新能源光伏发电项目介绍是什么?
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。
一般有高压变压器、逆变变压器、高压开关柜(35KV)(10KV)以及低压开关柜、太阳能光板。一次设备、二次设备:一次设备开关柜、接地变、主变、箱变、逆变器、组件。
二次设备:保护、踪自系统设备等。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。
这种技术的关键元件是太阳能电池。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装置。
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。
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。
光伏发电项目有:
1、户用光伏发电扶贫
利用贫困户屋顶或院落空地建设3-5kW的发电系统,产权和收益均归贫困户所有。
2、村级光伏电站扶贫
以村集体为建设主体,利用村集体的土地建设100-300kW的小型电站,产权归村集体所有,收益由村集体、贫困户按比例分配,其中贫困户的收益占比在60%以上。
3、光伏农业大棚扶贫
利用农业大棚等现代农业设施建设的光伏电站,产权归投资企业和贫困户共有。
4、地面光伏电站扶贫
利用荒山荒坡建设10MW以上的大型地面光伏电站,产权归投资企业,企业捐赠一部分股权,股权收益分配给贫困户。
光伏发电的优点:
1、太阳能是取之不尽、用之不竭的洁净能源,而且光伏发电是安全可靠的,不会受到能源危机和燃料市场不稳定因素的影响;
2、太阳光普照大地,太阳能是随处可得的,光伏发电对于偏远无电地区尤其适用,而且会降低长距离电网的建设和输电线路上的电能损失;
3、太阳能的产生不需要燃料,使得运行成本大大降低;
4、除了跟踪式外,光伏发电没有运动部件,因此不易损毁,安装相对容易,维护简单;
5、光伏发电不会产生任何废弃物,并且不会产生噪音、温室及有毒气体,是很理想的洁净能源。安装1KW光伏发电系统,每年可少排放CO2600~2300kg,NOx16kg,SOx9kg及其他微粒0、6kg;
6、可以有效利用建筑物的屋顶和墙壁,不需要占用大量土地,而且太阳能发电板可以直接吸收太阳能,进而降低墙壁和屋顶的温度,减少室内空调的负荷;
7、光伏发电系统的建设周期短,而且发电组件的使用寿命长、发电方式比较灵活,发电系统的能量回收周期短;
8、不受资源分布地域的限制;可在用电处就近发电。
清洁能源在碳排放中属于零水平排放。我国的新能源在世界属于领先水平。风力发电又风又分为陆上风能发电和海上风能发电。光伏发电是需要可晶硅片和特种特殊玻璃,它的成本要高于风力发电。国家政策大力扶持风力发电和光伏发电,现在正处在这两种发电建设的高峰期。
能源,是指能够提供能量的资源。这里的能量通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。可以为人类提供动能,机械能和能量的物质。
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。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装置。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。
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。
最近有许多朋友在询问风电、光伏和常规化石能源的度电成本相差多少,我梳理了一些资料,分国际和国内两个部分来做个比较。
( 1 )国际各种能源度电成本比较
国际可再生能源署(IRENA)在2018年1月发布的报告,全球陆上风电度电成本区间已经明显低于全球的化石能源,陆上风电平均成本逐渐接近水电,达到6美分/千瓦时,2017年以来新建陆上风电平均成本为4美分/千瓦时。
IRENA预计随着技术进步,2019年全球成本最低的风电和光伏项目的度电成本将达到甚至低于3美分/千瓦时,成为最经济的绿色电力。可再生能源相较化石能源已具备绝对的成本竞争力,将主导未来能源行业的新增投资。
(2)国内各种能源度电成本比较
由于全球范围内各个国家化石能源储量不一致、社会经济发展水平不一致,可再生能源资源不一致,能源政策不同等,各种能源的度电成本也有一定差异。
我们在各种发电形式电站满发、不限电的情况下来讨论当前技术水平下各种能源的度电成本。
火电的度电成本受煤炭价格影响很大,根据国内当前煤炭价格,大型火电站的度电成本约为0.2~0.3元。
陆上风电的度电成本受所在风电场的风能资源影响很大,根据当前项目造价,陆上大型风电场(I、II、III类资源区)的度电成本约为0.2~0.35。
集中式光伏的度电成本受所在区域的太阳能资源及技术路线影响较大,大型集中式、支架跟踪式光伏电站(I类资源区)的度电成本约为0.3~0.4。
而且随着竞价、平价上网、特高压线路的建设、促进消纳等政策的出台,我认为国内可再生能源的开发会趋于理性,风能及太阳能资源优越的地区才会有开发价值。可以看出,国内风能资源较好的陆上风电项目度电成本已经和火电十分接近,大型光伏电站的成本也在主要电气设备降价和技术提升的助力下快速下降。
可再生能源在国内相较化石能源也渐渐具备一定成本竞争力,而且火电对社会的环境成本也越来越是国家考量的重要方面,所以可再生能源在国内同样会主导未来能源行业的新增投资。
上述数据是在各途径收集、计算得出粗略的各种能源度电成本范围,欢迎大家给出专业的意见和指正。
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光伏发电具有这些优势:
1、“具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现于:
①无枯竭危险
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害)
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势例如,无电地区,以及地形复杂地区
④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电
⑤能源质量高
⑥使用者从感情上容易接受
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。”
另外户用分布式光伏发电,还能为使用者带来一定的经济收入。
由于各地日照系数不一样,1KW组件有效日照6小时,不考虑损耗1天是6度电。独立系统的损耗一般在30%。6*0.7=4.2kw/h。
假如家里安装了15kw的光伏电站,那一天发电量就是15*6*0.7=63kw/h,发电63度
每度电按(0.49+0.08)*63=35.91元/天
(资料来源:碳银光伏)
希望能够帮到你!
