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光伏产业链韧性水平测度及优化研究
摘要:在当前全球能源转型加速与贸易环境复杂多变的背景下,光伏产业链韧性已成为保障能源安全与产业竞争力的关键要素。本文深入剖析了影响光伏产业链韧性的多维因素,特别关注中小企业在这一产业链中的特殊地位,揭示了其在技术储备、数字转型和全球布局等方面的独特挑战。同时,本文系统性地从企业层面、制度设计层面与区域协调层面提出了提高韧性的路径。
面对复杂严峻的外部冲击及内生扰动,单一线性思维和静态管理框架已无法处理产业链发展的外源性和内源性安全问题,传统产业链风险防控手段在应对各类“黑天鹅”或“灰犀牛”事件时的局限性更加凸显,亟须通过“韧性”建设引领产业链安全稳健发展。立足当前复杂动荡的国际形势和全球高度重视产业链韧性构筑的时代背景,本研究探索性开展光伏产业链韧性测度与影响因素研究,在中国的能源战略中,推动“碳达峰”与“碳中和”目标的实现是至关重要的。这不仅关乎我国在全球气候治理中的责任担当,更是对国内可持续发展的内在要求。通过减少温室气体排放,我国致力于构建一个低能耗、低污染的经济发展模式,确保人民群众的物质生活水平持续提升,同时为全球气候治理作出贡献。光伏产业在我国清洁能源转型中扮演着核心角色。随着技术的进步和产业规模的扩大,光伏发电已成为实现“双碳”目标的关键手段。然而,在主流一体化趋势下,企业纷纷加速进程,除了进行单环节的扩产,全产业链扩充也来得更为猛烈,市场过剩风险逐渐增大,企业间竞争将进入白热化。海外国家目前正在加强本国光伏产业链的搭建。在欧盟寻求减少温室气体排放、填补制裁俄罗斯后弃用俄化石燃料造成的缺口之际,打破对中国的近乎完全的依赖已成为欧盟的当务之急。因此,在当前的全球能源转型背景下,针对光伏产业现状研究分析,对于应对不确定事件、保障产业链供应链的稳定运行具有重要的意义。
(一)光伏产业链韧性现状
光伏产业链韧性是指产业链在面临原材料波动、技术迭代、贸易壁垒等多重挑战时,保持稳定供应、快速适应和持续创新的系统能力。光伏产业链韧性建设在数字化转型驱动下已取得阶段性成果,但整体仍面临关键挑战。头部企业通过部署工业互联网平台和人工智能算法,显著提升对原材料价格波动、技术路线变革等风险的预判能力,如隆基绿能利用数字孪生技术将供应链中断响应时间缩短 60 % 。行业逐步构建起敏捷化生产体系,天合光能等企业通过云原生 ERP 实现全球产能的动态调配,在应对国际贸易壁垒时展现出快速应变能力。灾备体系建设方面,
边缘计算技术的应用使重点企业设备故障恢复时间控制在15 分钟内,晶科能源的知识图谱系统更将新基地投产学习周期压缩至传统模式的
但中小企业数字化渗透率不足 1 8 % ,导致全产业链韧性分布不均,且跨企业数据孤岛现象突出,仅 3 1 % 的企业愿意共享产能数据,制约了产业链协同效率。在全球能源转型浪潮下,区块链技术凭借其分布式账本、不可篡改等特性,正为光伏产业带来革命性变革。当前,通过区块链技术实现的硅料开采、提纯、电池片生产到组件组装的全流程溯源体系,不仅能够精准追踪产品质量与流向,还显著增强了供应链透明度;同时,光伏- 电网协同调度系统的深度应用,借助智能算法与实时数据交互,有效优化了电力消纳与调度效率,两者共同推动光伏产业链连接效率提升 12 % 以上。然而,产业数字化进程仍面临诸多挑战:设备通信协议标准化程度不足,OPC UA(统一架构开放式平台通信)覆盖率低于 45 % ,导致不同厂商设备间数据交互不畅,形成信息孤岛;此外,中小企业受限于资金、技术与人才短板,数字化转型进度滞后,难以与头部企业形成协同效应;而全行业数据标准的缺失,进一步阻碍了数据价值的深度挖掘与跨企业共享。当前,数字化转型正驱动光伏产业从单点技术创新向系统韧性全面跃迁,但若要真正构建起面向“双碳”目标的产业链安全体系,亟须加快中小企业数字化赋能,通过政策引导、技术帮扶与产业联盟合作,降低转型门槛;同时,需加速推进全行业数据标准建设,统一数据格式、接口规范与安全协议,实现产业链各环节高效协同,确保能源供应稳定、可持续,助力全球碳中和目标的实现。
