自本世纪初至今,我国光伏科技和产业发生了翻天覆地的变化,特别是“中国光伏行业协会”成立后十年,光伏行业全产业链的快速发展,使我国迅速成为世界光伏强国,光伏发电成本低于化石能源,绿色清洁能源在能源占比中逐年增长,这正是我们老光伏人梦寐以求的理想和心愿,但没想到发展得如此之快!
回想上世纪八十年代中后期,我有幸参加了国家“七五”科技攻关非晶硅太阳电池重大项目,开启了我对光伏电池研究与技术开发几十年的生涯,对太阳能发电有了越来越深刻的理解。能源和环境是人类社会可持续发展的两大战略问题,清洁的可再生能源的开发利用就越来越显得重要和紧迫,太阳能不但清洁,而且取之不尽。全球年能量消耗的总和只相当于太阳40分钟内投射到地球表面的能量,无论从数量上和广度上,太阳能这一巨大宝库尚待打开,在太阳能开发利用中,光伏发电成为各国长远发展的首选技术。提高发电效率,降低发电成本是光伏科技与产业发展的永久课题,这也就成为我几十年的追求动力。
上世纪八十年代,晶硅电池制备依靠半导体器件扩散技术,技术相对比较成熟但成本很高,主要应用在航天、无人值守的微波通讯、气象站,无电地区微型户用电源、村落小型电站等。非晶硅薄膜太阳电池上世纪七十年代发明,由于其工艺简单于八十年代国外就实现了商品化生产。因其成本低,曾寄希望于能够替代晶硅电池。1986年国家科委(科技部前身)投入1500万元组织十一个单位联合攻关。我国当年光伏电池工业基础非常薄弱,一切几乎都是从零起步开始。非晶硅薄膜电池组件制备各工艺环节设备都需要自主研发,无论是实验室还是中试线,包括制备非晶硅薄膜电池各种形式的PECVD、制备透明导电膜FTO的常压CVD、制备铝背电极的PVD、激光划线机、太阳光模拟器及测试分析仪器等。通过这个项目,薄膜太阳电池的工艺和设备与材料和器件的基础研究等都得到了全面研发,单位与单位之间既有竞争又有合作,使我国实验室与中试线核心装备与技术开发能力均产生了跨跃式的提升,1990年多项成果达到国际先进水平,绝大部分都是原创性的,很多技术都是从基础创新开始。我们深刻体会到所投入的精力和财力,设备与工艺开发占七成,电池材料与器件的基础研究仅占三成,核心技术70%是体现在核心装备及关键原材料,很大程度是与企业科技人员联合开发的,充分感受到产学研在科技创新中的作用。
1995年我们完成了“八五”科技攻关大面积非晶硅/非晶硅叠层电池组件研发,组件效率达到国际先进水平,但在开发产线设计方案中,仍然面临着产线装备、辅助原材料更多地依赖于国外。即使到2004年我们完成“十五”863“铜铟镓硒太阳能薄膜电池试验平台”重点项目时,最基本的靶材都需要与厂家联合开发,国产化的光伏设备及原材料供应链几乎没有。2008年很多原材料及设备国内已有制造商,但质量与国外有较大差距,更多的还是依赖进口。
上世纪九十年代中后期,我国光伏电池产能长时间徘徊在4.5MW左右,其中包括秦皇岛华美光伏设备公司晶硅电池1MW,组件2MW;哈尔滨克罗拉公司及深圳宇康公司非晶硅电池组件各1MW;云南半导体厂单晶硅电池0.5MW;宁波太阳电池厂0.35MW单晶硅;开封太阳电池厂0.27MW单晶硅;天津电子18所及上海811所生产少量的空间太阳电池。清洁的可再生能源何时能够替代化石能源似乎是很遥远的理想,光伏发电更多指向我国尚有7000万人口分散在广阔的无电地区,解决其用电问题十分渺茫。
1997年《京都议定书》的签订,美国公布了“百万太阳能屋顶计划”,预计到2010年安装的光伏组件总量达到3015MWp,把发电成本降到7.7美分/kWh。日本、德国、意大利、印度也纷纷制定了太阳能屋顶计划,预计2010年将安装7600MWp光伏系统。“零耗能房屋和节能房屋向太阳免费索取电和热”变成现实。这一举措使光伏电池的应用及市场发生了两个重大转变,一是屋顶光伏电站直接并网,取消了蓄电池储能,不仅减少了户用光伏系统近40%投资,并去掉了每4~5年需要更换蓄电池系统的运行成本,同时白天发电可卖给电网公司,夜间可享受低谷电价,同时还能够获得政府补贴,极大地激发了光伏市场。二是扭转了人们的对光伏市场的传统概念。