-2030年中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)分析(附多晶硅環(huán)節(jié)電耗、水耗、能耗、硅單耗；還原余熱利用率；組件功率及平均轉(zhuǎn)換效率)

-2030年中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)分析(附多晶硅環(huán)節(jié)電耗、水耗、能耗、硅單耗；還原余熱利用率；組件功率及平均轉(zhuǎn)換效率)

一、光伏產(chǎn)業(yè)鏈

光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括硅料、鑄錠（拉棒）、切片、電池片、電池組件、應(yīng)用系統(tǒng)等6個環(huán)節(jié)。上游為硅料、硅片環(huán)節(jié)；中游為電池片、電池組件環(huán)節(jié)；下游為應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)節(jié)。

二、光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)

（一）多晶硅環(huán)節(jié)

多晶硅，是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。

1、還原電耗

《2021-2027年中國光伏行業(yè)市場研究分析及投資決策建議報告》顯示：多晶硅還原是指三氯氫硅和氫氣發(fā)生還原反應(yīng)生成高純硅料的過程，其電耗包括硅芯預(yù)熱、沉積、保溫、結(jié)束換氣等工藝過程中的電力消耗。隨著市場對單晶產(chǎn)品需求的增大，2020年中國多晶硅平均還原電耗為49kWh/kg-Si，較2019年有小幅下降，未來隨著氣體配比的不斷優(yōu)化、大爐型的投用和穩(wěn)定生產(chǎn)、以及單晶廠家對于菜花料的試用，還原電耗仍將呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢，預(yù)計到2030年還原電耗有望下降至44kWh/kg-Si。

2、冷氫化電耗

冷氫化技術(shù)是把多晶硅生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物四氯化硅(SiCl4)轉(zhuǎn)化為三氯氫硅(SiHCl3)的技術(shù)，其電耗包括物料供應(yīng)、氫化反應(yīng)系統(tǒng)、冷凝分離系統(tǒng)和精餾系統(tǒng)的電力消耗。2020年中國冷氫化平均電耗在5.3kWh/kg-Si左右，同比下降3.6%，預(yù)計到2030年有望下降至4.7kWh/kg-Si以下。

3、綜合電耗

綜合電耗是指工廠生產(chǎn)單位多晶硅產(chǎn)品所耗用的全部電力，包括合成、電解制氫、精餾、還原、尾氣回收和氫化等環(huán)節(jié)的電力消耗。2020年中國多晶硅平均綜合電耗已降至66.5kWh/kg-Si，同比下降5%。未來隨著生產(chǎn)裝備技術(shù)提升、系統(tǒng)優(yōu)化能力提高、生產(chǎn)規(guī)模增大等，預(yù)計至2030年有望下降至60kWh/kg-Si。

4、水耗

水耗是指生產(chǎn)單位多晶硅產(chǎn)品所需要補充的水量，水的消耗主要包括蒸發(fā)、清洗等。2020年，多晶硅平均水耗在0.12t/kg-Si的水平，同比下降7.7%；預(yù)計到2030年，通過余熱利用降低蒸發(fā)量，精餾塔排出的物料再回收利用降低殘液處理水耗等措施，耗水量降至0.09t/kg-Si。

5、蒸汽耗量

蒸汽耗量是指生產(chǎn)單位多晶硅產(chǎn)品外購蒸汽量，不考慮還原爐余熱利用所產(chǎn)生的蒸汽（該能量已通過電力的形式計入）。2020年企業(yè)蒸汽耗量均值為23kg/kg-Si左右，同比下降17.9%，隨著企業(yè)還原余熱利用率提升、提純、精餾系統(tǒng)優(yōu)化等，預(yù)計2030年企業(yè)蒸汽耗量將降至18kg/kg-Si。

6、綜合能耗

多晶硅綜合能耗包括多晶硅生產(chǎn)過程中所消耗的天然氣、煤炭、電力、蒸汽、水等。2020年多晶硅企業(yè)綜合能耗平均值為11.5kgce/kg-Si。隨著技術(shù)進(jìn)步和能源的綜合利用，預(yù)計到2030年預(yù)計可降到9.6kgce/kg-Si。

