隨著氣候相關的政策在國際、國家、區(qū)域和次區(qū)域層面繼續(xù)強化,未來十年太陽能替代煤炭等碳密集型能源的趨勢將更加明顯,太陽能發(fā)電行業(yè)將迎來顯著增長。據(jù)預測,到2030年,太陽能占全球總發(fā)電量的份額將從 2020 年的 3.3% 增加到 9.0%。亞洲有望成為推動太陽能光伏發(fā)電增長的核心力量,并成為全球光伏發(fā)電的領導者,北美和西歐將是全球太陽能發(fā)電領域項目風險最低的地區(qū)市場。項目招標和可再生能源拍賣仍然是全球太陽能行業(yè)投資的主要途徑。太陽能組件、數(shù)字化技術、鈣鈦礦型太陽能電池技術的不斷進步,在未來十年的中后期,有望進一步顯著提高轉換效率并大幅降低成本。
一、到2030年全球太陽能總裝機容量提高到1747.5GW
據(jù)Fitch Solutions公司預測,到2030年,全球太陽能總裝機容量將從2020年底的715.9GW增加到1747.5GW,增幅高達144%。中國、美國和印度將分別增加436.9GW,151.3GW和88.2GW,占太陽能預期新增總量的三分之二以上。中國仍將是最大的太陽能市場,太陽能總裝機容量有望從2020年底的253.4GW 增加到 2030 年的 690.3GW,占2030年全球太陽能新增總量的42%。鑒于政府對小型太陽能系統(tǒng)的補貼,消費者對商業(yè)和戶用自發(fā)電系統(tǒng)興趣的增長,分布式光伏系統(tǒng)將在未來幾年推動中國太陽能市場的增長。美國將繼續(xù)成為僅次于中國的第二大太陽能市場,在可觀的存量項目、支持性政策和強勁需求的帶動下,美國太陽能發(fā)電量在2023-2030年間將以年均12.2GW的速度增長,太陽能+儲能項目所占的份額將越來越高。印度太陽能市場強勁的增長前景得益于政府的融資機制、稅收激勵、凈計量制度等一系列監(jiān)管激勵措施。在第26屆聯(lián)合國氣候大會(COP26)上,印度總理莫迪還宣布到2030年,印度50%的電力將來自可再生能源,非化石能源產(chǎn)能從2015年設定的450GW增加到500GW。此外,澳大利亞、印度尼西亞、西班牙、土耳其、智利、巴西、哥倫比亞、烏克蘭、納米比亞、摩洛哥和馬來西亞等市場在太陽能領域的吸引力日益增長。
二、技術進步帶動下太陽能發(fā)電成本將持續(xù)下降
成本競爭力在太陽能長期增長前景中發(fā)揮著關鍵作用。由于模塊成本的快速下降、規(guī)模經(jīng)濟、供應鏈競爭等因素的影響,太陽能發(fā)電的成本在過去十年中顯著下降。未來十年,在技術進步的帶動下,太陽能發(fā)電的成本將繼續(xù)下降,太陽能在全球范圍內的成本競爭力日益增強。
更強大、更高效的模塊:太陽能模塊制造商將繼續(xù)推進技術進步,以開發(fā)更強大、更高效的模塊。在功率輸出方面,光伏行業(yè)正在朝著600W以上高功率時代邁進。隨著模塊功率的增加,生產(chǎn)相同容量的所需模塊的數(shù)量減少了,相應地相關的成本(例如,安裝和建造成本,跟蹤器的建造成本,電纜布線及其他成本)也得以降低,從而降低了總體系統(tǒng)平衡部件(BOS)成本。在某些情況下,高功率組件也可以在土地使用費方面帶來一定節(jié)省。
改進的跟蹤技術: 太陽能智能跟蹤系統(tǒng)能很好的適應復雜地形,做到因地制宜,全面提升光伏發(fā)電對太陽能的利用發(fā)電效率,在光伏行業(yè)中將得到了廣泛運用。根據(jù)測算提高的發(fā)電量,一般來說,雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)最大能提高40%的發(fā)電量。目前,跟蹤系統(tǒng)制造商正致力于該領域的技術創(chuàng)新優(yōu)化,以減少組裝、安裝、操作和維護成本,縮小固定傾斜系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)之間的成本差異,從長遠來看,將進一步降低太陽能項目的整個壽命周期的成本。
