中国光伏逆袭史,你相信光吗?
1839 年,19岁的法国科学家贝克雷尔(Becqurel)发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应Photovoltaic effect”。
1876年,W.G.Adams和R.E.Day在固态硒的系统中观察到了光伏效应,并制作出第一片硒太阳能电池。1889 年,美国发明家弗里兹(Charles Fritts) 描述了第一块半导体硒太阳电池,主要用于光电探测的敏感器件。尽管当时的光转换效率只有可怜的1%,但却是人类利用太阳能的开端。
1954年,科学家恰宾(D.M.Chapin)和皮尔松(G.L.Pearson)等,在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,光电转化效率达到了 6%,现代硅太阳电池时代开始。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并制成了第一块薄膜太阳电池。
硅太阳能电池于 1958 年首次在美国先锋1号人造卫星上应用。1959年,第一个多晶硅太阳电池问世。1960 年,硅太阳能电池首次实现了并网运行。1975年,非晶硅太阳电池问世。
1980年,单晶硅太阳电池效率达20%,砷化镓电池达22.5%,多晶硅电池达14.5%,硫化镉电池达9.15%。光伏一直是高端航空和军工产品的代名词。直到70年末,受冷战时期石油危机的影响,太阳能受到各国重视,成本才逐渐下降,光伏由军工高端产品变为民用。
初始阶段(上世纪50年代到1975年)
面对发达国家的光伏产业发展,中国自然不能落后。上世纪五六十年代,中国就开始研究光伏发电技术。考虑到光伏成本与技术的因素,光伏主要应用于航空航天领域。
中国的人造地球卫星工程,代号叫“651”。全国的人、财、物一路开绿灯支持,中科院半导体研究所306组的王占国就负责为“651”任务研制光伏电池。最终王占国率领的中科院半导体所306组团队完成了N+/P太阳能电池的设计和生产,总投片数5690片,成品3350片,电池成品率为62%。出于稳妥考虑,“东方红一号”卫星并没有使用新技术,采用的是更保险的化学电池方案。“东方红一号”在太空中工作了28天。在设计“东方红一号”的备用卫星“实践一号”(东方红二号),就采用了光伏发电方案,卫星最终在轨运行了八年。
1970-80年代,中国光伏从“上天”转到“落地”。1975年宁波、开封先后建立了太阳电池厂,1983年甘肃省自然能源研究所在距离兰州市40公里左右的榆中地区建设了10千瓦(KW)民用光伏电站,这座被称为中国最古老的发电站仍保存到至今,经历了几十年的风吹雨打,功率仍能保持在7千瓦(KW)左右。
发展阶段(上世纪九十年代—本世纪初)
1988年,25岁的施正荣赴澳大利亚新南威尔士大学留学,师从2002年诺贝尔环境奖得主、“太阳能之父”马丁·格林教授。
上世纪九十年代到本世纪初,在以欧美和日本为主的发达国家带动下,全球光伏产业迎来新的发展期。1996年,世界太阳能高峰会议在津巴布韦召开,光伏发电进入到中国的视野。
此时,中国还有7656万无电人口,比如西藏地区因为地理原因,无电户比例高达78%,这些人口和地区都远离电网,负荷小而分散,无法用延伸电网的方式供电。中国76%的国土光照充沛,光能资源分布较为均匀;与水电、风电、核电等相比,太阳能发电时没有任何排放和噪声,应用技术成熟,安全可靠。1997年,“中国光明工程”进入实施阶段,计划通过太阳能、风能等发电方式在西部建立上千套独立发电系统,以解决西部乡村的用电问题。
