加快發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是我國構建清潔低碳、安全高效能源體系的重大舉措。近年來，我國不斷推進落實“雙碳”目標，光伏發(fā)電等可再生能源處于大有可為的戰(zhàn)略機遇期。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出，大力提升光伏發(fā)電規(guī)模。本期特邀專家圍繞相關問題進行研討。
光伏裝機連續(xù)8年世界第一
近年來，我國太陽能開發(fā)利用進展如何？光伏產業(yè)快速發(fā)展得益于哪些因素？
趙勇強（中國宏觀經濟研究院能源研究所可再生能源中心主任）：太陽能光伏發(fā)電成本低、資源分布廣泛、應用場景豐富，國際可再生能源署預測，在全球2050年實現(xiàn)凈零碳排放的情景下，全球光伏裝機需達182億千瓦。
我國未來能源發(fā)展情景的初步研究顯示，為實現(xiàn)2030年前碳達峰和2060年前碳中和，光伏裝機屆時需分別達約10億千瓦以上和40億千瓦左右。加快發(fā)展光伏產業(yè)將成為我國建設清潔低碳、安全高效能源體系，參與全球能源產業(yè)和綠色經濟競爭合作的重要方向和長期任務。
“十四五”以來，在我國碳達峰碳中和目標和全球光伏市場爆發(fā)式增長的驅動下，以光伏發(fā)電為代表的新能源已進入大規(guī)模、市場化、高質量發(fā)展階段。
一是裝機規(guī)模持續(xù)快速增長。今年上半年，我國光伏新增并網(wǎng)7842萬千瓦，截至6月底光伏累計裝機4.7億千瓦，成為裝機規(guī)模第二大電源，僅次于煤電，光伏發(fā)電裝機連續(xù)8年居世界第一。二是發(fā)電量不斷增加，消納利用總體保持較高水平。今年上半年全國光伏發(fā)電量2663億千瓦時，同比增長30%。全國光伏發(fā)電利用率98.2%。三是分布式光伏加速發(fā)展。2022年分布式光伏新增裝機同比增長75%，今年上半年新增分布式光伏裝機4096萬千瓦，同比增長108%，截至6月底累計裝機1.98億千瓦。四是技術水平不斷進步。企業(yè)成為光伏行業(yè)技術創(chuàng)新的重要主體，我國光伏企業(yè)在全球率先推動金剛線、異質結電池等先進技術的規(guī)模化應用，超前布局產業(yè)化顆粒硅材料、鈣鈦礦電池等前沿技術，不斷鞏固全球領先地位。其中，硅異質結電池轉換效率刷新世界紀錄，鈣鈦礦等新型光伏電池加速商業(yè)化進程。五是光伏產業(yè)各環(huán)節(jié)快速擴產升級，光伏組件價格下探歷史新低，產業(yè)鏈供應鏈保障能力和全球競爭力顯著增強。六是光伏產品出口增長明顯。2022年我國光伏產品出口總額超512億美元，同比增長超80%。
光伏產業(yè)的發(fā)展壯大得益于有力的政策扶持、全面的市場競爭和全鏈條的技術創(chuàng)新。早在本世紀初，我國啟動實施送電到鄉(xiāng)項目，大力支持光伏電站和戶用光伏系統(tǒng)，解決偏遠地區(qū)無電人口用電問題，并培育了首批國內光伏設備制造和工程企業(yè)。2005年通過可再生能源法，在總量目標、分類電價、費用分攤等方面提供了有力的政策扶持。此外，通過推行大型光伏電站特許權招標、實施光伏發(fā)電“領跑者”計劃等，以市場競爭的方式推動光伏產業(yè)全鏈條技術創(chuàng)新和成本快速下降，助力光伏電站在“十三五”末實現(xiàn)平價上網(wǎng)，擺脫補貼依賴。近年來，我國還加快發(fā)展城鄉(xiāng)屋頂光伏和各類“光伏+”模式，推進建設沙漠戈壁荒漠風光大基地、主要流域水風光一體化基地，創(chuàng)新各類光伏利用場景，推動光伏走向全面普及發(fā)展的階段。
