光伏产业未来发展前景
在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。
光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。
同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。
以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。
加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。
2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
光伏电站是属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。
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。
光伏发电的介绍解析
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。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成的。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电的装置。
2019年7月,中国的装机容量光伏是全球第一,2018年统计达到1.4亿千瓦。从2025年开始,中国光伏发电将逐步成为主力能源。
2022年光伏补贴最新政策为市级财政按项目实际发电量给予补贴。每个项目的补贴有一定的年限,补贴对象为法人单位或个人。了鼓励新能源对光伏发电用户给予一定的补贴,国家出台了很多光伏发电补贴政策。光伏集中发电指导价将连续制定,纳入国家财政补贴范围的一至三类资源区新建光伏集中发电厂,新增集中光伏电站上网电价原则上由市场竞争决定,不得超过资源区指导价。对纳税人销售自产的利用太阳能生产的电力产品,实行增值税即征即退50%的政策。文到之日前,已征的按本通知规定应予退还的增值税,可抵减纳税人以后月份应缴纳的增值税或予以退还。国家能源局将加强可再生能源电力消纳责任权重落实情况监测评估,引导和促进风电、光伏发电开发建设。各派出机构要加强对辖区内风电、光伏发电规划落实、项目竞争性配置、电网送出工程建设、项目并网消纳等事项的监管,按要求组织开展清洁能源消纳情况综合监管,保障风电、光伏发电开发建设运行规范有序。坚持目标导向,完善发展机制,释放消纳空间,优化发展环境,发挥地方主导作用,调动投资主体积极性,推动风电、光伏发电高质量跃升发展。
什么是光伏发电?
分布式光伏发电特指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网,且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,充分利用当地太阳能资源,替代和减少化石能源消费。
分布式光伏发电特指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,它倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。
应用最为广泛的分布式光伏发电系统,是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网,与公共电网一起为附近的用户供电。
法律依据:《中华人民共和国可再生能源法》第十七条国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。国务院建设行政主管部门会同国务院有关部门制定太阳能利用系统与建筑结合的技术经济政策和技术规范。房地产开发企业应当根据前款规定的技术规范,在建筑物的设计和施工中,为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物,住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统;但是,当事人另有约定的除外。
实现新能源大规模开发的主要途径有两种,第1个就是集中式电站,还有一个就是分布式电站,想要推进大型风电光伏基地建设就必须完成基础设施,这样后续的建设才能够完成。
根据中共中央的一些会议,可以发现现在的资源供应能力是需要提升的,这样才能够有更大的保障力,需要大力度的规划和建设新能源的供给体系,因为国际的能源供给形式非常的严峻以及复杂,从而双碳目标是必须要完成的,而且中央的新能源工作也提出了一些明确的要求,要想做好能源绿色低碳和转型工作,就需要实现新能源的大规模开发。新能源供给体系的概念提出来已经比较久了,所以要大规模的建设风光电基地为基础的光伏基地建设也要注意周边的清洁高效的节能能源,从而寻找一个稳定可靠的一种新能源供给体系。
