我们的太阳能世纪：从新的角度看待能源

阿联酋迪拜 8 十月 2024

对于环保主义者、投资者和技术人员来说，事实上，对于任何从事太阳能行业的人而言，2023 年都是展现行业巨大潜力的一个鲜明例证。头条新闻：去年，全球太阳能发电能力跃升 74%，新增太阳能装机量达到创纪录的 346 千兆瓦 (GW)，全球总装机量达 1,419 GW。^[1]另一个里程碑是：2023 年，28 个国家/地区的新增太阳能装机量均达到了 1 GW 以上，打破了太阳能增长仅限于中国的观点。

而今，世界上大多数国家和地区似乎都步入了发展太阳能的轨道。2023 年，光伏 (PV) 技术约占所有新增可再生能源装机量的四分之三，其增长速度远超风能和水电市场。去年太阳能的加速应用，有望实现第 28 届联合国气候变化大会 (COP28) 提出的到本十年末将可再生能源增加两倍这一宏伟目标。[2]鉴于太阳能于 2023 年的迅猛增长，倘若可再生能源能够保持 2002 年至 2023 年间的平均增长速度（即每年 16%），则达成该目标将愈发具有可行性。

太阳能的快速增长不但能带来巨大的环境效益，而且能为经济增长和能源安全带来诸多机遇。

尽管全球对太阳能的投资持续增长，但不出意外，中国仍占据主导地位。中国新增投资同比增长 55%，使 5.9% 的全球平均增长率相形见绌。[3]中国约占 2023 年全球新增太阳能装机量的 63%。仅 2024 年第一季度，新增太阳能产能就比 2023 年的最高水平增长了四倍。1 月至 3 月，中国新增太阳能装机量达 45.74GW，这一数据几乎保证了中国将在 2024 年树立更高的太阳能标杆。

随着太阳能技术价格的持续下降，不仅是西方的发达市场，还有许多国家对太阳能技术的兴趣愈加浓厚。

当然，经济富裕且技术成熟的国家已经在太阳能领域取得了持续的进步，如德国（2023 年新增太阳能装机量为 15 GW）、意大利（10 GW）、荷兰（5 GW）、西班牙（10 GW）、美国（25 GW）和英国（4 GW）。然而，许多来自新兴市场，特别是中东和拉丁美洲的国家，也加入了这一行列。

例如，值得注意的是，2023 年太阳能在印度（逾 10 GW）、巴西（12 GW）、智利（2 GW）、墨西哥（2 GW）、沙特阿拉伯（2 GW）和阿联酋（2 GW）等国家和地区亦实现了快速增长。[4]

无论在哪里，太阳能都将迎来光明的未来。

中国树立新标杆

国际能源署 (IEA) 将中国的 2023 年太阳能发展描述为“非同寻常”。[5]换言之，仅中国在 2023 年批准的太阳能光伏项目数量，即与全球前一年全年批准的数量相当，中国堪称真正的绿色能源发展变革者。

为什么中国会有如此辉煌的一年？ IEA 主要将其归功于其支持性的政策环境，这种环境为能源项目提供了长期合同，构建了投资安全网，从而使投资者有信心进行投资。

中国对太阳能的热情依然高涨。预计从当前至 2030 年，预计中国批准建设的可再生能源产能将超过世界总量的一半。这将产生巨大的影响。目前，中国约 70% 的发电量依靠化石燃料，但到本十年末，中国近一半的电力将源自可再生能源。[6]^,[7]

如今，三分之一的全球 15 大太阳能发电场位于中国。[8]这些大型设施包括位于中国西北部新疆的太阳能阵列，该阵列于 2024 年 6 月投入使用，拥有 5GW 的光伏发电能力，是世界上规模最大的太阳能装置。同时，世界七大太阳能电池板制造商中，有六家为中国制造商，以四川省通威太阳能公司为首，该制造商 2022 年即实现了 28.1 GW 的出货量。[9]

尽管在美国和印度等竞争市场中，太阳能友好政策日益受到欢迎，但预计在可预见的未来，中国仍将继续保持其于太阳能供应链中的主导地位。如果当前的预测得以证实，那么到年底时，中国将凭借廉价的劳动力和相对丰富的原材料，掌控全球 80% 至 95% 的太阳能制造业。大多数国家仍将发现，从中国进口光伏板比在本国生产更为经济划算。

