大家好!今天让小编来大家介绍下关于德国光伏数量_2021年光伏市场会如何发展呢?的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.太阳能光伏产业的现状和未来2.2021年光伏市场会如何发展呢?
3.世界各国对太阳能利用的现状、取得的成就
太阳能光伏产业的现状和未来
行业主要上市公司:隆基绿能(601012);通威股份(600438);大全能源(688303);天合光能(688599);晶科能源(688223);东方日升(300118);晶澳科技(002459)等。
本文核心数据:光伏产业链生产企业分布热力地图;中国光伏产业园区分布情况图;2021年我国光伏产业代表性企业产能/产量情况
光伏产业链全景梳理
我国光伏产业链上游主要包括光伏发电原材料及设备的制造,从硅矿制备出晶体硅,再进一步加工成硅片、电池片及电池组件;中游细分领域分为集中式光伏电站与分布式光伏电站的建设及运营;下游主要是光伏电站运维服务,包括设备运行管理、设备维护管理、配件管理、安全管理等服务。
光伏产业链上游晶体硅制造代表性企业有通威股份、协鑫科技、Wacker等,光伏电池及光伏组件生产代表性企业有爱旭股份、中润光能、隆基绿能、天合光能、晶澳科技、晶科能源等;中游光伏电站建设及运营代表性企业三峡能源、天合光能、隆基绿能、东方日升等;下游运维服务代表性企业有正泰电器、中节能太阳能股份有限公司、林洋能源、三峡能源等。
光伏产业链区域热力地图:广东分布最集中
从我国光伏产业链企业区域分布来看,光伏产业链企业主要分布在广东和江苏地区,其次是在山东、浙江、四川等地区;其余地方,如新疆、青海、西藏等省份虽然有企业分布,但是数量极少。
从代表性企业分布情况来看,江苏代表性企业最多,其次是浙江;四川、重庆和陕西代表性企业较少,但分别拥有龙头企业通威股份、大全能源和隆基绿能。
产业产业园区分布图:江苏最多
目前,我国光伏产业园区共有60个,主要分布在江苏、浙江、青海。江苏拥有光伏产业园区数量最多,共有12个,包括常州光伏产业园、无锡光伏产业园、金坛光伏产业园等园区。其中常州光伏产业园以核心企业天合光能有限公司为依托,是常州高新区建设国家创新型科技园区的重点特色专题园区之一;盐城光伏产业园是盐城市重点打造的优势特色产业园区之一,重点发展光伏能源、光伏产业装备制造。
我国光伏产业新增装机量情况
得益于多项利好政策扶持和光伏发电平价上网的实现,我国逐渐成为全球最重要的光伏产业生产及应用市场之一。近年来,我国光伏装机量累计新增呈现稳步上升的趋势。据中国电力企业联合会数据统计,2021年我国光伏装机量累计新增5493万千瓦;截至8月,2022年我国光伏装机量累计新增4447万千瓦。
光伏产业代表性企业产能/产量情况
目前,布局了晶体硅、硅片、光伏电池等环节的上市企业中,通威股份在晶体硅、硅片等环节的产量遥遥领先于其它企业。光伏产业链上的其它代表性企业产能/产量情况如下:
注:统计的企业为公布相关产能/产量数据的上市企业,未公布具体产能/产量数据的上市企业未纳入统计中。
光伏产业代表性企业最新投资动向
2019年以来,光伏产业代表性企业的投资动向主要包括收购公司拓展业务、通过对子公司增资的方式扩展光伏业务。光伏产业代表性企业最新投资动向如下:
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国光伏产业投资机会与投融资策略建议分析报告》。
2021年光伏市场会如何发展呢?
