为了因应全球暖化危机,世界各国于2015年签署的《巴黎协议》中明订了减少温室气体排放以将全球气温变化控制在2°C以内,并致力于将温度变化控制在1.5°C内的目标。降低碳排的需求迫切,能源转型成了各国需要面临的重大议题,根据Infolink的计算,2030年全球再生能源累计装机必须分别达到3,409GW及6,887GW,才能够满足巴黎协议2°C、1.5°C的温度控制目标,其中光伏将成为推动新增装机的主力。
除了开发过程快速便捷外,让光伏从其他再生能源中脱颖而出的最主要原因,就是其低廉的成本。早在2020前后,许多主要国家的光伏度电成本就已经追平甚至低于传统化石能源,近年来光伏发电快速降本的主要来源为光伏组件的发展:光伏组件在光伏发电的系统成本中占比高达约三至五成,由于其供应链的竞争程度极高,厂家积极寻求降本途径并推动了生产技术快速迭代,使得组件每瓦成本显著改善,为光伏发电带来优势。在近年发展下,有效促进光伏发电成本下降的技术趋势包括:
硅片厚度减薄:透过降低硅片厚度,相同的硅棒可以产出更多的硅片,能有效减少降低组件中的硅成本。2021年开始硅片原料多晶硅的价格快速高涨,更进一步刺激硅片薄片化的速度,目前主流的厚度已从2020直至2021年初的175µm经过多次演进来到2022年底的150-155 µm,N型TOPCon甚至有生产商开始实现135-140 µm厚度的量产。
硅片大尺寸化:大尺寸硅片具有更大的发电面积,能提高单个组件的瓦数表现,降低整体系统安装成本。2022年M6(166mm)尺寸快速退坡,市场份额从2021年的42%锐减到约15%;大尺寸硅片(M10、G12)则取而代之成为市场主流,目前市场上硅片尺寸以M10(182mm)为主、G12(210mm)次之,两者相加市占高达82%。目前预计短期主流仍为M10,但未来G12也将逐渐扩大市占率。
电池效率提升:主流的P型电池效率从2020年初PERC 21.9%、2021年初22.4-22.5%提升到目前23%,而随着P型逐渐抵达技术瓶颈,N型的TOPCon、HJT等效率则逐渐提升,目前效率皆已超过24%,尤其TOPCon在成本上具备优势,成为2023年扩产时主要的技术选型,也确立了未来N型市占逐渐扩大甚至可能成为主流的趋势。
除了生产上的技术趋势,光伏组件的价格也将影响整体光伏系统的发电成本。2021年开始受到上游多晶硅价格影响,整体供应链价格至今仍处于高位,最高价格曾达到0.28USD/瓦(2.1RMB/瓦) 。即使近两年组件供应链价格高涨,但自2020以来,新冠疫情后经济复苏加上乌俄战争影响,传统能源价格被快速推升,光伏系统发电虽处于在组件成本仍高的时期,但整体成本仍比起传统能源来得低。
考虑到未来国际碳关税实施的可能性,传统能源发电成本可能更进一步上升;而光伏的趋势则呈现相反,厂家在激烈竞争下大幅度扩产,产能规划远超终端需求,未来供过于求的情况加剧后组件价格有望出现下降,相比之下又更进一步扩大了光伏发电在成本上的优势。
Infolink将影响光伏发电成本的主要因素分为影响需求端的补贴政策、及影响供应端的物料价格变化,并从这两个角度切入比较,并计算中、美、欧三大区域市场的光伏发电成本LCOE:
中国中央政府对于光伏的补贴已结束,因此发电成本主要受到供应端的价格影响,由于厂家激烈竞争大量扩产,使得全球光伏产业链的超过85%产能集中在中国,辅材料也以中国为主要的生产国,规模经济发展下使得当地光伏发电能够享有最具优势的成本,根据Infolink计算,2022年中国光伏发电的LCOE大约落在30.5 USD/MWh。
美国本身并无完整的光伏供应链,光伏产品主要依赖东南亚进口,当地组件价格高于其他非中国地区,且由于物料及劳力等成本也相对高昂,整体系统成本明显高于中国;然而美国光伏发展的优势在于政府的补贴,用来刺激需求的投资税务补贴(Investment Tax Credit, ITC)额度高达26%,以此补贴税率及当地价格计算,2022年美国光伏发电的LCOE为33.97USD/MWh。未来削减通膨法案(Inflation Reduction Act, IRA)开始实施后将带来更高的ITC补贴,并新增发电生产补贴(Production Tax Credit, PTC)的补贴额度,发电成本将再进一步下降。
欧洲当地无完整供应链,光伏产品多从中国进口,因此欧洲的发电成本变化将会显著受到中国供应链影响。受到传统能源价格上涨,欧洲对于再生能源的需求迫切,因此对于光伏组件价格相对中国有更高的接受度。政策方面,虽许多国家都提出积极的装机目标,但实际政府补贴力度仍不及美国,补贴对LCOE的影响相对较小。受到光伏供应链价格高涨的影响,根据当地组件价格计算,2022年欧洲平均LCOE约35USD/MWh。
可以看出,显著影响中、美、欧各个市场发电成本的共同要素为光伏组件的供应链价格,近两年光伏供应链处于高价,但随着多晶硅产能的逐渐释放,预期会带来价格上的缓解,届时将能有效拉低整体光伏发电的成本;此外,除了组件价格的下降,新技术的发展及应用也有望进一步降低光伏LCOE,光伏在成本上的优势将会成为推动全球能源转型的关键。