2024 年 6 月 7 日

太陽能光電供應鏈的地緣政治現況—以中國因素為中心探討

作者:蔡穎杰

關鍵詞:地緣政治 太陽能
目錄

一、時事背景

2024年1月28日,工商時報報導指出,最近有四家歐洲太陽能光電板工廠已經停產或宣佈即將結束生產。一些歐盟製造商將此歸因於中國產品的競爭和其他國家政府的補貼。

其中,瑞士太陽能組件製造商梅耶博格在本月表示,除非得到政府支持,否則該公司將在4月關閉其在德國的工廠,同時擴大在美國的生產規模。這項措施將對約500個工作崗位產生影響。中國產能過剩急劇增加,再加上美印實施的貿易限制,導致歐洲太陽能市場在2023年面臨嚴重的供應過剩。

一名歐盟官員告訴《金融時報》表示,歐盟委員會「已經察覺到太陽能行業所面臨的困難」,正在考慮「所有可能的選擇」,包括對中國產品進行「反傾銷調查」、徵收「懲罰性關稅」。不過,歐盟太陽能產業內部存在分歧意見。歐洲太陽能產業協會曾警告,潛在的關稅戰將導致「雙輸」,並嚴重損害歐洲部署清潔能源的能力。

另,Yuan et al. (2023)針對美中貿易關係進行研究,在極端情況下,如果中美貿易被重新分配到其他地區,碳排放會如何變化。研究發現,中美貿易的斷絕將使這些產品和服務的碳排放減少1.2%,但當這些產品和服務被重新分配到世界其他地區時,全球排放淨增加0.3%至1.8%。這主要是由於中國國內生產增加所致,這也導致中國的排放增加了5%至8.7%。

美國曾於2022年基於《維吾爾強迫勞動保護法》(UFLPA)禁止來自新疆生產的太陽能板,導致美國2022年太陽能板裝置容量比前一前下降16%。此禁令於2023年3月解除。美國在2023年的年度裝置容量大幅提升為33GW,比前一年增加55%。而美國也已警覺對於中國的過度依賴,在2022年通過的《通膨減緩法案》(Inflation Reduction Act)裡,對於太陽能面板等清潔能源技術提供了減稅獎勵措施,以鼓勵美國本土的再生能源製造商。

二、太陽能光電產業近年趨勢—中國主導全球供應鏈

首先,太陽能模組製造流程分為五大階段:製造多晶矽、製造矽晶錠、製造晶圓、製造電池、製造光電板。如圖1。

資料來源:IEA, 2022: 7。

圖1、太陽光電模組製造流程

根據國際能源署(IEA)2022年的報告,中國無疑在全球太陽能供應鏈扮演關鍵角色,中國在過去十年中塑造了太陽能光電(PV)的全球供應、需求和價格。中國工業政策將太陽能光電視為戰略性產業,並促進國內需求的增長,這使得整個供應鏈在規模上取得經濟效益,並使太陽能光電的成本下降超過80%。然而,這些政策也導致了供應鏈中的供需不平衡。製造晶圓和電池以及將它們組裝成太陽能電池板的全球產能,在2021年底至少超過需求100%。相比之下,多晶矽的生產目前成為供應鏈中的瓶頸。

光電產品對中國的出口具有重要影響。在2021年,中國太陽能電出口價值超過300億美元,幾乎占了中國過去五年貿易順差的7%。此外,中國對馬來西亞和越南的投資也使這兩個國家成為光電產品的主要出口國,分別佔了自2017年以來約10%和5%的貿易順差。全球光電相關貿易的總價值,包括多晶矽、晶圓、電池和模組,於2021年超過400億美元,較2020年增長超過70%。

目前,太陽能光電製程主要由化石燃料提供能源,但太陽能光電模組僅需運作4至8個月,就能抵銷其製造排放。而光電模組的平均壽命約25至30年。光電模組製程中使用的總能量的80%來自電力,其中大部分被用於多晶矽、矽錠和晶圓的生產,因為它們需要高溫和精確的溫度。如今,全球太陽能光電製造鏈中超過60%的電力來自煤炭。這主要是因為生產製程集中在中國,主要在新疆和江蘇等省份,煤炭在當地的年度電力供應中佔比超過75%,並享有優惠電價。

由中國主導的持續創新使得自2011年以來,太陽光電製造的排放強度減少了一半。這歸因於對材料和能源的更有效利用,以及更多使用低碳電力。儘管取得了這些進展,自2011年以來全球光電製程的二氧化碳總排放量幾乎增加了四倍,因為中國的生產規模擴大。儘管如此,太陽能光電製造在2021年僅佔能源相關排放的0.15%。隨著全球各地的電力系統去碳化,光電製程的碳足跡也隨之降低。運輸過程僅占光電產品總排放的3%。