太陽能項目的數(shù)字化:推進太陽能行業(yè)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)字化,將幫助開發(fā)商削減開發(fā)成本和運維成本。例如,人工智能和機器學習軟件可以有效地確定太陽能發(fā)電系統(tǒng)的理想布局和設計。數(shù)字孿生設備,即真實太陽能設備的數(shù)字復制品,可以預測設備故障、分析工作條件,從而降低運維成本,提高太陽能發(fā)電廠的性能和產(chǎn)量。
軟成本,包括客戶獲取、許可、融資和安裝勞力成本,占整個項目成本的很大一部分。根據(jù)IRENA的數(shù)據(jù),軟成本占公用事業(yè)規(guī)模太陽能光伏總成本的比例從德國的29%到俄羅斯的57%不等。美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的數(shù)據(jù)顯示,2020年,在美國,軟成本分別占公用事業(yè)規(guī)模、商業(yè)和住宅太陽能項目成本的35%、55%和64%。未來10年,全球市場的軟成本也將繼續(xù)下降,這既是技術進步的結果,也是政府加大對該行業(yè)支持的結果。首先,光伏組件、逆變器和跟蹤器的技術進步將降低安裝勞力成本。其次,為了實現(xiàn)凈零和可再生能源目標,世界各國政府將繼續(xù)努力簡化審批和融資流程,以鼓勵太陽能和風能投資,例如,多米尼加共和國的能源委員會(CNE)一直在與多米尼加促進局(出口和投資中心)合作,創(chuàng)建一個新的精簡平臺,外國投資者可以利用該平臺投資非水電可再生能源項目。美國政府推出了SolarApp+軟件,以幫助減少地方政府許可的時間和成本,支持住宅太陽能的快速部署。
太陽能電池技術的不斷進步,特別是鈣鈦礦太陽能電池,為未來十年中后期在轉換效率方面的進一步顯著提高和成本的大幅下降創(chuàng)造了潛力。鈣鈦礦是一種具有與鈣鈦礦晶體相同的特殊晶體結構的材料。在太陽能電池中使用鈣鈦礦的研究進展迅速,單結鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率從2006年的3%提高到2021年12月的25.8%。將鈣鈦礦材料分層疊加在硅上可以產(chǎn)生更高的功率轉換效率,其潛在極限接近40%。相比之下,一個典型的硅太陽能電池板目前的效率約為20%。此外,鈣鈦礦電池的制作工藝簡單,生產(chǎn)成本和材料成本低,比傳統(tǒng)的硅電池更易生產(chǎn)。值得注意的是,盡管從長遠來看,疊層太陽電池和鈣鈦礦太陽電池技術具有廣闊的應用前景,但在實現(xiàn)商業(yè)化應用前仍然有許多挑戰(zhàn)需要解決。
一、到2030年全球太陽能總裝機容量提高到1747.5GW
據(jù)Fitch Solutions公司預測,到2030年,全球太陽能總裝機容量將從2020年底的715.9GW增加到1747.5GW,增幅高達144%。中國、美國和印度將分別增加436.9GW,151.3GW和88.2GW,占太陽能預期新增總量的三分之二以上。中國仍將是最大的太陽能市場,太陽能總裝機容量有望從2020年底的253.4GW 增加到 2030 年的 690.3GW,占2030年全球太陽能新增總量的42%。鑒于政府對小型太陽能系統(tǒng)的補貼,消費者對商業(yè)和戶用自發(fā)電系統(tǒng)興趣的增長,分布式光伏系統(tǒng)將在未來幾年推動中國太陽能市場的增長。美國將繼續(xù)成為僅次于中國的第二大太陽能市場,在可觀的存量項目、支持性政策和強勁需求的帶動下,美國太陽能發(fā)電量在2023-2030年間將以年均12.2GW的速度增長,太陽能+儲能項目所占的份額將越來越高。印度太陽能市場強勁的增長前景得益于政府的融資機制、稅收激勵、凈計量制度等一系列監(jiān)管激勵措施。在第26屆聯(lián)合國氣候大會(COP26)上,印度總理莫迪還宣布到2030年,印度50%的電力將來自可再生能源,非化石能源產(chǎn)能從2015年設定的450GW增加到500GW。此外,澳大利亞、印度尼西亞、西班牙、土耳其、智利、巴西、哥倫比亞、烏克蘭、納米比亞、摩洛哥和馬來西亞等市場在太陽能領域的吸引力日益增長。
二、技術進步帶動下太陽能發(fā)電成本將持續(xù)下降
