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太阳能光伏发电是目前发展最为迅速、并且前景最为看好的可再生能源产业之一。自1990年以来,全球光伏组件年度产量从46兆瓦增加至2010年的23.5GW,20年期间增加了500倍以上,年均复合增长率[1]超过36.5%。截至2010年全球光伏发电累积装机容量达到了40GW,近5年的增长率超过了49%。这一增速使得光伏产业成为到目前为止增长最快的产业之一。展望未来,国际能源署预计到2020年光伏发电在许多地区能够实现电网平价,到2050年能够提供全球发电量的11%。
一、发展现状
2011年9月5日,欧盟联合研究中心能源与交通研究所发布了其年度统计分析报告《光伏现状报告2011》,对全球超过300家相关企业的调查结果进行总结和评估。根据报告,从光伏组件生产情况来看,过去数年经历了重大变化,中国大陆已成为全球主要的太阳能电池和组件制造中心,其后是中国台湾、德国和日本。全球前20位太阳能电池制造商中,有8家中国大陆企业、5家欧美企业、4家台湾企业、3家日本企业,中国大陆有6家企业进入前十位。而从光伏装机情况来看,欧盟凭借其累计装机容量超过29 GW,领先于其他国家和地区。截至2010年底,欧洲光伏装机占到全球光伏装机总量的70%以上。
在价格方面,受光伏市场从供应受限向需求驱动转变,以及光伏组件产能过剩的影响,过去3年内光伏组件价格大幅降低,降幅接近50%。未来光伏系统成本的降低将不仅取决于太阳能电池和组件的技术改进和规模扩大效益,还取决于系统组件成本以及整体安装、规划、运行、许可与融资成本的降低。预计,光伏技术领域的投资将从2010年的350~400亿欧元翻倍增长至2015年的700亿欧元,组件终端价格还将持续下降。
在技术发展方面,结晶硅太阳能电池仍是主流技术,2010年其市场份额约占85%,目前,该技术主要优势是能够在相对较短的时间内提供、组装和开工生产。但由于硅原料的阶段性短缺和为新进企业直接提供交钥匙生产线的出现,使得2005~2009年,薄膜太阳能电池的投资有大幅度的增加,目前该行业已有超过200家企业。此外,聚光光伏(CPV)是一个新兴市场,包括两种技术途径:一种是高聚光倍数,超过300个日照强度;另一种是中低聚光倍数,聚光系数在2~300之间。目前CPV的市场份额还很低,但有越来越多的企业开始关注该领域。2008年CPV产量约为10兆瓦,2010年预计在10~20兆瓦之间,到2011年有望达到100~200兆瓦。此外,受到光伏市场整体增长驱动,染料敏化太阳能电池也已准备进入市场,此种电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成,欧、美、日等发达国家已投入大量资金对其进行研发。
二、竞争力
2011年9月6日,欧洲光伏产业协会(EPIA)发布了最新光伏竞争力分析报告《太阳能光伏在能源部门的竞争在竞争的道路上》,全面分析了5个太阳能光伏产业主要市场,包括法国、德国、意大利、西班牙和英国。分析结果表明,一些国家最早于2013年可实现光伏产业竞争力,到2020年可在更广泛的市场实现竞争力。近年来已证明在合适的监管框架下,太阳能光伏发电技术可以成为达到欧盟2020年能源目标的一个主要贡献力量。
报告主要结论包括:在未来10年内,所有国家和各细分市场的光伏发电系统价格将下降36%~51%;考虑到光伏发电效率的提高、规模经济和光伏市场的发展成熟,以及所有电力来源发电成本的增长趋势,2020年前光伏可在欧盟5个最大的电力市场中具有竞争力;鉴于多数欧盟大国从南到北的太阳能辐射水平不同,以及不同的细分市场,欧洲各地不会在同一时间实现光伏技术的竞争力;整个欧洲范围光伏竞争力的实现将需要监管框架的政治承诺,支持技术发展,并消除市场畸变。
三、制约因素
如同其他任何新兴产业一样,光伏产业也存在着若干不容忽视的问题,将会制约其进一步发展。国际社会对光伏产业发展的制约因素也有着不同声音:
1.光伏发电蓬勃发展或造成铅污染
