光伏产业现状分析及展望

光伏产业现状分析及展望徐远志【摘要】重点介绍了国内外光伏产业现状，主要包括多晶硅原料、光伏组件、光伏发电的产业现状，并对光伏产业发展趋势进行了展望.【期刊名称】《云南冶金》【年(卷)，期】2014(043)005【总页数】7页(P47-53)【关键词】光伏产业;多晶硅;光伏组件;光伏发电【作者】徐远志【作者单位】昆明冶研新材料股份有限公司，云南昆明650031【正文语种】中文【中图分类】TK514太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，许多国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命的主要内容来进行长期规划。目前利用太阳能的最佳方式是光伏转换，亦即利用光伏效应，使太阳光照射到硅材料上产生电流而发电。以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条称之为〃光伏产业”，包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。进入21世纪，基于全球化石能源日趋枯竭、污染日趋严重、气候日益变暖的严峻环境压力，以及太阳能光伏发电技术进步的促进，世界相关国家出台了一系列政策法规，使世界光伏产业进入了快速发展时期，光伏产业正成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的产业。本文就近几年国内外光伏产业现状，重点包括对多晶硅产业的技术现状、产能、供需状况、产品价格走势以及光伏组件、光伏发电的现状进行了阐述，并对光伏产业发展趋势进行了展望。1多晶硅产业现状1.1生产技术多晶硅是太阳能光伏电池的原材料，处于光伏产业链的最前端。多晶硅的制备方法已研究出多种经典工艺，主要包括西门子法、甲硅烷法、四氯化硅氢还原法、改良西门子法、MEMC流化床法、Komatsu法，以及后期开发的冶金法、汽-液沉积法、区域熔炼提纯法、碳热还原反应法、铝热还原法等［1］。但目前较成熟的生产工艺只有改良西门子法、硅烷法、流化床法和冶金法等，国夕卜主要多晶硅生产企业中有2家采用硅烷法（MEMC、REC）,其余均采用改良西门子法生产［2,3］,采用改良西门子法的多晶硅产能占世界总产能的85%。国内的新光、峨眉、中硅、中能、LDK以及大全等绝大部分厂家均采用改良西门子法工艺。但〃改良西门子法”对原材料、技术要求很高，与国外领先技术相比，国内生产厂家整体的关键核心设备、制备工艺仍依赖弓I进。1.2产能、产量及市场供需状况多晶硅属于资本、技术双密集型产业。以前多晶硅市场一直处于寡头垄断状态，相关企业屈指可数，随着光伏产业的兴起，多晶硅应用翻开了新的篇章。在产业经济政策作用下，下游太阳能光伏产业迅猛发展，刺激和拉动了多晶硅产业的快速发展，全球多晶硅产能也快速增长［4,5］。同时，全球多晶硅产量增长迅速，从2009年的9万多t发展到2012年的24万t。与2012年相比，2013年全球多晶硅产能和产量基本无大的变化，实际产量为25.5万t,其中太阳能级多晶硅产量23.5万t以上，电子级多晶硅产量不足2万t。图1为2009-2013全球多晶硅产能及产量情况。图12009-2013年全球多晶硅产能及产量Fig.1Globalproductioncapacityandoutputofpolycrystallinesiliconin2009~2013由于全球经济疲软，经2011-2012年价格暴跌，目前多晶硅市场价格普遍低于生产成本。但是国夕卜主要多晶硅生产企业开工率仍旧很高，达到80%-90%。国外前四大生产企业（德国Wacker公司、韩国OCI、美国Hemlock和REC公司）全年的总产量达13.8万t,若再加上中国的徐州中能，国际前五家的产量接近18.8万t,占全球总产量的80%。随着多晶硅产业的发展成熟，世界各国多晶硅产业寡头垄断的趋势也越加明显。经历了市场几轮的洗礼，多晶硅产业扩张速度有所减缓并更加趋于理性。据GTSolar预测，到2015年全球多晶硅供需将达到平衡。图2为2000-2015e多晶硅市场供需情况走势（资料来自GTsolar）。