非洲光伏行业分析报告.docx
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非洲光伏行业分析报告
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2017年1月
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图表目录
一、能源演化规律在能源革命中的作用
（一）能源演化规律--资源边际收益递减规律
资源边际收益递减规律是指在长期来看，由于某项资源供给是固定的或是有限的，那么由于对这种资源的需求在迅猛上升，每单位这种资源产出需要更多的投入，结果导致该资源的成本价格飙升，从而促使用其他资源对该资源的替代。
例如，在有机能源经济增长模式下，人类能源需求的全部来源于土地，随着工业需求增长，工业原材料需求增加，特别是热能的需求主要是来自于木材（有机能源形式），对木材需求增加。
由于土地面积供给固定，每亩森林的木材产出需要更多单位的投入，木材边际收益递减规律导致其价格持续飙升，促使能源转型。
第一次能源革命（从有机能源经济形式向化石能源经济形式转型—即有机能源转向化石能源革命）发生在英国，之后第一次能源革命的深刻影响辐射到欧洲其他国家、美洲和亚洲等全球各区域，促进了人类社会经济的高速增长。
根据相关统计和假设，一吨煤炭产生的能量相当于一英亩森林产生的热量，那么在1750年时，英国的煤炭产量为4.3百万吨，换算成森林面积只占全国国土面积的13%，但是到了1850年，煤炭产量达到48.1百万吨，其产生的热量相当于英国国土面的1.5倍的森林面积提供的木材所产生的能量，这对于英国来说是不可能的。
因此，如果没有煤炭提供相当量的能源，森林提供的木材数量远远满足不了英国的能源需求。
当木材供给的能源不能满足能源需求时，木材的边际收益递减规律发挥作用，导致木材的价格飙升。
图表1：
资源边际收益递减规律示意图（英国煤炭产量和森林面积对比）
“旧”能源的动力机制。
从“旧”能源（比如第一次能源革命中的木材）动力机制来看，“旧”能源的供给受到边际收益递减规律的影响，供给增长幅度较小，而“旧”能源需求由于受经济增长主要来源于“旧”能源，需求增长较快，从而导致“旧”能源需求曲线和供给曲线动态向上向右移动，导致“旧”能源价格持续攀升。
图表2：
“旧”能源价格和产量动力机制
“新”能源的动力机制。
从“新”能源（比如第一次能源革命中的煤炭在当时是“新”能源；本次能源革命中的光伏（太阳能）等）动力机制来看，由于技术进步以及“新”能源富存，导致“新”能源供给显著增长，结果“新”能源需求曲线和供给曲线动态向下向右移动，促使“新”能源价格降低。
图表3：
“新”能源价格和产量动力机制
在能源演化的历史进程中，由“新”能源不断地代替“旧”能源作为能源的主要来源，旧有的能源格局被打破，在一定程度上缓解了“旧”能源的边际收益递减规律的作用以及舒缓了“旧”能源的供给压力。
每一次能源革命会促使农业和工业发展，城市得到发展，进入良性循环，能源的替代呈现出螺旋式上升形式，人类文明才得以进步。
图表4：
能源类型更替
（二）能源演化规律在每次能源革命中起的作用
发生在英国的第一次能源革命使人类文明从有机能源时代走向化石能源时代，有其内在的深刻原因和必然性，煤炭成为人类能源消费结构中的主体能源，促使人类摆脱有机能源的束缚，进而推动了人类工业文明和促进了人类社会经济的全面发展。
十四世纪到十八世纪，人类总体上还处于农业或使用有机能源的时代，城镇化率很低。
例如1500年，城镇化率（指规模达1万人以上的城市人口占总人口的比重）较高的比利时达到21.1%，荷兰为15.8%，意大利为14.9%，当时的英格兰和威尔士为3.1%，苏格兰为1.6%，而其他国家的水平也只有1%-6%左右。
然而，随着人口数量指数般的增长，以木材为代表的有机能源受到资源边际收益递减规律的影响（有机能源的负反馈机制起作用），已经无法满足英国的能源需求。