施正荣在新南威尔士大学得到系统培训并取得了光伏领域的博士学位,之后又在新南威尔士大学出资成立的Pacific Solar公司担任研究主任,获得了丰富的研发和企业管理经验。
正是看好中国未来的发展,施正荣2000年放弃在澳大利亚优越的生活和科研条件,带着14项太阳能技术发明专利回国创业。37岁的他拎着小挎包和一台笔记本电脑,先后拜访了上海、大连、杭州政府。每到一个城市,施正荣声称:“给我800万美元,我给你做一个世界第一大的企业。”
无锡政府克服了最初的犹豫,欣然组织当地6家企业共同出资600万美元,施正荣个人出资40万美元和价值160万美元的技术参股,共占25%股份,成立了尚德公司,施正荣任总经理。尽管预算有限,2002年8月尚德第一条具有国际先进水平的10兆瓦太阳能电池生产线还是成功上线生产,产能相当于此前四年全国太阳能电池产量的总和。2003年同样在预算紧张的情况下,尚德又上线了第二条15兆瓦的电池生产线。
尚德2002年底开始在欧洲销售产品,在2003年的销售收入中19%来自德国,到2004年在德国的销售额占到了72%。基于成本结构的优势,尚德代工SolarWould的产品并获取利润。紧接着施正荣重组公司,在开曼群岛注册成为一家外商独资企业,2005年12月在纽约股票交易所成功上市,是内地第一家在纽交所上市的民营企业,募集到了3.965亿美金。
1993年,做了十多年化妆品生意的苗连生开始从日本进口散件组装太阳能霓虹灯。“上天把太阳赐予大地,我们就有义务将阳光转化为能源,造福人类。”1998年,苗连生成立保定英利新能源有限公司。在合作伙伴退出的情况下,保定英利依然承担了国家高新技术产业化示范工程——多晶硅太阳能电池及应用系统示范项目。这是中国首条具有国际先进水平的多晶硅太阳能产品示范生产线,保定英利因此入局中国的光伏产业。
高光时刻
1997年12月,人类第一部限制各国温室气体排放的国际法案《京都议定书》在183个国家获得通过。德国成为先行者,2000年颁布了《可再生能源法》,并于2004年进行重新修订。修订后的法案提出:根据不同的太阳能发电形式,政府给予为期20年、每千瓦时0.45-0.62欧元补贴。德国之后,西班牙等光照条件好的国家相继颁布鼓励政策,欧洲光伏市场被点燃。
光伏发电依赖于半导体“硅”的光电效应,将太阳能转化为电能。整个发电过程既不排放二氧化碳,又十分环保。但在原料硅的提纯、冶炼,硅晶体的制造、切片过程中,却极为耗能,且有SiCl4这种剧毒气体产生。在其后的硅片的组装、电池组件的集成过程,在以前没有实现自动化生产的情况下,也是一个劳动密集型的产业。因此,欧美国家纷纷将光伏产业中最为耗能、污染最为严重,硅提纯、冶炼环节,和需要大量劳动力的组装生产环节,打包转移到中国。
客观点看,是澳大利亚的技术、美国投资者的追捧、德国的市场以成就了中国的光伏产业。从2004年到2007年,短短4年,中国光伏产业电池组件产能一跃从不足100兆瓦(MW)增加到了1088兆瓦(MW),中国成为了世界第一大光伏电池制造大国。
2006年1月13日,尚德收盘价为34.02美元,董事长兼CEO施正荣也以23.12亿美元的身价荣登中国首富。天合光能、江西塞维、河北英利先后赴美上市,不断刷新中国新能源IPO的记录,到2007年,中国光伏企业已接近千家,占据世界光伏产业半壁江山,有11家中国光伏企业在美上市。
当头棒喝
光伏企业虽是集光学、电磁学,半导体化工机械为一体的高新产业,但中国当时的光伏产业上游缺乏制造工艺,下游缺乏电站技术,我们的优势更多集中在光伏组建,赚点人工费。90%的原料依赖进口,90%的产品出口到欧美,90%的核心技术不在手里,简称“三头在外”。当时产业界“贸工技”(从进出口贸易,到来料加工,进而实现科技积累,最终实现产业升级)的发展思路还很盛行,“别人吃肉,我们喝汤还不行吗?”