正如中国经验所示，价格因素至关重要。而太阳能从未像现在这样物美价廉。

太阳能价格极具说服力

在经济萎缩和生活成本危机（目前在欧洲和美国的大部分地区都出现了这种危机）的情况下，成本很重要。因此，在 2023 年期间，太阳能电池板的价格几乎下降了一半，这一点意义重大。[10]为何成本会大幅下降？

部分原因在于生产速度的加快，由此带来了相关的规模经济效益。但这也归功于全球范围内采取的扶持政策。此类立法或可简化新太阳能发电场规划流程，或可为可再生能源投资提供税收优惠。

目前，约有 130 个国家/地区通过了支持可再生能源的政策，以满足公众对绿色能源日益增长的需求。[11]特别是在英国，新一届工党政府最近通过了一揽子政策，在其绿色新政中，承诺将英国打造成清洁能源超级大国。新政府迅速批准了英格兰东部的三个大型新太阳能发电场项目，同时还发起了一场“屋顶革命”，简化了在住宅上安装太阳能电池板的流程。

欧盟同样在积极行动，以支持太阳能产业的发展。2024 年 3 月，欧洲议会批准了一项立法，要求成员国在所有新建建筑上安装太阳能设备，并在可行的情况下在现有基础设施上安装太阳能设备。各地立法者将对此予以密切关注；如果这一举措取得成功，则可将其作为其他国家实施类似计划的模板。

从制造商和能源供应商的角度来看，2023 年明确传递了太阳能技术极具价值的信息。约 96% 的新增可再生能源装机量（包括公用事业规模的太阳能光伏发电量）的能源生产成本低于同类新建煤炭和天然气发电厂。[12]

2023 年，太阳能发电成本降至 60 美元左右，低于天然气（70 美元）、煤炭（117 美元）和核能（180 美元）发电成本。[13]即使考虑到将不稳定的可再生能源并入能源网所需的额外成本，随着本十年时间的推移，太阳能发电的成本预计会变得更加便宜。

随着绿色能源成本的下降，化石燃料成本却在上升。自 2000 年以来，石油、天然气和煤炭的价格均大幅上涨。最近的趋势已经证明，价格对全球重大事件相当敏感，俄乌冲突后，价格突然飙升，后随着全球库存的释放，价格又有所回落，以满足被抑制的需求。[14]

尽管政治家们可能只着眼于当前选举周期，而首席执行官们也只关注下一份年报，但不可否认的是，从长远视角来看，太阳能的性价比是非常高的。研究表明，迅速采用可再生能源，主要是太阳能，而不是化石燃料替代品，到本世纪中叶，全球可节省高达 12 万亿美元。

投资太阳能似乎是及时和合理的，特别是考虑到去年取得的技术突破有望将太阳能应用带入一个激动人心的新阶段。

改变太阳能行业的技术

太阳能行业充满创新与希望。去年，光伏技术不断发展，以新的方式提高性能，创造更大的商业价值。

钙钛矿串联太阳能电池正崭露头角，成为下一个值得关注的重大光伏技术。钙钛矿串联太阳能电池在传统硅电池的基础上加入了钙钛矿，在过去 12 个月的试验中，钙钛矿串联太阳能电池屡次打破太阳能效率记录。钙钛矿的特殊晶体结构吸收的光波长与硅不同，两者结合能够利用更多的太阳光谱。每块太阳能电池板的发电量越高，则意味着投资回报越高，同时也为依赖绿色能源的家庭和企业提供了更多安全保障。

在试验中，钙钛矿串联太阳能电池的效率已经超过了 33%；传统硅太阳能电池的效率却鲜少达到 30%。[15]预计今年就可以部署商业规模的钙钛矿串联太阳能电池。

我们还目睹了“双面”太阳能电池板的兴起，此类双面电池板可以安装在栅栏上，能够在一天的不同时间从两面捕捉光线。此类电池板以玻璃或透明聚合物替代了典型不透明背板，使阳光可以从任何一个角度照射进来，为电池充电。测试表明，双面电池板的发电量比单面电池板的发电量高出 10%-20%。[16]目前，仅有不到一半的电池板是双面电池板，但此情况即将发生改变，预计到 2030 年，双面电池板有望占据 70% 的全球市场。