在国际太阳能光伏发电市场的带动下,在《可再生能源法》及配套政策的支持下,我国太阳能发电产业快速成长,已经建立了较好的太阳能光伏电池制造产业基础,在技术和成本上形成了国际竞争优势。已经启动了大型光伏电站、光热电站、分布式光伏发电及离网光伏系统等多元化的太阳能发电市场。初步建立了有利于成本下降的市场竞争机制,太阳能发电成本实现了快速下降,具备了在国内较大规模应用的条件。
中国作为目前世界上经济发展最迅速的经济体,在光伏发电领域的技术和应用只是处于世界的下游水平。其中的主要原因是国内还没有掌握太阳能光伏电池所需要的多晶硅提纯技术,该技术被国外的大企业所垄断,因而国内生产太阳能光伏电池的成本很高。光伏发电的成本是一般发电成本的数倍,也因此造成无法广泛普及。 由于国际上对于太阳能光伏电池的需求日益庞大,越来越多国内企业成为光伏电池的OEM工厂,并且借此机会不断发展壮大。美国的新能源政策为国内光伏企业提供了一个发展良机,一些国内的行业龙头已经开始在美国成立承包光伏发电项目的子公司,积极进军当地光伏发电市场。
长期来看,中国再不广泛应用太阳能光伏发电技术,中国经济发展所遇到的能源问题将会越来越严重,能源问题必定成为中国经济发展的巨大障碍。中国是太阳能资源丰富的国家之一。中国有荒漠面积108万平方公里,主要分布在光照资源丰富的西北地区。1平方公里面积可安装100兆瓦光伏阵列,每年可发电1.5亿度;如果开发利用1%的荒漠,就可以发出相当于中国2003年全年的耗电量。在中国的北方、沿海等很多地区,每年的日照量都在2000小时以上,海南更是达到了2400小时以上,是名副其实的太阳能资源大国。可见,中国具备了广泛应用光伏发电技术的地理条件。
中国政府在也出台了一些关于发展新能源的政策。其中以最近出台的《关于实施金太阳示范工程的通知》最为引人注目。该通知重点支持用户侧并网光伏发电、独立光伏发电、大型并网光伏发电等示范项目建设,以及硅材料提纯、并网运行等光伏发电关键技术产业化和相关基础能力建设,并根据技术先进程度、市场 发展状况等确定各类示范项目的单位投资补助上限。对并网光伏发电项目,原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助;其中偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助;对于光伏发电关键技术产业化和基础能力建设项目,主要通过贴息和补助的方式给予支持。
这一政策推动中国从光伏电池的代工工厂逐渐成为太阳能光伏发电强国。对于这一历史良机,国内光伏企业所面对同行的挑战其实更为严峻。只有不断地提升光伏产品质量,打通国内、国际销售渠道,才能更好地利用机会,将企业做大做强。
太阳能具有可再生和环保等方面的特点,这种优势让包括中国在内的许多国家将太阳能作为重点发展的新能源产业。 中国大陆光伏产品主要供应给欧美市场,国内市场份额很小。由于欧美各国市场需求的增大,我国光伏产业取得了快速的发展,最近5年的年均增长速度达到40%以上。在政策进一步加大扶持力度的背景下,未来光伏产业的增长前景将更为广阔。
光伏发电产业链从上游到下游,主要包括的产业链条包括多晶硅、硅片、电池片以及电池组件。在产业链中,从多晶硅到电池组件,生产的技术门槛越来越低,相应地,公司数量分布也越来越多。因此,整个光伏产业链的利润主要集中在上游的多晶硅生产环节,上游企业的盈利能力明显优于下游。
目前,中国大陆多晶硅生产获取的利润在最终电池组件产品利润总额中的比例最高,约达到52%;电池组件生产的利润占比约为18%;而电池片和硅片生产的利润占比分别约为17%和13%。
自2008年以来,多晶硅价格开始出现较大幅度的回落,到目前,国内多晶硅现货价格已由之前的500美元/千克回落至100-150美元/千克。2012年的数据是18~30美元/千克。
多晶硅产能扩张速度过快,而需求增长相对缓慢是导致价格下跌的主要因素。据iSuppi公司的预测,2009年,全球多晶硅供应量将翻一番,而需求的增长幅度仅为34%。因此,多晶硅的价格存在进一步下跌的可能性。iSuppi甚至表示,到2010年的时候,多晶硅现货价格将降至100美元/千克,这将大大降低多晶硅供应商的盈利能力。
多晶硅价格下跌将增厚电池片生产商的利润,不过,纯硅片业务也存在很大风险。不论是上游的多晶硅供应商,还是下游的电池片制造商,制造硅片都不存技术性难题。当上下游同时进军硅片业务的时候,硅片业务这一链条的利润受到大幅挤压。
我国光伏产业已经形成了比较完整的产业链,2009年中国内地多晶硅产量超过了两万吨,太阳能电池产量超过了4000兆瓦,连续3年成为全球太阳能电池的第一大国。
