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摘要：硅料和硅片制造環(huán)節(jié)的較高能耗，不僅制約光伏發(fā)電的成本降低，也影響我國“碳達峰、碳中和”目標的實現(xiàn)。隨著貿(mào)易壁壘和政策變化，全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展增加了不確定性，作為高排放的硅料如何助力光伏行業(yè)的碳減排？

硅料（多晶硅），是光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游最基礎的原材料。

因供應鏈上下游產(chǎn)能錯配與硅料廠新產(chǎn)能建設周期長等因素，2021年和2022年硅料供不應求、價格居高不下。

但2022年12月初，隨著新增產(chǎn)能爬坡以及囤積的硅料開始流通等因素變化，市場供給緊張緩解，產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)陡然發(fā)生變化，硅料、硅片等價格開始下滑。

繼去年12月光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料硅料價格的大幅下跌之后，光伏行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的日子就好過了起來。

硅料價格的大幅下跌被認為對光伏下游形成重大利好。“一直以來，上游硅料價格高企是限制光伏裝機增長的最大瓶頸。硅料價格下行會帶動整個光伏組件價格中樞下行，供應短缺問題將逐步緩解，產(chǎn)業(yè)鏈中下游利潤或?qū)⒅匦路峙?，下游電池組件或?qū)⑹芤妗?rdquo;光伏行業(yè)研究人員表示。

事實上，盡管光伏發(fā)電是被公認為降低碳排放的途徑，但硅料、硅片的生產(chǎn)耗能很高，能占到光伏生命周期碳排放的40%以上。隨著更多的以碳足跡為基礎的貿(mào)易壁壘襲來，光伏企業(yè)如何應對，作為高排放的硅料又如何助力光伏行業(yè)的碳減排？

01 硅料的價格和質(zhì)量對光伏發(fā)電至關重要

光伏產(chǎn)業(yè)可以分別為硅料、硅片、電池片、組件、應用系統(tǒng)等5大環(huán)節(jié)。其中硅料與硅片環(huán)節(jié)為產(chǎn)業(yè)上游，電池片與光伏組件為行業(yè)中游，下游為發(fā)電系統(tǒng)。

在硅料環(huán)節(jié)，工業(yè)硅被提純成為光伏級多晶硅料；在硅片環(huán)節(jié)，多晶硅料被加工成為單晶硅棒或多晶硅錠，再經(jīng)過截斷、開方、切片等工藝，得到單晶硅片或多晶硅片。硅料環(huán)節(jié)不僅制造及研發(fā)門檻高，而且資金投入極大。同時，硅料的價格和質(zhì)量對光伏發(fā)電的成本和效率也起著至關重要的作用。

光伏產(chǎn)業(yè)需要的多晶硅純度達99.9999％以上。目前，世界上絕大部分廠家生產(chǎn)的硅料，均采用傳統(tǒng)的改良西門子法，這是最為成熟、應用最廣泛的工藝技術。其原理是在多晶硅還原爐中，用純氫氣還原純?nèi)葰涔瑁蓡钨|(zhì)硅；單質(zhì)硅在高純硅芯上沉積，生成棒狀多晶硅。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020年我國采用改良西門子法生產(chǎn)的多晶硅約占全國總產(chǎn)量的97.2％。

單晶硅和多晶硅電池作為光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的中游核心組件，是決定太陽能轉換效率的關鍵產(chǎn)品，也是決定清潔電力產(chǎn)出效益的關鍵指標。

近年來，光伏行業(yè)發(fā)展勢頭越來越猛。根據(jù)國家能源局發(fā)布的2022年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國去年新增光伏裝機87.41GW，同比增長60.3％。

在終端市場帶動和國家法規(guī)的倒逼下，各家原料企業(yè)都在研發(fā)硅料新工藝。在光伏產(chǎn)業(yè)鏈上，清潔化是能源供給的關鍵，而硅料革命將會帶動光伏的低價上網(wǎng)。

02 碳中和對光伏產(chǎn)業(yè)鏈提出更高要求

根據(jù)中國光伏協(xié)會研究報告，目前光伏度電碳排放量僅有33-50g，相較于煤炭發(fā)電量減少約420g。

盡管光伏發(fā)電是被公認為降低碳排放的途徑，但早在多年前光伏產(chǎn)業(yè)鏈登陸國內(nèi)之時，就有聲音質(zhì)疑光伏產(chǎn)業(yè)鏈能耗高，造成的污染和溫室氣體排放高于發(fā)電收益。

根據(jù)中國資源綜合利用協(xié)會可再生能源專委會與國際環(huán)保組織綠色和平發(fā)布的《中國光伏產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)研究報告》，光伏發(fā)電的能量回收周期僅為1.3年，而其使用壽命為25年，也就是說在約24年里光伏發(fā)電都是零碳排放。