以前普遍认为光伏电池由空间转为地面应用,主要是用来解决电网达不到无电地区用电问题,但这类地区通常是贫穷的,往往是通过政府资助解决最基本用电需求,市场很难打开。太阳能屋顶计划及并网发电,光伏发电进入城市并有国家政策扶植,全球光伏市场突然爆发,这是一个里程碑式的转变。2005年12月无锡尚德成为中国大陆首家登录纽交所的民营企业,由此唤醒了资本对光伏产业的投入,西方国家仅保留高效、稳定的新型化合物半导体铜铟镓硒和碲化镉薄膜太阳电池产业和技术,而将晶硅电池及硅薄膜电池产业和技术全部转给中国,一批跨界企业引进晶硅电池产线当年投产、当年盈利、来年上市,创造出“光伏造富”的神话。2007年,全球太阳能电池片产量为3436兆瓦,同比增长56%,中国厂商的市场份额提升至35%,中国光伏企业壮志踌躇。
2013年之前,中国光伏行业被形容为“三头在外”,原料、设备和市场几乎全部依赖海外,发展的动力主要来自以欧美为代表的海外市场,国内生产线上几乎没有国产设备,产业技术发展明显受制于人。2008年国际金融危机为起点,随后几年间,欧美光伏补贴政策出现变化,导致市场需求骤减,中国光伏行业生产经营面临困境。
2012年,外有美欧双反使95%以上市场对我关闭,内有各地大量上马光伏产业园使低水平产能急剧扩大,而原材料、设备、关键辅材等因自给率不高导致成本高企,中国光伏行业迎来了“至暗时刻”,行业哀鸿遍野,光伏产业也随之跌至谷底,光伏的未来在哪里?要想不被别人“卡脖子”,核心技术和产业链、供应链的“命门”必须牢牢掌握在自己手里。由此,中国光伏行业开启了十年攻坚路。2015年,中国光伏行业协会成立一年,光伏逐渐摆脱往昔的阴霾,在国家政策的大力支持之下,终于迎来了黄金发展期。走出低谷的光伏企业,开始根据市场需求,围绕性能和成本两个方面,持续不断推进技术升级。
中国光伏行业协会纵观全产业链,从2016年开始每年组织专家学者和企业家共同制定《中国光伏产业发展路线图》,其内容涵盖了光伏产业链上下游各环节,包括多晶硅、硅棒/硅锭/硅片、电池、组件、薄膜、逆变器、系统、新型储能等各环节几十个关键指标,根据产业实际情况,结合技术演进进程以及企业技改现状,总结当年发展情况并预测未来至2030年的发展趋势。这些指标体现了产业、技术、市场等发展现状和发展趋势,具有一定的前瞻性,对行业起到了引领作用,已成为光伏产业发展的风向标。另外,一年一度的《中国光伏产业年度报告》,对我国光伏产业的工业硅、多晶硅、硅片、电池片、晶硅/薄膜组件、设备、辅材辅料、光伏应用和政策、光伏投融资、光伏专利、光伏标准、光伏组件回收等各个环节进行了分析梳理,并就行业关注的七个热点话题进行了专题分析,对当前我国光伏产业的总体状况进行了评价,对未来做出展望,对光伏行业发展起到了指导作用。
中国光伏企业“痛定思痛”,不断加大科研投入和科技创新力度,除了光伏多晶硅、硅片、电池及组件占据全球光伏市场80%以上,光伏上下游全产业链不到10年都实现了飞速发展,牢牢占据着世界光伏产业头把交椅。如今,海外设备在生产线上的占比,已经微乎其微。从辅材辅料到全套设备,从单一生产到系统集成,如今的中国光伏行业,已经成为端到端自主可控的战略性新兴产业。
作为政府和企业之间的桥梁和纽带,针对行业发展面临的困难、产业链的相互协调,以及光伏市场的扩展,中国光伏行业协会及时有效地向政府业务主管部门及相关部门提出意见和建议,使政府能够及时准确地出台相关的产业政策,从资金到市场、从财税到土地,迅速营造出有利于国内产业发展的政策环境。在此后的数年间,领跑者计划、户用光伏、绿证交易等政策先后登场,为光伏产业的发展壮大铺平道路,这也是中国光伏产业链快速发展的主要原因之一。
2018年12月,中国首个大型平价上网光伏项目在青海格尔木正式并网发电,项目平均电价为0.316元/千瓦时,低于当地0.3247元/千瓦时的火电脱硫标杆上网电价,开创了国内光伏发电平价上网的先例。随后在2022年,光伏发电进入全面平价上网阶段,由此真正支撑起千行百业的绿色转型和千家万户的灯火。过去10年来,光伏发电成本已下降了90%。在不考虑系统平衡性的条件下,光伏已经成为最便宜的新建电源。这其中,中国光伏行业协会做出了许多关键性贡献。