2010年5月,中国光伏产业联盟成立,吸引22家国内光伏骨干企业、行业协会及研究机构加入。中国光伏产业联盟以引导行业联合创新、推动应用、规范发展为核心,研究鼓励光伏产业发展的各项政策,加大对企业技术改造和产业升级的支持力度。中国光伏产业联盟将致力于整合产业资源、推进结构调整、转变发展方式,增强行业凝聚力,扩大国际影响力与竞争力。 全国31个省市自治区均把光伏产业列为优先扶持发展的新兴产业;600个城市中,有300个发展光伏太阳能产业,100多个建设了光伏产业基地;全球多晶硅产量20万吨,我国占近9万吨,却不掌握核心技术;产能巨大,国内市场总量却较低,严重依赖国际市场。这就是我国光伏产业的现状。
多晶硅利润巨大,众多地方政府、企业投资者一哄而上,产能扩张过快,一时间,“光伏基地”遍地开花。欧洲需求急剧降低,光伏组件价格跌幅超50%,风光一时的光伏产业迅速进入寒冬。据光伏联盟秘书长王勃华介绍,2010年国内多晶硅产量是4.5万吨,今年将翻一番,达到9万吨。而同期需求仅增长了25%。前几年,全球太阳能组件需求一直以近乎100%的速度猛增。专家预测,原来预计2014年才到来的光伏行业整合期,将提前到来,2012年将是行业整合的高峰期。
光伏产业大量上马,除了企业投资者的逐利心态外,更有一些地方政府政绩焦虑作祟。作为新兴产业,大量吸引光伏企业投资,不但可以增加GDP,更可以获取城市经济发展的政治资本。“有的城市根本就不具备基础,没有条件,没有产业配套,就从头做起,完全不顾实际情况。”可再生能源学会副理事长孟宪淦说。
2011年将是光伏产业的转折年。从2011年5月开始,多晶硅价格急剧下降,从每吨70万元迅速下降到21万—25万元,跌幅近70%。专家分析,光伏行业产能与需求比已经从2010年的41∶16.7下降到63∶21。企业仓促盲目跟风上马,导致供需进一步失衡,价格持续下降,利润下降,从而导致部分企业出现经营困难,一些企业甚至开始停产、半停产。产能严重过剩却有大量投资者疯狂进入。
其实早在2009年,多晶硅就被定位为十大产能过剩行业之一。但由于当时的暴利和行业的红火,大量投资者疯狂进入,最终导致产能进一步过剩。在2010年后全国仍有100多家中小企业上马,这些企业目前多数亏损严重。
由于市场竞争加剧,规模较小的中小企业将被淘汰,行业大整合似乎已经不可避免。我国光伏产业发展快速,产能已处于绝对的世界第一,产业链也比较完善。但与发达国家相比,我国光伏产业在技术上还相差太远。光伏行业盲目建设、低水平重复、同质化竞争现象仍十分严重。行业景气指数较低,迫使国内光伏生产企业面临加快产品结构调整,提高产品质量,向高端领域发展的局势。 在气候变化和能源短缺的背景下,太阳能发电越来越受到投资者的追捧。2006年,全球250万千瓦的太阳能电池产量中,我国占到37万千瓦,超过美国,成为继日本、德国之后世界第三大太阳能电池生产国。
在太阳能电池生产企业较为集中的江苏,近两年此类企业如雨后春笋,成为促进地区经济发展的重要力量。记者走进无锡尚德太阳能电池生产车间,看到现代化流水线上,产品检验后迅速合成,一块纸巾大小的太阳能电池板市场价格达到100元。
无锡二泉太阳能科技有限公司是2006年投入1.5亿元建成的企业,今年供国外产品订单不断,2007年将完成15兆瓦产量,产销额达到4.5亿元,明年将完成100兆瓦产量,产销额突破30亿元。
不过,光伏产业骄人业绩的背后存在隐忧,主要是国内有产业无市场。无锡二泉太阳能科技有限公司董事长张二建告诉记者,该企业产品98%以上出口海外,国内需求不到2%。
不久前,中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会(CREIA)与绿色和平、欧洲光伏产业协会、世界自然基金会联合发布了《2007中国光伏发展报告》。这份由CREIA秘书长、国家发改委能源研究所副所长李俊峰等专家执笔的报告指出,近几年我国光伏产业迅速崛起,但产品绝大部分出口到国外市场。
为了实现能源和环境的可持续发展,德国、西班牙、日本等国家纷纷鼓励发展包括太阳能光伏在内的可再生能源。迅速增长的国际市场拉动了中国光伏产业的发展。由于生产成本较低,我国成为国外太阳能光伏产业生产基地。有人戏称,尚德等太阳能电力企业其实是在发洋财。 这个局面的出现,很大程度上是由于光伏产业的政策制约。在国内,光伏发电的应用主要集中于农村电气化和离网型光伏产品。由于电力部门尚未正式接受光伏发电上网,并网型的光伏市场没有真正启动。截至2006年,光伏发电累计装机仅为8万千瓦。
无锡尚德副总经理解晓南的看法在光伏产业界具有代表性:由于政策问题,国内市场不能很快启动,我们非常着急。