展望2022年,随着掣肘光伏产业链发展的瓶颈制约逐步得以解决,预计我国光伏产业在装机规模、技术革新等方面都将迎来跨越式发展,具体将呈现以下八大发展趋势:
1.装机规模快速增长。2021年我国光伏装机受到硅料环节供给不足、价格暴涨影响,进度不及预期,虽然在12月份疯狂抢装下,勉强实现了市场普遍预期的50GW左右装机规模,但全年市场运行状况与“双碳”目标相去甚远。进入2022年,随着硅料扩产产能的释放,光伏产业链的供需矛盾局面将从结构性紧缺向全面过剩转变,经过一年大幅涨价的硅料、硅片等上游材料将进入降价阶段,光伏发电的LCOE将不断下降,将这对于生产制造企业来说不一定是好信号,但对国家能源体系变革和光伏装机来说,则是一个不折不扣的利好。叠加风光大基地建设、整县推进等政策促进,市场普遍预测,2022年光伏装机规模将达到70GW以上,乐观预估装机规模则超过100GW。
2.技术变革持续加速。光伏产业类似于半导体产业,在技术变革周期上基本符合摩尔定律,总体技术更新换代较为频繁。目前,光伏产业最主要的技术变革为P型电池向N型电池的升级,随着P型电池基本达到理论上的光电转换上限,预计2022年将加速向HJT和TOPCON技术变革,N型电池的占有率将呈现快速增长态势。至于HJT和TOPCON之间的技术路线之争,随着越来越多生产线较长期限实测数据的出炉,两种技术路线的优劣势对比将会有更多科学依据,路线之争将更趋明朗化。对我个人来说,我一直押注HJT技术。此外,在加快风光大基地建设的推动下,在集中式电站更具优势和经济性的跟踪支架技术将会得到普及,推升跟踪支架技术的市场占有率,逐步从目前较低的20%左右向欧美50%左右靠拢。与此同时,双面率也将快速提升,对光伏玻璃技术提出了更大、更薄、透光性更好的要求,有利于头部玻璃企业提升市场占有率。
从技术变革趋势可以看出,光伏产业链的技术变革主要聚焦于提升转换效率和降低生产成本,综合起来就是降低度电成本(LCOE)。总体来看,2022年将以电池技术、支架技术和双面技术等方面的技术变革为主,预计将大幅提升光电转换效率,降低度电成本。
3.“一大一小”成为中坚。相对于其他发电模式,光伏发电在清洁程度、降成本空间、技术成熟度等方面的优势很明显,但也具有占地空间大、对光照条件要求高等缺点。为了规避这一矛盾,未来光伏发电装机将向大基地这一“大”和分布式光伏这一“小”集中。在“大”的方面,国家和各省市在光照资源丰富的地方部署打造多个风光大基地,集中于大西北和山东、河南等北方区域,主要建设在沙漠、戈壁、荒漠等地广人稀的地理环境中。根据国网能源研究院新能源与统计所所长李琼慧预测,“十四五”期间,我国将新建14个大型风电、光伏基地项目,其中包括9个大型清洁能源基地项目和5个大型海上风电基地项目。另据统计,目前我国已开工建设的清洁能源大基地建设项目合计装机规模达到了100GW,将成为未来光伏新增装机的主力军。在“小”的方面,分布式光伏成为行业的焦点,特别是在整县安装政策刺激下,分布式光伏将迎来大发展阶段,包括工商业分布式光伏和户用分布式光伏,预计未来每年将带来至少二三十GW的装机增量。
4.大型企业抢占市场。光伏产业发展初期,我国光伏产业链企业主要以民营企业为主力军,包括早期的产业龙头尚德、赛维和现阶段的龙头正泰、隆基、通威,以及数量众多中小EPC和运营企业。但随着“双碳”上升为国策,光伏发电装机和发电规模成为了央企、大型国企能源集团的政治任务,导致光伏产业特别是光伏电站EPC和运营市场被大型企业大举蚕食,原先作为市场主力军的中小民营企业面临巨大的竞争压力,国进民退趋势非常明显。目前市场主流的商业模式为:大型国企EPC建设方或民营企业负责建设电站,建成后直接打包出售给央国企能源集团,赚取建设总成本和出售价格之间的差额收益,而央国企能源集团通过这一模式可以更快速完成新能源装机和发电规模的政治任务。