要想发展新型的电力系统,首先就要注意绿色低碳的转型,这也是关键性的一个因素,需要得到支撑,而风电以及太阳能这些重装机的容量也需要达到12亿千瓦以上可以发现太阳能发电以及一些新能源发电数量是比较高的,最终电力也成为供应的主体,所以新能源的发展还是需要提升装机规模。
现在的新能源开发模式主要有两种途径,第1种模式就是集中式,电站就能够通过这样的方法建设大型的风光电源基地,还有一种就是通过分电式电站把分布式的光伏以及分布式的风电作为一种基础,然后储存起来通过虚拟电场,最后将能源输送出去,这样就能够实现就近消纳。对于一些分布式的新能源建设以及零碎的一些建设是不符合标准的就需要拆除,一定要推进大型的风电光伏基地的建设。
光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程。
通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成,同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统。
太阳能电池是完成太阳能到电能转换的载体,光生伏特效应是光伏发电的基本原理。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,光伏发电技术由此诞生。
光伏投资领域的熙熙攘攘之势,几乎发生在一夜之间,时代催生的新能源大潮大有带领行业重回2018年之前的热闹之势。
近日,光伏们数次接到读者咨询,大多围绕光伏电站买卖以及股权合作、开发等相关事宜。其中咨询对象主要围绕两类,一类是以项目中间商为主,鉴于当前光伏电站项目需求骤增,越来越多的人再次重回光伏行业,启动资源对接买方与卖方;
另一类则是以自持项目为主的投资商或者基金公司,这些企业要么是被碳中和目标催化的央国企投资方,要么是看好绿色资产的投标价值,继而手握重金雄心勃勃的杀入光伏行业。
这其中,既有双碳目标下的企业主动转型为之,也有分布式光伏整县推进掀起的全民光伏大时代之契机。
蜂拥而至的央国企投资大潮
自国家30·60双碳目标提出之后,2021年初,以国家电投、华电、三峡、大唐等为代表的电力央企陆续提出碳中和、碳达峰目标,自此拉开了能源央企轰轰烈烈的新能源开发大潮。
日前,光伏们获悉,中国长江三峡集团全面授权二级子公司及分公司开发风、光新能源项目。有行业人士告诉光伏们,三峡集团控股上市公司——水电“巨无霸”长江电力控股的三峡电能近日在光伏项目收购、开发市场上较为活跃,已经参与了多个项目的竞标及谈判。
众所周知,作为央企中净利润率最高的企业之一,三峡集团拥有全球数座水电“印钞机”。而作为三峡集团电力生产运行主体,长江电力目前拥有三峡(世界最大)、溪洛渡(世界第4)、向家坝(世界第11)、葛洲坝四座大型水电站,是水电投资领域当之无愧的龙头,同时也是A股乃至全球最大的电力上市公司。据长江电力1月27日发布的2020年业绩快报显示,公司2020年度营业收入为578.51亿元,同比增长15.99%;归母净利润263.15亿元,同比增长22.15%。
事实上,在30·60目标的指引下,央企投资商在新能源开发投资领域的竞争军备赛已然打响。此前在《中国电力建设集团(股份)有限公司新能源投资业务指导意见》中,中国电建集团对下属28家子企业分解下达了“十四五”新能源开发目标,新增规模合计48.5GW。着是中国电建首次明确大力发展新能源投资运营业务,进一步放宽集团下属企业新能源项目投资主体范围。
另一家世界顶级的电力设计院——中国能源建设集团有限公司也在近日发布的《践行碳达峰、碳中和“30·60”战略目标行动方案(白皮书)》中,明确加大新能源“投建营一体化”项目开发力度,孵化开发以新能源为主的新型综合能源基地项目,大力发展新能源产业;培育在新能源产业方面的核心竞争力,创新新能源发展模式和业态,提供优质的新能源综合解决方案,发展多能互补和源网荷储一体化项目。到2025年,控股新能源装机容量力争达到2000万千瓦以上。
而在此之前,中国电建与中国能建是新能源领域两大设计院“霸主”,虽然两家各有所长,但业务领域多以电力、能源领域项目规划设计、EPC业务为主。光伏们了解到,早在2020年,中国能建系便已经先一步布局新能源项目开发投资业务,进入2021年,中国能建更是凭借火电优势等陆续签约了近15GW的多能互补一体化项目。
事实上,今年以来,大部分的央国企正全面发动各级省分公司、二级公司参与新能源的开发建设。在此前广西省公布的2021年保障性并网光伏项目名单中,仅国家电投就有包括国家电投贵州金元、国家电投海南新能源、国家电投江西中业兴达以及五凌电力、中电国际等多家二级公司参与其中。
分布式光伏成“新宠”
站在新能源的时代风口上,越来越多的投资商对自持分布式光伏资产表达出浓厚的兴趣。分布式光伏电站项目以体量小、资金规模少、模式灵活等优势正成为中小投资商的首选。