图22000-2015e年多晶硅市场供需情况走势Fig.2Demandandsupplyofpolycrystallinesiliconin2009-2015e近几年中国多晶硅产能和产量均快速增长。产能由2009年的6万t发展到2012年的19万t（其中有效产能为14万t），产量由2009年的2万t发展到2012年的6.5万t[6]o历经2011-2012年多晶硅光伏价格快速下跌之后，国内多晶硅光伏企业陷入大规模停产的境地，截止2013年上半年，已投产的43家多晶硅企业中仅剩6家尚在开工生产，其余86%的企业均已关闭生产线。国内在全球排名前十的企业也仅有2家仍在维持生产，且产能利用率大幅下降，总的来说，国内整个产业的产能利用率不足30%。“双反”初裁之后，国内多晶硅企业受“双反”利好鼓舞纷纷复产，到2013年底，大约有11家多晶硅企业恢复生产，包括徐州中能（6.5万t）、新疆特变（1.5万t）、新疆大全（0.5万t）、洛阳中硅（1.0万t）、四川瑞能（1.0万t）、昆明冶研（0.3万t）、黄河水电（0.125万t）、宜昌南波（0.25万t）、陕西天宏（0.45万t）、亚硅硅业（0.5万t）、内蒙硅锋（0.15万t）,11家企业合计产能达到12.275万t。2013年全年多晶硅产量为8.2万t,其中仅徐州中能一家产量已达5万t,占国内总产量的60%。图3为2009-2013年中国多晶硅产能及产量情况［6］。图32009-2013年中国多晶硅产能及产量Fig.3Chineseproductioncapacityandoutputofpolycrystallinesiliconin2009-2013由于国内多晶硅面临产能过剩，国外多晶硅企业技术水平先进，生产成本低，低价的多晶硅不断倾销到中国，冲击着国内的市场，同时也使国内早期投入的多晶硅产能不断减少。但由于我国是世界组件第一生产大国，国内多晶硅在此情况下不能满足需求，不足部分仍需要从国外进口。表1为2006-2013年中国多晶硅供需情况（数据来源于中国有色金属工业协会硅业分会）。表12006-2013年中国多晶硅供需平衡表Tab.1ThetableofpolycrystallinesilicondemandandsupplyinChinain2006-2013年份20062007200820092010201120122013国内多晶硅需求量470011500255004500085000130000145000161000国内多晶硅产量287113945001830043500790006300082000需进口多晶硅产量441310110210002670041500510008200079000实际进口多晶硅量64599209169942272747510646138276080600供需差距2046-901-4006-39734000136137601600而对于品质要求更高的电子级多晶硅，全球年需求量约35000t,供需基本平衡。国内年总需求电子级多晶硅约3000t,其中直拉用量2600t/a，区熔用量400t/a，但中国企业基本以生产太阳能级多晶硅材料为主，产品质量极少能满足电子级多晶硅的市场要求，目前国内尚无能够持续、稳定、规模化生产电子级多晶硅的生产线，因此电子级多晶硅需求基本依赖从德国瓦克、美国Hemlock、REC以及日本德山等厂家进口。1.3产品价格走势近几年，随着国内夕卜多晶硅企业产能持续扩张，多晶硅市场价格剧烈波动，多晶硅从卖方市场向买方市场演变。2011年第四季度开始到2013年上半年，多晶硅售出价格明显下降，并一直在低位徘徊。太阳能级多晶硅的价格从2010年的68万元/t人民币一路走低，到2013年5月达到最低，为每吨11万元/t,之后又缓慢回升，到2013年年底，价格为13.3万元/t左右。截止到今年2月份，国内多晶硅价格已上涨至16.1万元/t,涨幅达21%（其中1月份涨幅达11.73%,2月份涨幅达7.07%）。3月初报价已达17万元/t,而成交价介于16-16.5万元/t之间。图4为2010年至2013年11月太阳能级多晶硅价格走势（数据来源于Solarzoom光伏网）。