美国田纳西大学Knoxville分校土木与环境工程助理教授ChrIS Cherry领导的一项研究发现,由于太阳能光伏发电严重依赖铅酸蓄电池进行储能,到2022年,中国和印度太阳能光伏产业直接造成的铅污染可能相当于2009年全球铅产量的三分之一;这两个发展中国家由于在铅采选、冶炼、制造和重复使用生命周期环节的低效率,可能会产生超过240万吨的铅污染物;其他发展中国家也可能会出现类似的问题。研究指出,铅金属采选和冶炼业应进行技术改造以提高转化效率,太阳能光伏产业界应该开展铅回收和循环利用计划;而政府在国家太阳能发电计划中需要考虑到向铅蓄电池行业环境保护方面进行投资、制定电池回收政策等措施。如果情况得不到改善,铅电池的使用将导致环境的污染以及工人和儿童的铅中毒,如神经损伤、肾功能衰竭、心血管系统及生殖系统问题。
2.材料短缺将阻碍薄膜光伏发展
2011年7月,英国能源研究中心(UKERC)发布了题为《材料的可用性:未来低碳经济的潜在制约因素》的报告,基于太阳能电池厚度、转换效率和其他材料使用的主要驱动因素等不同假设,对全球铟和碲的需求与供应情况进行了评估。报告指出,铟和碲是目前主流薄膜太阳能电池(CIGS、CdTe)的关键材料,尽管目前薄膜光伏市场增长迅速,但短期内光伏设备的材料需求能够得到满足;而从长期来看,如果未来20年的市场增长速度与一些高增长预测情景相一致甚至超出,薄膜光伏设备的材料需求将大大超过当今全球的生产量,如碲需求的增长可能会高达1800%,铟(也用于平板显示器的制造)产量可能需要增加12%~170%。而且有关这两种稀有金属未来供应的信息不够充分(如不同来源的产量、储量或资源量预测值相差甚远),现有研究工作无法确定产量的扩大能否满足需求,还需要开展更多的工作及收集更加全面的数据来深入探讨这一问题。
3.利用光伏发电需要因地制宜
2011年7月6日,美国电气和电子工程师协会(IEEE)终身会士Prabhu Deodhar指出,目前,世界上一些国家正计划建设或已建设了大量兆瓦级太阳能光伏电站,但基于以下原因,许多专家都认为建设如此多的大型集中式太阳能发电站是浪费投资和滥用技术。
①一般常规电厂(水电或火电)需要在临近能源资源处建造,这就要求付出巨大的成本将电力输送到负荷中心。而由于太阳能是无所不在的,可在需要能源的地方就地收集利用,是理想的分布式电源,避免了高压输电造成的线损。
②光伏发电具有真正的模块化优势。它可以通过从数千瓦到20兆瓦甚至200兆瓦的不同规模实现成本效益。一座10千瓦电站或150兆瓦电站的每瓦太阳能发电成本相同,但土地成本和其他“软成本”使得大型电站更加昂贵。因此,大型太阳能光伏电站没有“规模优势”。事实上,由于逆变器的功率有限,所有兆瓦级太阳能电站基本上是若干500千瓦电站的集群,用一百座500千瓦电站来代替单个50兆瓦电站更切实际。
③兆瓦级太阳能光伏电站最大的问题在于,当电能通过一系列电力变压器后,损耗率达到12%~15%。太阳能光伏用400伏三相逆变器产生电力。在大型电站中,首先通过几个电力变压器将电压提高到66千伏或是更高,然后再通过变压器组降至400伏以满足消费者的需求。此外,在电网传输中还有5%~7%的损耗。而与此形成鲜明对比的是,规模较小的太阳能发电站靠近用户,在输送过程中几乎没有能量损失。
④太阳能光伏发电的一个主要限制是每千瓦占用空间较大,土地可以采用更有价值的使用方式,而不是被太阳能电池组件所覆盖。大型太阳能电站往往建在偏远地区,会导致环境问题或与农业用地产生冲突。大型集中式电站相关的安全和维护问题也日益突出。
⑤电力在电网中的流动方式和其电网结构的分析。大量的电力在电网中始终循环在66千瓦或132千瓦的水平。即使并入200兆瓦电力也只是极小的一部分。所以这样的容量提升并没有解决类似停电和电网终端“高阻抗”大幅波动的问题。相比于大型电站,400伏馈电通常能够切实减轻电网阻塞。电压波动的发生是由于电网的高阻抗,就地回馈400伏太阳能电力将立即降低电网的阻抗,并提供稳定、清洁的能源。
总之,光伏产业作为代表性清洁能源新兴产业,对应对能源问题,缓解气候变暖起着重要作用。但在蓬勃发展的光环下仍存在着如环境污染、材料短缺、规模问题等诸多负面因素。如果对此没有充分认识,并综合包括政府、学界、产业界、公众等各利益相关方的意见进行统筹规划、进行技术的升级改造和因地制宜的应用,将不可避免地对光伏产业未来发展造成严重影响。
不知道可不可以?
