太阳能普及平价上网，距离我们有多远？
前言
光伏平价上网，一直是光伏人的一个期待，光伏产业发展的这么多年里，我们已经看到了光伏度电成本的大幅度下降。目前光伏产业的掣肘，一部分是国家的补贴，由于受到政策的影响，产业里有很强的波动和不确定性，从这个世纪初的西班牙，德国，澳大利亚等市场，都能捕风捉影到政策引起的强烈市场波动，随之而来的也是一个个产业辉煌的兴衰。
那么，合适产业会迎来真正的独立自由和大规模爆发呢，未来是否坎坷还是我们正在走向加速繁荣的道路？庆幸的是总有一点光明在我们面前闪烁，平价上网是我们众所期待的。
兔子君想说，这一切很可能不远了！在海外的一些国家，由于其市场与工程成本等因素的差异，已经接近平价上网！
目前中国光伏无疑是个巨大的市场，所有政策的导向均指向降本增效，从补贴逐年递减，到领跑者计划，一系列政策配合激烈的市场竞争使得光伏成本迅速下降。产业链的各个环节，从硅料一直到运维，都看到了较大的成本优化，今天兔子君引经据典，给大家分析下平价上网的趋势。
现阶段距离国内平价上网有多远
光伏发电的度电成本主要受发电系统初始投资，资金利率，光伏电站有效利用小时数，以及运维费用组成，为了简化计算，我们做出如下假定：
1）电站投资采用全自有资金；
2）折现率为8%；
3）电站的年衰减率为0.5%；
4）电站的运营费用为当年收入的2%;
5）逆变器在电站运行第十年进行一次更换；
6）电站的运营寿命为25年。
经过计算，光伏发电的度电成本与电站初始投资及光伏电站有效利用小时数的敏感性由下图所示：
由上图可知，系统单位造价以及有效利用小时数对于光伏发电的度电成本有重大影响，当光伏系统的单位造价降低至5元/瓦，有效利用小时数超过1600 小时的电站的度电成本将低于0.40元/瓦时。
以下为目前光伏造价的成本以及预测的未来电价降低趋势
数据来源：Bloomberg
系统造价目前已经大幅度下降，然而辐照度条件能满足1600小时的地区大部分在西部。同时，西部的消纳能力，导致有效的发电小时数得不到100%的发挥。
数据来自Bloomberg, 美元$/MWh
上图体现了目前我国光伏发电的成本，黄色的区域为光伏发电成本的范围，标注的三角为典型项目可见目前的度电成本距离传统火电(黑色）还有一定的差距。
根据以上的分析，光伏的度电成本下降主要取决于以下几个因素：
光伏有效利用小时数提高：政策辅助，电网效率提升，售电市场改革
市场规模与技术革新带来的光伏产业链中，硅料，硅片，电池，产品等的成本下降，价格下降与效率提升
光伏建设成本控制与技术革新带来的系统效率提升与建设成本下降
光伏运营先进化，对电站的后评估和电站整改提效，规模化与去中心化高效运维带来的运营成本下降
项目融资成本与渠道的发展
产业的发展趋势以及政策引导走向表明，平价上网已经可以期待。
提高光伏消纳能力，降低弃光率
2016年3月国家发改委发布《可再生能源发电全额保障性收购管理办法》，明确电网企业须根据国家确定的上网标杆电价和保障性收购利用小时数，结合市场竞争机制，通过落实优先发电制度，在确保供电安全的前提下，全额收购规划范围内的可再生能源发电项目的上网电量。该方法的发布，表明国家旨在通过切实可行的制度安排，彻底解决现实中阻碍我国可再生能源健康发展的弃光弃风限电问题。2016年5月底，国家能源局和发改委又发布了《关于做好风电、光伏发电全额保障性收购管理工作的通知》，对部分存在弃风、弃光问题地区内的风电、光伏发电最低保障收购年利用小时数进行了核定，并要求各能源主管部门和经济运行主管部门严格落实规划内的保障性收购电量，确保弃风、弃光问题得到有效缓解。最低保障收购年利用小时的核定，能够在一定程度上托底新能源项目的收益，对新能源的发展有积极作用。
我国光伏发电重点地区最低保障收购年利用小时数核定表
