光伏发电的前景如何?
我国光伏行业发展至第四阶段
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。我国光伏行业发展经历了以下几个历史阶段:
年新增装机量波动较大
据国家能源局统计数据显示,2015年,我国光伏发电新增装机容量为1513万千瓦。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量出现下降态势,从2017年的5306万千瓦下降至4426万千瓦。2019年,国内光伏新增装机仍然呈现下降趋势,下降至3011万千瓦。2019年对需要国家补贴的项目采取竞争配置方式确定市场规模,因政策出台时间较晚,项目建设时间不足半年,很多项目年底前无法并网,再加上补贴拖欠导致民营企业投资积极性下降等原因,截止2019年底竞价项目实际并网量只有目标规模的三分之一。
2020年,在未建成的2019年竞价项目、特高压项目,加上新增竞价项目、平价项目等拉动下,预计国内新增光伏市场将恢复性增长。“十四五”期间,随着应用市场多样化以及电力市场化交易、“隔墙售电”的开展,新增光伏装机将稳步上升,中国光伏发电新增装机容量为4820万千瓦。
2020年末累计装机量超2.5亿千瓦
累计装机容量方面,据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。
光伏发电量增速维持在15%以上
据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。截止2020年底,全国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.4%。
华北、西北与华东地区新增装机量较多
截至2021年9月底,全国分布式光伏装机9399万千瓦,占光伏总装机比重33.8%,与上二季度相比提升1.2个百分点,同比提升1.8个百分点
从全国并网光伏发电新增装机布局看,2021年前三季度,我国华北地区新增装机8027.6万千瓦,占全国的28.9%西北地区新增装机6456.8万千瓦,占全国的23.2%华东地区新增装机5390.6万千瓦,占全国的19.4%华中地区新增装机3716.2万千瓦,占全国的13.4%南方地区新增装机2753.1万千瓦,占全国的9.9%东北地区新增装机1438.4万千瓦,占全国的5.2%。
总体来说,为了响应巴黎协定,我国提出了“碳中和”“碳达峰”的号召,在此号召下,近年来我国光伏行业有了长足的发展。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
光伏发电的优点直观明显,有效利用太阳能资源发电,节省煤炭消耗环保。无污染,无排放有害气体。具有显著的能源、环保和经济效益,是最优质的绿色能源之一。
对于普通家庭来说,一个屋顶就可以提供光伏发电的场所,家庭投资光伏发电自用和外卖,5年收回全部成本。对家庭来说也是一个长远的经济投资。
光伏发电是利用半导体界面吸收大量的太阳光能,产生伏特效应,将太阳光能转化为电能。
而太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性,长寿命和免维护。太阳资源充足性能源结构改变提供了保障,在长期能源战略中具有重要地位。
光伏发电优点多意义大,是能源和环境可持续发展主要出路之一。光伏发电技术进步,发电成本降低,成为更加具有竞争力的能源。
优点:①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净;
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;
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。
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。
3、光电转化率很低。我们大家都知道,太阳光电池主要功能在将光能转换成电能,这个现象称之为光伏效应。但是这就使得我们在选取太阳能电池板原材料的时候,产生了众多不便的因素。要求我们必须考虑到材料的光导效应及如何产生内部电场。不仅要吸光效果,还需要看它的光导效果。所以材料的选取对于光伏发电来说是一项很大的约束。必须充足了解太阳光的成分及其能量分布状况,从目前太阳能发展的情况来看,材料的选取仍旧是个待提高的突破点。
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。
太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比, 太阳能光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术。
太阳能光伏发电项目建设的必要性和意义
中国的环境现状和发展趋势大规模、无节制地开发利用化石燃料不仅加速了这些宝贵资源的枯竭,而且造成日益严重的环境问题。过度的排放日益引起全球关注,解决这些问题已不再是各国自身的事情,控制和减少排放已经成为全球各国的目标和义务,责任的分担已经成为各国政府讨价还价的政治问题。
随着全球能耗的快速增长,环境将进一步恶化,减排的纷争将更加激烈。
我国目前的能源将近 70%由煤炭供给,这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。大量的煤炭开采、 运输和燃烧,对我国的环境已经造成了极大的破坏。初步估算煤炭发电
造成的污染的经济损失以及由此引致的环境污染治理成本高达 1606 亿元。
大力开发利用可再生能源是保证我国能源供应安全和可持续发展的 必然选择。我们的环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限了,再不加大清洁能源和可再生能源的份额,我国的经济和社会发展就将被迫减速。
我国在“碳中和”成为全球命题的背景下,于2021年开启双碳元年。
自21世纪初至今,我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后,进入了稳步增长期,目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。
1,隆基股份:净利润约82亿-86亿,同比增长55.3%-62.88%
2,安彩高科:净利润约1.2亿元
3,京运通:净利润3.95亿-4.6亿
4,上机数控:净利润约5.3亿-5.8亿
5,固德威:净利润约2.3亿-2.9亿
6,露笑 科技 :净利润约1.8亿-1.96亿
7,林洋能源:净利润约9.8亿-11.2亿
8,珈伟新能:净利润约2300万-3300万
9,晶盛机电:净利润约7.9亿-9.5亿
10,中信博:净利润约2.7亿-2.85亿
1)解决无电人口和贫困地区用电。
独立光伏每3460 元的投资即可解决一人的用电而投资电网却需要13385 元,是独立光伏的3.87 倍。
2)实现精准扶贫。
2015~2017年三年光伏扶贫的开展,将使约200万户贫困群众在未来的20年获得每年3000元的稳定收入,相当于每年提供了60亿元的扶贫资金。
3)促进中西部融合。
西部以低廉的能源、人力成本吸引光伏制造企业前去投资。目前硅料环节57%的产能在西部,2018年底时这一数字可能达到76%其他环节的新增产能基本也都在西部。同时,截止2016年底,全国40%的光伏装机在西部省份,充分利用了当地丰富的太阳能资源和沙漠化土地,并能有效改善土地的沙漠化情况。
4)活跃民营资本,促进能源行业主体多元化。
传统能源从开采到发电,基本是控制在国有企业手中。而光伏产业,尤其是分布式光伏,打破了传统能源的地缘因素,降低了准入门槛,为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。
在持有量大的企业当中,国有企业和民营企业则各占半壁江山,而小规模持有人更是以民营企业为主。光伏发电的特点决定了其是促进能源行业主体多元化的主要力量。这种角色的转变将对能源系统的演进和发展产生重大而深远的影响。
5)集约用地,普及可再生能源,布局能源互联网
光伏发电与其他行业互补的发展新形式已经成为许多地区发展转型的措施之一,并使原有建筑物在原有功能的基础上,增加了发电、节能的功效,提高了利用率。户用光伏的发展,更是让可再生能源走进千家万户,让普通老百姓认识了可再生能源,提高了节能减排意识。
分布式光伏的发展,为未来的能源互联网发展奠定了坚实的基础。
6)节约水资源
从全生命周期来看,光伏发电的用水量仅是煤电用水量的50%,大力发展光伏发电,能有效节约水资源。