就现阶段而言,阻碍光伏推广的最直接因素是成本。过去30多年里,尽管光伏发电成本由每度5美元下降到0.5美元左右,但仍远高于常规电力。目前在一座别墅屋顶上装上一个每年可以发电3000度的太阳能发电厂,要花费15万-20万元。
由于光伏发电成本高昂,只能依靠政府支持。一些国家采取收购上网、财政补贴等政策来促进光伏产业发展。德国2000年颁布了可再生能源法,其主要特点之一是固定上网电价政策,电网公司必须全额收购光伏发电的上网电量;日本的政策倾斜体现为给用户补贴。
在我国,可再生能源法于2006年1月1日开始实施。这部法律对支持光伏发电等可再生能源列有专门条款,但很长一段时间内缺乏实施细则和配套政策。目前,业界正苦苦等待收购上网等扶持政策。
收购上网是指由电网公司按照光伏发电的成本加合理利润进行收购,多出的费用在全国消费者中均摊。专家透露,我国已开始征收每度电1厘钱的可再生能源附加费,并准备在上海等城市启动屋顶光伏发电计划。此外,国家将在一些公开招标的大型工程项目中要求电网公司收购光伏电力。
中国可再生能源学会理事长石定寰认为,国家的政策支持力度还应加大。从长远看,国内市场缺失会限制中国光伏产业的发展。要实现规模化生产,提高光伏产业的竞争力,必须建立和刺激国内消费市场。国内光伏产业已经做好准备,在技术研发等方面进行投资,但必须有稳定的政策保证这些投资可以获得相应回报。在各种可再生能源中,风能不稳定,生物质能资源有限,核能所需的铀矿今后也可能用完,而太阳能取之不尽。如果等到太阳能价格降到和化石能源差不多的时候再来发展,机会就错过了。
关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见
国家电网公司2012年10月26日召开服务分布式光伏发电并网新闻发布会正式发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》。分布式光伏发电分散接入低压配电网,允许富余电力上网,电网企业按国家政策全额收购富余电力;由分布式光伏接入引起的公共电网改造,以及接入公共电网的接网工程全部由电网企业投资。
国家电网公司在京召开“服务分布式光伏发电并网电视电话会议暨新闻发布会”,向社会发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》,这是在我国光伏产品遭遇欧美双反调查,光伏产业发展面临巨大挑战的关键时刻,国家电网公司为促进国内光伏产业健康持续发展,向社会做出郑重承诺的标志性会议。
意见指出,按照“支持、欢迎、服务”分布式光伏发电发展的基本原则,国家电网公司从规划设计、技术检测、并网接入、计量收费、安全运行等全过程加强调查研究,积极采取措施,全力做好分布式光伏发电并网工作。在大量深入研究的基础上,组织编制了关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见(暂行)》、《关于促进分布式光伏发电并网管理工作的意见(暂行)》和《分布式光伏发电接入配电网相关技术规定(暂行)》等两个意见、一个规定。其中,《服务意见》对外发布,《管理意见》和《技术规定》作为公司内部规定,保证公司相关工作有效运转。 目前,大多数观点都认为中国的光伏产业面临的形势很严重,甚至有灭顶之灾。我们应该实事求地认识光伏产业。光伏产业并不像媒体所描述的是哀鸿遍野。因为,在2008年金融危机非常严重的情况下,全球光伏产业的装机容量增长了49%,而2009年、2010年光伏产业的装机容量的增长率都超过了70%。2012年上半年全球光伏装机容量增长了35%。这些都是在全球经济负增长的情况下取得的成就。这证明,第一,光伏市场是没有问题的。第二,光伏产业的发展方向没有错。实际上,光伏产品价格下降,是必然的趋势,光伏实现平价上网是光伏产业的梦想,也是光伏产业实现规模化发展的必要条件。只是,今天光伏产业的步子走得快了一点,光伏产品的价格降了下来,但光伏产业链还没有适应。
“用一年走完了五年的路”
综上,光伏产业的市场发展规模并未下降,发展方向也没有错误。那么,光伏产业究竟出了什么问题?
2003年制定《可再生能源中长期规划》时,我们申报的目标是到2020年光伏装机容量达到200万千瓦。我们希望到2020年,光伏电价会降到每千瓦时1.5元左右,到2030年,下降到每千瓦时1元左右。在2011年,光伏电价就降到了1.15元。光伏产业发展得太快了。我们把五年的目标用一年就实现了。我们走完了五年之后的路,之后将无路可走。借用网络上的一句话“走别人的路,让别人无路可走。”面对这样的现状,光伏产业必须要调整了,必须把握发展的速度和节奏。
光伏产业究竟应该如何面对目前的形势?
