新能源革命席卷全球，清洁能源代替化石能源势在必行。其中，太阳能光伏（以光发电）是前景最被外界看好的清洁能源之一。目前，中国在太阳能光伏产业上的发展走在世界前列。
由APEC中国工商理事会与国家发改委国际合作中心联合发布的《超越净零碳》指出，在中国推动下，2021年全球太阳能光伏装机成本较2010年下降约82%。
“中国对全球光伏产业贡献巨大，可以说以一己之力在过去的10年把光伏的成本降了一个数量级……有没有可能把中国的贡献量化出来？”10月27日，纽约州立大学石溪分校（石溪大学）技术与社会系助理教授何钢在微博上回忆起自己三年前的想法。
何钢微博截图
正是在这样的想法推动下，何钢与其他学者共同完成了论文《Quantifying the cost savings of global solar photovoltaic supply chains（量化太阳能光伏产业全球供应链所节约的成本）》，该论文于今年10月发表在《自然》杂志上。
记者注意到，该论文主要得出了三大结论：
（1）光伏成本速降，中国贡献巨大：如果没有以中国为主的光伏全球供应链，各国以10年为期（2008年~2018年）逐步转为全部由自己国家生产的话，从2008到2020年，美国将为同样的装机容量多付约240亿美元（190亿~310亿美元），德国将为同样的装机容量多付约70亿美元（50亿~90亿美元）。（记者注：上述括号内的数值为95%置信区间的误差范围，下文同样如此。）（2）中国也受益颇丰：中国也是光伏全球供应链的受益者，除了生产企业出口创汇外，如果没有全球市场，中国将为同样的装机多付约360亿美元（260亿~450亿美元）。（3）若全球供应链脱钩，光伏成本将增加20%~25%：从2021年开始，如果各国以10年为期（2021年~2030年）全部转由自己国家生产，到2030年光伏的价格将比依赖全球产业链条的条件下高出20%~25%。实现全球应对气候变化的目标需要大规模快速推广安装可再生能源，各国依赖自己生产将推迟可再生能源成本下降这一进程，进而影响应对气候目标的实现。
近日，记者就该论文专访了何钢。
记者：您在微博上说这篇论文主要是来自于三年前的一个研究想法，三年前的研究想法，对今天还适用吗？有什么“变化”和“不变”？
何钢：受疫情、战争、极端气候事件等带来的影响，全球供应链受到了很大的冲击，各国都在重整或重塑供应链以确保关键清洁能源产品和服务的安全保障。
这三年人们也更切身地感受到了气候变化的影响，比方说中国南方今年持续的大范围干旱，欧美天气高温以及带来的肆虐山火等灾害，气候灾难正以更快的频率和更大的规模影响到人们的生产和生活。
一方面是应对气候变化，这要求我们以前所未有的速度和规模推广可再生能源，这就需要更便宜、更具竞争力的风电和光伏产品；另一方面，各国推出关税、产业政策等阻止产品、人才和技术等自由流动，这会增加可再生能源的成本。
这两者的悖论因为气候灾难和不确定性事件更加突出，这也是为什么我们希望量化全球供应链在应对气候变化当中的作用，希望政策制定者能认识到这个悖论，从而移除或减少那些会影响全球应对气候变化合作的政策和措施。
记者：这次的研究主要是选定了中国、美国和德国，为什么会选择这三个国家？
何钢：选择这三个国家进行研究主要有三个原因。
第一是这三个国家在全球光伏产业链的地位。2021年，中国、美国和德国的累计安装容量占全球的一半以上；
（记者注：光伏装机容量是衡量太阳能光伏产业的重要数据。以中国为例，我国2021年新增光伏发电并网装机容量约5300万千瓦，连续9年稳居世界首位。截至2021年底，中国的光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦，连续7年稳居全球首位。）
第二个原因是三个国家在全球产业链当中的合作紧密，形成了全球产业链条的紧密合作；
第三是数据可得性。我们也希望包含更多国家，但受到数据可得性的限制。
考虑以上三点，这三个国家很具代表性，结论也因此具有全球意义。
记者：在您看来，现在全球的光伏产业链呈现出什么样的竞争格局？
何钢：光伏全球产业链最重要的特点就是中国在全产业链条的主导地位。
根据国际能源署2022年7月发布的《光伏全球供应链》特别报告，2021年中国生产能力在全球占比中，多晶硅占79.4%，硅片占96.8%，电池占85.1%，光伏组件占74.7%，未来还将进一步升高。
（记者注：光伏产业链主要有五大环节构成，即硅料——硅片——电池——组件——光伏电站。）
光伏发电在很多地方已经实现了平价上网，这意味着光伏在成本上已经具备了市场竞争力。未来30~40年，会是光伏等新能源的爆发式发展的阶段，风、光等可再生能源基本要实现10倍增长。