太陽能本質(zhì)上是環(huán)境可持續(xù)的，但這并不代表光伏產(chǎn)品都是低碳的。

目前許多商用光伏組件都可能帶有沉重的環(huán)境價格標簽。生產(chǎn)過程中相對較高的碳足跡是硅料制造、硅錠長晶、硅片切割，電池片生產(chǎn)等高能耗工藝。尤其是硅料和硅片制造環(huán)節(jié)，高耗能不僅制約光伏發(fā)電的成本降低，也影響我國“碳達峰、碳中和”目標的實現(xiàn)。

法國能源監(jiān)管機構CRE在2021年啟動的500KW以上地面光伏電站項目的第十次招標中，就對光伏組件碳足跡提出了明確要求，優(yōu)先考慮使用低碳排放光伏組件的項目。

除此之外，韓國要求光伏組件根據(jù)產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的每千瓦碳排放量評價能否獲取補貼；意大利、瑞典等國家的環(huán)境產(chǎn)品認證（EPD）體系嚴苛跟蹤檢測某一產(chǎn)品在其整個生命周期內(nèi)對環(huán)境造成的影響；歐盟以光伏碳排放為基礎對進口組件提出更多的要求；包括挪威、荷蘭、西班牙等地區(qū)也在醞釀產(chǎn)品碳足跡要求。

貿(mào)易壁壘和政策變化增加了全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不確定性，也導致了國際市場競爭更加激烈。

為淘汰落后光伏產(chǎn)能，工信部規(guī)范已明確提出“光伏制造企業(yè)應采用工藝先進、節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)成本低的生產(chǎn)技術和設備”。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，目前光伏產(chǎn)業(yè)鏈中能耗最高的是硅料制造環(huán)節(jié)，能耗占比達45%。2020年5月，工信部發(fā)布《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件（2020年本》（征求意見稿），該規(guī)范規(guī)定，新擴建多晶硅綜合電耗不大于70千瓦時/千克。

03 如何降低光伏碳足跡？

因為各地區(qū)排放因子差異與材料碳足跡差異，導致組件碳足跡差異較大。要降低光伏碳足跡，就要從耗能最高的硅料生產(chǎn)環(huán)節(jié)入手。

在2022年10月27日，四川永祥股份宣布經(jīng)中國船級社質(zhì)量認證有限公司核查，其生產(chǎn)1千克太陽能級多晶硅，從原料生產(chǎn)到包裝出廠（從搖籃到大門）碳足跡量分別為24.64 kgCO2e/kg、23.81 kgCO2e/kg。“行業(yè)有關專家表示，此碳足跡為行業(yè)新刻度”。

而早在2020年3月，永祥新能源就已經(jīng)經(jīng)過中國船級社質(zhì)量認證公司認證，其碳足跡為72.1 kgCO2e/kg。

兩次差距這么大，業(yè)內(nèi)人士表示不可能是技術進步帶來的，因為改良西門子法早已成熟，改進空間很小。導致差距原因就是計算標準：前次是火電，這次是用100%綠電計算。

四川永祥股份表示，在四川省主管部門、四川電力交易中心支持下，獲得了四川電力交易中心經(jīng)省級政府部門授權出具的、有公信力的全省首張清潔能源消納憑證。該憑證以電力市場化交易合同數(shù)據(jù)和結算數(shù)據(jù)為依據(jù)，精確溯源了企業(yè)使用電量來源、類型及占比，憑證表明永祥清潔能源用電比例為100%。

此前，協(xié)鑫科技也拿到了由法國環(huán)境與能源控制署頒發(fā)的首份顆粒硅碳足跡認證證書，采用的是中國電網(wǎng)的度電含碳量，主要是火電，也有說法是100%火電，因為法國機構難以確認各類電的比例。

可見，用電能耗部分對于整個光伏生命周期碳足跡的影響巨大。

光伏生產(chǎn)企業(yè)利用的綠色電力來源可以分為自行生產(chǎn)和外部購買兩種途徑。自行生產(chǎn)為在工廠內(nèi)安裝光伏、小型風電等可再生能源發(fā)電項目，自發(fā)自用，消納綠色電力，以減少從電網(wǎng)購買的電力。外部購買則是參與綠色電力交易，通過雙邊撮合方式，購買市場上其他項目的綠色電力，并承擔一定的輸配電成本。

相關專家建議，光伏企業(yè)應進一步提升能效水平，增加綠電消費，力爭在 2030 年形成近零碳產(chǎn)業(yè)鏈。一方面能夠推動產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)能降碳，提升能效，降低生產(chǎn)成本，助力光伏產(chǎn)業(yè)打造成為工業(yè)領域近零碳產(chǎn)業(yè)鏈的標桿，另一方面能夠避免歐美國家利用碳關稅等有關貿(mào)易手段，有效降低貿(mào)易摩擦風險。

原標題：光伏發(fā)電哪個環(huán)節(jié)碳足跡最高？硅料如何降低碳排放