件方能取得较高的补贴,其中区分补贴额度主要是根据为是不是满足法案中的劳工条件,若是无法达成劳工条件,不管是基本补贴或是额外补贴额度都有较大的降幅。
基本的劳工条件,包括了是否聘用合格劳工并符合提供较优异的薪资等规范,若是无法达成,基本补贴将从30.0%降为6.0%,满足能源社区和国产设备的额外补贴也将从10.0%降到2.0%,差距幅度大。1MW以上专案同样可参与低收计划获得10.0%至20.0%的额外补贴。
由于是不是满足劳工条件的补贴额度差距达到五倍,因此预估项目主会尽全力去达成劳工条件。而同样参与低收计划的难度高,因此预估项目业主会争取30.0%至50.0%的补贴。
非户用项目的补贴将在2034年开始,每年减少25.0%,直到2036年结束补贴。
除了按照安装成本的投资赋税抵减,IRA再次启动了依照项目发电量的生产税收抵免,依照光伏系统实际发电度数获得特定金额的补贴,补贴期间为十年,补贴金额随通膨做调整。同样若符合满足国内制造或项目位在能源社区可各获得基本补贴10.0%的额外补贴。
1MW以下项目基本补贴为1.50美分/kWh,可透过采用特定比例美国制产品和将项目建设在能源社区获得额外10.0%补贴。若是1MW以上的项目,则须满足如同投资赋税抵减的劳工条件,才能取得1.50美分/kWh的补贴,否则仅剩20.0%,也就是0.30美分/kWh,也会连带造成满足美国制造或是能源社区的额外补贴的减少(额外补贴的计算基准为基本补贴)。生产税收抵免的补贴金额将随通膨做变化,补贴在2034年开始退坡,每年减少25.0%,2036年补贴结束。
《降低通膨法案》大力补贴美国本土制造,希望未来在美国建立完整的光伏供应链,因此从光伏供应链的上游到下游产品,以及系统辅材料都有进行补贴。另外厂商也可以再一次进行选择建厂资本支出的6.0%投资赋税抵减税务补贴,满足劳工条件可将补贴提高到30.0%。产品生产补贴和建厂补贴为二择一。
相比《重建美好法案》,IRA的退坡时间更晚,幅度更低,补贴的力度也更胜一筹。
综上,短期来看,美国供应链完善尚需时日,美国制造仍难以摆脱高成本、高价格的影响。IRA的通过,对于美国光伏的发展,不管需求或是供给面,都是一大利好。
从需求面来看,各类型项目的补贴提高能够吸引更多潜在需求;而补贴的时间延长则是可以调配安装时间,避免市场行情报价波动或是供给不足等不确定因素。其中,在投资赋税抵减补贴下,能刺激更高需求的可能是以经营分布式项目为主的厂家,因项目可能位在能源或是低收社区,能轻松的获得更高的补贴额度。
长期而言,投资赋税抵减或生产税收抵免等装机补贴势必推升美国长期的光伏装机总量。然而短期的需求仍是受制《防止强迫尔人劳动法》限制新疆产制产品影响,美国供应链完善尚需时日,因此一至两年内东南亚仍将会是美国组件的主要供应来源。
从供给方面来看,建厂采购和产品生产补贴,能够弥补美国本土目前较严重的成本过高问题,吸引本地或是外国厂家在美国进行扩产,完善供应链并增加本地产品的供给,解决当前贸易摩擦下进口不足造成供给缺乏。
根据调研,生产补贴不只使得本土厂家受惠重新评估加大扩产以外,也吸引了海外的投资者评估进入美国本地生产,目前已经有部分厂家开始评估在美生产的可能性,甚至已确定进入洽谈组件设备采购的阶段。然而人工水电成本、税率补贴的细则等细项仍需评估以外,中美情势变化诡谲、政策稳定性也让厂家游移不定,因此中国品牌的厂家大多抱持观望态度。
展望长期,美国本地产品供给增加,能协助业主取得更多的补助,将助力美国光伏产业长期发展。
因此,本法案对于当前美国光伏短期的实际装机需求影响不大,问题大多有以下三点:
❶ 东南亚光伏产品进口厂家的一线中国品牌仍无法顺利进港,主要仍受制在政治因素、上游追溯材料尚不全面,审批时间拉长等因素影响,当前美国组件的供应存在缺口。
❷ 即使《降低通膨法案》中对于本地建厂和生产有优异的补贴,但厂家在评估和建厂等阶段仍要比较长的时间,短期来看1-2年内美国本土供应链的完善仍需等待时间逐渐成熟,且当前原材料仍大多依赖中国进口、运输成本也导致成本增加,此外人力成本仍相对其余地区高昂,短期内美国制造仍难以摆脱高成本、高价格。
❸ 投资赋税抵减、生产税收抵免的额外补贴也须等到2023年才会生效,对2022年的实际装机需求可能会影响不大。
1、《IPCC:光伏系统将成为全世界完成碳减排目标的重要“手段”》(网易新闻 2022.6)
2、《2023光风储能源转型白皮书-光伏篇》(再次生产的能源调研公司InfoLink Consulting出品) ◉