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2024-02-13 08:23
商业与经济

美国能否打破中国对太阳能产业的掌控?

太阳能电池板制造过程漫长而复杂,中国在其中主导了每一个环节。
太阳能光伏美国能否打破中国对太阳能产业的掌控?
Phred Dvorak,Andrew Mollica

■太阳能电池板的制造过程漫长而复杂,中国在其中主导了每一个环节。

中国之所以能在20年间建立起主导地位,部分原因是中国从电力到劳动力的成本都比美国或欧洲等地便宜得多。最近,中国大规模的太阳能制造业务已成为一种优势,吸引了人才、研究资金和供应商生态系统。

现在,随着可再生能源的需求激增,美国正试图建立自己的太阳能制造供应链,并提供巨大补贴支持这一计划,而这一切几乎是从零开始。

本文介绍这将意味着什么,以及为什么挑战中国如此艰难。

中国主导了多晶硅市场

全球约97% 太阳能电池板的主要原料是高纯度硅或多晶硅。在美国这一比例低一些,因为还有一种太阳能电池板也很受欢迎,它是在玻璃上铺设一层很薄的化学物质制成的。尽管如此,2022年美国安装的太阳能电池板中仍有四分之三以上由多晶硅制成。

多晶硅的生产是太阳能生产过程中重要的第一步。由于在提炼过程中需要达到的高温以及使用的昂贵设备,这是最耗费能源和资金的环节。

半导体也是由硅制成的,提纯的等级更高。但太阳能电池板比计算机芯片大得多。如今,太阳能产业使用的多晶硅远远多于芯片产业。

直到2005年左右,多晶硅生产还一直由美国、欧洲和日本的公司所主导。而随着中国在太阳能领域的大规模扩张和投资,前述情况发生了翻天覆地的改变。到2023年,大约91%的太阳能电池板所用的多晶硅都是中国生产的。

中国在太阳能领域的所有产品都更便宜

中国在太阳能领域的整个生产过程中都能实现成本控制。美国正试图在生产过程中的每个主要阶段提供大力度的生产激励,以此来缩小美中在太阳能生产方面的差距。

制造商表示,2022年通过《通胀削减法案》(Inflation Reduction Act)提供的这些补贴首次使得在美国建厂在经济上变得可行。但并非供应链的所有环节都有资格获得支持,同时企业称,通胀以及不断提升的资金成本,再加上中国光伏价格的大幅下降,正再次拉大成本差距。

根据标普全球大宗商品(S&P Global Commodity Insights)的数据,以下是在美国采取激励措施前,中国在各领域相比于美国的成本优势情况。

多晶硅

多年来,中国的多晶硅价格一直推动着太阳能供应链其他环节的价格。随着中国制造商经历繁荣和萧条的周期,多晶硅的价格也像过山车一样起起伏伏。

最近,美国实际上已经禁止进口主要采用中国产多晶硅的太阳能电池板,因为这些多晶硅大部分产自中国西部的新疆地区,美国指责中国政府在新疆有强迫劳动等侵犯人权的行为,中国政府已否认了这些指控。

如今,美国买家越来越依赖那些采用了在中国境外生产的多晶硅的太阳能电池板。而这类多晶硅的供应紧俏,导致美国市场上的太阳能电池板价格高于其他市场。

硅锭和硅片

在下一道生产工序中,太阳能级别的硅在熔炉中熔化,然后冷却成棒状晶体,称为硅锭。硅锭被切割成薄片,称为硅片。

全球97%以上的太阳能硅锭和硅片都是由中国生产的。美国不生产任何硅锭和硅片。

电力成本

硅锭的制造需要高温,因此是非常耗能的。

中国在煤炭或水力发电厂提供廉价电力的地区建造了许多工厂。中国大部分的太阳能制造厂都位于电力成本比全球工业平均水平低近30% 的省份。

设备

制造硅片需要熔炉、硅锭生产设备、硅片切割机和金刚线。

这些设备大多在中国制造,因此对于国内供应商不多的美国硅锭和硅片制造商来说,这些设备的成本更高。

沙子和其他材料

优质石英砂用于生产熔化硅的特殊容器,即坩埚。

世界上用于硅锭生产的大部分沙子都来自北卡罗来纳州的阿巴拉契亚山脉。但几乎所有这种沙子都直接运往中国,而中国制造了世界上大部分的坩埚。

想要生产坩埚的美国制造商可能难以获得沙子。而美国潜在的硅锭和硅片制造商可能将会从中国购买熔炉,从而增加成本。

电池制造

在这一阶段,硅变成可以将太阳光转化为电能的设备。制造太阳能电池的方法有很多种,但大多数方法都是用化学品处理硅片,蚀刻出电路。

中国控制着约80%的太阳能电池市场,这主要是因为中国具有成本优势,而且中国还控制着供应链的其他环节,这使中国能够建立供应商生态系统。许多中国电池制造商也生产硅片或电池板。

