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原創(chuàng)丨彤心未泯（學(xué)研匯 技術(shù)中心）
編輯丨風云
太陽能有望在實現(xiàn)可持續(xù)的低碳能源未來和避免氣候變化最惡劣影響方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。在過去40年中，太陽能光伏（PV）價格下降了兩個多數(shù)量級，在2010至2021期間，新投產(chǎn)的公用事業(yè)規(guī)模太陽能光伏發(fā)電的全球加權(quán)平均水平化能源成本下降了88%，使得太陽能光伏發(fā)電在世界某些地區(qū)比化石燃料發(fā)電更便宜。在此期間，裝機成本下降了81%。盡管這些價格的大幅下降對加快低碳能源的部署是一個福音，但要以實現(xiàn)氣候目標所需的速度和規(guī)模部署可再生能源，尤其是在化石燃料發(fā)電仍然較便宜的世界其他地區(qū)，還需要進一步下降。
1、要實現(xiàn)氣候目標所需的速度和規(guī)模部署仍需進一步降低光伏價格即使是部署最快的國家，太陽能和風能的部署率也不足以達到避免氣候變化最嚴重后果所需的目標。各國有時會實施一些政策，通過限制資本、人才和創(chuàng)新的自由流動來增加成本，以支持經(jīng)濟增長、就業(yè)和貿(mào)易盈余等利益的本地化。3、其他國家將光伏制造業(yè)集中在中國視為一種競爭威脅中國在擴大太陽能光伏電池和組件的大規(guī)模生產(chǎn)方面發(fā)揮了巨大作用，在過去十年中大幅降低了制造成本。然而，其他國家將光伏制造業(yè)集中在中國視為一種競爭威脅，將這一結(jié)果歸因于中國政府實施的不公平貿(mào)易做法和產(chǎn)業(yè)政策。
新思路
有鑒于此，美國石溪大學(xué)Gang He等人評估了全球化太陽能光伏(PV)組件供應(yīng)鏈的成本節(jié)約。利用美國、德國和中國太陽能光伏發(fā)電部署的歷史產(chǎn)能、組件和投入材料價格數(shù)據(jù)，開發(fā)了一個雙因素學(xué)習模型。使用這些學(xué)習模型來比較“全球”和“國家”市場條件下太陽能光伏組件的反事實歷史價格和潛在未來價格。全球市場情景反映了在歷史市場條件下的學(xué)習，而國家市場情景反映出每個國家在十年內(nèi)逐步向完全國內(nèi)供應(yīng)的市場過渡。估計從2008年到2020年，全球化的光伏組件市場為美國的光伏安裝商節(jié)省了240億美元(190-310億美元)，為德國節(jié)省了70億美元(50-90億美元)，為中國節(jié)省了360億美元(260-450億美元)，相比之下，國內(nèi)制造商在10年內(nèi)提供的裝機容量比例不斷增加。從2020年開始預(yù)測同樣的情景，估計到2030年太陽能組件的價格將比供應(yīng)鏈全球化的未來高出約20-25%。國際氣候政策受益于全球化的低碳價值鏈，這些結(jié)果表明需要補充政策來減輕福利分配效應(yīng)和對技術(shù)擠出的潛在影響。
1、模擬歷史價格和成本節(jié)約，證實了全球市場的有助于價格下降通過雙因素學(xué)習模型估計了三大太陽能部署國家的太陽能光伏組件學(xué)習率。展示了每個國家的“全球市場”和“國家市場”的價格，證實了全球市場更有利于光伏價格下降。2、基于“全球市場”和“國家市場”預(yù)測了到2030年的光伏價格再次證明了如果實施嚴格的民族主義政策，光伏價格將大幅上漲。3、分別分析了政策制定者面臨的三個困境對光伏價格的影響分別探究了貿(mào)易爭端和國內(nèi)就業(yè)、技術(shù)“擠出”以及多元化采購驅(qū)動因素對光伏價格的影響，進一步說明了全球市場對價格降低的驅(qū)動作用。1、首次定量評估了全球化的太陽能光伏供應(yīng)鏈所帶來的成本節(jié)約本工作通過開發(fā)的學(xué)習模型，對全球化太陽能光伏供應(yīng)鏈的歷史和未來成本節(jié)約進行了定量評估，為政策制定提供依據(jù)。2、量化了國家學(xué)習對歷史和預(yù)測價格以及太陽能光伏部署節(jié)省的潛在影響通過收集各主要市場的組件特定太陽能光伏價格數(shù)據(jù)，建立包含硅價格的國家級學(xué)習率估計，結(jié)果可能會擴展到其他低碳技術(shù)領(lǐng)域，如風力發(fā)電系統(tǒng)和電動汽車等。3、確定了政策制定者在保護已建立的全球化供應(yīng)鏈方面面臨的困境三個困境：貿(mào)易爭端和國內(nèi)就業(yè)、“擠出”替代技術(shù)途徑以及國內(nèi)采購的額外利益和驅(qū)動因素。通過減輕對全球?qū)W習影響的補充政策來解決這些問題是困難且重要的任務(wù)。