从执行层面看，2016年，山西和黑龙江达到光伏发电最低保障收购年利用小时数要求，内蒙古I类资源区、新疆、甘肃、青海I类资源区、宁夏、陕西、吉林、辽宁和河北等地区未达到要求，其中，新疆和甘肃实际利用小时数与最低保障收购年利用小时数偏差超过350小时，光照资源的利用率还有很大的提高空间。
近年来，国家出台了一系列政策，光伏利用率得到了较大的提升。
领跑者竞价上网，促进建设成本下降
我国去年开始采用竞价方式对于光伏领跑者技术基地项目进行招标，先后开展了山西阳泉、芮城、内蒙古包头、山东济宁、新泰、安徽两淮、内蒙古乌海的招标工作，从最终中标价格结果来看，中标价格均显著低于当地的光伏上网标杆电价，特别是内蒙乌海基地，平均中标价格为0.51元/千瓦时，已经接近风电III类区域的上网标杆电价。
领跑者基地的低光伏中标电价，有其深层次原因：一是光伏组件的价格从2016年初的3.8~4元/瓦降低到3.0元/瓦左右，使得光伏电站的投资成本下降，并且绝大多数领跑者基地的并网时间是在2017年三季度前完成，投标企业预期光伏组件、系统投资成本有持续下降的空间；二是由于光伏领跑者土地税费规范，避免了路条买卖的隐性成本，剔除了光伏发电项目上不规范不合理的额外费用，单位投资成本进一步下降；三是相对于其他光伏项目而言，领跑者基地项目被限电的可能性极低，在保证满发的条件下，也能获得较好的收益。客观上也佐证了在土地、路条、光照等外部条件合理的条件下，现有技术的光伏发电在国内已经初步具备跟风电竞争的能力。
2016年领跑者基地招标情况
硅料硅片环节成本有望持续下降
单晶拉棒/多晶铸锭的成本将持续下降
晶硅电池的单晶路线和多晶路线的主要区别在于硅棒/硅锭环节。在铸锭/拉棒环节，单晶由于单位时间产出量相对于多晶少，电耗高，使得这一环节的成本要高于多晶。截止到2016年，行业领先水平的单晶拉棒电耗为36kWh/kg（方棒），未来可通过优化拉晶炉热场结构、提高投料量（连续加料、双坩埚、液态加料等）、提升拉速等技术降低单晶拉棒生产能耗。当前多晶铸锭主要使用G6炉（单次投料量在800~900 kg），电耗为8.5kWh/kg，预计未来随着G7（单次投料量1100~1200kg）甚至G8铸锭炉（投料量在1500 kg以上）的推广，电耗有望持续下降。
金刚线切割硅片技术的全面推广
从硅棒到硅片要通过切割工艺，目前主要有两种切片方法：砂浆线切割和金刚线切割。砂浆线切割是采用游离式的切割模式，靠悬浮液的悬浮碳化硅通过线网的带动，对硅棒或者硅锭进行磨削切割；金刚线切割是将金刚石采用粘接和电镀的方式固定在直拉钢线上，在硅锭或硅棒上进行高速往返切削。金刚线切割技术相对于传统砂浆切割，具有切割速度快、单片损耗低、切割液更环保等优点，在单晶硅领域已经得到广泛应用，金刚线切割能够降低每片硅片约0.4-0.6元/片，具有很强经济性，而由于结构的差异，金刚线用于多晶切割时，所需要的线耗、线径会高于单晶，并且切割速度也会低于单晶，在多晶硅锭的切割应用不如单晶广泛。但从长期看，金刚线切割对于砂浆切割的全面替代将是不可逆转的趋势。
硅片的薄片化将降低硅片成本
硅片的薄片化也是降低成本的重要途径。根据测算，将现有切片厚度从190μm缩小为110 μm，每公斤的出片数量将增加36%左右，在设备不增加的情况下，产能将大幅提高，假设总成本不变，则单片成本将下降26%。由于多晶本身结构的原因，当厚度低于160 μm时，厚度的继续降低会导致多晶硅碎片率的大幅上升，而单晶的碎片率能够保持在稳定低位，从这个角度看，单晶的成本下降空间要大于多晶。但根据调研反馈，未来三年内，硅片的厚度不会发生大幅下降。
电池环节：高效电池推动成本进一步下降
光伏行业的发展核心在于电池效率的提升，而电池片的转换效率主要由技术路线、工艺和生产设备等因素决定，根据行业经验测算，电池效率每提升1%，成本可降低7%，因此提升电池效率是实现光伏平价上网的重要途径，2016年量产普通单晶和多晶硅电池的平均转换效率分别为19.8%、18.5%。现阶段提升电池效率的主要技术有黑硅技术，PERC技术以及应用在N型电池上的IBC和HJT技术。
