“双碳”目标下，生产多晶硅能耗到底有多高?

今年以来，在国家“3060双碳”大战略下，光伏产业成为宏观经济中最红火的产业之一。作为光伏产业中最基础的底层原料——多晶硅，在人们日常生活中很多人对它并不陌生。它是生产光伏发电所必须的太阳能电池板最主要的原料。

但是，一直以来外界对于多晶硅的生产都存在不少认识上的误区。甚至不少人对多晶硅生产还停留在“高能耗、高污染”的印象中。

实际情况却是经过十多年来的发展，在国内多晶硅生产厂家，不断努力，不断推进自主技术研发，国内多晶硅早已实现了清洁生产。多晶硅综合能耗降低超过90%，并有效解决了污染问题。

在当今世界面临愈来愈严峻的气温升高造成极端天气频发的挑战下，任何一项生产产业都面临能耗的考量。

服务于国家“3060双碳”大战略下最重要的产业——光伏产业也不能例外。

而在光伏产业中，能耗主要集中在多晶硅生产和加工环节。这同时也是外界一直以来对多晶硅有所误解的环节。

多晶硅生产和加工环节到底能耗有多高?相比其他传统能源，多晶硅生产和加工是否具备节能优势?

生产多晶硅背后：节约碳排放33倍

让我们先来看一组数据，对比一下当下使用最多的传统能源——燃油所带来的能耗。

从目前国内的消费端看，目前交通运输用油约占我国每年原油消费总量的70%。但从燃油汽车百公里所需的油费看，约为电动汽车百公里消耗的电费四到五倍。

因此以燃油汽车和电动汽车输出的等效能量计算，在目前的消费端，电动汽车使用成本只有燃油汽车的1/4到1/5。

近两年来，世界原油的平均价格约为50美元每桶。以此推算，等效能量的电价成本相比原油成本，价格约为10美元左右。

经过最近十多年国内光伏发电技术的快速跃升，各项成本大幅下降，当前光伏发电已基本实现平价上网。

以平价上网电价推算，可以说光伏发电成本实际也降到了10美元左右每桶原油的价格，且光伏发电全过程零污染、零排放。

经过最近几年光伏产业快速发展，当前我国已形成了200GW左右的光伏发电产能。每年发出的电力，约相当于1亿吨燃油输出的等效能量。目前消费1亿吨燃油，大约会产生3.5亿吨碳排放。

再从整体光伏产业链看，生产200GW发电的光伏系统大约需要消耗60万吨高纯晶硅。

根据测算，目前光伏产业高纯晶硅生产龙头企业——永祥股份拟规划建设的20万吨高纯晶硅项目，全部投产后每年预计产生350万吨碳排放。由此可推算出生产60万吨高纯晶硅将产生1050万吨碳排放。

但永祥股份20万吨高纯晶硅生产项目，所生产的高纯晶硅在转化为光伏发电系统后，每年通过太阳能发电节约的碳排放量可以高达3.5亿吨。相比生产所需的1050万吨碳排放，节约的碳排放量是其生产所需碳排放量的33倍!

这意味着永祥股份20万吨高纯晶硅项目，在全部投产后，其生产的高纯晶硅在转变为光伏发电系统后，每年可以节约1.17亿吨碳排放。

可以说其自身生产高纯晶硅所产生的350万吨的碳排放，在光伏系统建成发电后10天左右即可被全部“抵消”。

而目前光伏发电系统可以稳定运行发电25年以上，由此可以看出永祥股份这类高纯晶硅生产企业在未来对世界实现碳中和的伟大目标，可以创造多大的贡献。

另外，从能源的投入和产出来看，生产1kg高纯晶硅需要耗电50kwh左右，硅料拉棒、切片环节需要20-30kwh，制造电池、光伏玻璃、生产铝合金主辅材等环节共计耗能20kwh左右。整体上看，生产1kg高纯晶硅并将其制成光伏系统大约耗电在100kwh。

目前每3kg高纯晶硅可制造1kw光伏系统，这意味着生产1kw系统全过程需耗电300kwh左右。而1kw系统每年可发电约1500kwh，意味着制造光伏系统全过程的能耗，在光伏电站建成发电后半年左右即可全部收回。

以前有段时间，大家说多晶硅是高载能产业，多晶硅的生产原来需要300千瓦时一公斤，现在降到了50千瓦时到60千瓦时，拉棒切片还需要20到30千瓦时，玻璃铝合金电池制造组件生产等还将消耗差不多20度电。可是，其中三公斤多晶硅对应的系统，一共消耗300千瓦时的电力，建成以后大约4到6个月就可以完全收回所有从沙子到工业硅，到多晶硅、到单晶硅，再到电池、组件全过程的能源消费。

光伏发电系统设计的系统寿命是25年，有条件的地方可以工作30到50年。这是我们人类历史上对能源利用、投入产出最高的产业之一。

在碳达峰、碳中和的路上，需要节能减排、控制能源消耗。经过分析，光伏行业的能源消耗和二氧化碳的排放，从二氧化碳排放1吨的角度来看，光伏发电系统每排放1吨二氧化碳，一年的运行中就会节约和减少30吨到50吨二氧化碳的排放。这个数据可谓非常壮观。

国家能源战略安全：光伏新能源意义重大

另外，现在从国家的能源战略安全看，2019年，我国就进口了原油5.06亿吨，外汇支出达到了2413亿美元，当年就成为净消耗外汇最大的商品。

2020年原油进口继续增长到5.42亿吨，原油外贸依存度创下73.5%的历史新高。当年因油价下跌，外汇支出有所减少，但仍达到1900亿美元左右。

2021年，随着油价的回升，进口原油预计将超过3000亿美元!而在我国进口的原油中，约有80%需要经过马六甲海峡，国家能源安全、外汇储备面临较大风险。

当前，中美关系不容乐观。拜登政府将中国定义为“最大的竞争对手”，并极力拉拢盟友共同实施围堵。一旦冲突升级，我国海上贸易线若被封锁，国内能源供给、经济发展、人民生活将面临严峻考验。

从维护国家能源和外汇安全的角度考虑，我国完全有条件用10到20年时间，实现能源增量的70%、存量的30%到50%的可再生清洁化替代，使国家能源供给的主动权牢牢掌握在自己手中。一劳永逸地解决原油进口可能被“卡脖子”的问题。

如果国家战略需要，还可以进一步加快发展速度，用10年左右的时间实现这一能源替代目标。

因此，无论从经济性、碳减排、能源的投入产出，以及维护国家能源和外汇安全等多个角度思考，以光伏为代表的可再生能源目前都已经具备了大规模应用、替代化石能源的总体条件，成为了推动双碳目标实现、推进全球能源转型升级的主力军。