与此同时,整县推进政策也最大程度的唤醒了行业内外对于分布式光伏投资的热情与动力,其中既包括上述提到的行业之外的资金方与选择自投的中小企业,同时,也包括已经在大型地面电站项目“霸屏”的央国企电力投资企业,根据光伏们统计,截止目前已经有超过100个县市区与企业签约或者启动整县推进工作。其中仍以央国企为主,也不乏深入参与其中的民营光伏企业。
不仅如此,在今年供应链剧烈波动的情势下,以户用光伏为主导的分布式光伏撑起了上半年的新增光伏装机。根据中国光伏行业协会数据,分布式新增装机同比增长97.5%,户用新增装机首超集中式,占比最高 42%,成为新增装机主要来源。2021年1-6月,户用装机容量超5861MW,同比增长280%。
分布式光伏的潜力正被快速释放,整县推进则成为提高市场认知度的催化剂,政策加持进一步提高了地方政府以及资金方对于分布式光伏的了解与认可,以往的“苍蝇腿”也成为了大型投资商跑马圈地的重点领域。随着分布式光伏整县推进的落地,有望将成为中国分布式光伏市场一个划时代的起点。
然而,随着更多资本的进入,政策双刃剑的另一面在于国家能源局的五大“不”要求挡不住地方政府以市场之名行垄断之实。政策迟迟未落地,备案、接入无法办理、在建项目无法推动,仍然困扰着相当一部分的从业者。光伏们将针对整县推进持续跟踪,期待行业可以理性、有序的发展。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,但不涉及机械部件。
所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。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,光伏电源可以无处不在。
光伏行业发展趋势是:
1、产业规模持续扩大:由于光伏发电技术革新不断涌现、光伏产品成本持续降低,平价上网在全球绝大多数国家和地区指日可待,光伏发电成为各国重要的能源结构改革方向,包括中国、印度、美国、欧盟主要国家和沙特等能源大国纷纷宣布了大规模的新能源规划。
2、产品性能持续提升:技术进步仍将是光伏产业发展主题。2019年底,产业化生产的主流高效多晶硅电池转换效率将超过20%,单晶硅电池有望达到22.5%-23%,主流组件产品功率将分别达到285W和320W。单晶连续投料生产工艺和大容量铸锭技术持续进步;多晶硅片金刚线切割应用范围将会进一步扩大到30%,单晶硅片将完成金刚线切割的替代。
3、分布式光伏快速发展:分布式光伏具有安装灵活、投入少、方便就近消纳的优点,有利于解决我国发电与负荷不一致的问题,同时大幅降低传输损失,减少对大电网的依赖,并缓解电网的投资压力。
4、单晶硅电池市场逐步增大:随着光伏市场的不断发展,高效电池将逐渐占据市场的主导地位。根据中国光伏行业协会的预测,未来几年单晶硅电池市场份额逐步增大,2018年单晶硅片市场份额已经超过40%,2019年将超过一半,其中N型单晶硅片的市场规模也将逐年提升。
5、平价上网加速到来:随着政策支持和技术进步,我国光伏发电产业成长迅速,成本下降和产品更新换代速度不断加快,目前,用电侧在部分地区已可以实现平价,2019年1月,国家发改委、国家能源局联合发布的《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》,推进风电、光伏发电平价上网项目和低价上网试点项目建设。
1、云南天达光伏科技股份有限公司
云南天达光伏科技股份有限公司是中国最早、最大的进行太阳电池制造、设计、销售和安装的专业公司之一,1978年开始研制生产单晶硅太阳电池。在近30年的时间里,在中国累计安装数万高质量的太阳电池发电站(系统),遍及中国大陆,广泛用于民用、商业和工业领域,为中国的太阳能利用的推广和环境改善做出了积极的贡献。
2、中电48所
中电48所全名为中国电子科技集团公司第四十八研究所,隶属于中国电子科技集团公司。中国电科为涉足光伏业最早的集团之一,旗下48所,18所,2所,45所,36所均涉足光伏产业。其中18所为国内光伏产品测试检验的权威机构,48所为国内光伏装备的权威研发生产机构。
3、天威集团
天威集团涉足光伏产业链的全部,特别是上游硅材料。拥有天威四川硅业,乐山乐电天威硅业,四川新光硅业等国内知名硅材料生产企业。中游拥有天威新能源控股有限公司、天威(成都)光伏组件有限公司。下游有天威新能源系统工程(北京)有限公司。
4、中国恩菲
中国恩菲,隶属于中国冶金科工集团。中国恩菲工程研究院为国家甲级设计院,特别在有色金属设计领域具有很强地位。中国恩菲在光伏行业主要集中于产业链两端,前端为硅材料生产,其控股的洛阳中硅高科技有限公司为国内硅业前三,具有自主知识产权;末端为光伏电站的投资、开发及运营。
5、上海航天机电
上海航天机电隶属于中国航天科技集团,为上海航天八院旗下公司。上海航天八院近两年发展态势迅猛。旗下全资或者控股子公司众多。较著名的有上海太阳能科技有限公司,作为其组件销售企业及应用系统集成企业。还有,上海神舟新能源、连云港神舟新能源、内蒙古神舟硅业、内蒙古神舟电力、上海神舟电力均为八院的光伏相关企业。