新的组件技术将进一步降低成本
光伏组件的成本近年来呈现下降趋势，根据晶科和阿特斯的数据，2016年底组件的每瓦成本已经降低至0.32~0.33美元左右，组件成本的下降主要是因为组件企业生产规模的扩大、组件转换效率的提升以及降辅材成本的降低，但根据CPIA的数据，现阶段通过降低材料成本来实现组件每瓦成本降低的空间有限，后续组件每瓦成本的降低主要还是需要依靠新的组件技术来实现。
新系统集成与运维技术将进一步降低成本
单轴跟踪技术
跟踪系统是能够使太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。安装了跟踪系统的太阳能光伏发电系统的发电量比普通太阳能光伏发电系统高35%左右。跟踪系统分为三种方式，平单轴跟踪、斜单轴跟踪和双轴跟踪。前两种都是使用单轴跟踪技术。
采用合适的背景材料能够提高双玻组件的发电量
双面组件系统相比常规组件系统的发电量的增加量与背景材料有关，不同背景材料对双面电池发电量的影响也不同。背景材料包括白漆、水泥、黄沙、草地、铝箔。其中白漆为乳胶白漆，水泥为普通水泥，黄沙为粗砂，草地为人工草坪，铝箔为铝箔玻璃钢平板。背景材料发射率越高，双面组件系统的发电量增益越高。白漆的发射率高达85%，使用白漆背景材料的双面组件与对比常规组件的增发比亦高达26.5%，水泥发射率32%，增发比也降低到15.1%。
先进的故障诊断技术
随着光伏发电技术的进步和光伏发电并网运行规模的增大，光伏电站的优化、改善和运行成本等问题严重制约了光伏发电的发展。其中光伏阵列由于占地面积大、分布广泛，容易出现光伏电池组件“裂片”、“线路老化”和“热斑现象”等故障，并网逆变器则容易出现过压、过流、功率管短路和开路等故障。因此，光伏系统的维护和故障诊断尤为重要。光伏电站在运营过程中有三种常见的故障类型，即逆变器故障、交流输配电侧故障和直流输配电侧故障等。一般来说，光伏系统故障诊断方法包括基于电路结构法、基于数学模型法、基于电气测量法、基于智能检测法、基于红外图像分析法和基于监控系统法等。
随着监控技术的提升，智能化监控运维逐渐普及，相关的算法和检测设备精度提升，方案优化，运维的人力通过规模化而逐步提升效率，利用互联网工具而产生的去中心化和接近需求端的运维体系正在萌芽当中，这些使得运维成本逐渐的下降。
平价上网对行业的影响是什么？
此前光伏行业的高速发展离不开补贴的支持，但随着光伏装机规模持续增加，所需要的补贴金额越来越多。统计显示，截至2016年上半年，可再生能源补贴拖欠累计接近500亿元。大量并网发电、具备补贴发放资格的项目，由于电价附加费用收取不足，迟迟拿不到补贴。按照2020年风电装机规模210 GW，光伏发电105 GW，生物质发电规模15 GW测算，到2020年，补贴资金累计缺口将高达2443亿元，财政补贴压力极大，可以预计，未来国家将着手调控光伏电站的装机规模指标，在平价上网之前，国内光伏的装机规模将受指标规模的制约。
补贴缺口
因此，当光伏实现平价上网，光伏电站的运营能够实现盈利，则光伏电站的建设将不再受到装机规模的限制，整个光伏产业将迎来再次发展的空间。
结语：
本篇文章涉及到的每个环节的技术发展以及政策走向对产业的影响，由于篇幅限制，兔子君并未详细展开，兔子君还可以在未来的几期中给大家慢慢列举。随着光伏产业的发展，未来还是会有巨大的潜在机会等待发觉，大家只要悉心观察政策和技术走向，会发现我们所处在一个很有意思的行业，他的脉搏与社会经济技术发展密切相关，只要有心，就回有光明的未来在等待！
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