大宗商品视角下的光伏产业系列专题之总量篇：能源转型，春“光”正好-中信期货.pdf

能源与碳中和组 研究员： 朱子悦 从业资格号 F03090679 投资咨询号 Z0016871 有色金属研究团队 研究员： 沈照明 从业资格号 F3074367 投资咨询号 Z0015479 “光伏”系列研究 专题报告一（总量篇）：能源转 型，春“光”正好 —— 20220415 投资咨询业务资格： 证监许可【 2012 】 669 号 中信期货研究 |专题报告 重要提示：本报告难以设置访问权限，若给您造成不便，敬请谅解。我司不会因为关注、收到或阅读本报告内容而视相关人员为客 户；市场有风险，投资需谨慎。 2022-04-15 摘要： 1、背景：光伏产业潜力巨大，经济性逐步凸显。从资源开发潜力看， 太阳储能近似 无穷，且太阳能分布区域与人口分布结构相匹配，是能源转型中最理想的清洁能源之一。 我国是全球太阳能资源最丰富、可开发资源最多的地区，光伏发展潜力巨大；欧洲、美国 的温带地区也均适合光伏的开发。 从资源开发经济性看， 光伏成本近年下降超 80%， 中欧 美光伏 LCOE 和 PPA 均已低于传统化石能源成本， 预期未来成本和上网电价将继续下降； 目前光伏投资回报周期已普遍低于 10 年，远低于光伏预期使用寿命（ 20-30 年）。 2、现状：光伏投资高速推进，中美欧成为引领者。 全球光伏产业保持高速增长，近 两年新增装机量持续创新高，我 国目前占全球份额 36%，欧美等国贡献超过 35%，印度和 东南亚等新兴市场成为后起之秀。 从能源发展结构看， 中国近 10 年光伏发电量年均增速 超过 70%，远超总电力年化增长率 5.74%，也大幅领先于核电、风电等其他清洁能源；但 光伏发电占比仍明显落后于欧洲，未来发展潜力巨大。 从新能源投资强度看， 中国高于欧 美， 中欧美新能源头投资总额占 GDP 分别为 0.6%/0.35%/0.25%，中国光伏投资已走在世 界前列。 从光伏建设分布导向看， 中国光伏建设以资源为主导，欧美以经济为主导； 中国 光伏建设 主要集中在西北及华北等光伏资源充裕的地区，欧洲则集中在德国、法国等经济 发达地区，美国加州、德州等发达地区的装机量远高于中西部太阳资源丰富地区。 3、展望：全球“双碳”目标明确，光伏装机未来可期。短期来看， 中性情景下，中 欧美 2022 年新增光伏装机量分别为 80/30/33GW；乐观情景下，中欧美 2022 年新增光伏 装机量分别为 90/35.7/37GW。 中期来看， 中欧美 2030 年光伏装机或为现有装机规模的 2- 4 倍， 中国 2030 年总装机量或超 1200GW，欧洲有望 超过 480GW， 美国光伏装机或可到达 400GW。 快速发展和碳中和情景下， 全球光伏装机或达到 6000/7700GW，其中 中美欧光伏 总需求接近 4700/6000GW； 若光伏产业保持高速发展，则中欧美光伏长期装机量约为 3106/540/1070GW；为实现 碳中和目标，则中欧美装机或达到 4000/700/1400GW。 风险因素：光伏 原材料 成本大幅增加 ； 碳中和 政策转向；能源价格大幅回调 。 大宗商品视角下的光伏产业系列专题 之总量篇：能源转型，春“光”正好 本文主要分析了光伏产业的发展现状，并测算了多维度、多情景下未来光伏装机的 市场空间。当前光伏在资源开发潜力和经济性上的优势日益凸显，行业投资保持高 速增长，中美欧成为行业引领者。为实现碳中和目标，全球光伏装机量或达到 6000- 7700GW， 中欧美装机量或达到 4000/700/1400GW，行业迎来加速发展期。 报告要点 中信期货研究 |专题报告 2 / 29 目录 摘要： . 1 一、全球太阳能资源分布和光伏产业发展潜力 . 5 （一）世界主要国家太阳能资源分布 . 5 1. 太阳能储量近似无穷，可开发程度高 5 2. 中国太阳能资源丰富，适合光伏产业发展 6 3. 南欧太阳能资源丰富，北欧纬度偏高资源较弱 7 4. 美国西 南太阳能资源多于东北 7 （二）全球及重点国家光伏发电成本和购电协议价 . 8 1. 全球平准化光伏发电成本（ LCOE）和购电协议价（ PPA）逐年下降，提升光伏竞争优势 8 2. 