在有机能源经济增长模式下，技术进步只起到减缓该规律而不能彻底消除该规律的作用。
技术进步是有效增长而不是持续增长的条件。
如果没有外在的能源形式替代的话，有机能源最终会导致经济增长的减缓或停滞。
英国率先开启了能源革命，作为当时的“新能源”，以煤炭为代表的化石能源逐渐替代了以木材为代表的有机能源，真正成为了人类能源消费结构中的主体能源。
随着蒸汽机等技术创新和煤炭的广泛使用，西欧其他国家也相继大范围地使用煤炭，进而又辐射到美洲地区，这是人类社会的第一次能源革命，它导致了工业革命、产业结构变革、农业革命、人口结构变革、职业结构变革和城市发展等一系列深刻的社会经济变革，从而拉开了全球经济持续增长的大幕。
但同时也要看到，煤炭粗放式的使用也造就了诸如伦敦“雾都”式的环境污染等的负面影响。
图表5：
公元1500-1890年欧洲城镇化水平单位：
%
图表6：
公元1500-1890年世界其他地区城镇化水平单位：
%
图表7：
第一次能源革命时期的能源更替反馈机制
在低碳（新）能源经济增长模式逐步代替高碳的传统化石能源经济增长模式下，太阳能（光伏）等新能源替代传统化石能源部分能源供给的功能，传统化石能源的部分功能弱化，进一步释放传统化石能源供给的压力，传统化石能源经济增长模式内在矛盾的不可调和性通过外部因素（新能源）解决，进而在一定程度上促进光伏（新能源）的资源边际收益递增，从而达到更高水平的能源供需平衡，保持高水平的经济均衡或经济增长。
在工业化、信息化、城镇化和农业现代化快速发展阶段，在伴随着制造业数字化智能化、互联网+，以及生物电子和新材料等技术革命和相关新能源政策红利进一步释放和催化剂作用，相应地带来一系列深刻的社会经济变革，农业、工业、建筑业和服务业逐步摆脱对传统化石能源的依赖，城镇化水平进一步提高（产业结构升级，职业结构变革）从而进一步带动农业的低碳化发展，城市和农业形成良性互动影响，从而满足人口持续增长的需求，保持世界经济的有效增长和持续性增长。
图表8：
本次能源革命时期的能源更替反馈机制
从供给的角度来看，太阳能（光伏）的储量无穷，每年到达地球表面的太阳能约有130万亿吨标准煤，相当于现在全球已探明石油能源总储量约400倍，相当于已探明煤炭储量的300倍。
目前太阳系尚余约50亿年的寿命，对于人类存在的年代来说，可以认为是“取之不尽，用之不竭”的，也就是说，太阳能的边际收益呈现出递增的态势。
2014年全球发电结构中，光伏装机占全球发电装机比重仅为0.9%，相比较于水电、风电和核电，甚至是比生物质发电都低。
据欧洲光伏工业协会（EPIA）预测，太阳能光伏发电在21世纪将占据世界能源消费的重要位置，逐渐成为世界能源供应的主体。
预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上。
可以说，人类目前直接利用太阳能还处于初级阶段，但是，未来光伏发电的潜力巨大，为全球能源结构变革起到举足轻重的作用，同时也是新能源类型中的中坚力量。
图表9：
全球太阳能发展趋势（2000-2100）
二、存史鉴今：
三百年前的英国与当今的非洲
以史为鉴，方能知今，三百年前发生在英国的能源革命和第一次工业革命开启了人类工业文明的先河。
英国的能源革命首先促进了英国国内的工业革命、产业结构变革、农业革命、人口结构变革、职业结构变革和城市发展等一系列深刻的社会经济变革，进而辐射美洲和亚洲等地区，掀起了全人类的工业革命和工业文明，从而拉开了全球经济持续增长的大幕。
当今的非洲，无论人口增速、人口结构、能源结构、城市化进程和经济增长方式与三百年前的英国情况非常相似。
（一）人口规模的相似性
十八世纪之前，有机能源经济增长模式下，可以说英国人口数量处于平稳状态，人口增长缓慢。
自从1800年之后，英国人口呈现出指数般的增长。
人口数量的迅猛增长，必然导致对能源需求迅猛增长，逐步进入化石能源经济增长模式。