現今國際能源和氣候目標需要全球光電的前所未有的規模擴張,引發對世界是否能夠快速發展具有韌性的供應鏈的擔憂。為了符合IEA在2050年實現淨零排放的路線,直到2030年太陽光電的年增量應為630 GW,為之前的四倍以上。到2030年,全球多晶矽、矽錠、晶圓、電池和模組的生產能力需要比今天增加一倍以上(IEA, 2022)。為了使太陽能光電供應鏈能夠滿足淨零路徑的需求,它們需要以確保韌性、可負擔和永續為前提進行擴張。

到2025年,全球幾乎完全將依賴中國提供太陽能電池生產的關鍵組件。根據正在興建中的計畫,中國在全球多晶矽、矽錠和晶圓的生產占比將很快達到近95%。如今,中國的新疆省佔全球40%的多晶矽製造。此外,全球每七塊太陽能板中就有一塊是由單一工廠生產。供應鏈達到這種程度的集中將構成相當大的脆弱性。

太陽光電對關鍵礦產的需求也將迅速增加,而中國也佔據主導地位。例如,在IEA的2050年淨零排放的路線,2030年生產太陽能光電所需的銀可能超過2020年全球總銀產量的30%,這種快速增長,增加了供需不穩定的風險,可能導致成本上升和供應短缺。

而光電供應鏈容易受到貿易政策風險的威脅。自2011年以來,對太陽能光電供應鏈的反傾銷、反補貼和進口關稅已經從僅有1項進口稅增加到16項稅和進口關稅,還有8項政策正在考慮中。總體而言,這些措施涵蓋了中國以外全球需求的15%。

Covid-19疫情、烏俄戰爭都引起了許多國家高度關注供應鏈的安全性。各國可以通過投資來實現生產和進口的多元化,從而提高韌性。沿著供應鏈新建的太陽能光電製造設施可能在2030年吸引1200億美元的投資。整個供應鏈的年度投資需要翻倍。多晶矽、矽錠和晶圓等關鍵領域將吸引大多數投資以支持不斷增長的需求。太陽能光電業每生產1GW的裝置可能創造1,300個就業機會。太陽光電業有望在2030年前將其製造業人數翻倍,達到100萬人。

中國是製造太陽光電供應鏈所有組件的成本最具競爭力的地點。中國的成本比印度低10%,比美國低20%,比歐洲低35%。然而,在缺乏財政誘因和製造支持的情況下,除了在中國和東南亞的少數國家之外,製造成本競爭力相當有限。

低成本的電力對光電產業競爭力至關重要。電力在多晶矽的生產成本中占40%以上,而在矽錠和晶片中約占20%。如今,多晶矽生產中所涉及的電力的80%以上是在中國消耗的,平均電價約為每MWh75美元,這幾乎比全球工業平均電價低30%。圖2、圖3顯示了各國太陽能產能與佔比。

資料來源:IEA,2022: 18。
說明:APAC指亞太地區但不包含印度。ROW則是其他國家。

圖2、各國在太陽光電供應鏈製造占比

資料來源:IEA,2022: 28。
說明:ROW指其他國家。

圖3、各國太陽光電模組製造量(GW)

而如果考量上游金屬原料部分,太陽能供應鏈的高度地理集中可參見表1。可以看到,除了最上游金屬礦物開採,在其他的生產階段,都相當集中於中國境內,遠勝於第二名的國家。

表 1、太陽能光電板供應鏈地理分布與市場分布,前三名國家。

資料來源:OECD,2023:8。

三、中國的太陽能產業發展與海外布局

2023年5月12日,工商時報報導,對於歐盟可能配合美方行動,在敏感技術領域(如晶片)強化限制,中方警告說,不排除繼續實施限制太陽能技術出口。而歐盟的光電產品進口也高度仰賴中國製造。近年來中國晶片產業發展遭到美國晶片法案的封鎖。但中國顯然運用其綠色科技供應鏈的優勢,試圖突破美中地緣政治瓶頸。以下概述中國近年來的光電產業策略布局。

中國政府對太陽能光電的政策支持可以追溯到第六個五年計劃。2009年,中國政府將太陽能光電產業列為關鍵的新興產業。除了在國家和地方層面對製造業提供資源外,隨後於2011年推出了首個全國性的固定電力躉購(feed in tariff),以刺激國內需求。太陽能光電公司直接和間接受益於政府補貼、降低土地價格、資本投入以及研究經費。

