光伏行业里,什么是“弃光限电”?
弃光,放弃光伏所发电力,一般指的是不允许光伏系统并网,因为光伏系统所发电力功率受环境的影响而处于不断变化之中,不是稳定的电源,电网经营单位以此为由拒绝光伏系统的电网接入。
限电,限制电力的输出,一般指的是出于安全管理电网的考虑,而限制光电或者风电所发电力,比如一个额定功率为100MWp的电站,由于调度的需要,只允许发80MWp的电力,另外20MW就被抑制住了,不能全力运行。
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伴随着光伏发电的增多,燃煤机组的发电小时数必然减少,还会新增输电线路成本。这些变化引起的巨额支出也需要考虑在内。由于光电波动性强,没有办法像煤电一样用户需要多少就发多少,而只能是发多少电用户就要用多少,必须有优惠电价制度鼓励用户用电,否则就会像“弃风”一样出现“弃光”。
实际上,“弃光”已经出现了。国家能源局的统计数据显示:2015年上半年全国累计光伏发电量190亿千瓦时,“弃光”电量却达到18亿千瓦时。分地区来看,甘肃省“弃光”电量11.4亿千瓦时,“弃光率”28%新疆“弃光”电量5.41亿千瓦时,“弃光率”19%。
光伏产业发展,最大的问题就是如何消纳波动的光电。德国能源转型20年,就是在全力解决这个问题。只有切实解决了“弃光”问题,中国的光伏产业才能迎来真正的春天。
解决“弃光”问题需多方统筹解决,西部不仅是太阳能,同样是风能的资源集中地,风能往往在夜间是其生产高峰,与太阳能形成互补,统筹二者的生产波动性,对于消纳“弃风”同样具有积极意义。对于部分地区试点开展的“风能供暖”等就地消化产能的对策,也是光伏电站消纳“弃光”的一条应对手段。
参考资料:光伏-百度百科
我认为农村的光伏发电是经过太阳能的折射,来回收光伏发电的回收电能。国家会补贴0.42元 地方也会有补贴,但是要看你是哪里的 我们也是做屋顶太阳能发电的,广州硕耐 如果是广州的地方补贴0.15元。
未来能源向我们走来,但若要取代化石能源,并非易事。
“我们以碳中和来推动能源转型,从对化石能源系统的依赖转到以新能源、电气化为主体的方向上来,这里面遇到的挑战和问题也不少。” 7月8日,北京大学能源研究院特聘研究员杨福强在未来能源大会上表示。
国家电投集团吕锡嘉表示,“不论是做CCUS(碳捕集、固定与利用),还是做氢能储能,未来很长一段时间都是高投入低回收的阶段,因为技术的更新换代,技术产业链的成熟,需要的是碳市场,包括国家政策、金融市场的完善。”
挑战不小,机遇也很大。清洁能源成本在降低,技术难关也正在被攻破。从2015年到2020年,车用燃料电池技术跨越式发展,已经形成产业化;氢能的储存和载体技术将逐渐成熟;电力系统数字化、智能化应用越来越广泛。
光伏技术日渐成熟
作为清洁能源的一个重要方向,光伏技术越来越成熟,产业规模也日渐扩大。
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。利用的是可再生的太阳能,中国幅员辽阔,太阳能资源丰富。
光伏产业链包括硅料、硅片、电池组、并网逆变等多个环节,近年来各个环节的技术均有突破提升,从而降低了光伏发电的成本。
今年以来,光伏产能扩张狂飙突进。根据黑鹰光伏统计,2021年上半年光伏企业产能层面的投资接近4000亿,投资规模同比增长接近一倍。
其中,单个投资在10亿元以上的项目有59个之多,在100亿元以上的项目达13个,从数量上看,分别较去年同期增长了59.46%和62.50%。
近期国家能源局下发了通知,准备在全国启动整县(市、区)屋顶分布式光伏建设。通知要求,党政机关单位建筑屋顶的面积,安装光伏发电的比例不能低于50%;学校、医院等公共屋顶的总面积不得低于40%;另外,一些厂房的比例不低于30%。
而光伏发电为直流电,直流电应用范围较小,需要变换成交流电才可以广泛使用,而且光伏发电有波峰波谷的阶段,这样就造成弃光弃电的现象,储能的重要性凸显出来。这便需要利用另一种绿色能源——氢能。
氢能储运是难题
中国科学院院士欧阳明高最钟情于氢能,他认为电和氢未来将取代柴油、汽油、煤油,成为储能和新能源 汽车 的主要载体。
“氢能在新能源革命中占有战略地位,其战略意义在于可再生能源转型中的大规模能量储存与多元化利用需求。”欧阳明高指出,氢能储能是新能源电力系统的核心技术,交通会是氢能利用的先导领域,将带动氢能的全面发展。
欧阳明高预测了新能源 汽车 的市场潜力,“2021年前五个月中国新能源 汽车 总销量已经突破 汽车 总销量的10%,保有量超过600万,以后还会持续增长,今年估计产量会超过200万。我们估计明年会400万,后年600万,现在就是到了快速增长的时候了。2030年预计会到8000万,2035年1.6亿,2040年3亿。3亿辆电动车,意味着我们的储能潜力是多大呢?如果一辆车耗用65度电,车载储能的容量就是大约200亿度电,这是什么概念?相当于目前中国每天的总电量。”