2019 年以来中国光伏 LCOE 已低于煤电上网价 9 3. 能源危机下，欧洲光伏迫切性和经济性提升 10 4. 2017 起美国光伏 LCOE 已低于 美国全行业平均电价 .11 （三）光伏电站投资回报周期远低于其预期使用寿命 . 11 二、 全球光伏产业发展现状 . 12 （一）全球光伏产业保持高速正增长 . 12 1. 光伏装机主要集中在少数发达国家及个别发展中国家 12 2. 全球人均光伏装机量前三的主要国家为德国、日本、西班牙 13 3. 中国新能源投资额及投资强度，高于欧洲及美国 14 （二）中国光伏产业发展情况 14 1. 中国光伏发电量增长总体 强于其他电力 14 2. 集中式光伏累计并网容量高，分布式光伏发展迅速 15 3. 近年中国光伏装机增长集中在华北及华东地区 16 （三）欧 洲光伏产业发展情况 17 1. 欧洲光伏发电占比居全球第一 17 2. 欧洲光伏集中在少数欧洲国家 18 3. 欧洲近年新增光伏装机同样较为集中 18 （四）美国光伏产业发展情况 19 1. 美国光伏发展弱于中国和欧洲 19 2. 美国光伏装机集中在三大区域 20 3. 美国光伏发电以大型电站为主，且占比逐年提高 20 （五）中欧美光伏建设逻辑及总结 . 21 三、 全球光伏产业展望 22 （一） 2022 年中美欧光伏装机规模测算 . 22 1. 谨慎 /中 性 /乐观假设下，中国 2022 年新增光伏装机 70/80/90GW 22 2. 谨慎 /中性 /乐观假设下，欧洲 2022 年新增光伏装机 22.2/30/35.7GW 23 3. 谨慎 /中性 /乐观假设下，美国 2022 年新增光伏装机 28/33/37GW 24 （二） 2030 年中欧美装机规模展望 . 25 1. 2030 年 中国光伏总装机量约为现有规模的 2-4 倍 .25 2. 2030 年欧洲光伏总装机量约为当前水平的 3-4 倍 .25 3. 2030 年美国光伏总装机量或将为当前规模的 3 倍以上 .25 中信期货研究 |专题报告 3 / 29 （三）中欧美加速发展和碳中和情境下，长期装机需求展望 . 26 1. 2050/2060 年世界光伏总装机量约为 6000-7700GW 之间 .26 2. 2060 年中国光伏总装机量将达到 3100 至 4000GW 27 3. 2050 年欧洲光伏总装机或在 540 至 690GW 之间 27 4. 2050 年美国光伏总装机量约为 1070-1376GW 之间 28 免责声明 . 29 图目录 图 1： 部分国家太阳能平均辐射量 5 图 2： 全球光伏发电潜力值 单位： kWh/kWp 6 图 3： 全球太阳水平辐射 单位： kWh/m2 .6 图 4： 中国太阳辐射等级和区域分布表 6 图 5： 中国光伏发电潜力长期平均值 单位： kWh/kWp 7 图 6： 欧洲光伏发电潜力长期平均值 单位： kWh/kWp 7 图 7： 北美光伏发电潜力长期平均值 单位： kWh/kWp 7 图 8： 美国太阳能发电潜力测算 8 图 9： 全球光伏平均 LCOE 及合约价格 .9 图 10： 全球部分国家 LCOE 走势 .9 图 11： 中国 LCOE 变化 10 图 12： 中国各省份煤炭基准上网电价与 2019LCOE 对比 10 图 13： 德国近五年电价与 2019 年德国光伏 LCOE 10 图 14： 美国全行业年度平均电价与美国光伏 LCOE 对比 11 图 15： 美国太阳能发电投资回报周期 注：无补贴，且不考虑选址 11 图 16： 世界光伏年度新增装机容量及增速 .12 图 17： 2020 年世界光伏累计装机容量分布 单位：兆瓦 12 图 18： 2020 年世界及部分国家装机量 .13 图 19： 印度越南光伏增长曲线 .13 图 20： 全球人均光伏装机量 .13 图 21： 中欧美新能源投资额及 GDP 占比 .14 图 22： 中国光伏发电量占比 .15 图 23： 中国各类发电方式发电量增速 .15 图 24： 中国历年集中式及分布式光伏电站并网容量 .16 图 25： 中国近年集中式及分布式光伏新增容量对比 .16 图 26： 中国各省光伏累计装机容量 单位：千瓦 16 图 27： 2021Q3 中国光伏新增装机容量分布 