中国光伏的迅速扩张引起了资本巨鳄的注意。欧美的上游供应商看准了中国没有技术的弱点,推动晶硅原料价格飙升,从2002-2003年,多晶硅28美元/千克,到2008年,多晶硅400美元/千克。作为中游加工商的中国企业,对下游也没有定价权,再加上行业内的无序竞争,中国光伏企业陷入一个高收低卖的困境。
2008年初,国际市场的多晶硅价格再次被热潮,上游供应商趁机向中国企业提出长协合同,担心成本继续抬升的中国企业纷纷签字,提前锁定产量(别人生产多少你就要收多少,不然违约就要赔钱)。也有一些企业,选择投资上游多晶硅产业,试图打通产业供应链,以应对可能的危机。但是大量设备、技术专利需要从国外企业、甚至是竞争对手的手中购买,所以产业升级你想一步登天是很困难的。
受挫阶段(2008年—2012年)
2008年全球金融危机开始,欧盟不得不降低政策支持力度,尤其是在2010年欧洲债务危机暴发之后,希腊、西班牙等国先后爆发了大规模的公共债务违约。光伏发电领域也成为了违约重灾区。一向依赖政府补贴得以迅速发展的欧洲光伏市场瞬间停滞,不仅近30%的光伏电站预建计划取消,光伏发电的补贴也开始遭到大幅削减,光伏组件价格狂跌70%。这致使中国光伏企业的大量前期投资不仅打了水漂,后面的收入也没有保障。
狂风骤雨之下,2008年全年就有超过300家中国光伏企业倒闭,2009年中国光伏产业驶入萧条,除了几个巨头勉强维持外,其他几乎全军覆没。面对中国光伏产业的至暗时刻,国家没有选择袖手旁观。2009年国家先后开展了特许权招标、太阳能光伏建筑示范项目、金太阳工程等,并相应配套了足够诱惑力的财政激励政策,扩大国内光伏终端市场。
祸不单行,2011年11月,美国商务部率先掀起了对中国光伏企业的“双反”调查。2012年5月17日,美国商务部公布反倾销初裁决定,英利、无锡尚德、天合光能将分别被征收31.18%、31.22%、31.14%的反倾销税,未应诉中国光伏企业的税率为249.96%。随后,欧盟也发布了对中国光伏企业的“双反”调查。
此后多晶硅每公斤的价格在一年时间内从高位下跌到40美元,但中国光伏企业已与供应商签了长期的收购合同,不得不又掏一笔赔偿金。例如,2012年尚德被迫选择赔偿2.12亿美元,取消部分偿协合同。2013年中国光伏电池对美国出口额下跌48%,对欧洲出口额下跌71%,市场的骤降带来的是产业的崩溃。
仅2013年,整个中国光伏产业链就有超过350家企业破产。靠金太阳工程勉强站住脚跟的第一代光伏企业再也支持不住,无锡尚德破产,绥化宝利被法院查封,江西塞维申请破产保护,河北英利10亿债务违约,在美上市的11家中国企业,总负债近1500亿。中国光伏的出口额从2011年的近250亿美元,大幅下跌到不足130亿美元,跌幅达到将近50%。
回暖阶段(2013年——2015年)
2012年7月,《太阳能发电发展十二五规划》及时出台。度电补贴、光伏扶贫、领跑者工程、户用光伏、绿证交易纷纷立项,内需和补贴拯救了这些光伏企业。截至2015年底,包含光伏电站和分布式发电,我国光伏发电累计装机容量4318万千瓦,光伏发电装机容量全球第一。
艰难时刻,中国光伏企业也展现出了强劲的韧劲。一批企业倒下去,又一批企业站了起来。硅料、硅片、电池片、组件和电站,出现了一批掌握先进技术的龙头企业。国内光伏产业出现了两次大的变革,分别是保利协鑫突破冷氢化工艺占领硅料市场和隆基股份推动单晶硅片降本替代多晶硅片成长为龙头。2016年中国光伏电站的建设成本终于从2010年的每瓦60元降到每瓦6元左右,下降了90%以上。光伏发电成本也已下降至约0.8元/千瓦时,终于跨过了平价上网的门槛。上下游产业的同时打通“任督二脉”,使得中国光伏产业和光伏发电市场开启井喷式发展。
国家能源局统计数据显示,2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,增幅达到23.6倍。中国逐步取代欧洲,成为全球最大的光伏装机市场。2018年5月31日,国家能源局发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》。“531 新政”标志着加速光伏发电电价退坡,光伏发展动力由政策驱动逐步转向市场驱动。2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.4%,占我国年总发电量的3.4%以上。
2021年,中国新增光伏发电54.88吉瓦(GW),继续稳居全球首位,占全球新增装机的近40%。在光伏全产业链普遍降价的基础上,中国光伏组件性价比进一步提升。中国光伏产业已彻底摆脱了“三头在外”的难题,实现了“三个第一”(中国光伏制造业世界第一、中国光伏发电装机量世界第一、中国光伏发电量世界第一)。
2018年中国光伏组建出口国家达200多个,印度、日本、澳大利亚、墨西哥等国家取代之前的美欧市场,成为中国光伏主要出口国。世界上从来没有一个产业能在世界两大经济体的封锁中活下来,而中国不仅活了下来,还再次出海。2019年1月9日,光伏平价上网政策正式出台,标志着中国光伏产业迈入了平价的新阶段。
意识到封堵无法限制中国,只能是限制自己。2019年,欧盟宣布终止对中国的双反措施,美国虽未宣布取消,但也在2019年的第五次复审中将中国光伏的双反税率从最高238%下调到了4%。
中国已经做出承诺,在2030年前实现碳达峰,在2060年实现碳中和。双碳目标环保是一方面,还有一方面通过新能源替代化石燃料,从而让中国以及周边国家摆脱对国际石油的依赖。光伏的未来,在中国。那么你相信光吗?
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