图42010~2013年太阳能级多晶硅价格走势Fig.4Thepricetrendofpolycrystallinesiliconin2010-20132太阳能电池产业现状太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池、非晶（微晶）硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、燃料敏化纳米晶薄膜太阳能电池等。目前，太阳能电池以单晶硅电池和多晶硅电池为主流，占市场总额的80%以上。根据OFweek行业研究中心最近出版的《2013-2016年光伏发电产业技术及市场前景预测报告》显示，2003-2012年全球单晶硅太阳能电池产量呈逐年上升的态势，从2003年的237MW增长至2012年的15708MW，年复合增长率超过50%,这期间单晶硅电池的占比一直在30%-40%之间波动，且从2007年开始，随着多晶硅电池成本的进一步下降，其占比逐年上升至2012年的42%。2013年上半年，全球单晶硅太阳能电池产量达到8568MW。2003-2012年全球多晶硅太阳能电池产量逐年增加，从2003年的467MW增长至2012年的17292MW,年复合增长率超过40%。2013年上半年，全球多晶硅太阳能电池产量达到9432MW。全球太阳能电池产业从1994年至2004年的10年里，增长了17倍。太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。近年来，全球和中国太阳能电池产量呈上升趋势，图5为2011-2014e年全球及中国太阳能电池产量(数据来源于Solarzoom光伏网)。图52011~2014e年全球及中国太阳能电池产量Fig.5Theoutputofsolarcellsaroundtheworldin2011~2014e由于晶硅电池的高成本和生产过程可能存在的污染，成本更低、生产过程更加环保的薄膜太阳能电池得到快速发展。现阶段有市场前景的薄膜太阳能电池有3种，分别是非晶硅、碲化镉(CdTe)和铜锢镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池。作为直接带隙化合物半导体，铜锢镓硒吸收层吸收系数高达105cm-1，转化效率是所有薄膜太阳能电池中最高的，已成为全球光伏领域研究热点之一，即将成为新一代有竞争力的商业化薄膜太阳能电池。现在CIGS组件处于产业化初级阶段，主要是美国、德国和日本等发达国家公司。国内仍是晶硅电池主导市场，但伴随着太阳能产业的全球整合、新的技术突破、装备的持续升级，以及欧洲传统光伏市场的增长放缓，薄膜太阳能电池大规模应用的时代将来到。国内最早开展CIGS研究的是南开大学，现在也有一些单位，如清华大学、北京大学、华东师范大学等也在开展CIS、CIGS薄膜太阳能电池制备工艺方面的研究工作，但是整体水平与国外的差距还相差很大，需要不断探索。3光伏组件产业现状全球光伏组件产能，在经历了10多年连续增长后首次出现回落，由2011年底的近80GW下降到2012年底的72GW。全球太阳能电池组件产量2012年约为36GW。2013年全球光伏组件产量接近40GW，同比增长11%，其中全球主要组件生产区欧洲、日本和美国的组件产量分别为3.5GW、2.8GW和1.2GW[6]O光伏产业不断发展也使中国成为了世界组件生产的第一大国，2013年我国光伏组件产能超过40GW，约占全球67%，光伏组件产量约为26GW，约占全球产量约65%，同比增长13%，连续7年位居全球首位。由于全球经济低迷，光伏组件产能过剩，光伏大国不断削减电池组件补贴甚至取消补贴。2013年美国对华组件征收反补贴及反倾销高额税率持续生效，欧盟承诺限制中国组件出口，中国光伏组件出口受到较为严重的影响。但由于中国光伏行业发展环境不断改善，主要组件企业在三四季度相继扭亏为盈，整体发展情况依然向好。2013年我国光伏组件出口量约为16GW，出口额约100亿美元，同比下降27%,主要影响来自于欧洲市场，对欧出口份额由2012年近65%下降至2013年的30%。但另一方面，中国、日本成为新的市场增长点，据研究机构赛迪智库报告，2013年中国光伏组件对日出口额约22亿美元，占比22%，日本跃居首位，成为中国光伏组件最大出口国。