市场的需求意味着很多国家都会试图在光伏产业链条上拓展，但要改变中国已经打造的全产业链条的竞争优势并不容易。
记者：整个研究得出来的结论在您的预料之内吗？
何钢：我们当时预期节约的成本会很多，但具体数据我们并不明确。
记者：从国内的数据来看，硅料的价格大约从2021年初的8万元/吨上涨至如今约30万元/吨左右，硅料价格的变动会不会对研究带来影响？
何钢：这不是硅料价格第一次发生大幅度变动。2003年约40美元/千克，到2005年上涨到100美元/千克，到2008年达到历史高位400美元/千克，然后迅速跌回100美元/千克并逐渐下降到20美元/千克以内。正是硅料价格的这种波动，我们的模型考虑了硅料价格的影响。
硅料价格波动会对组件成本有影响，但会同时影响到全球市场和各国国内市场的价格，而我们关注的是两者的价格差，因此我们模型的结果仍然有效。
记者：研究结果中提到，从2008年到2020年，全球化的光伏产业链为美国节省了240亿美元、为德国节省了70亿美元、为中国节省了360亿美元，可以用比较简单易懂的话解释一下这些数据是怎么量化计算出来的吗？
何钢：这些数据是通过学习曲线模型模拟计算出来的，学习曲线描述的是成本与累计产出之间的关系。
具体到光伏，学习曲线描述的是光伏组件成本与累计组件生产或累计光伏安装容量的关系。简单来说，生产越多，规模越大，效率越高，单位成本越低。
为了便于计算和比较，通常我们用装机规模每翻一番、成本下降的比例（**%）来表达学习速率。比方说，我们研究发现：从2007年到2020年，累计装机容量每翻一番，中国光伏组件成本下降32.3%，即中国光伏组件的学习速率为32.3%。
我们根据经典的学习曲线模型开发了一个双要素学习曲线模型，既考虑累计光伏安装容量，也考虑最为重要的成本因素——硅料价格的变化。
为了计算节约的成本，我们设计了两个情景。
一个是全球市场情景，即各国都可以从全球累计光伏安装容量当中学习，这个情景的模拟结果与真实历史价格十分接近，说明我们研究的2006年到2020年期间是全球化市场。另一个情景是各国以10年为期全部转为国内生产，对学习曲线的新增贡献则从全球光伏安装容量逐步过渡到只能从各自国内安装容量中学习。因为各国国内安装容量远远小于全球安装容量，因此成本的下降幅度会被推迟。
以这两个情景当中各年的价格差乘以各国同年新增安装容量，就可以得出各国因为全球供应链带来的成本节约。
我们估计：从2008年到2020年，光伏组件全球供应链为美国节省了240亿美元（190亿~310亿美元），为德国节省了70亿美元（50亿~90亿美元），为中国节省了360亿美元（260亿~450亿美元）。
记者：关于学习速率的说法——累计安装容量每翻一番、组件的成本下降**%，安装容量上升后，成本一定会下降吗？
何钢：“做中学（Learn by doing）”与“研中学（learn by researching）”是学习的主要来源，而规模经济（生产越多效率越高成本越小）与范围经济（产业链集群加速创新分摊成本）又是“做中学”成本下降的主要原因。
学习曲线因为模型较为直接，只需要两个变量，成本和装机，也被经验数据所验证，很多技术的成本变化比较符合学习曲线的规律，因此在能源技术创新研究中广为使用。这也常被用于模型研究当中对未来技术成本的预测，比方说装机容量达到某一规模时技术成本的水平。
一般而言，随着技术的进步，成本会呈现下降的趋势。但也有例外，比方说欧美因为对安全性和核废料处理的规制，使得核电成本在这些国家不降反升。
记者：您在做这个研究的过程中有遇到什么趣事吗？
何钢：研究当中有几个重要的节点。
第一个是我们大致完成数据搜集、开始做模型模拟工作时，看到真实历史数据与我们假定全球市场的模拟结果十分吻合，非常受到鼓舞，这正是理论和模型的解释力量。
第二个是在成稿和投稿时，国际能源署等国际机构开始关注和发布光伏全球供应链的相关报告，而且我们试图回答的问题在这些报告当中都没有解答，这表明我们选的题目非常及时和新颖。
我们前后花了三年多时间去打磨这篇文章，并最终发表在《自然》杂志上，感到非常值得。
疫情伴随了我们研究的全程，文章发表也算是疫情之中的一点小惊喜吧。
记者：在您看来，未来太阳能光伏产业的发展趋势是什么样的？
何钢：光伏产业应该继续提高在成本、质量上的竞争能力，同时利用这种竞争优势继续和加速全球布局，以应对地缘政治带来的风险。
为了应对气候变化，中国已经提出碳中和，在未来30到40年的时间，光伏将在实现碳中和的道路上发挥至关重要的作用，可以说光伏产业的“风光”才刚刚开始，正是“三十年太短，只争朝夕”。