美国目前没有太阳能电池制造商,最后几家太阳能电池制造商已在过去几年撤出美国或破产。许多公司都表示,在《通胀削减法案》通过后,它们正计划建设太阳能电池工厂。由于太阳能电池不像硅或硅片生产那样需要大量的初始投资,预计会有更多的太阳能电池厂宣布设立。

太阳能电池板

太阳能电池板的生产实际上是一个组装过程。公司将电池置于玻璃板或其他材料之间,用电线将其连接起来,将整个面板层压,然后将其放置在一个框架中。然后再添加电线和其他电子设备,将电池板相互连接起来,并连接到更大的电气系统中。

这是太阳能供应链中最简单、资本密集度最低的环节,也是全球分布最广的环节。2023年,中国的太阳能电池板产量占全球产量的83%,而美国则不到2%。

劳动力成本

在中国,从工程师到工厂工人的工资都比美国低得多。中国的工厂也往往比美国更多实行轮班制,从而提高生产率。

由于美国目前太阳能制造业规模还不大,因此需要从头开始培训大部分劳动力。与中国的工厂相比,美国新工厂的建设可能延迟,并且需要更长时间才能投入生产。

玻璃

专用玻璃是太阳能电池板的另一大成本。目前美国制造的玻璃很少。

边框、电线和其他材料

太阳能电池板四周的金属框架(大多数情况下由铝制成)是制造成本的重要组成部分。另一部分是密封材料,用来覆盖在一排排电池上,确保所有东西都固定在原位。美国目前基本不生产这两种材料。

总体来看: 中国制造太阳能电池板的成本比美国低44%。■ 

注:本文仅代表作者个人观点                                                                                              
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Phred Dvorak,Andrew Mollica

■太阳能电池板的制造过程漫长而复杂,中国在其中主导了每一个环节。

中国之所以能在20年间建立起主导地位,部分原因是中国从电力到劳动力的成本都比美国或欧洲等地便宜得多。最近,中国大规模的太阳能制造业务已成为一种优势,吸引了人才、研究资金和供应商生态系统。

现在,随着可再生能源的需求激增,美国正试图建立自己的太阳能制造供应链,并提供巨大补贴支持这一计划,而这一切几乎是从零开始。

本文介绍这将意味着什么,以及为什么挑战中国如此艰难。

中国主导了多晶硅市场

全球约97% 太阳能电池板的主要原料是高纯度硅或多晶硅。在美国这一比例低一些,因为还有一种太阳能电池板也很受欢迎,它是在玻璃上铺设一层很薄的化学物质制成的。尽管如此,2022年美国安装的太阳能电池板中仍有四分之三以上由多晶硅制成。

多晶硅的生产是太阳能生产过程中重要的第一步。由于在提炼过程中需要达到的高温以及使用的昂贵设备,这是最耗费能源和资金的环节。

半导体也是由硅制成的,提纯的等级更高。但太阳能电池板比计算机芯片大得多。如今,太阳能产业使用的多晶硅远远多于芯片产业。

直到2005年左右,多晶硅生产还一直由美国、欧洲和日本的公司所主导。而随着中国在太阳能领域的大规模扩张和投资,前述情况发生了翻天覆地的改变。到2023年,大约91%的太阳能电池板所用的多晶硅都是中国生产的。

中国在太阳能领域的所有产品都更便宜

中国在太阳能领域的整个生产过程中都能实现成本控制。美国正试图在生产过程中的每个主要阶段提供大力度的生产激励,以此来缩小美中在太阳能生产方面的差距。

制造商表示,2022年通过《通胀削减法案》(Inflation Reduction Act)提供的这些补贴首次使得在美国建厂在经济上变得可行。但并非供应链的所有环节都有资格获得支持,同时企业称,通胀以及不断提升的资金成本,再加上中国光伏价格的大幅下降,正再次拉大成本差距。