不过,氢能面临着运输、储存经济性不高的问题。
“车载储氢是个问题,无论是技术还是成本,都不太理想,比如我们现在主流的高压气频,储氢的密度和成本都还不够理想,储氢密度大概100公斤5公斤氢,成本偏高,它的下降会比燃料电池发动机下降的幅度要慢,所以重载商用车车载的储氢密度和成本目前是不理想的,是我们当前的一个技术挑战。”欧阳明高表示。
而在氢能储运技术方面,现在已经有了一些设想。
欧阳明高介绍称,第一是可以利用特高压输电线路,把电从新疆等地输送过来,然后再制氢,这个成本是比较低的;第二是利用氢能载体,液氨很容易分解出氢,而且分解的能耗很低,液氨的质量储氢密度和体积储氢密度都是最高的,这样就可以先制氨,运输,再制氢。
电是最高品位能源?
在中国能源网首席研究员韩晓平看来,电是唯一最高品位能源,没有之一。
“其实氢是电的延伸,绿氢就是绿电,如果把这个问题想明白以后就知道,氢是一种边际能源,解决一些边际特定需求,主要的需求还是要靠电,如果我们不靠电,转个圈去用氢的话,那就违反了第一性原理。没有必要把一个简单的事情复杂化,增加了很多成本和损耗浪费,最后达到的还是同样一个目标。”韩晓平说道。
他还认为,碳中和其实就是电力系统最主要的任务,当电力系统能够覆盖所有能源90%的时候,才可能真正实现碳中和,维持电力系统的可靠性、稳定性,将成为下一步电力工作持续的目标。
关于电力能源数字化,国网能源研究院数字经济所孙艺新描述了三个场景。第一个场景是将一些数字化技术应用到传统的能源生产消费平台之中;第二个场景是把需求侧资源充分的挖掘出来,实质上这个也是一种增加能源供给的方式;第三个场景是,把数字能源作为用能权交易的统一媒介,可以解决目前能源在生产端、流转端,乃至消费端,多个链条之间存在结算、赋税,可能都存在一些断点的问题。
华为数字能源总工程师张广河讲述了一个智能光伏的概念,“分布式光伏遇到的最大的问题是安全问题,这是非常大的挑战。其次是散点部署,对于这种颗粒度非常小的站点管理,华为公司非常有经验。如果是零零散散的,最后这张网可能就废了。所以第一要保障系统安全,不能着火,不能让老百姓受伤;第二必须得做主动安全的设计和全网管理。发电量要发的清清楚楚,用的明明白白。”
科技创新成为光伏企业发展新引擎
2018年11月20日,江西省新余市渝水区新兴工业产业园一家光伏企业厂房内,智能生产线正紧张作业。近年来,新余市出台措施助推企业进行技术改造和质量提升,让科技创新成为企业发展的新引擎。
三季度光伏行业装机量统计分析
据前瞻产业研究院发布的《光伏行业投融资前景与战略分析报告》统计数据显示,截至2018年9月底,全国光伏发电装机容量达到16474.3万千瓦,其中,光伏电站11794.1万千瓦,分布式光伏4680.2万千瓦。2018年年前三季度,我国光伏发电新增装机3454.4万千瓦,同比下降19.7%,其中,光伏电站1740.1万千瓦,同比减少37.2%。与此同时,前三季度光伏发电量1338.3亿千瓦时,同比增长56.2%弃光率2.9%,同比下降2.7个百分点。
我国光伏发电新增装机和发电量的“一减一增”说明,在新的光伏政策下,光伏发电结构变得更加合理,促进光伏消纳工作取得了显著成效,有利于光伏产业迈向高质量发展。
光伏新增装机下滑原因
光伏新增装机的下滑,与我国主动控制光伏发展规模直接相关。今年5月,国家发展改革委、财政部、国家能源局联合印发《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,要求合理把握发展节奏,优化光伏发电新增建设规模,暂不安排2018年普通光伏电站建设规模,在国家未下发文件启动普通电站建设工作前,各地不得以任何形式安排需国家补贴的普通电站建设。而在分布式光伏方面,今年仅安排1000万千瓦左右建设规模。
光伏政策调整是一个信号,无论是否出台补贴政策,国家调控光伏规模发展的政策思路不会改变,补贴退坡也是必然。之前高歌猛进的发展模式难以为继,降本提质增效才是未来产业发展的关键。
光伏发电消纳情况好转 弃电量和弃电率保持下降趋势
光伏发电消纳情况正在持续好转,弃电量和弃电率保持下降趋势。前三季度,弃光率平均2.9%,同比降低了2.7个百分点,弃光率超过5%的只有甘肃、新疆、陕西3个省份。“一般认为,低于5%就是一个合理的范围,还有很多省根本没有任何弃光。
弃光率的下降与有关部门高度重视可再生能源消纳工作不无关系。近年来,有关部门制定了一系列政策措施,督促有关地区和电网企业采取各种方式促进可再生能源消纳,扩大开展可再生能源消纳相关交易,加强电力系统调峰能力建设,促进可再生能源跨省跨区消纳,加强可再生能源并网外送等配套电网工程建设。
布式光伏趋势明显 继续保持较快速增长
值得注意的是,在普通光伏电站装机下滑的同时,分布式光伏继续保持较快速增长。2018年前三季度,分布式光伏1714.3万千瓦,同比增长12%。其中,山东、浙江、河南、江苏4省新增装机均在200万千瓦上下,4省分布式光伏新增装机占全国的49.1%。
2018年前三季度全国光伏建设运行情况