国际合作必须要进行
我们必须要正确看待光伏产业面临的国际贸易形势。现在反观欧美的光伏企业,在美国,除了第一太阳能公司(First Solar),其余的光伏企业基本上都破产了或面临破产;在欧洲,几大光伏企业相继破产,剩余的也在苟延残喘。这些企业已到了非常困难的境地,甚至在反倾销申诉中,签名的企业都是名不见经传的小企业。
大家都要生存,有国家利益在其中,但更多的是企业利益。如果中国企业有一天也如此,我们的政府不站出来,我们会高兴吗?所以,中国的光伏企业不要意图做到惟我独尊、惟我独大,这是不现实的。中国的光伏企业需要和欧美的企业进行联合合作,来共同分享市场和技术等等。
光纤建筑
在“分布式能源”概念的驱使下,建筑物屋顶一时间已成为太阳能光伏业热捧的稀缺资源。“抢屋顶之战”的背后,是绿色能源支持政策不足和全民意识的严重缺失。光伏建筑一体化仍“钱”景不明、进退两难。
世界各国对太阳能利用的现状、取得的成就
——预见2023:《2023年中国光伏发电行业技术全景图谱》(附科研创新成果、技术发展痛点和趋势方向等)
行业主要上市公司:隆基股份(601012);晶澳科技(002459);晶科能源(688223);通威股份(600438);天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用;光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统;分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向;另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
太阳能利用现状及对策
新能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中,各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点,在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下,有着非常独特的作用。
一、国内外太阳能利用概况
1.l国外现状
常规能源资源的有限性和环境压力的增加,使世界上许多国家重新加强了对新能源和可再生能源技术发展的支持。近几年,国际光伏发电迅猛发展。1973年,美国制定了政府级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划",美国计划到2010年安装1000~3000MW太阳电池。日本不甘落后,1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元,安装目标是7600Mw。印度计划1998-002年太阳电池总产量为150MW,其中2002年为50MW。
国际光伏发电正在由边远农村和特殊应用向并网发电和与建筑结合供电的方向发展,光伏发电已由补充能源向替代能源过渡。到目前为止,世界太阳电池年销售量己超过60兆瓦,电池转换效率提高到15%以上,系统造价和发电成本已分别降至4美元/峰瓦和25美分/度电;在太阳热利用方面,由于技术日趋成熟,应用规模越来越大,仅美国太阳能热水器年销售额就逾10亿美元。太阳能热发电在技术上也有所突破,目前已有20余座大型太阳能热发电站正在运行或建设。
1.2国内现状
煤炭巨量消费已成为我国大气污染的主要来源。我国具有丰富的太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等新能源和可再生能源资源,开发利用前景广阔。太阳能光伏发电应用始于70年代,真正快速发展是在80年代。在1983年一1987年短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了七条太阳电池生产线,使我国太阳电池的生产能力从1984年以前的年产200千瓦跃到1988年的4.5兆瓦。目前太阳电池主要应用于通信系统和边远无电县、无电乡村、无电岛屿等边远偏辟无电地区,年销售约1.1兆瓦,成效显著。
(1)建成了40多座县、乡级小型光伏电站,光伏电池总装机容量约600kw,其中西藏最多,达450多kw;1998年10月建成我国最大的西藏那曲安多县光伏电站的光伏电池装机容量高达100kw。
(2)家用光伏电源在青海、内蒙古、新疆、甘肃、宁夏、西藏以及辽宁、吉林、河北、海南、四川等地广泛应用。据不完全统计,至今全国已累计推广家用光伏电源约15万台,光伏电池总功率约达2.9MW。
(3)在22所农村学校建立了光伏电站,光伏电池组件的总装机容量为57kw。
