光伏发电系统组成、发电类型及市场分布情况
思瀚产业研究院    2025-03-28

1、光伏发电概况

（1）光伏发电的原理

“光伏”为太阳能光伏效应（Photovoltaics）的简称，又称为光生伏特效应，指光照时不均匀半导体或半导体与金属组合的部位间产生电位差的现象。光伏发电系利用半导体界面的光伏效应，将光能直接转变为电能的技术。

（2）光伏发电系统的组成

光伏发电系统主要由光伏组件、光伏逆变器、配电箱或储能电池等组成，能够利用光伏效应将太阳能直接转换为电能进行利用或存储，为利用可再生能源的主要方式之一。

1）光伏组件

太阳能光伏组件系将一定数量的太阳能电池片以串并联方式密封而成的组件。在光伏发电系统中，光伏组件起到“光电转换”作用，即在太阳光照射下能够将太阳能转换为电能进行输出，是光伏发电系统中的最小有效发电单位。因此，光伏组件是光伏发电系统的核心组成部分，决定了光伏发电系统的光电转换效率。

2）光伏逆变器

光伏逆变器是能够将光伏组件所产生的直流电转化为可并入电网或供负载使用的交流电的设备。

在光伏发电系统中，光伏组件输出的电力均需通过光伏逆变器的处理才能够实现对外输出。同时，光伏逆变器可通过跟踪光伏阵列的最大输出功率，将电能以最小的变换损耗、最佳的电能质量进行输出。因此，光伏逆变器是光伏发电系统的“大脑”，决定了光伏发电系统的发电效率和运行稳定性。

3）配电箱或储能电池

光伏逆变器将光伏组件产生的直流电转换成交流电后，其输出的交流电可以与市电的频率及相位同步，因此输出的交流电可通过配电箱等装置并入市电电网。近年来，随着光伏发电技术的发展和应用范围的不断扩大，“光储一体化”已成为行业的主要发展方向，即在光伏发电系统中配备储能逆变器与储能电池，通过储能逆变器控制储能电池的充放电过程，实现波谷储存电能、波峰输出电能，起到平滑输出功率曲线、降低电网调度压力、节省用电成本等作用。

（3）光伏发电的类型

根据光伏发电所产生电力的最终去向，光伏发电可分为独立光伏发电和并网光伏发电。

1）独立光伏发电又称为离网光伏发电，指光伏发电系统产生的电力不接入公共电网，而直接使用或储存在蓄电池中，用于夜间或在多云等情况下提供电力。独立光伏发电可实现原地发电、原地使用，无需架设输电线路，电力输送损耗小，因此一般适用于未并网或并网电力不稳定的偏远山区、海岛等区域用电，以及光伏建筑、太阳能路灯等各类带有蓄电池的独立运行的光伏发电系统用电。

2）并网光伏发电指光伏发电系统产生的电力，在经过并网逆变器转换成符合电网要求的交流电后，直接接入公共电网。根据电力并网模式，并网光伏发电又可分为集中式光伏发电和分布式光伏发电：

①集中式光伏发电指通过在太阳能资源丰富的空旷地区建设大型光伏电站，通过高压输电线路将光伏发电系统产生的电能直接输送到公共电网，并由电网统一调配向用户供电；

②分布式光伏发电指在用户现场或周边配置中小型光伏发电系统，所产生的电力用于满足用户用电需求、接入当地电网等，因所在地太阳能资源条件、用户及电网用电需求等差异，分布式发电具有模式灵活多样的特点。

相较于集中式大型光伏电站，分布式光伏电站具有占地面积少、建设周期短、初始投资小等特点，能够实现“就近发电、就近并网、就近转换、就近使用”，能够有效减少电力在升压及长途传输过程中的损耗，目前已成为光伏发电的主要方向。

2、光伏发电行业基本情况

（1）全球光伏发电行业基本情况

1）全球光伏发电行业发展情况

自人类工业革命以来，石油、煤炭等化石能源消耗量剧增，化石能源的开采和消耗对于全球生态的影响日益加剧，能源问题与环境问题已成为制约人类社会发展的主要因素之一。太阳能作为可供人类利用的储量最为丰富的清洁能源之一，有望在应用规模、开发成本、使用效率等方面实现对传统能源的替代，具有良好的发展前景。行业普遍认为，光伏产业的发展大致可划分为四个阶段：

启动期（2004-2011 年）2004 年度，德国率先推出光伏相关补贴政策被认为是光伏发电得到大规模商业应用的开端。该时期内，以德国为代表的部分国家先后推出补贴政策，推动光伏产业大规模商业化，产业规模和行业技术得到迅速发展。