光伏產業(yè)快速發(fā)展也離不開全球市場和資源，獲益于廣泛深入的國際合作。近20年來，我國堅持市場化、國際化方向，充分發(fā)揮新能源產業(yè)鏈全、市場規(guī)模大、技術轉化快等優(yōu)勢，通過市場化機制不斷吸引人才、技術和創(chuàng)新要素聚集，利用全球人才、市場資源打造光伏產業(yè)鏈。目前，我國光伏產業(yè)已邁入創(chuàng)新驅動的高質量發(fā)展階段，創(chuàng)新成為發(fā)展第一動力，產業(yè)競爭力不斷增強。
在光伏發(fā)電等可再生能源領域，未來應繼續(xù)發(fā)揮好新能源產業(yè)鏈全、超大市場規(guī)模等優(yōu)勢，推進電力系統(tǒng)新能源占比不斷增加，構建以綠色低碳可再生能源為主的新型能源體系。
“光伏+”模式助力碳達峰碳中和
目前，我國光伏產業(yè)已形成哪些發(fā)展模式？
呂小軍（華北電力大學新能源學院教授）：光伏發(fā)電等可再生能源快速發(fā)展為“雙碳”目標的實現(xiàn)作出積極貢獻。目前，我國光伏電站主要分為分布式光伏電站和集中式光伏電站。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年6月底，全國光伏發(fā)電裝機容量達4.7億千瓦，其中集中式光伏2.72億千瓦，分布式光伏1.98億千瓦。
分布式光伏電站通常安裝在屋頂或墻面，可給附近用戶供電，能降低輸電損耗、提高能源利用效率，一般采用自發(fā)自用、余電上網(wǎng)的配電方式，投資相對較少、建設周期也較短。2021年全國分布式光伏電站新增裝機2928萬千瓦，占全部新增光伏裝機的比重首次突破50%，集中式與分布式并舉的發(fā)展格局基本形成。2022年分布式光伏新增裝機5111萬千瓦，占當年光伏新增裝機的58%以上。
集中式光伏電站規(guī)模較大，主要應用于荒漠、山區(qū)等空曠地帶，可實現(xiàn)遠距離供電，其優(yōu)勢在于規(guī)模效益，方便集中管理，容易實現(xiàn)擴容。數(shù)據(jù)顯示，2023年上半年，集中式光伏新增裝機3746萬千瓦，同比增長234%。
無論是分布式光伏電站還是集中式光伏電站，發(fā)展勢頭都十分迅猛，已形成“光伏+建筑”“光伏+制氫”“光伏+儲能”“光伏+新能源汽車”等應用模式。
“光伏+建筑”是實現(xiàn)建筑綠色發(fā)展的有效途徑，相較于直接把光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝在現(xiàn)有建筑上，光伏建筑一體化注重光伏發(fā)電組件與建筑的統(tǒng)一和融合，發(fā)電組件既具有發(fā)電功能，也是建筑材料的一部分。《2030年前碳達峰行動方案》提出，推廣光伏發(fā)電與建筑一體化應用。建設集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑。到2025年，城鎮(zhèn)建筑可再生能源替代率達到8%，新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。2023年4月，青海省首例多功能光伏建筑一體化項目成功并網(wǎng)發(fā)電，包含100千瓦多功能光伏幕墻、157.76千瓦常規(guī)組件光伏幕墻等，總計可年發(fā)綠電540萬千瓦時，減少二氧化碳排放5388噸。
氫能是綠色低碳、應用廣泛的二次能源，光伏制氫是先利用光伏發(fā)電將光能轉化為電能，然后利用電能將水電解得到氫氣和氧氣，制造過程整體對環(huán)境友好，還可平抑光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性。《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》中提出，構建清潔化、低碳化、低成本的多元制氫體系，重點發(fā)展可再生能源制氫，嚴格控制化石能源制氫。可再生能源制氫前景廣闊，光伏頭部企業(yè)紛紛布局發(fā)展光伏制氫。2023年6月新疆庫車綠氫示范項目順利產氫，項目貫穿光伏發(fā)電、綠電制氫等流程，制氫規(guī)模每年約2萬噸。