(4)1998年中国通信史上建成难度最大的兰一西一拉光缆干线工程,有26个光缆通信站采用光伏电池作电源,其海拔高度多在4500m以上,光伏电池组件的总功率达100kw。
(5)1996年建成了塔中4--轮南输油输气管道阴极保护先伏电源系统,总功率为 40kw。该系统横贯环境恶劣复杂的塔克拉玛干大沙漠,总长达300Km。
(6)1995年,63个国家重点援藏项目一西藏广播电视发射接收工程采用光伏电池供电,共建成216套卫视接收站和* 套调频发射站光伏电池供电系统,总功率为300多kw。
二、西部太阳能应用概况
2.1自然资源
我国西部地区是世界上最大、地势较高的自然地理单元。也是世界上最丰富的太阳能资源地区之一,尤其是西藏地区,空气稀薄,透明度高,年日照时间长达1600一3400小时之间,每天日照6小时以上年平均天数在275--330天之间,辐射强度大,年均辐射总量7000兆焦耳/平方米,地域呈东向西递增分布,年变化呈峰型,资源优势得天独厚,应用前景十分广阔。
2.2能源状况
西部大部分地区能源极其匾乏,多年来坚持积极稳妥开发地热,努力推进太阳能利用,有计划、有步骤地更替油电,适当发展风力发电;因地制宜,多能互补,大中小结合,以中小型为主;电网建设与电源建设同步,建设与管理并重,开发与节能并举的方针,但人均装机容量和年发电量仍落后于全国平均水平。尤其是西藏地区,是全国发电量和人均用电量最小的省份。无电人口仍以酥油灯、柴油灯和蜡烛照明,有些家庭酥油灯已无力承担,学生在烧牛粪炉时的昏暗光线下做作业,极个别乡沿用老柴油发电机解决短时间照明。鉴此,既无资源建设水电站,火电又恐难发展,要依靠电网延伸把"光明"送到横亘遥远、居住稀疏的农牧民家中,其输变线成本令人咋舌。光明、能源成为老百姓多年翘首以待的夙愿,突出的电力瓶颈,成为西藏经济发展和社会进步的桎格,阻碍了人民生活水平的提高,影响了群众摆脱贫困,消除愚昧,治穷致富的步伐,是贫困落后的主要根源,勿庸置疑,利用太阳能光伏发电是解决这一问题重要而有效的途径。
2.3太阳能应用
处处阳光处处电。西部地区利用太阳能光伏发电在解决通信、广播、电视电源和无电人口用电等方面已经开始取得显著成效,曾成功地实施了"科学之光"、"阳光计划"、"阿里光电计划"等太阳能专项计划,成为全国第一个也是规模最大的实施太阳能专项计划的地区。以西藏地区为例:
2.3.1光伏电站
截止1999年,建成县级独立光伏电站7座,消灭了6个无电县,总装机容量450KWp,居全国第一,安多 100KWp光伏电站全国最大,双湖海拔 5100米跟踪式光电站世界最高。
2.3.2通讯电源
提供微波中继站光伏电源约达200KW以上;电话乡乡通电源100多千瓦;在兰西拉光缆通信工程西藏段附近600公里的工程中,应用光伏电源近100KW,光伏电池电源增量迅速。
2.3.3广播电视电源
在狮泉河、改则、门士煤矿等地建起约20余座以光伏发电作电源的卫星电视收转站和电视差转台,总装机容量约20KW左右。还有100多套广播电视用光伏电源系统100多千瓦。
2.3.4光伏水泵
西藏无水草场面积巨大,光伏水泵的潜在市场需求数量可观,很应用前景广阔,狮泉河、日土、改则、尼玛、扎囊等地建成6座光伏水泵系统,总装机容量2个多千瓦,除解决草场灌溉外,还解决了本地区的人畜饮水问题,结束了依靠人力背水的历史,极大的解放了劳动力。
2.3.5户用光伏电源系统
推广户用光伏电源l0-300W系统3万多套,总容量达60千瓦左右,既可供家庭独立固定使用,又能供游牧家庭使用,便携简便,安全可靠,性能优越,深受欢迎;山南昌珠多桑德庆村每户安装光伏电源40Wp,25户农牧民解决了照明、看电视、收听广播录音机的供电问题,被称为太阳村。
2.3.6学校光伏电站
近10所学校建成太阳能光伏电站,墨竹工卡唐家乡小学2KW光伏电站是国内最大的非晶硅光伏示范电站。西藏至今有600多所乡级学校尚未通电,均为寄宿学校,尽早解决学校供电问题和电化教学等,对提高西藏青少年一代的科学文化素质至关重要,是今后光伏发电应用的重要方面。
2.3.7边防哨所光伏电源系统
西藏多数边防哨所无电,有20多个边防哨所安装光伏电源系统,解决照明、看电视、听收录机及通信的供电问题,每座功率为1~2KW,极大地改善了边防官兵的工作生活条件。
目前,西藏已在7个县建成10-100KW规模较大的县级太阳能光电站,全区各类太阳能光电设施容量超过2MW,推广太阳能热水器8.5万多平方米,太阳灶9.l万台,太阳能采暖房、温室、牛羊暖圈等18万平方米,是全国太阳能应用率最高、应用面和规模最大、用途最广泛的省份。
3 存在的主要问题