16 图 28： 中国各省集中式光伏累计装机容量分布 GW 17 图 29： 中国各省分布式光伏累计装机容量分布 GW 17 图 30： 欧洲光伏发电量占比 .17 图 31： 欧洲各类发电方式发电量增速 .17 图 32： 2021 年欧洲累计光伏装机热力图 .18 图 33： 欧洲光伏装机变化图 .18 中信期货研究 |专题报告 4 / 29 图 34： EU27 国 2021 年光伏主要装机国家占比 18 图 35： 欧洲 2015-2020 累计新增光伏装机热力图 .19 图 36： 美国光伏发电占比 .20 图 37： 美国各类发电方式发电量增速 .20 图 38： 美国 2021 累计大型光伏装机热力图 单位 : GW .20 图 39： 美国分类型光伏设备伏发电占比 .21 图 40： 2021 年中欧美光伏数据对比 .21 图 41： 2022 年中国光伏新增装机预测 单位： GW 23 图 42： 欧洲光伏协会 EU27 国 2022-2025 太阳能新增装机预测 23 图 43： 美国大型太阳能电站状态图（红色为正在建设） .24 图 44： 美国 2022 太阳能装机预测 单位： GW .24 图 45： 各国行业协会预测或国家目标装机量 (2030 年 ) 单位： GW 26 图 46： 世界光伏快速发展情景下装机量预测 .26 图 47： 世界碳中和情境下光伏装机量预测 .26 图 48： 中欧美光伏装机量长期预测 单位： GW 27 图 49： 中国光伏快速发展情景下装机量预测 .27 图 50： 中国碳中和情境下光伏装机量预测 .27 图 51： 欧洲光伏快速发展情景下装机量预测 .28 图 52： 欧洲碳中和情境下光伏装机量预测 .28 图 53： 美国光伏快速发展情景下装机量预测 .28 图 54： 美国碳中和情境下光伏装机量预测 .28 中信期货研究 |专题报告 5 / 29 一、全球太阳能资源分布和光伏产业发展潜力 （一） 世界主要国家太阳能资源分布 1. 太阳能储量近似无穷，可开发程度高 理论上太阳能可覆盖全球能源总消费。 到达地球大气层的太阳辐射中，约 47% 能到达地球表面，每年到达地表的太阳辐射总量是 2021 年全球能源消费总和的 7300 倍。全球地表每小时收到约 430x1018焦耳的能量， 72 分钟的太阳辐射能量便 等于 2021 年全球能源消费总和。如果以 23%的光电效率， 70%年度日照时间计算， 理想情况下，约 44 万平方公里（近似西班牙面积）的太阳能板便能覆盖全球 2021 年能源总消费。 图 1： 部分国家太阳能平均辐射量 国家 年平均辐射量 MJ/m2 中国 5750 德国 3530 法国 3880 意大利 4730 日本 4090 英国 3640 资料来源： 公开资料整理 中信期货研究所 全球太阳能主要集中在温带及热带地区，与人口分布结构相似 。纬度越低， 地貌越平坦，海拔越高，日照时间越长，地面能接收到的太阳能辐射越多；根据 国际太阳能热利用区域分类，北非、中东、中国西部、美国西南、墨西哥、南欧、 澳大利亚和南美洲东西海岸拥有全世界最佳的太阳能辐射强度和日照时间。 太阳辐射水平以 kWh/m2 或 MJ/m2 为单位，能够直观表示某地区每年或每天 每平米能够接收到的太阳辐射量；光伏发电潜力值通常以 kWh/kWp 为单位，能够 体现出地区光伏发电的能力，通常太阳辐射量越大越好，光伏发电潜力值越高。 中信期货研究 |专题报告 6 / 29 图 2： 全球光伏发电潜力值 单位： kWh/kWp 图 3： 全球太阳水平辐射 单位： kWh/m2 数据来源： WorldBank Solargis中信期货研究所 数据来源 : WorldBank Solargis 中信期货研究所 2. 中国太阳能资源丰富，适合光伏产业发展 中国是全球太阳能资源最丰富的地区，主要集中在内蒙、甘肃、青海及西藏。 根据中国太阳能辐射总量等级划分，约有 22.8%的国土面积属于最丰富带，年辐 射总量不低于 1750kWh/m2， 44%的面积属于很丰富带，年辐射量在 1400-1750 kWh/m2之间。通常情况下，年辐射量超过 1400kWh/m2是用来计算光伏电站可开发 性的基础条件，因此 我国有 66.8%的土地有潜力成为较高性价比的光伏电站选址 。 