隨著產業的成熟,中國政府於2018年5月發布了一個全國性的無補貼光電設置計畫,導致中國境內太陽光電設置速度放緩。相關企業更加積極投入海外市場。
而這得益於「一帶一路」的重要驅力。據報導稱,「一帶一路」基礎設施計劃下,已經與30多個國家建立了綠色發展合作夥伴關係。中國兩家國有政策性銀行,中國發展銀行和中國進出口銀行,在2000年至2018年間承諾了1120億美元的境外發電項目(Chen et al., 2020)。許多「一帶一路」國家對能源的需求迅速增長,將需要外部投資來滿足需求。在2022年3月28日,中國政府發布了〈关于推进共建“一带一路”绿色发展的意见〉,據報導,截至2022年年底,已有40多家全球大型機構簽署了《一帶一路綠色投資原則》﹔2023年5月,中國進出口銀行聯合國家開發銀行、中國信保等10餘家金融機構發布《綠色金融支持“一帶一路”能源轉型倡議》﹔與32個共建國家共同建立「一帶一路」能源合作伙伴關系,並承諾不再新建境外煤電項目。[1]

根據Jackson et al.( 2021)研究,把中國太陽光電產業的海外活動分為上游、製造、下游三大類。上游活動包括研發、多晶矽生產和其他材料的生產。製造活動包括晶圓、電池、模組和系統組件的製造。下游包括系統設計、系統集成、項目開發、融資、系統安裝和建設工程,以及運營和維護(O&M)活動。研究發現,中國太陽能公司主要參與海外的下游活動,還有少數製造活動。許多中國太陽能公司已在海外設廠。通常有兩種主要方式:一是透過對海外新廠的綠地投資,二是通過併購(M&A)另一家公司擁有的現有廠。

中國太陽能公司在海外市場的下游活動主要分為兩大類:1.太陽能產品銷售和 2.項目開發。在大多數情況下,中國公司通過在海外新市場開設銷售據點和辦公室或與當地公司建立緊密合作夥伴關係,進行項目設計和施工,以擴大其當地存在感。

中國太陽能製造商持續向世界各地的客戶出口產品,確保其產品穩定需求並提供技術輸出和供應協議。許多中國公司與各種規模的項目簽署了這樣的供應契約,包括世界上許多最大的太陽能項目,如金庫太陽能。2018年,他們與中國華東電力工程有限公司簽署了一份契約,為越南的Dau Tieng項目提供240MW的太陽能板,這是東南亞最大的太陽能發電項目。金庫太陽能還在阿聯酋的Sweihan擁有一個1.177 GW的公用事業規模項目,該項目被譽為世界上最大的單一太陽能光電廠。Sweihan是金庫太陽能、阿布達比水電局(ADWEA)和丸紅(日本公司)的合資企業。而中國公司往往透過簽訂長期契約來鞏固與客戶的穩定信任關係。

資料來源:Jackson et al. 2021。

圖4、中國太陽能公司海外據點分布。

在2013年至2022年間,中國在清潔能源領域的外商直接投資(FDI)占發展中國家總FDI的6%,使其成為發展中國家清潔能源部門第六大投資國家。以下三個因素可能推動中國的投資進一步增長:

  1. 停止海外燃煤電廠項目,為清潔能源融資提供更多空間。2021年9月,中國承諾停止支持在海外建設新的燃煤發電項目。轉向清潔能源投資已經取得了成功,中國海外清潔能源投資在2021年增加到超過160億美元,並在2022年達到170億美元,而非清潔能源投資從2021年的135億美元急劇下降到2022年的69億美元。
  2. 對新能源礦產(金屬礦產,如鋰、鈷和鎳,再生能源發電和新能源汽車中發揮重要作用)的增長需求推動對礦產豐富的發展中國家的投資。新能源礦產具有供應高度集中和區域分布不均的特點。中國對鋰、鈷和鎳的需求分別占全球總量的48%、32%和56%,而其國內供應不足以滿足,2020年中國鋰、鈷和鎳僅占全球總量的22%、1%和4%。
  3. 根據IEA的數據,到2030年,中國電池陽極材料生產能力預計將從全球約80%上升至93%,這清楚地顯示中國對再生能源金屬需求的持續增長。然而,到2030年,中國在鋰和鎳生產能力的全球占比僅分別達到24%和14%,這為中國增加對外投資擁有礦產資源的國家創造了相當大的誘因。中國企業已經開始行動。電池製造商寧德時代(Contemporary Amperex Technology Co., Limited)戰略性地在印尼把鎳礦開採、精煉、電池製造和回收都納入綜合動力電池項目。

此外,為了逃避來自歐美的關稅,越來越多的中國太陽能光電製造商已經將其生產搬到東南亞,以減少其交易成本。而近年來,由於擔心美國以人權因素禁止產品與美國獎勵措施的誘因下,中國公司也開始在美國設立太陽能工廠。據報導,自從2023年以來,中國太陽能公司宣布赴美設廠的規劃產能已超過18GW。[2]