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1、30年的总辐射量数据
总辐射数据是最根本的资源数据,也是我们计算发电量的基础。一般我们会关注四个指标:
1)长期变化趋势。光伏电站运营期是25年,业主必须知道当地的太阳能资源长期来看是什么变化趋势。
计算30年、20年、10年的平均值;若基本相同,则当地资源就比较稳定,可用30年的数据来计算;若下降趋势明显,则用最近10年的数据计算可能更准确。
2)年际稳定度。我一般会算一下相对偏差。太阳能资源是分大小年的,而预测的发电量是一个平均值。业主需要了解,项目年发电量的实际值和预测值可能在一个多大的区间内变化。
3)数值大小。在特定的地点,数值大,发电量大;数值小,发电量小。
4)年内稳定度。最小月份与最大月份的比值。通过这个数值,可以判断太阳能资源在一年之内的变化幅度。
2、直射比
直射比应该是一个非常重要的参数,但由于只有一级站才有直接辐射观测数据,所以这个参数总是被忽略。
光伏发电主要靠直接辐射。同样的辐射量,直射比大的肯定发电量会相对较多。我们固定式支架的倾角,就是根据全年太阳光的入射角设计的。直射比高的地方,方阵倾角会大一些;直射比低的地方,方阵倾角会小一些。
3、30年的日照时数数据
1)反映当地的太阳能资源情况。辐射量=日照时间×辐照度。所以日照时间长的地方,太阳能资源会相对较好。
2)进行气候学方法推算。根据当地的经纬度,可以计算出场址的“天文辐射量”、“可照时数”;据实测的日照时数和可照时数,获得日照百分率;利用参考站,算出a、b系数。这样,就可以进行辐射量的推算了!