同时，中国超过一半的土地能达到每日 4.5 kWh/kWp 的光伏发电潜力，是世界太 阳能资源最优秀的地区之一。 图 4： 中国太阳辐射等级和区域分布表 名 称 年总量 (MJ/m2) 年总量 (kWh/m2) 年平均辐照 度 (W/m2) 占国土面积 (%) 主要地区 最丰富带 ≥ 6300 ≥ 1750 约≥ 200 约 22.8 内蒙额济纳旗以西、甘肃酒泉以西、青海 100oE 以西大部分地 区、西藏 94oE 以西大部分地区、新疆东部边缘地区、四川甘孜 部分地区 很丰富带 5040～6300 1400～ 1750 约 160～ 200 约 44.0 新疆大部、内蒙额济纳旗以东大部、黑龙江西部、吉林西部、 辽宁西部、河北大部、北京、天津、山东东部、山西大部、陕 西北部、宁夏、甘肃酒泉以东大部、青海东部边缘、西藏 94oE 以东、四川中西部、云南大部、海南 较丰富带 3780～5040 1050～ 1400 约 120～ 160 约 29.8 内蒙 50oN 以北、黑龙江大部、吉林中东部、辽宁中东部、山东 中西部、山西南部、陕西中南部、甘肃东部边缘、四川中部、 云南东部边缘、贵州南部、湖南大部、湖北大部、广西、广 东、福建、江西、浙江、安徽、江苏、河南 一般带 欧洲 美国。 投资强度指每年新能源投资额占国家当 年 GDP 的百分比。我们发现，中国投资强度在 2012 年之后保持领先，往往占比超 过 GDP 的 0.6%，最高水平在 0.9%-1.2%之间；欧洲投资强度在 2013 年以后维持 在 0.35%左右，历史最高接近 0.7%；美国新能源投资强度近十年维持在 0.25%左 右， 随着美国 GDP 的增长，新能源投资会相应增长。 中欧美新能源投资的强度不同，一定程度反映了新能源在各国政府中的优先 级不同。 其中，新能源在中国和欧洲的地位较高，中欧都曾大量投资过新能源产 业，投资强度在部分年份都有激增；相比于中欧，美国没有表现出对新能源产业 的额外意愿，过去十年投资强度变化不大，维持在 0.25%左右。 图 21： 中欧美新能源投资额及 GDP 占比 资料来源： Bloomberg WInd 中信期货研究所 （二）中国光伏产业发展情况 1. 中国光伏发电量增长总体强于其他电力 中国光伏发电量过去 9 年增长近 25 倍。 2013 年，中国总发电量 537 万 GWh， 其中光伏仅有 8300GWh，占比 0.16%； 2021 年，中国总发电量相比 2013 年增长 55.9%，达到 838 万 GWh，其中光伏有 32.7 万 GWh，占比达到 3.9%。光伏发电量 0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1.4% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 十亿美元 美国 欧洲 中国 美国新能源投资占 GDP比例 欧洲新能源投资占 GDP比例 中国新能源投资占 GDP比例 中信期货研究 |专题报告 15 / 29 年平均增速超过 70%，远超此时间段中国总电力年化增长率的 5.74%。 图 22： 中国光伏发电量占比 图 23： 中国 各类发电方式发电量增速 数据来源： Wind 中信期货研究所 数据来源 : Wind 中信期货研究所 近年中国光伏发电量是清洁能源中增长最快的。 从 2013-2021 年来看，中国 主要清洁能源，核电、风电、光伏年化增速均超过中国电力总增长，显示中国近 年正在向能源转型积极推进。分开来看，光伏年化增长率达到 71.5%，而核电、 风电分别为 17.3%和 23.1%，近年光伏增长速度大幅领先。 2022 年 2 月光伏装机量再创同比新高，达到 10GW。 与光伏自身比较， 10GW 装机量约为 2021 年 2 月的 2.3 倍。与其他清洁能源相比，是风电同期的 2 倍， 超过核电 2021 年全年装机量的 3 倍。因此，预计未来光伏装机有较高需求。 2. 集中式光伏累计并网容量高，分布式光伏发展迅速 集中式光伏总量庞大，分布式光伏增量可期。 从总量上看，集中式光伏累计 并网容量高于分布式光伏；从增量来看，分布式光伏新增并网有超过集中式光伏 的趋势。