美国、印度和南非的出口额分别占10%、5.2%和4.5%，拉美、中东、非洲等新兴市场比重也不断上升，出口呈多元化发展态势。同时，为了促进国内光伏产业健康长远发展，国家相关部委制定了促进光伏市场发展的相关措施，极力推动国内市场发展，拉动我国电池组件国内需求，一定程度上弥补了出口受阻所带来的影响。在进口方面，受美国〃双反”影响，大陆企业主要从台湾地区电池片进口，全年从台湾地区进口额超过10亿美元，约占我国太阳能电池总进口额的60%。4光伏发电产业现状太阳能光伏发电是将太阳光能转化为电力应用的技术，是利用太阳电池半导体材料的光伏效应，把太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。因光伏发电规模大小随意、能独立发电、建设时间短、维护也较简单，故从20世纪70年代开始光伏发电技术就得到迅速发展，欧洲国家走在世界前列。但随着传统装机大国普遍下调补贴费率，光伏市场发展重心逐渐向新兴光伏国家倾斜，中、美、日光伏市场正在加快崛起，中东、非洲等地区光伏发展也日益受到重视，光伏市场正在逐步覆盖全球［7］。2013年，全球光伏新增装机市场达到36GW，同比增长9%。根据北美光伏市场季度报告显示，2013年美国太阳能光伏新安装量达到4.2GW,比2012年增长15%，成为全球第二大光伏市场。据BSW-Solar发布的数据显示，2013年德国全年新装光伏系统3.3GW，较2012年的7.6GW，增长速度同比下降55%。METI最新数据显示，到2013年10月日本太阳能光伏发电装机量高达5.67GW。意大利2013年新增装机总量2GW，光伏装机增长了19%，澳大利亚新装机为0.7GW，英国光伏新装装机总量突破1.45GW，创纪录地增长了600%。法国光伏新装机量为870MW，增长率为25%，西班牙新装机量仅有140MW。2013年印度并网光伏发电新装机量与聚光光伏发电产能共为1.004GW，累计总量达2.18GW。图6为2013年全球主要光伏国家的装机情况（数据来源于Solarzoom光伏网）。图62013年全球主要光伏国家的装机情况Fig.6Theinstalledphotovoltaiccapacityofmaincountriesaroundtheworldin2013我国在2013年上半年装机2.8GW的基础上，下半年整个光伏形势好转，第四季度以来西部出现持续的抢装热潮，推动全年装机量超过年初预计的8GW,中国装机总量达到了11.3GW,同比增长超过150%。中国光伏发电装机分布在30个省、直辖市、自治区，其中青海累计装机为3.21GW,甘肃累计装机为2.83GW,新疆累计装机为1.28GW,宁夏累计装机为1.26GW,内蒙累计装机为910MW。表2为2013年国内主要光伏发电企业装机情况（资料来源于北极星太阳能光伏网）。据国家能源局统计，到2013年底，中国累计光伏装机将达到16.5GW,居全球首位，其中分布式光伏项目为5.7GW,地面光伏电站约10.8GW,大型地面光伏电站占比约为65%。表22013年国内主要光伏发电企业装机情况Tab.2Theinstalledphotovoltaiccapacityofdomesticmainenterprisein2013序号企业名称新装机量/万kW累计装机量/万kW1中电投1902502中节能651233正泰集团601004华电集团40705国电集团30706华能集团52607三峡集团45608招商新能源41539中广核245310大唐集团3050总计577889全国12001800我国光伏发电的快速发展，得益于政府持续出台政策鼓励光伏产业发展，从分布式发电、电价补贴、示范区建设、金融、电站建设、并网服务、运营管理、税务等方面扶持，破解国内应用市场发展的瓶颈，力促国内市场的规模化启动。但目前国内的光伏市场，更为重要的是供需关系的〃再平衡”。如何做好扩大国内市场、提高技术水平、脱离补贴依赖、加快产业转型升级等的〃再平衡”，才能促进光伏产业持续健康发展。5光伏产业发展展望5.1多晶硅产业目前很多领先的多晶硅生产商在亏本经营，全球幸存多晶硅厂家仍在逆势扩大多晶硅产能规模以此降低成本、增强竞争力。但由于市场价格一直没有达到理想位置，很多厂商扩产计划出现搁置，而2014年1-3月市场价格继续走高，多晶硅产能可能将进一步提高。