图表10：
英国一次能源革命时期的人口规模（1541年-1871年）
根据联合国和世界银行等相关权威机构的预测，在22世纪初，人口将达到102.5亿，比2001年实际人口同比增长67%，其中发达国家同比减少54%，发展中国家同比增长84.5%，发展中国家人口大幅增长将会持续到22世纪初。
特别值得一提的是，非洲人口将呈现出爆发式增长态势。
根据联合国的不同情境预测，截至21世纪末，按低速、中速和高速不同情境预测，非洲人口分别为30.5、43.9和61.3亿，分别是2015年非洲人口数量的2.57、3.7和5.17倍。
无论是低速、中速还是高速增长，可以看出非洲人口在未来的80多年将会呈现出指数型增长态势，和第一次能源革命的英国人口增长态势类似，这也就意味着未来非洲的能源需求也将会呈现出爆发式增长，鉴于化石能源的边际收益递减特性以及环境保护（《巴黎协定》的约束性将会在未来五十年凸显）等因素，为大规模利用新能源提供了可能。
图表11：
非洲人口规模（1950-2100）
（二）能源结构的相似性
从有机能源经济增长模式转变为化石能源经济增长模式，首当其冲的是能源转型，以煤炭为代表的化石能源代替以木材为代表的有机能源，从而解放了土地供给压力，一定程度上摆脱了边际收益递减规律对经济增长的负面影响；1800年之前，还处于有机能源经济时代，人口增长平缓，各种有机能源需求稳定，其中以水力、牲畜力和人力为主；1800年之后，随着人口呈现出指数般增长，依赖于有机能源的经济模式不能满足能源需求，有机能源经济增长模式被打破，化石能源逐渐成为能源结构的主体，人类社会一系列变革启程。
与十六世纪六十年代相比较，木材占总能源比重从33%降到了十九世纪中叶的0.1%，牲畜力占比从32%降到2%，人力占比从23%降到4%，而煤炭占比则从11%上升到92%。
图表12：
英国能源结构（1560s-1860s）
从目前非洲的能源结构看，非洲主要能源类型还是以生物质为主（有机能源），占比将近能源供给总量的50%，煤炭和天然气占比分别为14%左右，石油占比为22%左右。
在当前的能源结构方面，能源革命前的英国能源结构与目前的非洲能源结构也具有相似性，都是以有机能源为主（虽然目前煤炭和石油能源分别占比14%和22%，是因为一次能源革命和工业革命辐射效应的体现）。
目前，非洲能源供给总量年均增长3%，是世界所有大洲能源供给增速最快的地区。
据IRENA预测，按照目前的能源供给增长速度，目前的化石能源储量是很难以维系的，更何况直到21世纪末，非洲人口将会持续大幅度增长，能源需求增速预计会比现在能源供给增速还要高。
图表13：
非洲能源结构2013
（三）城市化进程的相似性
从英国的人口结构看，从有机能源经济逐步转变为化石能源经济过程中，从绝对数上看，由于总人口指数般增长以及农业就业人口总数基本稳定，说明城市人口迅猛增加；从相对数上看，农业就业人口比重一直下降，而与此同时城市人口比重在显著上升。
这意味着只有农业生产率不断提高才能满足城市人口的需求。
和1520年人口数量相比，1801年英国城市人口是1520年的18.3倍，而总人口只增长了2.6倍，农村农业就业人口数量基本稳定。
相比较1520年，城市人口占总人口的比例从5.5%增长到27.5%，而农村农业就业人口占比却从76%下降到36%。
相比较1500年而言，1800年英格兰城市人口增长了7.5倍。
而与此同时，除了英国之外的西北欧和整个欧洲城市人口增长非常缓慢。
在英国，城市发展首先从伦敦开始，然后通过伦敦向周边辐射；伦敦城市发展离不开煤炭贸易，伦敦的热能和工业原材料来自于当时的“新能源”--煤炭，得益于其港口和运河优势。
图表14：
英国人口结构（1520年-1801年）
英国城市人口超过20万的城市数自1800年之后迅猛增加，其中就伦敦而言，1600年，伦敦人口才只有20万人，但是1800年伦敦人口已经突破96万人，1851年伦敦人口已达到268.5万人的规模；在1600年，英国的城市规模基本上在5万人左右，而到了1800年，英国城市人口规模基本上在20万左右，1851年时，在50万以上人口规模的城市不再少数。