数据来源:前瞻产业研究院整理
从今年前三季度光伏建设情况来看,在集中式和分布式的格局上来看,分布式光伏的增长还是比较快的,其中包括光伏扶贫这些项目的建设比较多。另外,国家支持分布式光伏的政策在各方面得到了响应,分布式光伏应用比较广泛,在光伏发电建设方面逐渐朝着分布式增多的方向转变。
经过一段时间的调整适应后,光伏行业的信心正在不断恢复。11月初召开的国家能源局太阳能发展“十三五”规划中期评估的成果座谈会透露,2022年前国家会持续提供光伏补贴,补贴退坡不会一刀切。
事实上,前三季度光伏新增装机中,有大量的项目是在无国家补贴的情况下安装的。这说明在无补贴的情况下,光伏还在继续发展。此次明确光伏会继续给予补贴,同时保证规模,这无疑给了光伏行业更多信心,未来地面和分布式光伏将会更加蓬勃发展。
国家支持新能源行业特别是光伏行业的大方向并没有改变,只是在过去几年国内市场高速增长之后,补贴和规模控制的政策有调整,光伏市场的未来仍然值得期待。
具体计算如下:
弃光率=光伏电站的发电量-(电力系统最大传输电量+负荷消纳电量)/光伏电站的发电量
光伏电站:
光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统,属国家鼓励的绿色能源项目。可以分为带蓄电池的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。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年,中国并网发电还未开始全面推广,不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。
简介:
光伏电站是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的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。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。
理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年,中国并网发电还未开始全面推广,不过,2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。
1、虽然光伏发电属于绿色能源,具有高效环保的特点,但是太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点。
2、相对于火力发电,发电机会成本高。
3、光伏组件在运输、安装过程中的不规范操作会造成内部隐裂,树木、杂草或鸟粪的遮挡会使组件形成热斑,这些隐性故障不仅会影响组件输出性能,严重时还会导致火灾事故。
由于这些隐性故障都是无法用肉眼直接发现,因此就需要使用专业的仪器对组件进行定期检测,及时排除隐性故障,防止安全事故的发生。
4、光伏发电设备长期运行于户外环境中,光照、雨水、风沙等的侵蚀都会加速电缆和连接器等设备的老化,导致设备绝缘性能下降,造成设备故障甚至引发火灾。
因此需要定期对光伏系统的电气布线和发电设备进行测试,对于老化的电缆和设备进行必要的维修或更换,保证系统的安全运行,降低火灾风险。
随着光伏发电的大规模利用, 退役和废旧光伏组件的回收利用 成为越来越突出问题,同时也为行业带来了巨大的新商机。如今,这一新兴产业已经处于爆发的前夕。
一、组件回收——必要性与紧迫性并存
随着全球环境恶化和能源危机的日益加剧,碳达峰、碳中和已成为全球的共识,光伏新能源作为各国实现气候目标的重要途径之一,装机容量更是快速增长。
2021年,全球新增光伏装机量达到183GW,同比增长30%以上。据BNEF彭博新能源财经预计,到2030年这一数字将增加到334GW。我国作为光伏产业发展最成熟的国家,光伏发电累计装机容量已超过200GW,预计2030年新增装机水平将达到105GW~128GW。
未来光伏发电的装机规模,无疑将由“GW时代”跨越至“TW时代”。
但与此同时,光伏发电的大规模应用,却不可避免地衍生出了废旧光伏组件的回收问题。
据国际能源机构一组预测数据显示,2030年,全球光伏组件回收将达800万吨左右,迎来回收大潮。2050年,全球则会有将近8000万吨的光伏组件进入回收阶段。
其中, 中国将在2030年面临需要回收达150万吨的光伏组件,在2050年将达到约2000万吨,是埃菲尔铁塔重量的2000倍。
如此大量的废旧光伏组件如果处理不当,给环境、社会带来不良影响无疑将不可小觑。
但如果处理得当,则不仅可以助力资源的循环再利用,缓解资源短缺,还能够培育新兴产业,创造更多就业价值,同时真正实现光伏全生命周期的绿色发展,促进光伏产业的可持续发展。
组件回收必要性与紧迫性并存,但当前组件回收工作仍然面临着诸多挑战。
二、组件回收目前面临的难点有哪些?