(二)光伏产业链韧性水平测度
Briguglio 等(2006)开创性地构建了经济韧性的四维评价体系,将宏观环境稳定性、市场运行效率、政府治理效能和社会发展程度确立为核心测量维度;Martin(2012)创新性地运用劳动力市场动态指标,通过产业部门就业规模波动来量化区域经济韧性水平;Brakman等(2015)聚焦危机应对情境,选取失业率波动和人均 GDP 变化双指标,实证检验了城镇化水平对欧洲区域经济短期恢复力的调节效应;Martin 等(2015)从复杂系统理论出发,提出包含抵御冲击、快速恢复、动态适应和系统更新四个维度的演化韧性理论框架,该范式已成为国内外相关研究的理论基础。Duschl(2016)基于企业微观数据,通过区域间企业成长率差异构建了德国县域经济韧性评价模型;Bergeijk 等(2017)则从国际贸易视角切入,以危机后贸易规模衰退幅度和复苏周期为观测窗口,建立了贸易韧性分析框架。Kaviani 等(2020)在供应链管理领域取得突破,提出脆弱性 - 恢复力二元评价体系,并以伊朗汽车产业为案例验证了该模型的适用性。Oprea 等(2020)采用宏观经济敏感性分析方法,以 GDP增长率波动为关键变量,系统比较了东欧七国在全球金融危机中的韧性表现差异。Belhadi等(2021)将组织信息处理理论引入供应链研究,开创性地构建了人工智能增强供应链韧性的理论模型,并运用结构方程模型进行了实证检验。崔耕瑞(2021)从抵抗力、恢复力、适应力和转型力四个角度构建了包含 35 个三级指标的经济韧性指标体系;谷城等(2023)通过从产业链基础、抵抗力、恢复力、可持续和引领力五个维度构建指标体系测度产业链韧性;李金城(2024)从抵御力、恢复力、引领力和创新力四方面构建了产业链韧性的指标模型。从测度可以看出,基本是从抵抗力、恢复力、适应力三个维度或在其基础上进行拓展进行测度。肖兴志等(2022)认为制造业产业链韧性提升以产业升级为基础,通过产业结构调整、技术创新等手段实现。高洪玮(2023)认为产业链韧性体现在社会生产的各个环节,要想提高产业链韧性,必须以提高产业链的抵御能力和恢复能力为核心,表明了抵御能力和恢复能力在提升产业链韧性中的重要性。
可以看出光伏产业链韧性测度研究需综合考虑多维度特征。从内部因素看,企业管理水平直接影响供应链响应能力,数字化改造可提升生产调度效率达 4 0 % ,但当前仅 3 1 % 的中小光伏企业建立完整MES 系统;财务状况制约技术迭代速度,行业平均研发投入强度为 4 . 2 % ,落后于半导体等对标产业;人才缺口突出,钙钛矿等新兴领域复合型人才供需比达
外部环境方面,欧盟《净零工业法案》等政策变动使出口型企业产能利用率波动超 15 个百分点;多晶硅价格年内振幅达 56 % ,凸显市场风险;融资环境差异显著,“专精特新”企业融资成本较传统企业低 1.8 个百分点。区域维度上,长三角光伏集群因配套完善展现更强韧性,突发事件的产能恢复速度较中西部快 72 小时。行业特性方面,电池组件环节技术迭代周期已压缩至 1.5 年,对创新韧性提出更高要求。准确测度需构建包含 6 个一级指标(供应链弹性、技术替代率等)和18 个二级指标的评估体系,特别要关注上下游企业数字化协同度(当前行业平均值仅0.37)等关键影响因素。
(三)光伏产业链韧性优化路径设计
提升光伏产业链韧性需构建“宏观 - 中观 - 微观”多层级协同治理框架,其核心在于实现微观主体能力建设、中观产业生态优化与宏观制度创新的系统性耦合。从企业层面而言,行业领军企业应通过数字化转型实现生产运营范式革新,重点推进制造执行系统(MES)、企业资源计划(ERP)和工业互联网平台的深度集成应用,构建从硅料提纯、晶硅生长到组件封装的全流程数据可视化与智能决策体系。中国光伏行业协会(CPIA)2023 年数据显示,实施数字化改造的企业可实现生产调度效率提升 4 0 % 以上、能耗降低 1 8 % 、质量缺陷率下降 2 5 % 的显著效益。然而,当前产业链数字化水平呈现严重分化,中小企业 MES 系统渗透率仅为 3 1 % ,且 8 3 % 的中小企业数字化投入强度不足营收的 1 % ,与头部企业平均 3 . 5 % 的投入水平形成鲜明对比。在技术创新维度,需着力优化研发投入结构与人才供给体系:一方面应将行业平均研发强度由当前的 4 . 2 % 提升至 6 % 的阈值水平,重点加大对新型光伏材料(如钙钛矿)、智能运维等前沿领域的投入;另一方面亟须解决工程技术人才结构性短缺问题,特别是钙钛矿领域存在1:8 的供需缺口,HJT 技术人才薪资溢价高达 45 % 。