技術(shù)細節(jié)
模擬歷史價格和成本節(jié)約
使用國家特定的組件級價格數(shù)據(jù)以及全球光伏安裝和硅價格數(shù)據(jù)，利用雙因素學(xué)習模型估計了2006年至2020年三個最大太陽能部署國家（中國、德國和美國）的太陽能光伏組件學(xué)習率。作者展示了每個國家的“全球市場”和“國家市場”情景之間的價格曲線以及真實的歷史價格。結(jié)果表明，2020年的太陽能光伏組件價格將大大高于其實際歷史價格。基于持續(xù)的全球與國家市場情景，預(yù)測到2030年的太陽能光伏組件價格。結(jié)果表明，如果從2020年到2030年在每個國家逐步實施嚴格的民族主義政策，2030年的價格將大幅上漲。圖 2010-2021按產(chǎn)地劃分的年度太陽能光伏電池產(chǎn)量
貿(mào)易爭端和國內(nèi)就業(yè)
進口國潛在制造業(yè)就業(yè)崗位的流失，再加上貿(mào)易爭端，在很大程度上推動了民族主義政策。國家可再生能源實驗室據(jù)估計，與整個制造業(yè)供應(yīng)鏈相比，系統(tǒng)安裝的年工作崗位增加了十倍。國家市場反事實情景是更極端脫鉤的一個例證，各國可能會選擇“近岸”生產(chǎn)到一部分國家，或僅在岸上選擇供應(yīng)鏈的一部分。即使是所研究的三個國家，也無法將整個供應(yīng)鏈毫無成本地靠岸；因此，該研究結(jié)果可能低估了嚴格離岸政策的未來成本。貿(mào)易政策的互惠性是限制各國實現(xiàn)離岸政策目標的另一個障礙。
圖 中國(2007-2020年)、德國和美國(2006-2020年)全球與國內(nèi)市場情景下太陽能光伏組件估計價格的比較
技術(shù)的“擠出效應(yīng)”
目前尚不清楚中國光伏電池和組件生產(chǎn)的集中是否純粹是政府干預(yù)的結(jié)果，或可能是多種因素的結(jié)合，例如成熟行業(yè)的自然演變。中國的政策可能加速了c-Si電池和組件的成本下降，但是否單獨導(dǎo)致了其他潛在技術(shù)的擠占仍有爭議。
圖 使用中國、德國和美國的全球和國家市場情景，估計每年部署的太陽能光伏組件可節(jié)省的成本（2008-2020年）
其他國內(nèi)和多元化采購驅(qū)動因素
除了直接就業(yè)外，國內(nèi)太陽能光伏制造基地還可能提供其他值得未來研究的好處。該模型沒有將任何溢出效應(yīng)納入到半導(dǎo)體和電子等鄰近行業(yè)。在關(guān)鍵的供應(yīng)鏈瓶頸中依賴一個或一小部分國家，即使降低成本和加強學(xué)習，也可能會產(chǎn)生基于自然災(zāi)害或地緣政治沖突的中斷風險。有管理的多元化而不是國家級的外包，可以提供一條途徑來緩解供應(yīng)鏈硬化帶來的成本影響。
圖 使用中國、德國和美國的全球和國家市場情景，比較預(yù)計的太陽能光伏組件價格（2020–2030年）
展望
總之，本研究對全球化太陽能光伏供應(yīng)鏈的歷史和未來成本節(jié)約進行了定量評估。這些結(jié)果證明了全球?qū)W習過程在降低價格以加快低碳技術(shù)部署方面的益處，而新出現(xiàn)的民族主義政策努力可能會推遲低碳技術(shù)的部署。當談判者開會討論加快行動以實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》的目標時，當決策者規(guī)劃實現(xiàn)世紀中期碳中和的途徑時，他們應(yīng)該認識到，如果沒有全球化的低碳供應(yīng)鏈，這些愿望可能很難或不可能實現(xiàn)。因此，有必要制定補充政策，以解決制造業(yè)本地化方面的困境和爭論，并確保價格持續(xù)下降。
參考文獻：
Helveston, J.P., He, G. & Davidson, M.R. Quantifying the cost savings of global solar photovoltaic supply chains. Nature (2022).
DOI：10.1038/s41586-022-05316-6
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05316-6