3)设计。虽然冬至日才是日照时间最短的一天,但如果当地12月份的平均日照时间为7小时,你设计时考虑保证6小时不遮挡,似乎就有点说不过去了。
4、现场实测1年数据
只有在现场自己测了数据,并与气象站的同期和长期数据做了对比以后,资源分析工作才是扎实的,结果才会是最准确的,业主的心才是踏实的。
5、其他气象数据
温度、风速、冻土深度等,都是设计中重要的气象参数,在此不一一赘述。
通过自然条件下的各项参数测算,获取,使所应用的太阳能光伏支架系统,更加适合于周边环境。更多有关光伏支架问题,请访问http://www.cngfzj.com/官网了解吧。
中国光伏企业天合光能和ReneSola年底前发布公告,预示明年光伏组件企业将在国内巨大新增需求支持下迎来潮水般的订单。预计明年类似的企业公告将接踵而来,为光伏类股告别三年来的低迷状态、步入反弹通道源源不断地提供弹药。不过,在光鲜的消息背后,也存在下档风险,即这些巨额订单的支付可能来得迟缓,因很多光伏电站运营者是大型国有实体,后者可能缺乏资金支持雄心勃勃的新项目,也没有技术来运作这些电站。
我当然也不愿意给中国光伏组件行业的复苏泼太多冷水。受产能过剩影响,中外光伏企业自2011年上半年以来都经历了长期痛苦的下滑。工厂关闭和破产令很多老旧和效率低下的产能被淘汰,多数生存下来的企业明年都可能恢复盈利。中国政府规划到2015年国内累计光伏发电装机容量达到35吉瓦(GW),而两年前这一数字还几乎为零。这项极其激进的规划目标为光伏行业的复苏提供了强力支撑。
要实现这一目标并非易事,但是大型国有企业显示他们将掀起光伏建设热潮,帮助政府实现规划目标。天合光能宣布刚刚签署新的框架协议,与新疆当地合作建设1吉瓦光伏发电项目。投资者为这一消息欣喜异常,天合光能股价在公告发布后的纽约早盘交易中大涨逾7%。
天合光能将与吐鲁番当地政府在从明年开始的四年时间里合作建设一系列项目。头两期工程设计光伏发电能力300兆瓦(MW),并于2014年底实现与国家电网并网。在免责公告中,天合光能表示每个新一期项目在动工前都将需要获得地方政府和中国国家电网运营企业的批准。
ReneSola也发布了类似公告,称将在中国西部地区建设三个光伏电站,总装机容量为60兆瓦。根据合作协议,ReneSola将负责建设电站,并在竣工后转售给江苏一家长期持有者。ReneSola股价也获得提振,在纽约早盘交易中上涨了近5%。
这种“建设+转让”模式正逐步流行起来,阿斯特阳光电力(CSIQ.O:行情)就精于这种商业模式。该公司在之前两个月曾宣布了涉及中国市场的三个独立协议,合计将供应232兆瓦光伏组件。
这些看上去无疑都是好消息,但这些项目的结算可能是个大问题。大型国有企业通常都会急于响应政府号召,即使自身可能缺乏项目建设所需的资金和技术。一位消息人士告诉我,一些组件厂商即使还未收到任何资金,就已经开始为这类客户启动光伏电站项目。我预计,多数组件企业最终会收到支付款项。但是,随着这轮建设高潮大面积铺开,我怀疑其中会出现很多问题,工程延期甚至半途而废都有可能。
一句话:天合光能和ReneSola公布的新协议标志着中国将掀起新一轮光伏电站建设热潮,不过一些新项目可能会碰到延期和融资难题。
尽管近期一些观点声称2014年的光伏装机量将达到55GW,但市场调研机构IHS对这种观点持否定态度,该机构最新的太阳能需求季度报告显示,2014年全球光伏系统装机量将呈两位数百分比增长,安装量将介于40-42GW之间。
该报告预测,2013年全球光伏系统装机量将达到35GW,而2014年的安装量将有15%的增幅,达到40GW左右。
虽然该机构看好光伏产业的潜力以及安装量的增长,但仍警告产业可能将遭遇到一些风险。
中国:IHS预测2014年中国市场的光伏系统安装量将在9.5GW左右,远低于发改委规划的12GW目标。这主要是由于缺乏对分布式光伏发电的政策细则支持。在发改委的12GW规划目标中,分布式光伏的规模占8GW,而IHS认为这一目标是不可能实现的。相对高昂的成本、并网的不确定性以及缺乏足够的屋顶空间将对中国2014年的光伏扩张规划造成阻碍。该机构期望发改委能够在年底前公布分布式光伏发电的实施细则。