5.加装储能成为趋势。“光伏发电 储能”将成为新一代能源体系的黄金搭档,储能的调峰调频功能可以较好地缓解风光等新能源的波动性和间歇性缺陷,确保电力体系的稳定性。2022年,储能的装机主力将在发电侧,因为有政策强制加配的要求,同时随着电价改革的深化,峰谷价差将会持续拉大,发电侧储能的性价比也会逐步提升至具备经济性。此外,电网侧、用户侧的储能需求也会不断释放,推动储能产业进入规模化发展的新阶段。
6.特高压建设加速上马。与储能一样,特高压也是新一代能源体系必备的辅助型基础设施,其重要性不亚于储能。特别是清洁能源大基地主要分布于非负荷中心区的西北和华北,大基地发出的电必须通过特高压电网向东南沿海用电中心区输送,催生大规模的特高压建设需求。在特高压领域,我国的技术在全球处于遥遥领先的地位,是我国建设新一代能源体系的另一张王牌。
7.竞争格局发生剧变。在市场无形之手和政策有形之手的双重作用下,光伏产业链各环节的竞争形势和价格走势将发生显著变化。
硅料端——扩张产能将在2022年陆续释放,供不应求局面将逐步得到缓解,预计价格将从高位持续回落,但产能释放的节奏并不会太快,大量产能将在2022年下半年和2023年后落地,因此硅料价格在2022年总体还将在相对高位,市场预计将维持在150元/千克以上,虽然相对最高点的268元/千克有较大幅度下降,但较四五十元的成本来说依然有较大的利润空间。
硅片端——硅片是整个产业链中产能最为过剩的环节之一。据统计,2021年底全球产能达到390GW,2022年底将达到600GW,相较预计的210GW装机规模对应的260GW
硅片需求,过剩非常严重。在2021年,由于上游硅料的紧缺,导致硅片环节整体开工率仅60%左右,硅片龙头企业凭借产业链掌控优势,开工率相对更高,同时将成本向下传导的能力更强,这也是隆基、中环等硅片龙头2021年盈利较好的主要原因。但随着硅料产能的释放以及硅片产能的进一步过剩,预计今年硅片环节的市场竞争将会大幅提升,价格战将不可避免,龙头企业的超额利润将会抹平,整体产业形势不容乐观。
电池片、组件端——电池片和组件是上下受压的弱势环节,对上受到硅片价格上涨的冲击,对下受到强势EPC方和运营方的挤压,是2021年最悲惨的光伏细分产业。所谓否极泰来,在经历了一年的至暗时刻后,预计电池片和组件企业将在今年迎来涅槃重生,量价齐声叠加成本下降,盈利能力有望触底反弹。
光伏玻璃端——又一个产能严重过剩的环节,其产能过剩程度不亚于硅片端。这也印证了一句话:没有进入壁垒的热门产业必然引发严重过剩,硅片如此,光伏玻璃也是如此。随着2020年光伏玻璃在产能不足催动下出现一波大涨,大量光伏玻璃企业疯狂扩大产能,一批其他类型的玻璃企业也大举进入光伏玻璃领域,导致整个光伏玻璃产能今年将达到2000万吨,远超1300万吨的预计需求量。产能严重过剩必然导致恶性竞争和剧烈的价格战,光伏玻璃价格也将持续保持地低位,二三线光伏玻璃企业将面临生存压力。
8.多能互补将成趋势。当前能源形式越来越丰富,既有火电、水电等传统能源,又有光伏、风电、垃圾发电等新能源,各种能源形式之间具有较强的互补性,特别是新能源具有波动性的缺陷,需要与其他能源形式尤其是火电进行搭配,形成优势互补,构建动态稳定的能源闭关体系。如现在比较热门的“风光水火储一体化”项目,通过在大基地中建设风电、光伏发电、火电、水电等各类型电站,并相应配备一定的储能,从而实现多能源发电品种互相补充,提升能源利用效率和发展质量。此外,风光大基地建设也是一种很重要的能源建设形式,通过“风电 光伏”并行建设的形式,既可以提升土地利用效率,也可以形成能源互补,将成为未来新能源建设的重要方式之一。