7、硅單耗

硅單耗指生產(chǎn)單位高純硅產(chǎn)品所耗費的硅量，主要包括合成、氫化工序，外購硅粉、三氯氫硅、四氯化硅等含硅物料全部折成純硅計算，外售氯硅烷等按含硅比折成純硅計算，從總量中扣除。近5年，中國硅單耗變化幅度不大，2020年硅耗在1.1kg/kg-Si水平，基本與2019年持平，隨著氫化水平的提升，副產(chǎn)物回收利用率的增強(qiáng)，預(yù)計到2030年將降低到1.07kg/kg-Si。

8、還原余熱利用率

還原余熱利用率是指回收利用還原工藝中熱量占還原工藝能耗比。2020年中國多晶硅還原余熱利用率平均水平在80.5%，隨著多晶硅工廠大爐型的使用以及節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步，余熱利用率有望進(jìn)一步提升，預(yù)計2030年還原余熱利用率為82.5%。

9、三氯氫硅西門子法多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本

2020年中國投產(chǎn)的萬噸級多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本已降至1.02億元/千噸的水平；預(yù)計到2030年三氯氫硅西門子法多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本為0.89億元。

（二）硅片環(huán)節(jié)-拉棒電耗

單晶拉棒電耗是指直拉法生產(chǎn)單位合格單晶硅棒所消耗的電量，可以通過改善熱場、保溫性能、提升設(shè)備自動化、智能化程度、提高連續(xù)拉棒技術(shù)等方法，降低拉棒生產(chǎn)電耗。

2019年中國拉棒平均電耗水平為29.1kWh/kg-Si；2020年中國26.2kWh/kg-Si（方棒）；預(yù)計到2025年，中國硅片拉棒電耗有望下降至21.4kWh/kg-Si。

（三）電池片環(huán)節(jié)

太陽能電池片分為晶硅類和非晶硅類，其中晶硅類電池片又可以分為單晶電池片和多晶電池片；單晶硅的效率較多晶硅也有區(qū)別。

2020年中國規(guī)?；a(chǎn)的P型單晶電池均采用PERC技術(shù)，平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到22.8%，較2019年提高0.5個百分點；采用PERC技術(shù)的多晶黑硅電池片轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.8%，較2019年提高0.3個百分點；常規(guī)多晶黑硅電池則轉(zhuǎn)換效率約19.4%，較2019年提升0.1個百分點；鑄錠單晶PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率為22.3%，較單晶PERC電池低0.5個百分點；N型TOPCon電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.5%，異質(zhì)結(jié)電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.8%。預(yù)計未來隨著生產(chǎn)成本的降低及良率的提升，N型電池將會是電池技術(shù)的主要發(fā)展方向之一。

（四）組件環(huán)節(jié)

2020年中國中國光伏產(chǎn)業(yè)BSF多晶黑硅組件(157mm)、PERCP型多晶黑硅組件、PERCP型鑄錠單晶組件的功率分別為345W、415W、445W；PERCP型單晶組件、PERCP型單晶組件(182mm)、PERCP型單晶組件(210mm)的功率分別為450W、540W、540W；TOPCon單晶組件、異質(zhì)結(jié)組件、IBC組件(158.75mm)的功率分別455W、460W、350W；MWT單晶組件功率為465W，未來幾年，隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種類型組件功率基本上以≥5W/年的增速向前推進(jìn)。

（五）薄膜太陽能電池/組件

1、CdTe薄膜太陽能電池/組件轉(zhuǎn)換效率

薄膜太陽能電池具有衰減低、重量輕、材料消耗少、制備能耗低、適合與建筑結(jié)合（BIPV）等特點，目前能夠商品化的薄膜太陽能電池主要包括銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe），砷化鎵（GaAs）等。

2020年碲化鎘CdTe小電池片實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為20.2%，碲化鎘CdTe組件量產(chǎn)最高轉(zhuǎn)換效率為16.0%，碲化鎘CdTe組件量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率為15.1%；預(yù)計2021年有望提升。

2、CIGS薄膜太陽能電池/組件轉(zhuǎn)換效率

銅銦鎵錫(CIGS)薄膜太陽能電池，一般采用玻璃材質(zhì)襯底，也可以采用柔性襯底（如不銹鋼箔等）。2020年中國CIGS小電池片（≤1cm2孔徑面積）實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為23.2%。量產(chǎn)的玻璃基CIGS組件（面積為1200╳600mm2）最高轉(zhuǎn)換效率約17.6%，平均轉(zhuǎn)換效率（面積為1200ⅹ600mm2）已提升至16.5%。柔性CIGS組件（≤1m2開口面積）最高轉(zhuǎn)換