据NPDSolarbuzz最新全球光伏项目追踪报告预测，2014年太阳能和半导体级多晶硅需求预计将大幅上涨至28.2万t,同比略有增长。预计2014年我国多晶硅产量也将有所增加，约为9.8万t,产量主要集中于徐州中能、新疆特变、新疆大全等几家大型企业。另一方面，国外多晶硅企业仍将持续对我国进行低价倾销，预计2014年进口多晶硅的量约为7万t,中国市场总供应量预计在16.8万七左右。世界4大多晶硅巨头保利协鑫（徐州中能）、韩国OCI、美国Hemlock及德国Wacker的产能产量已可满足全球约20万t的多晶硅需求。因此，在多晶硅市场需求增长仍有限而产能又严重过剩的情况下，多晶硅的价格回升幅度有限。2014-2015年，国内价格预计在14~18万元内波动，短期内将难以大幅回升，企业仍将继续承受低价压力。多晶硅行业将进行优胜劣汰，整合力度会进一步加大。企业技术创新，区域内上下游产业重组升级，已成为国内多晶硅行业发展的趋势。5.2光伏组件随着行业的整体好转以及由于组件价格的下降，使得光伏发电成本不断逼近甚至达到平价上网，预计2014年全球组件产量继续呈现增长势头，全年将达到43GW,而我国光伏组件有望超过28GW。据NPDSolarbuzz报告预测，在光伏组件生产路线上，标准P型多晶组件技术将继续领导太阳能光伏生产，占2014年组件产量的35%，图7为2014年不同技术的太阳能光伏组件产量占比预测（资料来源于NPDSolarbuzz网站）。但2014年增长势头最强劲的将是改进P型多晶技术，包括二次印刷、离子注入、选择性发射极、MWT/EWT，以及背面钝化等，此类技术的占比将从2013年的23.8%增长到2014年的27.2%。此外，智能光伏组件也成为光伏组件市场发展的一大趋势。由于多晶硅等原辅材、第三方电池片涨价，部分闲置产能相继启动，以及国外市场的不确定性也将给企业带来经营压力。对于下游光伏产业而言，随着国家相关配套政策实施，国内光伏市场规模化启动，预计消费多晶硅量约16.8万t左右，2014年全年供需将基本平衡，而中国电池片和组件供应商将继续采取灵活的制造战略，预计下半年产能将有所增加。图72014年不同技术的太阳能光伏组件产量占比Fig.7SolarPVmoduleproductionbytechnologyin20145.3光伏发电国际能源署（IEA）预测[8]:2020年世界光伏发电量将占总发电量的2%,2040年将占总发电量的20%~28%。欧盟联合研究中心(JRC)预测，到2030年，可再生能源在总能源结构中的比例将占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力供应中将达到10%以上;2040年可再生能源在总能源结构中将占50%以上，太阳能光伏发电在世界总电力供应中将达20%以上;到21世纪末，可再生能源在总能源结构中将占到80%以上，太阳能光伏发电在世界总电力供应中将达到60%以上，光伏发电前景广阔。从光伏主产业链的角度来说，光伏电站仍然是投资回报率最高的部分，随着组件价格的下跌，光伏电站的投资回报率将达到很高的水平，大部分的组件企业开始在海外进行电站投资，太阳能企业向下游扩展已经成为了一种发展趋势。预计2014年全球装机容量在40~50GW左右，2015年在55GW左右，到2020年，预计将达到1006可左右。中国方面，国家能源局已将今年新增光伏装机目标锁定在14GW，其中地面电站6GW，分布式电站8GW。地面电站模式已发展成熟，且可以有效解决中国现阶段多晶硅产能过剩的问题，成本相对较低且有较高利润率，所以现阶段地面电站仍是光伏企业不错的选择。随着下游应用市场环境的持续改善，国家也发布了许多关于分布式发电的利好政策，未来几年中国将坚持集中式与分布式并举，重点向分布式光伏发电倾斜的发展原则。由于分布式发展模式处于摸索阶段，发展道路曲折漫长。国内光伏应用市场有望吸引更多的社会投资介入，这将大大促进光伏应用市场的发展，或将因此出现创新的应用模式和商业模式。6结语2013年，是光伏行业具有里程碑意义的一年，行业在经历2年多的持续亏损之后，2013年下半年已开始逐步回暖。我国多晶硅行业基本形势可概括为企业纷纷复产，国外倾销依旧，价格低位