我国有9亿多人生活在农村,l.2亿人口没用上电15-8%的人口未解决清洁饮水;约4000万人生活在贫困线以下。由于农村燃料等能源短缺,利用水平低,造成森林过度樵采,植被破坏,生态环境恶化,严重阻碍农村经济和社会的发展。面对压力,太阳能应用速度慢,力度小,还存在一定问题:
3.1对开发太阳能资源的战略意义认识不够
一是没有把发展太阳能完全纳入政府的议事日程;二是长期以来,太阳能项目没有常规能源建设项目那样的固定资金渠道或已有的资金渠道不畅。从观念看,是对开发推广太阳能可以减少或替代常规能源和实施可持续发展战略的意义认识不足。
3.2缺乏完整的激励政策
政府支持是发展太阳能的关键,也是太阳能产业发展的初始动力。目前缺少有利于太阳能产业发展和刺激广大居民应用光伏电源装置等新能源设备的激励政策。
3.3投人力度不够
长远规划,缺少资金支持,对太阳能进入市场的全面影响是难以预测的。部分省市自治区对扶持推广太阳能实行专项补贴,使太阳能得到有效推广。但由于投入过少,分散,尤其是光伏电池等关键原器件,大部分遗稿进口,造成太阳能成本高,群众购买力有限,太阳能的成熟技术很难尽快大规模推广应用到无电群众中去。
4 太阳能推广对策
目前我国开发应用的各类新能源和可再生能源年提供相当于3亿多吨标准煤,对促进国民经济发展和满足广大农村和边远地区人民生活的能源需求起到了重要作用。特殊的地缘,西藏的广大农牧民视光伏电源系统是他们多年企盼的"点灯不用油、娱乐有节目"的法宝,太阳能光伏系统确实有潜力为农村和边远地区提供非联网电力,其成本低于外地运燃料或延伸输电线路的成本。因地制宜,大力开发利用太阳能等新能源,把它们转化为高品位的电能,提供照明、广播电视、通讯、水泵等动力能源,对促进脱贫致富,经济和生态环境协调发展,实现小康具有重大意义。为进一步搞好太阳能光伏电源系统的推广应用,建议采取如下一些措施:
4.1提高太阳能应用地位
西部地区要加强太阳能应用推广工作,切实加强领导,把太阳能推广应用工作纳人政府重要的议事日程,把太阳能推广应用作为重要的一项能源政策,纳入国民经济建设总体规划之中,列入政府的财政预算。
4.2加大投人,加快太阳能应用步伐
太阳能在西部的推广应用,具有重大的政治和社会效应,太阳能的发展仍处初期,产业未形成规模且获益能力低,尚不具备市场竞争的能力,国家应对太阳能应用加大投入,保证资金,组织安排多个不同模式的、连片的光伏电源系统的应用示范及光电站建设。
4.3制定优惠政策,促进产业发展
建议政府和地方制定有关减免税收、价格补贴和奖励相结合的优惠政策,通过给用户以一定比例补贴的办法,鼓励广大无电农牧民采用户用光伏电源系统解决自己的生活用电问题,逐步引导老百姓转变观念,克服等靠要思想,提高自我发展意识,加快解决无电户的步伐,最终促进产品进入市场,逐渐形成地方优势产业。
4.4扩大交流,开展国际合作
多渠道、多形式地开展国际合作,争取更多的国外资金和设备用于推广太阳能,充分利用当今国际开发太阳能的热点,切实抓住西部大开发的良好机遇,主动出击,创造条件,进一步拓宽合作领域,加强联合,促进国内外社团、企业家和个人在西部投资,创办新能源实体。在有条件的地区,本着可持续发展的战略思想,建设兆瓦级太阳能光电站。
4.5制定长远规划,综合开发利用
建议政府制定太阳能推广长远规划,尽快实施太阳能屋顶计划,结合西部地区实际,采取风光互补、小水电与太阳能互补,户用光伏电源系统、太阳能路灯、太阳能与建筑结合等多种形式,独立系统与并网双通,综合开发应用太阳能。在继续抓好国家光明工程、乘风计划、邮电和广播电视村村通计划实施的同时,加快西部区域的科学之光、阿里光电计划的实施。
草场不忘阳光提水的福音,人民渴望光伏发电的思惠。大力推广应用太阳能,提高新能源在能源结构中的比重,是西部地区新世纪和可持续发展的必然选择。逐步改变农牧民由于没有电,日出而作,日落而息,科技文化落后,经济不发达,远离现代物质文明,过着近乎与世隔绝的生活状况,尽快使他们脱离"黑暗",用上电灯,看上电视、听到广播,有利于西部地区的社会稳定、民族团结、经济发展和社会进步,早日缩短与现代社会的距离,步入新时代。
欧洲各国都在开辟通向持久能源的道路,影响他们决策的主要因素是环境保护、创造就业机会和能源供应的安全可靠。可再生能源技术在这些方面都有较大优势。它对环境的影响最小,可替代部分常规能源,增加能源供应的安全性和可靠性;它要求较大的设备投资,创造了更多的就业机会,有助于经济增长。</P>
<P>在欧洲大部分地区,环保的考虑推动着替代能源技术的开发。太阳能被公认为是一种极好的替代能源,它的利用有助于降低二氧化碳的排放和环境保护。很多国家,如丹麦、芬兰、德国和瑞士都认为气候变暖是推动太阳能研究、开发、展示和销售活动的主要因素。</P>