四、小結:趨勢研判— 矽盾 vs. 光劍

由上可知,相對於中國的晶片產業、產品遭到歐美封鎖,近年來中國的太陽能產業海外布局並未遭到太多阻礙,美國甚至歡迎中國公司赴美設廠。在後COP28時代,全球如照決議加速擴張綠能設施,中國無疑可以利用其太陽能產業的巨大優勢取得更多地緣政治談判籌碼,甚至搭配儲能、電動車產業相輔相成,擴張其興建海外基礎設施的影響力。台灣宜正視此問題,如何在後COP28的綠能國際市場取得一席之地,結合當前歐美已開始警覺中國可能高度壟斷光電、電動車、儲能市場、上游礦物的的風險,以防中國進一步利用其綠色地緣政治影響力壓縮台灣的國際空間。由表2可知,歷年來我國太陽能板外銷數量急遽下跌。

表2 我國太陽能板生產量、銷售量、直接外銷量

項目別生產量銷售量直接外銷量
 太陽能模組/板 (片)太陽能模組/板 (片)太陽能模組/板 (片)
105年4,601,2544,307,3132,866,813
106年4,170,5823,999,8241,823,353
107年4,915,2264,788,3721,351,266
108年5,217,0544,945,435668,111
109年5,835,1086,367,061557,336
110年5,941,2836,830,459996,304
111年6,769,7587,525,331700,070
資料來源:經濟部統計處網頁。

附錄:台灣太陽能產業數據

表S1呈現了歷年來國內太陽能電池生產值與銷售值。由表中可知,太陽能電池自從107年以後,生產值與銷售值急遽下降,且銷售值遠不如生產值,虧損逐漸擴大。相對而言,太陽能板表現較佳,生產值與銷售值穩定上升,自從109年以來,銷售值高於生產值。顯然當前的狀況為,在供應鏈的電池部分,我國的自主性逐年下降。

表S1 歷年我國太陽能光電產品生產值與銷售值

項目別生產值 (千元)銷售值 (千元)
 太陽能電池太陽能模組/板太陽能電池太陽能模組/板
105年83,462,06921,993,68085,038,89520,487,451
106年60,531,36918,194,19762,283,58117,555,959
107年31,627,88219,929,95231,399,68419,519,414
108年13,008,96618,620,04611,094,24317,548,539
109年9,840,86718,640,1535,712,31220,192,786
110年11,823,69121,329,3356,055,05823,858,117
111年14,649,02430,395,8245,905,42233,455,570
資料來源:經濟部統計處網頁。

在進口太陽能電池方面,根據財政部關務署網頁網站查詢,105年到111年間,進口金額由3,500,829千元下降到2,865,930千元。但如以產品重量來看,進口公斤數由1,467,541公斤上升為16,632,416公斤,超過10倍以上。應可歸因於太陽能電池成本下降。近年主要的進口來源為泰國、越南、馬來西亞、中國、印尼。但其中多少比例為中國廠商,仍有待更多調查。而太陽能電池進口公斤數的暴增,應是導致國內太陽能電池生產與銷售額下降的主因。又我國推動再生能源的重要理由之一為能源自主,行政院並已規劃2030年全國太陽能裝置容量為31GW。如何分散化我國太陽能電池進口來源以及提高自主性,為當前的重要課題。目前我國較有實力整合上下游之廠商為中美晶,其產品包括從上游的矽晶錠到太陽能廠建置。據經濟日報報導,中美晶積極進行太陽能產業鏈的垂直整合,從生產太陽能電池、模組,延伸至光電案場與維運管理。中美晶規劃投資21.7億元,於竹南及宜蘭廠區擴增大尺寸電池產線。[3]

參考文獻

  • IEA. 2022. Special Report on Solar PV Global Supply Chains.
  • Margaret M. Jackson, Joanna I. Lewis, and Xiliang Zhang.2021. A green expansion: China’s role in the global deployment and transfer of solar photovoltaic technology. Energy for Sustainable Development. 60:90-101.
  • OECD.2023. Strengthening clean energy supply chains for decarbonisation and economic security.
  • Rong Yuan, Jo˜ao F.D. Rodrigues, Juan Wang, Paul Behrens.2023. The short-term impact of US-China trade war on global GHG emissions from the perspective of supply chain reallocation. Environmental Impact Assessment Review 98:106980.

[1]http://finance.people.com.cn/BIG5/n1/2023/1103/c1004-40109468.html
[2]https://www.hstong.com/news/hk/detail/23092012461922448
[3]https://money.udn.com/money/story/5612/7596324

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