日本:该机构认为日本光伏市场可能会变得“喜忧参半”。最近日本市场接连出现了一些负面消息:首先,日本经济、贸易与产业部(METI)正就为何只有十分之一的批准光伏项目建成一事展开调查。针对这一延误事件,METI很可能将采取严厉的制裁措施,其中包含取消对未建光伏项目的上网电价补贴补贴。IHS预计这些项目将不会被批准建设。其次,日本颇具吸引力的上网电价补贴政策即将到期,由于缺乏政府支持,该政策在下一财年是否会重新开放还存在不确定性。同时,明年针对非住宅项目的FIT补贴费率降幅将达到20%。最后,日本政府近期对温室气体排放的态度转变很可能会减弱其对可再生能源的支持。但日本市场仍可能保持增长势头,该机构认为2014年该国的光伏市场将是风险与机遇并存。
新兴市场:新兴市场的发展则可能会让许多人失望。IHS预测新兴市场的光伏系统装机量将从今年的5.4GW增长至2014年的7.7GW。各个新兴市场之间发展并不平衡,每个地区的增长速率不尽相同。一些市场不依赖于直接补贴,而是招标机制或私人的购电协议,而从项目公布到实际安装可能会花费几年的时间。智利和南非的案例表明,高达几个GW的安装规划在2013年的实际安装分别只有100MW及200MW。
尽管存在着上述风险,该机构仍看好2014年太阳能产业的发展,并预测2014年整个市场将呈两位数百分比增长,且许多企业重返盈利轨道。该机构表示,40GW的安装量是肯定可以实现的(即使存在着上述风险),但需求是绝对不可能达到55GW的。
通过对100多个国家与地区的分析,该机构并不认为明年将出现光伏元件短缺现象,价格亦不会大幅增长。不过,可以预见,市场对光伏组件、逆变器以及BOS的需求将适度下跌。
据NPDSolarbuzz最新研究报告UnitedStatesDealTracker显示,2013年12月30日---在过去的一年中,美国等待安装的太阳能光伏项目储备增长了7%,现已超过43GW,这将足以供六百万户以上住宅的电力使用。
Solarbuzz认为,美国太阳能光伏项目储备过去以100MW以上的大项目为主,但如今的增长主要由30MW以下的中小项目驱动。不断增长的太阳能光伏项目储备表明美国光伏产业发展良好,NPDSolarbuzz预测2014年美国将成为继中国和日本之后的第三大太阳能光伏市场。
NPDSolarbuzz高级分析师MichaelBarker表示:“这些计划新建或在建的太阳能光伏电站的增长,预计将带动美国光伏应用保持每年双位数的增长率。以装机容量来看,在各州的可再生能源配额制强制要求的刺激下,20MW以上的大型电站仍将继续主导美国光伏产业。不过受益于去年太阳能光伏系统价格的下滑,如今各种规模的电站项目都变得越来越可行。”
为了能在政策到期之前获得30%的美国投资税收抵免(ITC),如今美国太阳能光伏项目开发商将不得不迅速从“初步计划”和“计划”阶段转向“建设”或“完工”阶段。
NPDSolarbuzz分析师ChristineBeadle表示:“美国的全额投资税收抵免优惠税率将于2017年下调。在仅剩的三年时间里,美国太阳能光伏电站开发商计划在截止日期之前完成电站建设,或完成大部分的施工。也正因如此,美国电站开发焦点将转向规模相对较小的项目,以求能在较短的时间内完工。”
目前,一些100MW以上的超大规模光伏电站正主导着美国短期太阳能光伏部署。这些电站包括MountSignalSolar,CopperMountain,Calexico,DesertSunlight和Topaz项目,这些项目目前正处于开发阶段或稳步建设阶段。美国前十大太阳能光伏电站在未来三年内将占到5GW以上的太阳能光伏装机容量。
然而,由于小型光伏电站的规划及完工周期较短,太阳能光伏电站开发商现已将焦点转移到开发30MW以下的电站项目上。在过去的一年中,美国光伏项目储备中这种规模的项目已增加到2,100个以上,同比增长33%。
北方邦与总部驻孟买的Essel InfraProjects Ltd就其中规模最大(50兆瓦)的一座光伏电站签署PPA。值得指出的是,这些合同均基于南方邦2013年光伏发电政策下的招标,该政策旨在2017年光伏装机量达500兆瓦。
其他胜出的投标者还包含Moser Baer公司(新德里,20兆瓦)、AzureSurya Pvt. Ltd.(新德里、10兆瓦)以及JacksonPower(诺伊达、10兆瓦)。
短期PPAs,更高价格