1、非法遗弃和非法倾倒
安装在建筑物屋顶上的分布式光伏电站,往往会随着建筑物的拆除而废弃。在土地上搭建的地面电站则可能随着土地租赁到期被拆掉,如果业主无法支付或准备回收处理的费用,那么废弃的组件很可能会被放置在原处,或者被非法倾倒在其他土地上。
2、有害物质泄漏和扩散的潜在威胁
实际上,大多数废弃光伏电池板件的归宿是被当做废品卖到废品回收站。
我们知道,根据电池板的类型,太阳能电池板含有铅、硒和镉等有害物质。当电池板被卖到废品回收站后,很少有人知道其中有这么多有害物质,也就很少会进行适当的废弃处理。
3、处理场所短缺
以日本为例,自2012年日本引入FIT(可再生能源固定价格收购)制度开始,光伏发电装机规模明显扩大且扩大速度持续提升。按照光伏组件25年的生命周期来计算,预计会在2040年左右进入密集报废期,每年约产生80万吨的废弃光伏电池板。如果把这些电池板铺开, 面积相当于182个天安门广场, 高峰期可能导致回收处理场所的暂时短缺。
4、技术难点
目前已有的成熟光伏组件回收处理技术主要有三种,包括 物理分离、有机溶剂溶解法、热处理与化学方法相结合。
①物理分离法
物理分离法是指将组件经破碎、金属剥离、湿法冶金分离等步骤来回收金属。实验表明此方法仅可获得17.4%金属回收率。
②有机溶剂溶解法
有机溶剂溶解法是指选择几种有机溶剂浸泡去除背板的晶硅电池片,用有机溶剂溶解封装材料EVA,使玻璃与电池片分离,此方法可以获取整块完整的电池片。
③热处理与化学方法相结合法
热处理与化学方法相结合法是指把去除背板的电池板放在管式炉或者马弗炉中,将封装材料EVA去除干净,得到纯净的电池片,再使用化学方法把电池片表面的减反射层、银浆和铝去除,得到纯净的硅片。
以上方法中,无机酸和有机酸溶解只针对EVA的去除和分离,未考虑到边框的拆除和硅晶片再利用,且剩下的废液也难处理;而物理分离法也不够完善,未能分离各单一的组分。同时,对含氟背板的回收问题,也是一个难点。我国光伏退役回收工作的重要参与者、带头人,中国科学院电工研究所高级工程师吕芳表示:“过去90%的光伏组件背板是含氟背板,不能烧、埋,否则会带来不可逆的环境污染,对人体也有重大危害。”
光伏组件的回收处理方法仍有待探索。
5、高成本
无锡尚德总裁何双权曾发文指出,目前很大一部分组件建于偏僻的西北地区或位于屋顶之上,增加了运输成本,同时需要购置专门的回收设备与相关材料,加上技术尚不成熟,投资消耗较大,回收物质的纯度却不高,以及尚未形成大规模的操作形式,因此 光伏组件回收成本仍高。
高成本仍是光伏组件回收市场难以回避的一个“门槛”。
三、光伏组件回收正呈产业化趋势
尽管光伏组件回收还面临着诸多棘手难题,但光伏的飞速发展和大规模应用,正为这一新兴产业的诞生和发展不断添火。
过去数年,韩国、日本和来自欧盟的一些国家在光伏组件回收产业化问题上一直积极布局。
欧盟于2014年正式将光伏组件纳入“报废电子电气设备指令”,还通过“PV CYCLE”和“CERES CYCLE”回收组织负责处理废旧光伏组件。2017年,又进一步颁布了针对光伏组件回收的欧盟标准,并建设了化学法示范线和物理法/化学法综合示范线。
2018年, 法国建立了世界首个光伏组件回收工厂 ,对光伏组件材料的回收利用率超95%;
2021年,澳大利亚正式批准Clive Fleming成立澳洲首家光伏组件回收工厂Claiming PV,尚德、阿特斯、英利、韩华等公司参与技术支持;
在国内,光伏组件回收发展起步于“十二五”规划,依托于科技部“863”课题计划,经历了长达10年的实验室研究,在技术上可与国外并驾齐驱。