由于中国建设集中式光伏电站时期早于分布式电站，截止 2021 年，中国 集中式光伏电站装机近 20 万兆瓦，分布式光伏装机约 10.7 万兆瓦 （ 200/107GW） 。 考虑到电网消纳的问题，近年来分布式光伏增量开始超过集中式光伏。 据统计， 2021 年第 3、第 4 季度，中国分布式光伏新增容量超过集中式光伏。 0.16% 0.41% 0.69% 1.10% 1.83% 2.53% 3.06% 3.42% 3.90% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0% 2.5% 3.0% 3.5% 4.0% 4.5% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 光伏发电占比 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 总发电量增长率 光伏发电增长率 核电增长率 风电增长率 中信期货研究 |专题报告 16 / 29 图 24： 中国历年集中式及分布式光伏电站并网容量 图 25： 中国 近年集中式及分布式光伏新增容量对比 数据来源： Wind 中信期货研究所 数据来源 : Wind 中信期货研究所 3. 近年中国光伏装机增长集中在华北及华东地区 东部沿海地区近几年光伏发展较快。 近年新增装机主要集中在东部沿海地区， 并以分布式光伏为主。目前华东华北地区已经成为我国太阳能光伏装机量最大的 区域。山东、河北、江苏成为中国光伏装机量最大的三个省份，分别拥有 2868 万 千瓦、 2558 万千瓦、 1812 万千瓦的装机容量 （ 28/25/18GW）。 图 26： 中国各省光伏累计装机容量 单位： 千瓦 图 27： 2021Q3 中国光伏新增装机容量分布 数据来源： Wind 中信期货研究所 数据来源 : Wind 中信期货研究所 西部以集中式光伏为主，东部以分布式光伏为主。 集中光伏电站西部居多， 高效利用优质太阳能资源；分布式光伏东部居多，提高电网消纳能力。由于太阳 能电网消纳问题尚未解决，分布式光伏能够更好结合人口和用电需求，提高光伏 利用率；同时初始投资金额低、配套设施建设快、回报周期短，因此近年来分布 式光伏发展迅速。集中式光伏发电能力强，但与人口不匹配，因此 输电储电技术 的进步将带动新一轮集中式光伏的建设周期。 10000 30000 50000 70000 90000 110000 130000 150000 170000 190000 210000 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 兆瓦 集中式光伏电站 分布式光伏电站 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 2015/12 2016/12 2017/12 2018/12 2019/12 2020/12 2021/12 兆瓦 新增并网容量：分布式光伏 新增并网容量：集中式光伏 中信期货研究 |专题报告 17 / 29 图 28： 中国各省集中式光伏累计装机容量分布 GW 图 29： 中国各省分布式光伏累计装机容量分布 GW 数据来源： Wind 中信期货研究所 数据来源 : Wind 中信期货研究所 （三）欧洲光伏产业发展情况 1. 欧洲光伏发电占比居全球第一 欧洲光伏发电量占比在 2010-2020 期间从 1.02%增长至 6.64%。 自欧洲达到 碳达峰以来，欧洲 27 国年度总发电量始终维持在 225 万 GWh，其中光伏从 2.3 万 GWh 增长至 14.4 万 GWh，近十年年化增长率约为 20%。 图 30： 欧洲光伏发电量占比 图 31： 欧洲各类发电方式发电量增速 数据来源： Eurostat 中信期货研究所 数据来源 : Eurostat 中信期货研究所 欧洲能源结构不断改善，风光发电持续增加。 从欧洲各类发电增速来看，化 石能源及核电在过去 20 年间，大部分年份为负增长。其中， EU27 国化石能源发 电量 2000-2020 年，从 95万 GWh 减少到 57.8 万 GWh，占比从 43.3%减少到 26.6%； 核电发电量则从 83.7 万 GWh 减少到 66.8 万 GWh，占比从 38%减少至 30.7%。