“光伏+儲能”“光伏+新能源汽車”等模式也不斷得到應用。光儲一體化通過儲存光伏發(fā)電后的清潔電能，能減少棄光比例，達到“1+1>2”的效果。《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》提出，促進新能源汽車與可再生能源高效協(xié)同。鼓勵“光儲充放”（分布式光伏發(fā)電—儲能系統(tǒng)—充放電）多功能綜合一體站建設。海南省瓊海市博鰲鎮(zhèn)建設光儲充電汽車智能充電站，設置8個充電車位，采用“數(shù)字化+智能化”方式運營，整合棚頂光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)儲電、充電樁用電多項技術。江西省九江市柴桑區(qū)首個“零碳社區(qū)”在沙河街道公園社區(qū)建成，該項目包括光伏長廊、光伏椅、“光儲充”一體化停車場等。
“雙碳”目標的提出促使我國能源結構加速向清潔低碳化轉型，推動我國光伏產業(yè)邁入新起點、新階段。當前已形成的多種“光伏+”模式，有效助力我國實現(xiàn)“雙碳”目標和光伏產業(yè)高質量發(fā)展。
智能光伏示范效應顯現(xiàn)
在智能化發(fā)展方面，光伏產業(yè)取得怎樣的進展？
趙衛(wèi)東（工信部賽迪研究院節(jié)能與環(huán)保研究所所長）：光伏產業(yè)是基于新能源需求而興起的朝陽產業(yè)，是助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的重要領域。為全面提升發(fā)展質量和效率，我國不斷推動光伏產業(yè)智能化、綠色化發(fā)展。2018年以來，工信部等部門先后發(fā)布了《智能光伏產業(yè)發(fā)展行動計劃（2018—2020年）》《智能光伏產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021—2025年）》等政策文件并組織開展智能光伏試點示范工作。
在政策的指引下，光伏產業(yè)加快提升高端制造、智能制造、綠色制造水平，積極運用5G通信、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，探索智能制造、智能應用、智能運維、智能調度等新模式，降低能源資源消耗與碳排放，推動我國光伏產業(yè)邁向全球價值鏈中高端。通過系統(tǒng)設計、科學布局、試點先行、量質并舉，我國光伏產業(yè)智能化、綠色化發(fā)展水平顯著提升。
目前，智能光伏示范引領成效顯現(xiàn)。新一代信息技術與光伏產業(yè)加快融合創(chuàng)新，三批智能光伏試點示范企業(yè)總數(shù)達80家，涵蓋光伏產業(yè)鏈的各主要環(huán)節(jié)；試點示范項目93個，涉及光伏發(fā)電、光儲融合、光伏建筑、光伏農業(yè)、光伏交通等應用領域。光伏產業(yè)智能制造、智能運維、智能調度、光儲融合等水平有效提升。
智能化生產裝備、信息化管理系統(tǒng)和數(shù)字化輔助工具等信息技術已在光伏龍頭企業(yè)中得到普及，通過動態(tài)調配資源、精準控制工藝過程、智能加工與裝配、人機協(xié)同作業(yè)與精益生產管理，企業(yè)實現(xiàn)了生產設計數(shù)字便捷化、生產數(shù)據(jù)在線集成化、生產管控透明精細化、生產預警自動智能化。同時，光伏企業(yè)積極應用5G通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能算法等信息技術，進行產品設計、工藝研發(fā)等，優(yōu)化資源使用，推動全產業(yè)鏈綠色低碳發(fā)展。