成本競爭力在太陽能長期增長前景中發(fā)揮著關鍵作用。由于模塊成本的快速下降、規(guī)模經(jīng)濟、供應鏈競爭等因素的影響,太陽能發(fā)電的成本在過去十年中顯著下降。未來十年,在技術進步的帶動下,太陽能發(fā)電的成本將繼續(xù)下降,太陽能在全球范圍內的成本競爭力日益增強。
更強大、更高效的模塊:太陽能模塊制造商將繼續(xù)推進技術進步,以開發(fā)更強大、更高效的模塊。在功率輸出方面,光伏行業(yè)正在朝著600W以上高功率時代邁進。隨著模塊功率的增加,生產(chǎn)相同容量的所需模塊的數(shù)量減少了,相應地相關的成本(例如,安裝和建造成本,跟蹤器的建造成本,電纜布線及其他成本)也得以降低,從而降低了總體系統(tǒng)平衡部件(BOS)成本。在某些情況下,高功率組件也可以在土地使用費方面帶來一定節(jié)省。
改進的跟蹤技術: 太陽能智能跟蹤系統(tǒng)能很好的適應復雜地形,做到因地制宜,全面提升光伏發(fā)電對太陽能的利用發(fā)電效率,在光伏行業(yè)中將得到了廣泛運用。根據(jù)測算提高的發(fā)電量,一般來說,雙軸太陽能跟蹤系統(tǒng)最大能提高40%的發(fā)電量。目前,跟蹤系統(tǒng)制造商正致力于該領域的技術創(chuàng)新優(yōu)化,以減少組裝、安裝、操作和維護成本,縮小固定傾斜系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)之間的成本差異,從長遠來看,將進一步降低太陽能項目的整個壽命周期的成本。
太陽能項目的數(shù)字化:推進太陽能行業(yè)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)字化,將幫助開發(fā)商削減開發(fā)成本和運維成本。例如,人工智能和機器學習軟件可以有效地確定太陽能發(fā)電系統(tǒng)的理想布局和設計。數(shù)字孿生設備,即真實太陽能設備的數(shù)字復制品,可以預測設備故障、分析工作條件,從而降低運維成本,提高太陽能發(fā)電廠的性能和產(chǎn)量。
軟成本,包括客戶獲取、許可、融資和安裝勞力成本,占整個項目成本的很大一部分。根據(jù)IRENA的數(shù)據(jù),軟成本占公用事業(yè)規(guī)模太陽能光伏總成本的比例從德國的29%到俄羅斯的57%不等。美國國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)的數(shù)據(jù)顯示,2020年,在美國,軟成本分別占公用事業(yè)規(guī)模、商業(yè)和住宅太陽能項目成本的35%、55%和64%。未來10年,全球市場的軟成本也將繼續(xù)下降,這既是技術進步的結果,也是政府加大對該行業(yè)支持的結果。首先,光伏組件、逆變器和跟蹤器的技術進步將降低安裝勞力成本。其次,為了實現(xiàn)凈零和可再生能源目標,世界各國政府將繼續(xù)努力簡化審批和融資流程,以鼓勵太陽能和風能投資,例如,多米尼加共和國的能源委員會(CNE)一直在與多米尼加促進局(出口和投資中心)合作,創(chuàng)建一個新的精簡平臺,外國投資者可以利用該平臺投資非水電可再生能源項目。美國政府推出了SolarApp+軟件,以幫助減少地方政府許可的時間和成本,支持住宅太陽能的快速部署。
太陽能電池技術的不斷進步,特別是鈣鈦礦太陽能電池,為未來十年中后期在轉換效率方面的進一步顯著提高和成本的大幅下降創(chuàng)造了潛力。鈣鈦礦是一種具有與鈣鈦礦晶體相同的特殊晶體結構的材料。在太陽能電池中使用鈣鈦礦的研究進展迅速,單結鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率從2006年的3%提高到2021年12月的25.8%。將鈣鈦礦材料分層疊加在硅上可以產(chǎn)生更高的功率轉換效率,其潛在極限接近40%。相比之下,一個典型的硅太陽能電池板目前的效率約為20%。此外,鈣鈦礦電池的制作工藝簡單,生產(chǎn)成本和材料成本低,比傳統(tǒng)的硅電池更易生產(chǎn)。值得注意的是,盡管從長遠來看,疊層太陽電池和鈣鈦礦太陽電池技術具有廣闊的應用前景,但在實現(xiàn)商業(yè)化應用前仍然有許多挑戰(zhàn)需要解決。