根据标普全球大宗商品(S&P Global Commodity Insights)的数据,以下是在美国采取激励措施前,中国在各领域相比于美国的成本优势情况。

多晶硅

多年来,中国的多晶硅价格一直推动着太阳能供应链其他环节的价格。随着中国制造商经历繁荣和萧条的周期,多晶硅的价格也像过山车一样起起伏伏。

最近,美国实际上已经禁止进口主要采用中国产多晶硅的太阳能电池板,因为这些多晶硅大部分产自中国西部的新疆地区,美国指责中国政府在新疆有强迫劳动等侵犯人权的行为,中国政府已否认了这些指控。

如今,美国买家越来越依赖那些采用了在中国境外生产的多晶硅的太阳能电池板。而这类多晶硅的供应紧俏,导致美国市场上的太阳能电池板价格高于其他市场。

硅锭和硅片

在下一道生产工序中,太阳能级别的硅在熔炉中熔化,然后冷却成棒状晶体,称为硅锭。硅锭被切割成薄片,称为硅片。

全球97%以上的太阳能硅锭和硅片都是由中国生产的。美国不生产任何硅锭和硅片。

电力成本

硅锭的制造需要高温,因此是非常耗能的。

中国在煤炭或水力发电厂提供廉价电力的地区建造了许多工厂。中国大部分的太阳能制造厂都位于电力成本比全球工业平均水平低近30% 的省份。

设备

制造硅片需要熔炉、硅锭生产设备、硅片切割机和金刚线。

这些设备大多在中国制造,因此对于国内供应商不多的美国硅锭和硅片制造商来说,这些设备的成本更高。

沙子和其他材料

优质石英砂用于生产熔化硅的特殊容器,即坩埚。

世界上用于硅锭生产的大部分沙子都来自北卡罗来纳州的阿巴拉契亚山脉。但几乎所有这种沙子都直接运往中国,而中国制造了世界上大部分的坩埚。

想要生产坩埚的美国制造商可能难以获得沙子。而美国潜在的硅锭和硅片制造商可能将会从中国购买熔炉,从而增加成本。

电池制造

在这一阶段,硅变成可以将太阳光转化为电能的设备。制造太阳能电池的方法有很多种,但大多数方法都是用化学品处理硅片,蚀刻出电路。

中国控制着约80%的太阳能电池市场,这主要是因为中国具有成本优势,而且中国还控制着供应链的其他环节,这使中国能够建立供应商生态系统。许多中国电池制造商也生产硅片或电池板。

美国目前没有太阳能电池制造商,最后几家太阳能电池制造商已在过去几年撤出美国或破产。许多公司都表示,在《通胀削减法案》通过后,它们正计划建设太阳能电池工厂。由于太阳能电池不像硅或硅片生产那样需要大量的初始投资,预计会有更多的太阳能电池厂宣布设立。

太阳能电池板

太阳能电池板的生产实际上是一个组装过程。公司将电池置于玻璃板或其他材料之间,用电线将其连接起来,将整个面板层压,然后将其放置在一个框架中。然后再添加电线和其他电子设备,将电池板相互连接起来,并连接到更大的电气系统中。

这是太阳能供应链中最简单、资本密集度最低的环节,也是全球分布最广的环节。2023年,中国的太阳能电池板产量占全球产量的83%,而美国则不到2%。

劳动力成本

在中国,从工程师到工厂工人的工资都比美国低得多。中国的工厂也往往比美国更多实行轮班制,从而提高生产率。

由于美国目前太阳能制造业规模还不大,因此需要从头开始培训大部分劳动力。与中国的工厂相比,美国新工厂的建设可能延迟,并且需要更长时间才能投入生产。

玻璃

专用玻璃是太阳能电池板的另一大成本。目前美国制造的玻璃很少。

边框、电线和其他材料

太阳能电池板四周的金属框架(大多数情况下由铝制成)是制造成本的重要组成部分。另一部分是密封材料,用来覆盖在一排排电池上,确保所有东西都固定在原位。美国目前基本不生产这两种材料。

总体来看: 中国制造太阳能电池板的成本比美国低44%。■ 

注:本文仅代表作者个人观点                                                                                              
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