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原创丨彤心未泯（学研汇 技术中心）
编辑丨风云
太阳能有望在实现可持续的低碳能源未来和避免气候变化最恶劣影响方面发挥关键作用。在过去40年中，太阳能光伏（PV）价格下降了两个多数量级，在2010至2021期间，新投产的公用事业规模太阳能光伏发电的全球加权平均水平化能源成本下降了88%，使得太阳能光伏发电在世界某些地区比化石燃料发电更便宜。在此期间，装机成本下降了81%。尽管这些价格的大幅下降对加快低碳能源的部署是一个福音，但要以实现气候目标所需的速度和规模部署可再生能源，尤其是在化石燃料发电仍然较便宜的世界其他地区，还需要进一步下降。
1、要实现气候目标所需的速度和规模部署仍需进一步降低光伏价格即使是部署最快的国家，太阳能和风能的部署率也不足以达到避免气候变化最严重后果所需的目标。各国有时会实施一些政策，通过限制资本、人才和创新的自由流动来增加成本，以支持经济增长、就业和贸易盈余等利益的本地化。3、其他国家将光伏制造业集中在中国视为一种竞争威胁中国在扩大太阳能光伏电池和组件的大规模生产方面发挥了巨大作用，在过去十年中大幅降低了制造成本。然而，其他国家将光伏制造业集中在中国视为一种竞争威胁，将这一结果归因于中国政府实施的不公平贸易做法和产业政策。
新思路
有鉴于此，美国石溪大学Gang He等人评估了全球化太阳能光伏(PV)组件供应链的成本节约。利用美国、德国和中国太阳能光伏发电部署的历史产能、组件和投入材料价格数据，开发了一个双因素学习模型。使用这些学习模型来比较“全球”和“国家”市场条件下太阳能光伏组件的反事实历史价格和潜在未来价格。全球市场情景反映了在历史市场条件下的学习，而国家市场情景反映出每个国家在十年内逐步向完全国内供应的市场过渡。估计从2008年到2020年，全球化的光伏组件市场为美国的光伏安装商节省了240亿美元(190-310亿美元)，为德国节省了70亿美元(50-90亿美元)，为中国节省了360亿美元(260-450亿美元)，相比之下，国内制造商在10年内提供的装机容量比例不断增加。从2020年开始预测同样的情景，估计到2030年太阳能组件的价格将比供应链全球化的未来高出约20-25%。国际气候政策受益于全球化的低碳价值链，这些结果表明需要补充政策来减轻福利分配效应和对技术挤出的潜在影响。
1、模拟历史价格和成本节约，证实了全球市场的有助于价格下降通过双因素学习模型估计了三大太阳能部署国家的太阳能光伏组件学习率。展示了每个国家的“全球市场”和“国家市场”的价格，证实了全球市场更有利于光伏价格下降。2、基于“全球市场”和“国家市场”预测了到2030年的光伏价格再次证明了如果实施严格的民族主义政策，光伏价格将大幅上涨。3、分别分析了政策制定者面临的三个困境对光伏价格的影响分别探究了贸易争端和国内就业、技术“挤出”以及多元化采购驱动因素对光伏价格的影响，进一步说明了全球市场对价格降低的驱动作用。1、首次定量评估了全球化的太阳能光伏供应链所带来的成本节约本工作通过开发的学习模型，对全球化太阳能光伏供应链的历史和未来成本节约进行了定量评估，为政策制定提供依据。2、量化了国家学习对历史和预测价格以及太阳能光伏部署节省的潜在影响通过收集各主要市场的组件特定太阳能光伏价格数据，建立包含硅价格的国家级学习率估计，结果可能会扩展到其他低碳技术领域，如风力发电系统和电动汽车等。3、确定了政策制定者在保护已建立的全球化供应链方面面临的困境三个困境：贸易争端和国内就业、“挤出”替代技术途径以及国内采购的额外利益和驱动因素。通过减轻对全球学习影响的补充政策来解决这些问题是困难且重要的任务。
技术细节
模拟历史价格和成本节约
使用国家特定的组件级价格数据以及全球光伏安装和硅价格数据，利用双因素学习模型估计了2006年至2020年三个最大太阳能部署国家（中国、德国和美国）的太阳能光伏组件学习率。作者展示了每个国家的“全球市场”和“国家市场”情景之间的价格曲线以及真实的历史价格。结果表明，2020年的太阳能光伏组件价格将大大高于其实际历史价格。基于持续的全球与国家市场情景，预测到2030年的太阳能光伏组件价格。结果表明，如果从2020年到2030年在每个国家逐步实施严格的民族主义政策，2030年的价格将大幅上涨。图 2010-2021按产地划分的年度太阳能光伏电池产量
贸易争端和国内就业
进口国潜在制造业就业岗位的流失，再加上贸易争端，在很大程度上推动了民族主义政策。国家可再生能源实验室据估计，与整个制造业供应链相比，系统安装的年工作岗位增加了十倍。国家市场反事实情景是更极端脱钩的一个例证，各国可能会选择“近岸”生产到一部分国家，或仅在岸上选择供应链的一部分。即使是所研究的三个国家，也无法将整个供应链毫无成本地靠岸；因此，该研究结果可能低估了严格离岸政策的未来成本。贸易政策的互惠性是限制各国实现离岸政策目标的另一个障碍。
图 中国(2007-2020年)、德国和美国(2006-2020年)全球与国内市场情景下太阳能光伏组件估计价格的比较
技术的“挤出效应”
目前尚不清楚中国光伏电池和组件生产的集中是否纯粹是政府干预的结果，或可能是多种因素的结合，例如成熟行业的自然演变。中国的政策可能加速了c-Si电池和组件的成本下降，但是否单独导致了其他潜在技术的挤占仍有争议。
图 使用中国、德国和美国的全球和国家市场情景，估计每年部署的太阳能光伏组件可节省的成本（2008-2020年）
其他国内和多元化采购驱动因素
除了直接就业外，国内太阳能光伏制造基地还可能提供其他值得未来研究的好处。该模型没有将任何溢出效应纳入到半导体和电子等邻近行业。在关键的供应链瓶颈中依赖一个或一小部分国家，即使降低成本和加强学习，也可能会产生基于自然灾害或地缘政治冲突的中断风险。有管理的多元化而不是国家级的外包，可以提供一条途径来缓解供应链硬化带来的成本影响。
图 使用中国、德国和美国的全球和国家市场情景，比较预计的太阳能光伏组件价格（2020–2030年）
展望
总之，本研究对全球化太阳能光伏供应链的历史和未来成本节约进行了定量评估。这些结果证明了全球学习过程在降低价格以加快低碳技术部署方面的益处，而新出现的民族主义政策努力可能会推迟低碳技术的部署。当谈判者开会讨论加快行动以实现《巴黎协定》的目标时，当决策者规划实现世纪中期碳中和的途径时，他们应该认识到，如果没有全球化的低碳供应链，这些愿望可能很难或不可能实现。因此，有必要制定补充政策，以解决制造业本地化方面的困境和争论，并确保价格持续下降。
参考文献：
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