與新一代信息技術融合發(fā)展，光伏產業(yè)著力提質增效，產業(yè)規(guī)模保持快速增長。2023年上半年，根據(jù)光伏行業(yè)規(guī)范公告企業(yè)信息和行業(yè)協(xié)會測算，全國多晶硅、硅片、電池、組件產量再創(chuàng)新高，同比增長均超65%。技術創(chuàng)新水平加快提升。高效晶體硅電池、鈣鈦礦電池、異質結技術不斷創(chuàng)新，轉換效率多次刷新世界紀錄。鈣鈦礦及疊層電池等新技術新產品不斷推進商業(yè)化進程。
我國光伏產業(yè)智能化、綠色化發(fā)展形勢向好，但也面臨挑戰(zhàn)。技術端仍存在“卡脖子”問題。光伏發(fā)電的間歇性、不穩(wěn)定性與電網(wǎng)的匹配度有待提高，大規(guī)模光伏電站的檢測維修也對運營成本帶來挑戰(zhàn)，亟需技術突破。部分生產環(huán)節(jié)或部分企業(yè)組織架構尚無法適應數(shù)字化運行方式。光伏產業(yè)的智能化，不僅是對工藝工序生產環(huán)節(jié)進行智能化數(shù)字化轉型，更是對企業(yè)組織架構的重新定義。目前，光伏產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)自動化、智能化水平不一；部分光伏企業(yè)的數(shù)據(jù)管理與應用能力較弱，無法調動全流程智能化協(xié)同發(fā)展，導致數(shù)據(jù)價值難以實現(xiàn)最大化。國際綠色貿易壁壘的增加，也進一步提高了我國光伏企業(yè)綠色化發(fā)展門檻，對我國光伏產業(yè)綠色化發(fā)展提出了更高要求。
面對挑戰(zhàn)，光伏產業(yè)需從以下方面著力提升。一是加快產業(yè)技術創(chuàng)新。推動智能光伏關鍵原輔料、設備、零部件等技術升級，開展智能光伏與建筑節(jié)能、交通運輸、綠色農業(yè)等領域相結合的交叉技術研究。二是提升智能制造水平，加強應用端智能化管理。進一步提升硅片等環(huán)節(jié)的智能制造水平，推動光伏企業(yè)實現(xiàn)全流程智能化管理運營。強化光伏電站的智能運維與并網(wǎng)消納能力，推動光伏電站實現(xiàn)全鏈條可視、可管、可控。三是深化全鏈條綠色發(fā)展。開發(fā)低碳材料、工藝、裝備，積極利用可再生能源生產，促進行業(yè)低碳轉型。研究開發(fā)退役光伏組件資源化利用的技術，建設智能光伏組件回收相關平臺，推動廢舊光伏組件回收利用技術研發(fā)及產業(yè)化應用。
農村分布式光伏大有可為
在農業(yè)農村領域，光伏發(fā)展現(xiàn)狀如何？
韓雪（國務院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所副研究員）：分布式光伏應用是推動我國農村地區(qū)提高能源可及性、豐富發(fā)展農村經濟、實現(xiàn)能源清潔利用的一項重要舉措。在光伏產業(yè)發(fā)展初期，國家就通過送電到鄉(xiāng)、金太陽示范工程為農牧民提供電力，大幅提高了邊遠地區(qū)的電力可及性。“十三五”時期，光伏扶貧電站累計裝機2636萬千瓦，惠及415萬貧困戶，每年可產生發(fā)電收益約180億元。