在农业生产率提高的前提、农业人口基本稳定以及占比持续下降的情况下，人口已从农业转向大城市和工业就业，促进工业和城市发展。
从每千英亩的人口数来看，相比较于1600年而言，1801年大城市和工业群人口密度分别增长了2倍和2.3倍，1851年大城市和工业群人口密度分别增长了6倍和7.3倍，而1801年和1851年，农业群人口密度只增长了0.5倍和1.4倍。
图表15：
英国人口分布%（1520年-1801年）
图表16：
英格兰和欧洲城市人口（1500年-1800年）
图表17：
伦敦和英格兰其他城市人口（1520年-1800年）
根据联合国的预测，非洲人口增长呈现以下六大特点：
第一、总数呈现指数型增长；第二，城市人口增速将会是农村人口增速的2倍以上；第三、城市人口总数将会在2035年至2040年间超过农村人口总数；第四、城市人口占比会持续上升，农村人口占比会持续下降。
截至2050年（本世纪中叶），非洲总人口将会是2015年总人口的2.1倍，其中，城市人口将会是2015年城市人口的近3倍左右，而农村人口将会是2015年农村人口的1.5倍左右。
第五、同时，非洲人口会逐步向大城市聚集，城市聚集效应更加凸显。
截至2050年（本世纪中叶），非洲大陆具有一千万人口以上的特大城市将会从目前的3个城市增长到6个，五百万人口以上的大城市将会从目前的7个增长到18个，具有一百万以上人口的大城市将会从现在的56个增长到94个，将近增长1倍，而三十万以上的城市则更多。
第六、人口红利在不断释放，根据联合国预测，无论低速、中速还是高速情景预测，非洲劳动力人口占比在2070年之前都在持续上升。
据世界银行的统计数据，城镇人口年均消耗能源约为农村人口的3-4倍。
这就意味着，未来，随着非洲城市化进程的加速推进，非洲大陆的能源需求也将会呈现爆发式增长。
所有这些特征，和三百年前的英国城市化进程也极为相似。
图表18：
非洲人口结构（1950年-2050年）
图表19：
非洲人口分布%（1950年-2050年）
图表20：
非洲超过一百万人口的数量（2015-2030）
图表21：
非洲劳动力人口占比（2015-2100）
（四）经济增长的相似性
1800年以前，煤炭和生铁产量非常低并且基本稳定，在有机能源经济增长模式下，生铁生产的热能来源于木材，随着木材供给边际产出递减，而工业对木材的需求在增长，导致能源转型，十八世纪中后期木炭熔炉数量明显减少，与此同时，煤炭熔炉数量迅猛增加，煤炭逐步替代木材；1800年之后，随着煤炭作为热能的主要来源，促使摆脱木材产出的边际递减规律，生铁产量也随之迅猛增长。
从各行业固定资产投资占GDP比重看，1800年之后化石能源行业比重持续增长；从投资份额看，农业作为经济中材料生产的必要基础，其份额从1800年之前的31%下降到1800年之后的13.5%，而化石能源行业份额从1800年之前的10.2%猛增到1800年之后的50%左右，这进一步说明煤炭为代表的化石能源对城市发展，工业发展，经济增长起到的持续拉动作用。
从有机能源经济向化石能源经济演化过程中，逐步摆脱有机能源经济的内在固有束缚，经济增长得以有效和持续增长。
在1800年之前，十八世纪中叶GNP基本保持在9000万英镑，至十八世纪末40年间GNP基本达到1.3亿英镑左右，而1800年之后到1850年，仅用了半个世纪GNP就突破了4.6亿英镑。
从国民收入、工业产值的估算来看，相比较于1800年之前，1800年之后经济增长显著提高。
图表22：
英国经济增长
近几十年来，非洲整体经济呈现出高速发展的态势，特别是20世纪90年代中期以来，非洲的经济增长明显提速。
1999年至2008年，非洲经济年均增长率为4.9%，是此前10年的两倍；2009年增速降为2.7%，但2010年很快恢复至4.7%；2011年，因北非政治动荡和世界经济低迷的叠加效应，经济增速陡降为1.1%。