考虑 到欧洲总发电量维持不变，以及近年流行的反核浪潮，光伏及风电装机会进一步 增长，填补化石能源及核电的空缺。 1.02% 2.09% 3.08% 3.69% 4.18% 4.42% 4.44% 4.69% 4.91% 5.45% 6.64% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 欧洲光伏发电占比 -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 光伏 风电 化石能源 核电 中信期货研究 |专题报告 18 / 29 2. 欧洲光伏集中在少数欧洲国家 图 32： 2021 年欧洲累计光伏装机热力图 资料来源： Eurostat中信期货研究所 欧洲光伏装机主要集中在德意西法四个国家。 德国、意大利、西班牙、法国 合计占比接近 3/4。 2021 年德国装机量占欧洲 27 国总装机量的 36%，意大利、西 班牙、法国分别为 14%、 10%和 9%。 2021 年累计装机量分别为， 59GW、 22.5GW、 16.4GW 和 14.5GW。 图 33： 欧洲光伏装机变化图 图 34： EU27 国 2021 年光伏主要装机国家占比 数据来源： Eurostat 中信期货研究所 数据来源 : Eurostat 中信期货研究所 3. 欧洲近年新增光伏装机同样较为集中 欧洲 27 国 2021 年新增装机合计 25.9GW。 相比于 2020 年新增装机量， 2021 年增长率达到 34%,增幅明显。其中，德国、西班牙、荷兰、波兰、法国分别新增 5.3GW、 3.8GW、 3.3GW、 3.2GW 以及 2.5GW。这五个国家合计新增 18.1GW，占总新 增约 70%，说明欧洲光伏新增装机量集中度高。 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 GW 法国 西班牙 意大利 德国 欧洲 27国 德国 36% 意大利 14% 西班牙 10% 法国 9% 其他 31% 中信期货研究 |专题报告 19 / 29 欧洲光伏发展缺乏平衡，过去五年新增光伏同样主要集中在少数国家。 过去 五年，增量前五的国家分别是：德国、荷兰、土耳其、西班牙、法国。从地理位 置上看，过去五年新增光伏主要集中西欧、中欧、及东欧少部分国家，增量与光 伏资源强度不匹配。例如，希腊、保加利亚、意大利等国拥有欧洲最优质的太阳 能资源，但过去五年开发力度较低。 一定程度上，欧洲光伏开发与经济水平及国 家发展程度相关性更高。 图 35： 欧洲 2015-2020 累计新增光伏装机热力图 资料来源： Eurostat中信期货研究所 （四）美国光伏产业发展情况 1. 美国光伏发展弱于中国和欧洲 美国光伏发电占 比虽增长明显，但绝对值依旧较低。 2021 年，美国光伏发电 占比为 2.79%，而中国与欧州同年占比分别为 3.9%及 6.6%。从发电量来看，美国 在 2007 年达到碳达峰，年度发电量在 410 万 GWh 波动， 2021 年光伏发电量为 11.5 万 GWh。 美国煤炭发电量持续负增长，风光天然气填补空缺。 2007 年至 2021 年，煤 炭发电量由 200 万 GWh 减少到 90 万 GWh。在此期间，天然气增长 70 万 GWh，光 伏和风电分别增长 34 万 GWh 和 14 万 GWh，合计填补了煤炭发电的空缺。尽管光 伏增速在过去几年保持在 20%以上，但增量较低，远 不及天然气。 中信期货研究 |专题报告 20 / 29 图 36： 美国光伏发电占比 图 37： 美国各类发电方式发电量增速 数据来源： EIA 中信期货研究所 数据来源 : EIA 中信期货研究所 2. 美国光伏装机集中在三大区域 西海岸、南方及东海岸是美国装机量最多的三个地区。 截止 2021 年，美国大 于 1MW 的电站总装机量约为 54.7GW。以州为单位进行排名，装机量前五的州分别 为加利福利亚、德克萨斯、北卡罗莱纳、弗罗里达、以及内华达，装机量依次为 14.4GW、 7GW、 5.3GW、 4.6GW、和 2.9GW。