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可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、核能和生物能等,其中,水能和生物能开发潜力有限,核能又基于地域和安全因素不能够广泛应用。所以,在各类可再生电源中,太阳能和风能开发潜力较大且适合大规模发展。随着对能源多样化的日益重视,若干国家正集中投资于太阳能光伏等可再生技术,以减少对国内或进口的化石燃料的依赖。

2016-2020年间全球平均每年增加超过100GW的太阳能发电装机容量。根据隆众咨询整理,2020年全球太阳能发电累计装机容量728.6GW,预估2021全年全球太阳能发电累计装机容量比2020年增长近18.4%,达到约863GW。受政府支持政策导向,同时随着太阳能技术发展及应用、太阳能电池板价格和安装成本的下降等驱动因素,未来五年全球太阳能发电市场将继续增长,根据隆众咨询预测,2022-2026年全球太阳能发电装机容量预计年均增速13.2%,至2026年累计装机容量将达到约1645GW。

1 全球太阳能发电装机规模及未来预测

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  • 新增装机容量中,中国处于领先地位

2021年以来中国陆续出台多个利好政策,涉及装机规模、发电补贴、发电消纳等多个方面,积极推进光伏产业发展,有望快速提升光伏发电占比。如2021年6月7日发改委发布的《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》,明确2021年起对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目实行平价上网,2021年新建项目上网电价按当地燃煤发电基准价执行,新建项目可自愿通过参与市场化交易形成上网电价,以更好体现光伏发电的绿色电力价值;2021年12月27日国家能源局印发《电力并网运行管理规定》,对包含光伏在内的多种电源的运行管理、考核实施、信息披露、管理监督进行了规定,有效提升电力系统综合调节能力,显著增加可再生能源消纳水平。

根据国家能源局公布数据,2020年中国光伏发电新增装机容量48.2 GW,是亚太地区乃至全球太阳能装机新增市场中的主要贡献者。截止到2020年底,中国光伏发电累计装机容量达到253.4GW,已是连续6年位居全球首位,其他位列前茅的是欧盟171.6GW,其次是美国、日本、印度分别为74.8GW、53.8GW、34.0GW。根据隆众咨询整理,2021年中国光伏发电累计装机容量约300GW,至2026年将达到550-600GW。

2 2020年全球光伏发电新增装机主要国家市场占比情况

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  • 太阳能光伏(PV)发电是当前太阳能发电的主要技术

太阳能光伏(PV)和聚光太阳能(CSP)是目前市场上吸收太阳能并将其用于不同用途的两种关键技术。2020年,全球光伏发电装机容量722.2GW,约占到太阳能发电总装机容量的99.1%。根据隆众咨询预估,2021年光伏发电装机容量达到856GW,较2020年增加18.6%。根据Bloomberg统计,2009到2021上半年间,太阳能光伏发电成本已经持续下降超89%,根据国际可再生能源机构IRENA预测,光伏在未来仍有30%-50%的降本空间,有望成为发电成本最低的电源类型。未来,太阳能光伏(PV)发电装机容量仍占市场主导地位。

与太阳能光伏(PV)相比,聚光太阳能(CSP)技术成本较高,市场仍处于发展初级阶段,因此聚光太阳能(CSP)装机容量占比低,2020年仅占0.9%,装机容量6.4GW。预计CSP市场在未来几年也将有所增长,如南非和摩洛哥到2022年计划新增CSP装机容量5.3GW,支持该地区太阳能市场增长。

3 2020年全球太阳能装机市场占比

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  • 新兴光伏技术的发展将为市场带来新机遇

太阳能光伏市场目前由硅基技术主导,硅基太阳能电池普及度已经很高,且与世界各地的传统能源价格相当。但是,硅基太阳能电池的能量回收周期较高,导致无法满足未来太阳能光伏市场日益增长的需求。虽然也有其他硅基太阳能电池的替代品,如薄膜光伏电池,但它们是通过在基片上沉积一层昂贵的光收集材料来制造的,所以在成本方面,它们无法与硅基电池相比。

钙钛矿光伏电池作为新一代光伏电池发电技术,近年一直是光伏领域研究的焦点,与其他类型相比,钙钛矿光伏电池具有转换效率高,材料供应充足,价格低廉,回收效率高等优势,近年该技术领域研究得到快速发展,电池转换效率可以高达近30%,远超目前可以工业生产的硅基光伏电池,是公认的具有巨大商业潜力的下一代太阳能电池技术。

美国国家可再生能源实验室(NREL)正在研究应用钙钛矿光伏电池项目,旨在提高效率和提高稳定性方面,使钙钛矿的光伏电池成为一种可行的商业化技术。2020 年12 月,英国牛津的Oxford PV公司开发的钙钛矿太阳能电池转换效率创造了新的世界纪录,该电池由一层硅和一层合成钙钛矿薄膜层串联而成,面积为1.12 cm2,并通过了NREL的独立测试认证,转换效率为29.52%,据公开资料报道,预计该电池将于2022年投入量产,届时,其将成为世界上转换效率最高的商用太阳能电池。

同时,中国国内公司也在从事该领域的研究,如杭州纤纳光电科技有限公司,已建国内首个钙钛矿生产基地,致力于钙钛矿光伏技术的科研创新及商业化发展,截止到2021年底,该公司已经7次刷新钙钛矿组件光电转换效率世界纪录。

太阳能发电市场也存在一些阻碍市场发展的因素,主要是面临替代电力来源的挑战,如燃气发电厂、风力发电项目等替代清洁能源项目的增加。天然气产量增加和天然气价格下降,使得燃气发电厂经济效益提高,推动天然气发电市场发展;风力发电市场也逐步扩大,2020年,全球海上风电行业投资规模显著,投资总额达263亿欧元,根据国际能源署IEA预测,至2030年全球海上风电市场投资规模预计以年均13%的速度增长。

综上所述,光伏产业虽然以硅基太阳能电池为主,但由于在提高能源转换效率方面遇到了重大瓶颈,未来提升的空间已经不大,作为新一代光伏发电技术,钙钛矿光伏电池多次刷新能源转换效率世界纪录,打破技术瓶颈。随着该技术研究的不断进步及逐步商业化应用,为钙钛矿光伏电池大规模生产奠定基础,钙钛矿光伏电池将成为光伏产业转型升级的重要方向之一,从而为太阳能发电市场带来更多的发展动力和新的发展机遇。