光伏发电的发展过程
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现,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,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势,20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。 2011年,全球光伏新增装机容量约为27.5GW,较上年的18.1GW相比,涨幅高达52%,全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中,有将近20GW的系统安装于欧洲,但增速相对放缓,其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%,分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%,其装机量分别为2.2GW,1.1GW和350MW。此外,在日趋成熟的北美市场,新增安装量约2.1GW,增幅高达84%。
其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家,2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍,2011年电池产量达到20GW,约占全球的65%。截至2011年底,中国共有电池企业约115家,总产能为36.5GW左右。其中产能1GW以上的企业共14家,占总产能的53%;在100MW和1GW之间的企业共63家,占总产能的43%;剩余的38家产能皆在100MW以内,仅占全国总产能的4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。
在今后的十几年中,中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统,包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大,配合积极稳定的政策扶持,到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦,年发电量可达1300亿千瓦时,相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业,中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长,并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。
2015年上半年,全国累计光伏发电量190亿千瓦时。
2015年9月7日,江苏省首个供电所光伏发电项目在南京市浦口区正式并网运行,农村居民也用上了“绿色电”。接下来光伏发电项目将在农村变电所推广。
2015年11月,安徽省来安县全面启动乡村光伏发电项目,11个美好乡村“空壳村”装机容量为60KW以上的光伏电站进入招标程序。据初步估算,并网发电后各村每年能提供72000KWh清洁电能,村级集体经济能增收5万元以上。
2015年1-6月,全国新增光伏发电装机容量773万千瓦,截至2015年6月底,全国光伏发电装机容量达到3578万千瓦。
自2013年起,光伏发电连续3年新增装机容量超过1000万千瓦;截至2015年底,光伏发电累计装机容量达到约4300万千瓦,超过德国成为全球第一。此外,光伏产业正发力“走出去”。国家能源局数据显示,2015年光伏电池及组件出口量达到2500万千瓦以上,出口额达到144亿美元。
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在1839年,光伏就被发现了,当时19岁的法国贝克勒尔做物理实验时,发现在导电液中的两种金属电极用光照射时,电流会加强,从而发年了“光生伏打效应”。到了1930年,朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳能电池”,使太阳能变成电能。
到了1954年5月,没过贝尔实验室恰宾、富勒和皮尔松开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池,这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池。
光伏发展到今天,已经逐渐成为生活生产中的主力能源,包括独立光伏发电系统、并网光伏发电系统以及分布式光伏发电系统。
1、国外现状:由于前5年发达国家光伏补助相当多,国外光伏发电迅猛,为了调节(降低)光伏发电装机,德国、英国、美国等发达国家正在降低光伏发电的补助,因此这些国家的光伏装机明显下降。
国外趋势:光伏发电补助会继续下降,使市场自动调节,当光伏组件价格降低到一定阶段时,达到商业发电的经济指标,光伏发电规模会增加。
2、国内现状:国家光伏补助电价为1元/KWH,在少部分地区(西藏、川西、新疆等)能达到商业发电经济要求(年收益8%),在这些地区光伏发电发展比较迅猛。其他地区由于受资源影响(太阳能辐射值低)很难发展大型并网光伏电站。