这些州基本位于美国光伏资源 较高的地 区，但光伏资源最为丰富的中西部地区，如内华达、犹他、新墨西哥州等装机量 依然较低。 图 38： 美国 2021 累计大型光伏装机热力图 单位 : GW 资料来源： EIA 中信期货研究所 3. 美国光伏发电以大型电站为主，且占比逐年提高 过去 8 年，美国大型光伏电站发电量增幅高于小型电站。 根据 EIA 的分类， 超过 1MW 的光伏电站为大型，而低于 1MW 的光伏电站为小型。 2014 年，美国大型 光伏电站发电量为 1.77 万 GWh，占总光伏发电量 61.2%。 2021 年，大型光伏电站 0.03% 0.04% 0.11% 0.22% 0.43% 0.61% 0.88% 1.32% 1.53% 1.74% 2.23% 2.79% 0.0% 0.5% 1.0% 1.5% 2.0% 2.5% 3.0% 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 光伏发电占比 -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 光伏 风电 核电 天然气 煤炭 中信期货研究 |专题报告 21 / 29 发电量为 11.5 万 GWh，占比提升至 70.1%。因此，过去几年美国以建造装机大于 1MW 光伏电站为主。 图 39： 美国分类型光伏设备伏发电占比 资料来源： EIA 中信期货研究所 （五）中欧美光伏建设逻辑及总结 中国光伏建设以资源为主导，欧美以经济为主导。 从各国及地区的光伏装机 容量来看， 中国 光伏主要装机量位于西部及华北等光伏资源优质地区，西部没有 因为经济水平而影响光伏的装机量，同时华南也没有因为经济水平高装机量高于 西部和华北。 欧洲 光伏资源优质地区 为南欧地区，如希腊、西班牙、意大利、保 加利亚、阿尔巴尼亚等地区，但从装机地图来看，欧洲光伏主要集中在几个经济 较为发达的国家，如德国、法国、西班牙、荷兰等地。 美国 与欧洲情况类似，中 西部太阳资源丰富的地区如科罗拉多、犹他、内华达、俄克拉荷马等地，装机量 远不如美国经济发达地区如加州、德州及东部沿海地区。 图 40： 2021 年中欧美光伏数据对比 国家 2021 新增装机 量 发电占比 近 10 年装机平均增速 近 10 年平均年 度新能源投资 金额 (十亿美元 ) 近 10 年平均新能源投资强 度 （新能源投资额 /GDP） 中国 54.8GW 3.9% 76% 82.22 0.76% 欧洲 27 国 25.9GW 6.64% （ 2020） 17.8% 76.23 0.4% 美国 23.6GW 2.79% 45% 44.6 0.25% 资料来源： EIA Bloomberg Wind 中信期货研究所 60% 62% 64% 66% 68% 70% 72% 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 180000 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 GWh 美国大型光伏电站年发电量（ 1MW) 美国小型光伏电站年发电量（ 1MW)并网发电。 美国光伏装机包括小型电站和大型电站， 2021 年美国小 于 1MW 的光伏电站发电量是大于 1MW 光伏电站发电量的 30%。 在发电比值维持不 变的情况下，美国 2022 年小型光伏电站增量约为 6.5GW，两者合计 28GW。 考虑 到此类光伏装机为已知计划装机量，我们将其作为 2022 年谨慎预测。 图 43： 美国大型太阳能电站状态图（红色为正在建设） 资料来源： SEIA 中信期货研究所 中性和乐观预测： 过去五年美国平均光伏装机增长率为 38%，由此推算 2022 年美国新增装机 33GW。此外，美国由于政党不同导致对新能源建设的态度不同， 拜登政府执政的 2021 年，美国光伏装机增长率为 58%；假设拜登能源政策可以延 续，保持较高装机增长， 乐观预测美国 2022 装机总量将达到 37.3GW。 