在制度设计层面,政府需实施创新政策组合:其一,设立光伏产业链韧性专项基金,对“专精特新”企业实施 1 5 0 % 的研发费用加计扣除等靶向激励;其二,构建跨区域产能协同平台,运用空间计量模型优化资源配置,将区域间应急响应时差由 72 小时压缩至 24 小时;其三,推进《光伏产业链数据交互标准》的制定,标准的制定有助于解决当前 OPC UA 工业通信协议覆盖率不足 45 % 的互联互通瓶颈。市场治理方面,强烈建议建立基于 VAR 模型的多晶硅价格波动预警机制(年度波动幅度达 56 % ),并通过创新联盟形式促进产学研协同,推动百余家骨干企业与科研机构共建联合研发中心,更好的进行研究开发工作。
在区域协调发展维度,建议培育 3-5 个具有全球竞争力的光伏产业集群,形成基于投入产出关联的垂直整合生态体系,计量分析表明该举措可使突发事件的产能恢复效率提升5 0 % 。最终,需要构建包含供应链弹性指数、技术替代率、数字成熟度等 6 个一级指标和 18个二级指标的动态监测体系,通过构建结构方程模型(SEM),系统探究二者间的协同效应。结构方程模型作为一种整合性的统计分析方法,能够同时处理多个自变量与因变量的复杂关系,通过验证性因子分析、路径分析等手段,量化数字化转型中的数据驱动决策、智能化生产、供应链协同等关键要素,与新质生产力培育中的技术创新能力、要素配置效率、产业生态构建等维度的相互作用路径及影响强度。
综上所述,在全球能源结构深度调整与国际贸易环境日趋复杂的背景下,提升光伏产业链韧性已成为保障能源安全、推动产业可持续发展的关键命题。这需要构建政府引导、企业主导、产业协同的多元共治体系:政府层面,通过政策扶持、标准制定和监管优化,为产业发展营造良好生态;企业层面,发挥市场主体作用,加大研发投入与技术创新;产业层面,推动上下游企业深化合作,实现资源共享与优势互补。通过强化数字技术赋能,利用人工智能、大数据、区块链等技术实现全流程智能化升级;优化全球产能布局,在合规前提下合理配置资源,规避地缘政治风险;完善风险预警机制,建立覆盖技术、市场、政策等维度的动态监测体系,可显著增强产业链应对技术迭代与贸易壁垒的适应能力。唯有通过全产业链的协同创新与韧性建设,方能推动我国光伏产业在“双碳”目标下实现从规模领先向质量引领的战略转型,打造具有全球竞争力的产业生态,为全球能源变革贡献中国智慧与解决方案。
参考文献:
[1] 崔耕瑞 . 数字金融能否提升中国经济韧性 [J]. 山西财经大学学报 ,2021,43(12): 29-41.
[2] 谷城,张树山 . 产业链韧性水平测度、区域差异及收敛性研究 [J]. 经济问题探索,2023,491(6) :123-139.
[3] 李金城. 工业智能化的产业链韧性提升效应: 理论机制与经验证据[J]. 改革,2024(7):1-15.
[4] 高洪玮 . 中国式现代化与产业链韧性:历史逻辑、理论基础与对策建议 [J]. 当代经济管理 ,2023,45(04):11-19.
[5] 张倩 , 凌迎兵 , 孙友然等 . 数字经济提升产业链供应链韧性的路径及对策研究 [J]. 商业经济 ,2024(01):30-33.
资助项目:2024 年度邯郸市哲学社会科学规划课题“光伏产业链韧性测度及影响因素研究”(课题编号:2024040)。
作者简介:高亚飞(1986-),男,汉族,在读博士,河北邯郸人,讲师,研究方向:产业链韧性;李大赛(1988-),女,汉族,博士,河北邯郸人,讲师,研究方向:人力资源管理。
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