调整期（2011-2013 年）经过启动期的快速发展，主要国家对于光伏产业的激励政策开始减少，产业投资收益率下降使得厂商不断提升技术水平，降低光伏发电成本，行业竞争不断加剧，竞争力不足的厂商逐步被淘汰。

酝酿期（2013-2015 年）行业竞争和技术水平的提升使得全球光伏发电成本不断下降，行业经过优胜劣汰后，逐渐形成一批在技术研发、业务规模等方面具有较强优势的光伏企业。同时，随着全球能源和环境问题加剧，更多国家和地区开始提高对光伏产业的支持力度。

发展期（2015 年之后）2015 年《巴黎协定》的签署标志着新能源行业发展进入新的阶段，世界主要国家纷纷将可再生能源发展、碳减排等提升至国家战略层面，承诺提出碳中和目标；另一方面，光伏产业起步较早的国家及地区逐步实现平价上网，光伏发电从补贴驱动逐步转向市场驱动，实现了产业的良性发展。

英国石油公司（BP p.l.c., “BP”）发布的 2022 版《bp 世界能源统计年鉴》显示，2011-2021 年度内，各年全球光伏装机量保持 19%以上的增长，近十年复合增长率达 28%。2021 年度，全球光伏装机量已达 843.1GW，全球光伏发电行业整体保持快速增长趋势。

根据国际能源署发布的统计数据，2010-2021 年度，全球光伏发电量占清洁能源发电量的比例已从 0.81%提升至 13.78%，占全球总发电量的比例从 0.15%提升至 3.58%，而以 2050 年全球范围内实现“碳中和”目标进行预测，届时光伏发电量占全球各类能源发电总量的比例将在 35%左右。光伏能源已进入与传统能源竞争的发展阶段，且仍具备较为广阔的增长空间。

2）全球光伏发电市场分布情况

因全球各国家及地区太阳能资源分布、光伏产业起步时间、政策支持力度、经济发展状况等方面存在差异，全球光伏发电市场的分布呈现一定的差异化特征。亚太地区、北美地区和欧洲地区为目前全球光伏发电的主要市场，根据国际能源署发布的研究报告《Snapshot of Global PV Markets 2024》，前述地区 2023年度光伏装机量占当年全球装机总量的比例在 85%左右。

随着光伏产业在全球范围内的快速发展，近年来，除中国、欧盟、美国等传统主要市场外，其他国家及地区的光伏产业也呈现较快发展趋势。根据国际能源署研究报告，2023 年度全球共有超过 20 个国家的光伏装机量超过 1GW，19 个国家的累计光伏装机量已超过 10GW。

根据英国非营利机构能源与气候智能小组（“Energy & Climate IntelligenceUnit”）发布的统计数据，截至目前，全球已有 107 个国家或地区通过立法、法律提案、政策文件等不同形式提出或承诺提出“碳中和”目标，49 个国家或地区已提出相关目标或正在讨论实施。随着更多国家将“碳中和”作为重要战略目标，光伏产业预计将在全球范围内实现更为广泛的发展。

（2）中国光伏发电行业基本情况

中国是全球最大的光伏市场，光伏产业已成为我国具有国际竞争优势的战略性朝阳产业。近十年来，中国光伏发电行业经历了政策支持下的爆发式发展、产业调整、竞争加剧、稳定发展等多个阶段。特别是 2018 年以来，国内“531 新政”的实施促使行业落后产能加速出清，推动我国光伏行业进一步“提质、降本、增效”，对于推动“平价上网”的实施及产业的可持续发展发挥了重要作用。

目前，我国光伏行业在产业规模、技术水平、产业链体系等方面均位于世界前列，在光伏产业链多个环节具有一批全球领先的企业。根据中国光伏行业协会发布的统计数据，我国在多晶硅产量、组件产量、光伏新增装机量和累计装机量等方面均位居全球首位。2021 年 3 月，国务院在政府工作报告中提出，在持续改善环境质量方面，扎实做好“碳达峰”“碳中和”各项工作，制定 2030 年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构，大力发展新能源。

在“十四五”时期主要目标任务指出，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%和 18%。在光伏发电成本下降、下游市场拉动、国家政策支持等一系列有利因素的推动下，根据中国光伏行业协会（CPIA）发布的预测数据，中国未来五年新增光伏发电装机容量呈逐年增加趋势。乐观情形下，2030 年度中国新增光伏发电装机容量将达到 315GW，保守情形下亦将达到 250GW。

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