随着城市规划师和建筑师充分发掘光伏建筑一体化 (BIPV) 的潜力，新一代透明太阳能电池板正逐渐取代传统窗户。此类电池板的制作方式是在玻璃上覆盖一层特殊的光伏涂层，或者在两块玻璃之间夹上半透明的吸光材料。目前透明窗户面板效率低于屋顶面板效率，成本却比普通玻璃高 30%-40%；但其使用寿命长达 50 年，而且可以逐步节省能源开支。^[17]

人工智能 (AI) 的持续进步亦影响了太阳能行业。人工智能算法正越来越多地用于平衡能源的生产和消费，这表明电网集成更为顺畅，可再生能源供应更加可靠，并可降低所有人的能源成本。

考虑到技术进步的速度，我们需要研发一些方法，来储存天空中源源不断、免费获取的阳光。电池储能系统 (BESS) 掀起储能新浪潮，即便云层遮挡阳光或黄昏时分，太阳能电池板亦可保证可再生能源的供应。

储能是太阳能成功的关键

BESS 技术可在能源过剩时将可再生能源产生的电力储存起来，以便在能源不足的时候使用。而安利捷能源公司的可再生能源旗舰业务 FRV 正是这一技术的先锋力量。

目前，锂离子电池已取代镍锰钴正极成为最高效、最经济的存储介质，在行业内占据主导地位。然而，锂的统治可能即将接近位尾声。鉴于锂是一种稀土矿物，开采成本高昂且破坏环境，因此钠离子和钠硫等竞争电池技术被证明为有效的替代品。

虽然钠离子的能量密度 (120-160 Wh/kg) 可能低于锂离子的能量密度 (170-190 Wh/kg)，但钠离子电池生产成本比锂离子电池生产成本低 20%，且其环境影响更小，故诸多电池制造商于去年开始生产钠离子 BESS 不足为奇。[18]

2023 年，全球 BESS 市场的规模将扩大两倍，新增装机量为 45GW。在中国的带动下，未来一年的增长有望超过 100 GWh，中国的 BESS 成本在一年内下降了 43%。[19]预测表明，从现在到本十年末，BESS 产能年增长率为 21%，到 2030 年，全球市场总产能将高达 442 GWh。

美国 2022 年的《通货膨胀削减法案》(IRA) 证明了立法支持对推广储能系统的重要性。IRA 为太阳能投资者及制造商提供税收抵免，并提供价值数十亿美元的温室气体减排基金。[20]

鼓舞人心的是，日本、韩国、澳大利亚及欧洲（通过欧盟的 REPowerEU 计划）和拉丁美洲的议会正在推进类似的政策。以上政策均承诺为全球雄心勃勃的 BESS 投资者提供更多保护。

FRV 活跃于五大洲，负责管理一系列 BESS 项目，包括英国西萨塞克斯的 Contego 和埃塞克斯的 Clay Tye。Clay Tye 于 2024 年 3 月投入运营，输出功率为 99 MW，发电量为 198 MWh，一经投入运营便成为欧洲最大的 BESS 运营设施。

Contego 的输出功率为 34 MW，发电量为 68 MWh。FRV 还牵头了另外两个英国 BESS 项目，这两个项目均位于米德兰兹，二者总发电量约为 100 MW。这两个锂离子电池存储系统将向配电网络输入和输出能源。

FRV 15 MWh 霍尔斯湾电池项目位于英国多塞特，自 2020 年以来取得巨大的成功，这是此类项目的建立基础。FRV 正在澳大利亚开展类似项目，在维多利亚州 Gnarwarre 新建了一个 BESS 工厂，在昆士兰州 Dalby 新建了一个混合太阳能/BESS 工厂。此外，FRV 还拥有希腊 BESS项目的多数股权，并于 2024 年 2 月与 AMP Tank Finland Oy 合作，共同开展芬兰公用事业规模电池储能系统（BESS）项目。

既然在太阳能收集和储存方面已经取得了巨大进展，为何我们还没有生活在一个太阳能发电的世界中？行业可以采取哪些措施来加快迈向更清洁能源未来的步伐？

挑战会让太阳能黯然失色吗?