分布式光伏應用成為鞏固拓展脫貧攻堅成果、促進鄉(xiāng)村振興的重要內容。《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，實施“千家萬戶沐光行動”，規(guī)范有序推進整縣（區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)，建設光伏新村。《農村能源革命試點縣建設方案》提出，在保護生態(tài)的基礎上，結合屋頂分布式光伏開發(fā)試點工作推進光伏發(fā)電建設。2021年至2022年，在“整縣推進”模式的帶動下，農村地區(qū)屋頂分布式光伏應用快速推開，連續(xù)兩年戶用光伏新增裝機達2000萬千瓦以上，發(fā)展規(guī)模超過了工商業(yè)分布式光伏。
與其他能源形式相比，光伏發(fā)電對項目業(yè)主的門檻要求低，加之單位面積可生產的能量密度較低，更適宜在土地資源相對寬裕或可綜合利用的場景開發(fā)。村集體或農戶個人都可利用建筑屋頂、院落空地、田間地頭、設施農業(yè)、集體閑置土地開發(fā)光伏發(fā)電項目，并獲得相對長期穩(wěn)定的收入。
盡管農村地區(qū)屋頂資源豐富，但較為零散，難以實現(xiàn)規(guī)模化開發(fā)，建設、運維和消納等環(huán)節(jié)也缺乏統(tǒng)籌。對此，一些地區(qū)結合技術手段創(chuàng)新思路取得了較好效果。浙江省寧波市李岙村等地在推進整村拆改建時統(tǒng)一規(guī)劃建設了帶有高標準屋頂光伏的建筑，并通過免費電量、收入分紅等方式調動了村民參與積極性。
此外，各地結合實際，開創(chuàng)了光伏綜合利用的新業(yè)態(tài)。“光伏+特色種植”通過將農作物的光照和溫度需求融入光伏板架設計，按照“板上發(fā)電、板下種植、農光互補”的理念，貴州的“光伏板藍根”、福建的“光伏菇”、江蘇的“光伏牡丹”等各種綠色經濟新模式不斷涌現(xiàn)。光伏牛棚、光伏小龍蝦等光伏與牧漁業(yè)結合的業(yè)態(tài)也很普遍。光伏發(fā)電項目不僅增加了當?shù)剞r民的就業(yè)和收入，更通過對農業(yè)設施的智能化提升將降溫、噴淋、避補光、排澇等功能結合在一起，促進了農作物的增產，實現(xiàn)了集約用地、綠色低碳發(fā)展和鄉(xiāng)村振興效果的最大化。
為破解農戶參與光伏項目的資金難題，許多商業(yè)開發(fā)模式應運而生，由專業(yè)化的光伏發(fā)電項目業(yè)主開展項目投資和運營，農戶則通過提供屋頂資源以及設備日常維護獲得收益，最常見的方式為“屋頂租賃模式”。河南省提出“1+1+X”模式來推進農村地區(qū)屋頂分布式光伏建設，通過一家大型能源企業(yè)牽頭、一家金融機構統(tǒng)籌提供綠色信貸支持、多家屬地企業(yè)參與的方式進行合作。專業(yè)性的技術服務和金融服務可以有效激發(fā)農戶參與積極性，屬地企業(yè)也可幫助大型能源企業(yè)更高效地對接本地土地和屋頂資源。
推動分布式光伏在農業(yè)農村領域的應用，還需進一步創(chuàng)新發(fā)展模式，提高土地資源、資金和能源的利用效率，為實現(xiàn)“雙碳”目標和鄉(xiāng)村振興提供更有力支撐。
一是強化頂層設計，梳理總結已有經驗，提出適應農村各類業(yè)態(tài)的更精細化的開發(fā)和技術指引，引導光伏開發(fā)因地制宜、因業(yè)制宜，充分利用資源。二是充分發(fā)揮基層政府的作用，通過入股分紅、提供工作崗位等方式調動農民參與積極性。三是提高農村地區(qū)分布式光伏的電網(wǎng)消納能力，把握發(fā)展節(jié)奏，實現(xiàn)分布式光伏開發(fā)計劃與電網(wǎng)建設規(guī)劃的滾動優(yōu)化，通過推廣發(fā)用電凈計量法，用光伏發(fā)電量直接抵扣農戶家庭的用電量，鼓勵發(fā)用電量的實時匹配，提高本地對光伏波動性的消納能力。四是進一步規(guī)范市場運行，強化對設備質量、運維市場、金融服務等環(huán)節(jié)的監(jiān)管，提升農民對光伏的使用體驗，創(chuàng)新融資模式、引入保險服務，提高項目開發(fā)運營中的風險管控能力。
來源：經濟日報