<P>在很多国家中,一个值得注意的倾向是资助转向光伏(PV)技术的开发和商品化。这反映一种较为普遍的观点,即从长期角度来看,光伏投资的回收率将高于主动和被动太阳能热利用技术,比利时就是一个明显的例证。</P>
<P>在很多欧洲国家中,研究开发重点转向太阳能工业和大学,政府特别资助那些本国工业感兴趣和有专长的领域,使其有助于创造就业机会,培育经济增长点。</P>
<P>在很多国家,由于实行小政府政策,太阳能技术的政府鼓励计划就很难实行了。可是有些国家仍然利用鼓励办法来促进太阳能技术发展。在奥地利,联邦、省和某些地方对太阳能装置提供直接的财政资助和鼓励;在芬兰,公司可以申请政府给予新太阳能装置高达总成本35%的补助,而家庭可申请20%的补助。</P>
<P>丹麦政府对安装太阳热水器的补助按照在标准状况下节能的多少来计算。目前补助金按每年节能每千瓦时3克朗(0?52美元)计算,它相当于总安装成本的10-30%。太阳热水器在丹麦相当普及,预计2000年后将不再需要补助了。</P>
<P>其它还有一些补助的方式,如比利时对公共建筑改造的资助,德国和其它国家的减税和折旧补贴等。</P>
<P>尽管受到常规能源低价的影响,在欧洲很多国家中,太阳能装置市场仍然持续增长。虽然太阳能公司的数量减少了,但保留下来的公司却趋向于更强大,更能抵御市场的波动。在某些国家实行的电力公司私有化可能提高他们把太阳能装置推向市场的兴趣。在奥地利等国,自己动手建造集热器的活动促进了主动太阳能装置的发展。</P>
<P>在丹麦有十几家公司生产主动太阳能加热装置,其中两家占有市场的大部分份额。其中Marstal太阳能供热厂(目前世界最大的平板太阳能加热装置生产厂)为Aeroe岛上的Marstal镇1250户5000居民提供区域供热,8000平方米太阳集热器阵列与2100立方米的储热水箱相联,6、7、8月间可100%由太阳能供热,全年能供给全区热需求的12?5%。现在正在计划扩大Marstal供热厂,以便能供应该镇全年大部分热需求。自1987年以来,丹麦每年安装的太阳能加热装置一直在增加。在80年代后期,每年安装的太阳能加热装置只有2300套,1996年已增加到4000套,约40000平方米集热器。丹麦生产的太阳集热器,除少量出口到德国和瑞典外,大部分都在国内销售。</P>
<P>挪威已安装70000多套小型光伏装置,每年安装约5000套。大多数装置是为偏远小镇、山区和沿海地带度假旅社供电用的。典型的装置一般为50-60峰瓦。</P>
<P>芬兰人每年也购买几千套小型(40-100瓦)光伏装置,用于消夏小屋。国家石油公司Neste对进一步开发太阳能发电有着强烈的兴趣,重点为建筑物薄膜光伏组件、蓄电池和成套装置。</P>
<P>此外,有些国家在高性能窗、太阳热水器、储能装置、透明隔热材料、日光照明和与建筑物结合的光伏装置等产品的商业化方面进行努力。</P>
<P>欧洲国家继续看好被动太阳能技术。一些国家集中力量开发利用先进透明装置的节能窗。法国和意大利在开发电致调光的透明装置。法国的研究人员估计,这种技术每年可为南部地区节约高达45%的能源需求。</P>
<P>法国的太阳能设计师们正在用绿色设计原则代替太阳能设计原则,就是要统筹考虑能源性能、安全材料的应用、日光照明、居住者的舒适和健康等因素。这种新的设计方法将被用来设计在Angers 的法国环境保护和能源管理署办公大楼。</P>
<P>人们对和建筑物相结合的太阳能装置和光伏装置兴趣越来越大。丹麦Toftlund的Brundtland中心是一座2000平方米的办公和展览大楼,它有一套先进的日光照明系统,其中包括装在外窗上的改变光线方向的百叶窗,反光天花板,中央阁楼朝南的透光窗,还装有光伏组件。</P>
<P>意大利正在开展使建筑物日光照明最佳化的研究,如改进控制系统,调节自然和人工光源,改进窗和遮光装置的特性和效率,改进人工光源的色效等。</P>
<P>在很多国家中,消费者对太阳热水器的兴趣正在增长,而且在技术和降低成本方面也有较大进展。</P>
<P>德国正在继续其1993年开始的太阳-2000计划,该计划的目的是促进大型建筑物使用的太阳能辅助中央供热系统。按照这个计划将在公共建筑物上安装多达100套大型太阳能辅助中央供热系统,并对它们进行监测。第一套这类系统已快建成。</P>
<P>德国计划开展一项建筑竞赛活动,用来促进与建筑物结合的光伏组件的革新。另一项工作是对2200套安装在住宅屋顶的光伏系统进行监测。</P>
<P>按照欧洲联盟的JOULE计划,法国、西班牙和德国合作正在巴塞罗纳附近建造一座新的Mataro图书馆试验建筑,该建筑将装上与建筑物结合的光伏-热组件。