尽管去年太阳能产业取得了巨大进步，但在应对气候变化的斗争中，太阳能还没有起到决定性的扭转作用。

在 90 分钟内，充沛的阳光照射到地球上，可为整个地球提供一年能源。虽然太阳能取之不竭，但根据国际能源署的数据，太阳能仍然只占全球当前能源构成的一小部分。我们只捕获了极少量的日光，而每时每刻均在浪费大量的太阳能潜能。

具有讽刺意味的是，太阳能装机量最少的国家往往是阳光最充足的国家。2023 年，日照量高于平均水平的市场仅占新增太阳能装机量的 14%（204 GW）。[21]例如，2023 年，炎热干燥的非洲的装机量仅占全球新增太阳能装机量的 0.2%，即不到 1GW。在拥有全球五分之一人口的地区，一个更加活跃的太阳能产业可能会改变人们的生活水平。GDP 低下、国家间纷争、法规不一致和资金匮乏等遗留问题均阻碍了非洲太阳能的广泛推广。

印度次大陆亦存在阻碍太阳能快速发展的类似问题，那里现代化研发设施短缺，投资回报期过于漫长，许多项目停滞不前。

这个问题无处不在。欧盟能源专员 Kadri Simson 警告说，2023 年卡在审批流程中的太阳能项目比实际在建的项目还要多。[22]Simson 主张迅速改革审批程序，制定新的土地使用规则，同时更加强调提高社区接受度。

宏观经济环境同样值得关注。国际能源署指出，自 2022 年以来，央行利率从低于 1% 增至平均 5%，这对新兴市场的太阳能经济带来了不必要的阻碍。[23]明年，美国的经济表现将受到特别关注，特别是新总统上任之后。

当然，每个人都很清楚，“太阳能革命”规模的颠覆性变化需要付出巨大的成本。国际能源署 (IEA) 警告说，到 2030 年，清洁能源年投资需达 4.5 万亿美元，方可持续将全球变暖控制在比工业化前水平高 1.5 摄氏度以内。[24]

国际可再生能源署 (IRENA) 也表示了同样的担忧，指出可再生能源的进展仍然低于未来七年实现巴黎协定目标所需的新增 7.2 TW 再生能源发电量。[25]

Abdul Latif Jameel 副总裁兼副主席 Fady Jameel 在 COP28 会上发言。图片来源 © Community Jameel

“我们仍处于太阳能世纪的早期阶段，”安利捷国际副总裁兼副董事长 Fady Jameel 表示，“然而，正如 2023 年所证明的那样，对于这种绿色环保、清洁无污染的能源而言，其未来的发展前景几乎一片光明。“如果当前预测成立，则未来五年内，国际社会将为电网增加更多可再生能源，数量远超过去百年，这是国际合作影响的里程碑式成就及证明。

“尽管仍面临诸多挑战，但太阳能领域在过去一年实现了令人振奋的增长，充分表明私人资本正在为全球各地的社区打造一个更加安全的未来。

应将每个新太阳能计划视为迈向实现净零排放目标的又一关键步骤。”

[1] https://ember-climate.org/insights/in-brief/2023s-record-solar-surge-explained-in-six-charts/

[2] https://www.irena.org/News/pressreleases/2024/Jul/Tripling-Renewables-by-2030-Requires-a-Minimum-of-16-point-4-pc-Annual-Growth-Rate

[3] https://ember-climate.org/insights/in-brief/2023s-record-solar-surge-explained-in-six-charts/

[4] https://ember-climate.org/insights/in-brief/2023s-record-solar-surge-explained-in-six-charts/

[5] https://www.iea.org/reports/renewables-2023/executive-summary

[6] https://www.iea.org/reports/renewables-2023/executive-summary

[7] https://e360.yale.edu/features/china-renewable-energy

[8] https://www.theecoexperts.co.uk/solar-panels/biggest-solar-farms

[9] https://www.theecoexperts.co.uk/solar-panels/largest-solar-panel-manufacturers

[10] https://www.iea.org/reports/renewables-2023/executive-summary