6、陕西电子信息集团有限公司
陕西电子信息集团有限公司直属于陕西国资委管辖的大型集团,在光伏领域的下属企业有:陕西光伏产业有限公司,西安黄河光伏有限公司,西安烽火光伏科技有限公司,陕西长岭光伏电气有限公司等。电子信息集团几乎占据了陕西省光伏行业的大半壁江山,投资力度极大。拥有自硅料、硅片、电池、组件、系统集成、逆变器生产的全产业链。
7、宁夏银星多晶硅有限公司
宁夏银星多晶硅有限公司直属于宁夏发电集团,旗下银星能源为上市公司。依托宁夏发电集团在电力行业的强大优势,银星在光伏领域发展较为迅猛。宁夏银星多晶硅采用有别于其他企业的物理冶炼法,成功克服了难题并拥有相关知识产权。公旗下还拥有宁夏银星光伏发电设备有限公司,专注于组件生产。意科能源专注于投资运营。
8、国电光伏(江苏)有限公司
国电光伏有限公司隶属于是中国国电集团——国电环保科技集团有限公司的子公司,借助于中国国电在电力系统的强大优势,国电光伏(江苏)有限公司主要集中于组件生产、系统集成总包服务。在宜兴,控股了国电晶德太阳能科技(宜兴)有限公司,在上海成立了国电太阳能系统科技(上海)有限公司,专注于做电站总包服务。
9、东方电气集团(宜兴)迈吉新能源有限公司
东方电气集团迈吉新能源有限公司属于东方电气集团,专注于单晶156的生产。东方迈吉位于江苏宜兴经济开发区,于2008年9月开工建设,2009年9月生产出试制产品,2010年1月第一条60MW太阳能电池片生产线进入批量生产。
10、中国科技光伏电力控股有限公司
中国科技光伏电力控股有限公司其母公司中国科技发展集团有限公司隶属于招商局集团,其下属公司有:青海百科光电有限责任公司,青海宏科新能源集成科技有限公司(筹)。此外招商局新能源又收购了凌阳新能源,旗下拥有招商局漳州开发区传达太阳能科技有限公司。
光伏行业主要上市公司:目前国内光伏产业主要上市公司有太阳能(000591.SZ)、爱旭股份(600732.SH)、康跃科技(300391.SZ)、天合光能(688599.SH)、通灵股份(301168.SZ)、奥特维(688516.sh)、振江股份(603507.SH)、拓日新能(002218.SZ)、阳光电源(300274.SZ)、科士达(002518.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、正泰电器(601877.SH)等。
本文核心数据:中国分布式光伏发电累计装机数据、中国分布式光伏发电新增装机数据等
新增装机占比过半
相较于大型光伏发电站,分布式光伏发电具有输出功率相对较小、污染小,环保效益突出、能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况以及可以发电用电并存等特点。
近年来,随着我国光伏发电产业发展的持续深入,全国各地都在鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用。充分利用具备条件的建筑屋顶(含附属空闲场地)资源,鼓励屋顶面积大、用电负荷大、电网供电价格高的开发区和大型工商企业率先开展光伏发电应用。
国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国分新增分布式光伏装机容量呈现震荡上行的发展态势,到2021年全国新增分布式光伏装机29.28GW,首次实现对光伏电站新增装机容量的反超,占全国新增光伏装机总量的53.4%。
从新增分布式光伏装机分布情况来看,在各地政策推动下,近两年,户用分布式光伏的贡献超过工商业分布式光伏新增,2021年,全国新增户用分布式光伏装机容量为21.6GW,占总新增量的73.7%新增工商业分布式光伏装机容量为7.7GW,占总新增量的26.3%。
具体到各地区,目前我国分布式光伏发电在光伏产业发展较为成熟的山东、河北、河南等地推进迅速。2021年,山东省新增分布式光伏装机容量为8.67GW,占全国总新增量的29.61%河北和河南紧随其后,新增分布式光伏装机容量分别为5.17GW和3.59GW,分别占全国总新增量的17.65%和12.26%。
累计装机山东遥遥领先
累计装机建设方面,我国分布式光伏累计装机容量已经由2013年的3.1GW增长至2021年的107.51GW,总规模增长迅速。此外分布式光伏累计装机容量占全国光伏发电累计装机容量的比重也在不断提升,由2013年的16.0%提升至2021年的35.1%。
具体到各地区来看,山东省分布式光伏发电建设凭借先发优势及近年来持续的大规模投入,全国分布式光伏累计装机容量稳居全国第一,且大幅领先于第二位。截至2021年,山东以23.34GW的累计装机容量排名第一浙江和河北位列二三位,分布式光伏累计装机容量分别为12.65GW和12.63GW。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》。