尽管如此，非洲经济表现出良好的抗冲击弹性，支撑经济快速增长的因素并未丧失。
2015年，经济增长超过5%的国家有15个，其中埃塞俄比亚（9.6%）、科特迪瓦（8.4%）、马里（7.6%）和坦桑尼亚（7%）。
联合国发布《2016年非洲经济展望》称，“…..2015年，非洲的经济增速仅次于东亚地区，位居世界第二。
在全球经济增长回升以及大宗商品市场回暖的背景下，非洲2016和2017年的经济增速将达到3.7%和4.5%。
2015年，非洲净资金流入达到2080亿美元，官方发展援助增长4%至560亿美元。
境外汇款依然是非洲最稳定和最重要的单项外部资金来源，在2015年达到640亿美元。
非洲大陆正在经历该地区历史上最快速的城市化进程，并伴随着前所未有的人口增长。
过去20年，非洲的城市常住人口翻了一番，在2015年达到4.72亿。
但与快速城市化相对的是缓慢的结构性转型。
由于缺乏有效的城市规划，人口的急剧增长为城市发展带来沉重负担。
报告指出，城市化将促使非洲社会发生深远变革。
该地区急需加大在所需基础设施方面的投资，并制定全新的、覆盖面广的城市政策，以使城市化成为非洲整体增长和可持续发展的动力。
在适当政策的调控下，城市化将带来高农业生产率，推动工业化进程、服务业发展和外国直接投资，使非洲的经济发展势头得到保持。
更安全和包容的城市居住和社会安保机制将有利于社会的全面发展。
……”
虽然目前非洲整体经济总量和质量偏小偏弱，并且基础设施薄弱，贫困等因素的困扰，但是从发展的眼光来看，我们认为这也许正是非洲发展的机遇或巨大潜力所在。
随着城市化进程的加快，未来势必急需加大所需的基础设施方面的投资，以及制定全新的、覆盖面广的城市政策，人口红利在不断释放，以使非洲的城市化和工业化为非洲整体增长和可持续发展的动力。
根据IEA的预测，截至2040年，相对于世界经济（大概3%左右）而言，非洲整体经济增长仍然处于高速增长期，增速在4%-5%左右。
为了满足持续性的经济高增长势必对能源总量的需求持续提高，这就意味着新能源（光伏）会有进一步的大发展。
我们相信，未来，随着城市化带动能源需求的上升，新能源的比重会进一步加大，进而推动工业化、农业现代化、产业结构转型升级，同时人口红利不断释放，进而促进非洲整体社会经济可持续发展。
这一切将会和能源革命时期的英国社会经济变革相似。
图表23：
非洲经济增长（1960-2011年）
图表24：
非洲和全球经济增长对比（按2013年美元计价，PPP）
三、非洲光伏今生与未来
（一）非洲能源整体概况
人口的稳定增长带来的是能源供给和需求的稳定增长。
随着人口的爆发式增长，那么意味着未来能源的需求也会大幅度的上升。
从目前的非洲能源消费结构来看，能源消费主要还是以生物质和化石能源为主，其中生物质占比高达50%左右，煤炭和天然气占比分别为14%左右，石油占比为22%左右，而水电占比只有1%。
非洲能源供给年均增长率为3%左右，远高于其他国家。
从近况来看，非洲不同区域的经济发展、能源需求差距很大。
非洲人口全球占比15%，约有6亿人仍未通电。
北部非洲人均GDP相比较其他地区高出3倍多，缺电人口也只有2%左右。
相反，西部非洲、东部非洲、中部非洲和南部非洲缺电人口占比达到53%、77%、75%和57%。
从人均用电水平看，北部非洲相当于整个非洲大陆的8倍以上。
从非洲各国每月断电次数和断电时长图可以看出，撒哈拉以南非洲电力基础设施严重不足。
有十一个国家月均停电次数超过10次，五个国家甚至超过20次。
撒哈拉以南非洲断电时长平均4.6个小时，其中17个国家断电时长超过4.6小时。
电力不足造成的经济损失占非洲GDP的4%（新能源革命关键在人口增长，根据世界银行的预计，在22世纪初，人口将达到102.5亿，比2001年实际人口同比增长67%，其中发达国家同比减少54%，发展中国家同比增长84.5%，发展中国家人口大幅增长将会持续到22世纪初）。