2019年4月,国家科技部的国家重点研发计划可再生能源和氢能技术重点专项“成套技术和装备项目”开始实施,英利集团、晶科能源等13家光伏企业联手中国科学院等众多科研院所,针对光伏组件的回收技术、关键装备研制、回收处理示范线、回收标准体系和监管机制,积极展开探索。
同时,自2017年起,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河公司”)还率先自主开展光伏组件环保处理、回收的关键技术和装备的研究。截止2021年12月底, 黄河公司已建成我国首条组件回收中试线 ,闭环形成多晶硅、硅片、电池、组件、支架、光伏电站规划设计及建设、运行维护、检测评价及组件回收的垂直一体化光伏全产业链。
三、亟待更多力量的加入
中国科学院电工研究所高级工程师、中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长吕芳表示:“未来,光伏组件回收将成为光伏产业链的新产业增长点,必然会有人进入,不管是资本方还是工业界等都会进入。”而当前国内光伏组件回收技术正是需要“百花齐放”。
期待未来随着更多力量的加入,如何低成本地实现光伏废弃组件的回收利用和无害化处理等一系列问题,都能够得到逐一破解,真正实现光伏全生命周期的绿色发展,实现光伏产业的可持续发展。
光伏发电系统是根据光产生伏打效应原理将太阳能转换为电能,无污染、无辐射,逆变器,配电柜等电子器件都通过EMC(电磁兼容性)测试,所以对人体没有危害。
而且,太阳能光伏发电不产生任何的废气、废水、废渣等废弃物。在运行的过程中没有任何转动部件,不会产生噪声污染。
光伏发电的原理是光生伏打效应,太阳电池组件在光照的条件下产生直流电,经过一定的串并联汇总后接入到并网逆变器,转换成5HzAC23V/4V电源,在整个电源的产生和转换过程中没有任何高频交流电,无电磁辐射,不会对人体产生危害。
“弃风弃光“的意思就是受限于某种原因被迫放弃风水光能,停止相应发电机组或减少其发电量,也可以说是光伏电站的发电量大于电力系统最大传输电量+负荷消纳电量。
“弃风弃光”原因分析主要集中在电源、电网、负荷等三个系统要素上:
1、电源方面。目前风力和光伏装机主要集中在“三北”地区(东北、西北、华北),占全国的比重为77%和68%,且以大规模集中开发为主。“三北”地区电源结构以煤电为主,燃煤热电机组比重高达56%,采暖期供热机组“以热定电”运行,导致系统调峰能力严重不足,不能适应大规模风力和光伏发电消纳要求。
2、电网方面。“三北”地区大部分跨省跨区输电通道立足外送煤电,输电通道以及联网通道的调峰互济能力并未充分发挥,对风力和光伏发电跨省跨区消纳的实际作用十分有限。
3、负荷方面。电力需求侧管理成效不明显,峰谷差进一步加大影响了风力和光伏发电的消纳。
扩展资料:
2017年1月,国家能源局发布了《2016年风电并网运行情况》,全年“弃风”电量497亿千瓦时,超过三峡全年发电量的一半,全国平均“弃风”率达到17%,甘肃、新疆、吉林等地“弃风”率高达43%、38%和30%,今年一季度全国“弃风”电量135亿千瓦时,全国平均“弃风”率16%,业内震惊,业外惊诧。
其实严重“弃风”并非偶发事件,2011年全国“弃风”电量就已达到123亿千瓦时,“弃风”率约为16%,此后愈演愈烈,“弃风”成为能源和电力行业的心腹之疾。7年间,全国累计“弃风”电量达到1500亿千瓦时,直接经济损失800亿元以上。
参考资料来源:中国储能网-西部弃光限电严重,如何解决?