图 44： 美国 2022 太阳能装机预测 单位： GW 光伏新增装机量（小型 +大型） 2019 7.5 2020 14.9 2021 23.6 大型光伏电站 1MW 小型光伏电站 1MW 新增总量 同比增速 2022E 谨慎 21.5 6.5 28 18.6% 2022E 中性 25.4 7.6 33 39.8% 2022E 乐观 28.7 8.6 37.3 58.1% 资料来源： EIA SEIA 中信期货研究所 中信期货研究 |专题报告 25 / 29 （二） 2030 年中欧美装机规模展望 1. 2030 年 中国光伏总装机量约为现有规模的 2-4 倍 中国 2030 总光伏装机量约为现有装机规模的 2-4 倍。 习近平总书记在 2020 年气候雄心峰会中提到， 2030 年中国风光合计装机达到 1200GW。假设现有的风光 结构不变 ， 2030 年预计光伏 累计 装机量达到 600GW，是目前装机容量的两倍。全 球能源互联网发展合作组织预测 2030 年中国光伏装机量为 1025GW。此外，学者 在《自然 -通讯》杂志中发表论文预测，基于过去光伏成本的下降趋势，中国 2030 年光伏装机有望超过 1200GW，为现有装机的四倍。考虑到过去十年中国光伏累计 装机量约 300GW，以及 2021 年 54.8GW 的新增装机量， 我们认为 2030 年完成 600GW 光伏装机量风险较低，中国更有可能向 1025-1200GW 光伏装机量接近。 2. 2030 年欧洲光伏总装机量约为当前水平的 3-4 倍 欧洲 2030 累计光伏装机或将达到 479-672GW。 欧洲能源气候规划中提到的光 伏目标为 335GW,与中国在气候雄心峰会中提到的目标性质类似，较为保守。考虑 到欧洲现有近 200GW 的装机规模和 2021 年度新增装机量，欧洲在 2030 年实现 335GW 的光伏装机目标可能性较大。此外，欧洲光伏协会对 2030 提出中性 /乐观 /碳中和情景的装机量预测，分别为 479/672/870GW。考虑到近期地缘政治危机和 欧洲能源独立需求，预计新能源将加速发展。 我们认为 2030 年欧洲光伏装机能 超过欧洲光伏协会的中性预测 479GW，有望接近乐观预测值 672GW。 3. 2030 年美国光伏总装机量或将为当前规模的 3 倍以上 美国 2030 年累计光伏装机或超 400GW。 美国光伏协会提出 400GW 光伏总装机 量预测，而拜登“ 30% by 30”计划以 2030 总装机 850GW 为目标。截止 2021 年， 美国光伏装机约为 120GW， 2021 年新增为 23.6GW，若未来美国能推出更多的新能 源支持政策且加大投资，那么 400GW 装机有望实现。而想要实现拜登提出 2030 年 电网碳中和的目标，美国光伏协会预计 2030 年需要 850GW 的光伏装机量。 如果 拜登的能 源计划能顺利执行，且延续至下届政府， 2030 年美国光伏装机量有望超 过 400GW，但实现 850GW 装机较为困难。 中信期货研究 |专题报告 26 / 29 图 45： 各国行业协会预测或国家目标装机量 (2030 年 ) 单位： GW 国家 机构 /单位 /计划 性质 累计装机量 光伏年化新增需求预计（ 2021-2030） 中国 气候雄心峰会 承诺 风电合计 1200 35 全球能源互联网发展合 作组织 预测 1025 80 《自然 -通讯》杂志 预测 1260 106 欧洲 NECP 目标 335 20 Solar Power Europe 中性预测 479 35 乐观预测 672 56 碳中和预测 870 78 美国 SEIA 预测 400 33 拜登 2030 电网零排放 计划 目标 850 83 资料来源： 网络公开资料 中信期货研究所 （三）中欧美加速发展和碳中和情境下，长期装机需求展望 1. 2050/2060 年世界光伏总装机量约为 6000-7700GW 之间 在光伏产业快速发展和碳中和情境下， 2050-2060 年世界光伏总装机量分别 可能达到 6000/7700GW。 2020 年，欧洲光伏协会统计世界光伏装机量约为 707GW， 同时 BP 估计 2020 年世界光伏发电占比约为 3.1%。因此，基于国际可再生能源机 构和 BP 对未来世界电力结构的预测，我们推算在 2050-2060 年间光伏装机总量。 图