大比例的缺电和电力需求的极度不平衡也就意味着非洲的能源发展潜力非常巨大。
虽然非洲化石能源储量丰富，但是毕竟有限，根据IEA的预测，截至2015年，非洲石油、煤炭和天然气的储采比分别仅为42.8年、69.8年和122年，而新能源的赋存非常巨大，特别是太阳能是源源不断地供应。
从可再生能源的角度看，中部非洲主要是以水电和地热为主，北部非洲和南部非洲的太阳能开发非常有前景。
非洲大陆太阳能年平均辐射量超过1150kWh/m，其中，39个国家平均值超过2000kWh/m，纳米比亚则达到2512kWh/m（相比之下，目前，纳米比亚仅仅装机量才21MW）。
非洲新能源发展的驱动因素主要有以下几方面因素促进：
1、政治以及经济持续地趋于稳定（非洲大部分国家政治稳定，比如南非、埃及、埃塞俄比亚、厄立特里亚、肯尼亚，赞比亚，莫桑比克，阿尔及利亚，坦桑尼亚，纳米比亚，摩洛哥、博茨瓦纳和塞内加尔等国）；城市化进程加速以及人口增长；基础设施缺乏的迫切需求；工业化进程对电力供给需求的增大；新能源成本的持续下降等。
比如，南非而言，南非交通部部长彼得斯表示，南非政府高度重视新能源的发展，明确提出到2030年实现新能源发电量占发电总量42%的目标。
摩洛哥政府已经制定了到2030年可再生能源发电占发电装机容量的50%。
根据IEA和非盟相关研究机构的研究显示，相比较于2012年，2040年非水可再生能源需求量将是2012年的40倍以上，这意味着非洲大力开发新能源的前景广阔。
图表25：
非洲能源供给总量
图表26：
非洲能源需求概览
图表27：
非洲能源结构2013
图表28：
非洲各国每月断电次数和断电时长
图表29：
非洲新能源分布
（二）非洲光伏行业的今生
最近几年，由于基数低，非洲的光伏行业发展迅速，呈现指数般的增长态势。
目前来讲，非洲光伏市场还处于初级阶段，市场空间和发展潜力非常巨大。
截至2015年底非洲累计装机量为2100MW（2015年新增量为751MW），是2009年累计装机量的15倍以上。
值得一提的是，近两年非洲光伏装机量猛增的主要因素在于南非大力发展光伏。
在《可再生能源独立发电计划》的规划下，南非光伏发展非常迅速，其光伏装机量占整个非洲的65%以上。
随后，阿尔及利亚和埃及分别占比达到13%和9%。
乌干达、纳米比亚和肯尼亚占比分别为1%左右。
2015年，南非和阿尔及利亚新增装机量之和（710MW）占2105年整个非洲新增量的95%。
除了上述两个国家之外，毛里求斯、乌干达、突尼斯、纳米比亚和埃及也拥有巨大的光伏市场。
同时，从2009年到2015年间，非洲光伏组件成本下降了75%，度电成本也持续下降。
根据IRENA的数据显示，2013年和2014年非洲光伏的度电成本在每千瓦时0.13-0.24美元之间，而2015年该值低于0.075美元。
关于电站的建设成本，不同类型的电站建造成本不同。
2015年，集中式光伏电站建造成本在1.35-4.1美元/w，预计2016年成本在1.4-3美元/w之间。
而小型家庭电站（简称SHS）（规模18-136w之间）的成本在4.3-14.2美元/w之间，小型家庭电站（规模>1kw）的成本在3.6-17美元/w之间。
可以预计，随着光伏行业的技术进步以及非洲光伏市场逐步打开，光伏上中下游成本会持续进一步降低。
图表30：
非洲太阳能GHI
图表31：
非洲太阳能DNI
图表32：
非洲光伏装机量（2005-2015）
图表33：
非洲各类电站建造成本区间（2015年，美元/w）
（三）非洲光伏行业的未来
根据IRENA相关研究表明，到2030年，非洲累计装机量将会突破70GW。
而根据IEA的预测，在新政策情境下预测，2020年和2040年，非洲大陆光伏发电装机累计分别
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