国内趋势:在光伏组件价格逐渐降低的情况下,国家正在考虑降低光伏发电的补助,但是在未来5~10年国家仍将大力扶持光伏发电,光伏发电会在国内遍地开花。
应用领域
一、用户太阳能电源:
(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;
(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;
(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
三、通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
太阳能产业协会和研究机构Wood McKenzi周二发表的一份报告显示,2020年美国太阳能新设装机容量猛增43%,创纪录的19.2GW (GW),由于有利的经济状况、下半年的支援政策和强劲的需求,抵消了美国大流行的影响。仅去年第四季度,美国太阳能新建安装容量就超过8瓦,超过2015年全年7.5瓦。
美国目前太阳能装机总量为97.2瓦,足以为1770万户家庭提供电力。加利福尼亚、德克萨斯和佛罗里达连续两年获得新太阳能装机第三名。弗吉尼亚和北卡罗来纳排名第四和第五。
中国光伏累计安装基础连续6年位居世界第一
我国光伏市场非常分散,前10大企业的比例为26%,前20大企业的比例仅为33%。前20大企业中,国企、民企各10家,民企比重不同的电力企业(火力、水电民国家能源集团19.6%华能集团9.5%国战斗者9.2%大党集团8.8%中,广核6.7%华电集团6.8%三峡集团3.2%)
2021全球太阳能装机容量记录
包括中国、欧洲和美国在内的主要市场正在加快太阳能的使用,以帮助实现气候目标,多晶硅生产商今年将面临巨大的生产能力需求考验。据彭博透露,到2025年,全球太阳能装机容量将增加80%以上,随着中国进一步摆脱对化石燃料的依赖,在此期间,中国的太阳能装机容量将翻一番。预计今年全球太阳能装机容量将达到创纪录的1.7亿千瓦,多晶硅制造商应尽最大努力生产与之匹配的55万吨原料。
根据中国研究普华出版的《2021-2026年中国太阳能光伏行业深度调研与发展趋势预测研究报告》:
2019年,政府层面不断出台关于光电发电行业的多项规范指导文件,其中许多内容发出“市场化取向更加明确,补贴退潮信号更加明确,补贴和电网限制更加明显,旁观服步伐更加坚定”的信号。显然,积极推进评价及网络项目建设,严格规范补贴项目竞争构成,将在今后一段时间内成为主流的政策导向。随着光伏发电技术的发展和产业规模的不断扩大,光伏建设成本和发展成本将持续下降,光伏评估网络将成为可能。
我国太阳能光伏行业虽然起步晚,但特别是2013年以后,根据国家及各地区的政策,太阳能光伏发电在我国呈现爆炸性增长。据国家能源局统计,2017年我国太阳能发电新建装机容量为44.26GW,创历史新高,2018年光复531。2019年,全国新建光电发电机30.11GW同比减少31.6%,其中集中光伏新建设备17.91GW,同比减少22.9%。分布式光伏新建机械12.20GW,同比减少41.8%。
图表:2016-2019年中国太阳能发电新装机容量
资料来源:中国研究普华产业研究所
图表:2016-2019年中国太阳能发电累计装机容量
据累计装机容量方面的统计,国家能源局统计,2013年以后,我国光电发电累计装机容量迅速增长。2013年全国光电发电累计装机容量仅为19.42GW,2019年增至204.3GW。2013-2019年全国光电发电累计装机容量增加10倍以上。
光伏市长/市场奇偶网络政策支持
《关于推进风电、光伏发电无补贴平价上网项目建设的工作方案(征求意见稿)》,《关于征求对2019年风电、光伏发电建设管理有关要求的通知(征求意见稿)意见的函》一至两个重磅政策完全激活国内市场,无补贴项目、投标项目和补贴项目的落地,今年市长/市场发展趋势备受关注。
预计2019年低价互联网项目将获得政策上最强的支持,为光伏市场带来新的机遇。从产业发展的角度来看,评价互联网时代即将到来,未来几年能得到补贴的项目将越来越少,评价互联网项目将成为主流,最终业界将完全告别补贴,进入无补贴时代。因此,从现在开始,鼓励优先建设低价互联网项目,对行业未来发展具有重要意义。
2019年光伏政策的总体目标是坚持稳定中的总趋势,充分发挥市长/市场机制的决定性作用,保持光伏产业合理发展规模和发展节奏,促进光伏产业高质量发展。2019年光电发电建设将采用“两进制出”的方式,辅助额定气量。财政部对补贴规模的初步意向30亿韩元和国家发展改革委2019年对光电电力政策的意见中,寻求最高的电价上限,补贴可以支持的建设规模约为2000-2300万千瓦,加上今年将并网的150万千瓦技术领先项目、150万千瓦的建设速度、对实施效果好的领先基地所在地的补偿规模、光伏扶贫、
日本、印度、美国等海外光伏市场仍呈稳定增长趋势,为国内企业全球布局创造了条件。同期,受531的影响,部分生产能力被清算,受到国内市长/市场需求暴跌的刺激,2019年以后光伏产业链价格上涨并保持强劲,光伏行业在第一季度出现淡季萧条的格局。(威廉莎士比亚,Northern Exposure(美国电视),季节)随着政策的变化和需求,光伏行业的景气度将进一步提高。