总部驻金奈(Chennai)的RESolve EnergyConsultants指出,在印度任何邦的招标流程中,10年的PPA为期最短,受到开发商的青睐。PPAs将以每千瓦时8.01-9.33印度卢比(0.130-0.15美元)的价格支付,是印度全国招标流程中的最高价格。
RESolve还表示,几乎所有的项目都位于本德尔坎德(Bundelkhand)地区,临近拉贾斯坦邦,该邦具有出众的太阳能条件。
台湾经济部为太阳能产业再添动能,决定调高今(2014)年装置目标量至210百万瓦(MW),较去年成长2成。能源局内部估算,若以1千瓦KW设置成本8万到10万元间,今年210MW等同于有210亿元(新台币)产值产出。今年收购价格降幅趋缓至12.5%,能源局最快在本月中、下旬,展开年度招标作业。
由于太阳能成本下降速度相当快,为了避免业者抢申设赚取高额成本利差,经济部每年会管制申设总额,因此自2010年起总量管制在64MW、2011年为70MW、2012年100MW、2013年暴增到175MW。
能源局安排的210MW当中,分为免竞标与开放竞标两个额度,据了解,今年免竞标量为60MW,较去年增加15MW量;需要竞标量为150MW,较去年多了20MW。至于需要竞标的目标量,能源局每月会按比例释出,预期1月中、下旬就可以立即对外招标12.5MW量。
全球调用机构Energytrend最新报告称,受到太阳能系统安装成本持续下降,以及电价不断攀升,再加上趸购电价持续下滑,导致欧美地区的屋顶型市场持续成长。据EnergyTrend观察显示,部分地区自发自用省下电费所带来的投资报酬率已经超过大型太阳能电站的投资报酬率,自发自用市场的渗透率持续扩大。
由于欧美地区对于大型太阳能电站的补贴持续缩水,造成投资报酬率明显下滑,使得大型电站的发展受到考验,根据EnergyTrend的调查显示,德国市场大型太阳能电的投资报酬目前约在8%~12%之间,大型电站的投资热度持续下滑。另一方面,由于趸购电价明显调降,投资者为求维持基本的投资报酬率,持续要求供应商调降价格,目前组件价格已跌破US$0.7/watt,再加上BOS(Balanceof System)的成本也开始下滑,使得系统成本来到US$3.0/watt附近。虽然大型电站的市场发展出现疑虑,但受惠于系统成本的下降,以及持续高涨的电价,屋顶市场反而逆势上扬,例如2013年美国加州屋顶市场成长约在85%~90%。
另一方面,屋顶型市场的成长有可能挤压到传统电力公司的营收。就过去的商业模式来看,传统电力公司收购再生能源电厂的电力,再转售给消费者,达成三方互惠的局面。然而随着电价的攀升与趸购电下滑,再加上发电成本的下降,部分地区自发自用(Self-Consumption)所省下的电费支出已经优于趸购电价的收入,消费者更倾向采用自发自用的屋顶型太阳能发电系统。以目前的发展趋势来看,传统电力业者的收入将会受到影响,例如近期西澳地区的电力业者就表示电力需求出现下滑。然而对于仍使用传统电力的用户们有可能面临更大的经济压力,由于并网附加费用(surcharge)持续走扬,连带影响电价走势,而仍使用传统电力的用户们等于要花费更多的电费支出,并负担更多的并网成本,间接造成不公平的情况。
光伏组件是不存在运维问题的,一般运维的应该是“光伏系统”或者“光伏电站”“光伏项目”。
1、光伏组件(俗称太阳能电池板)由太阳能电池片或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,然后我们把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)然后输出。
2、光伏电站,是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏电站是目前属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。可以分为带蓄电池的独立发电系统和不带蓄电池的并网发电系统。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。现时期进入商业化的太阳能电能,指的就是太阳能光伏发电。
3、光伏电站运维:主要内容是巡检光伏电站系统运行情况,检测发电量数据,光伏电气线路巡检、电站运营环境确认,有遮挡的需要清理、有灰尘要定期清洁等。