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。
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》
从总体来看,全球光伏产业装机容量不断提升。全球光伏产业装机容量由2010年的50GW上升至2016年的305GW。2016年全球光伏新增装机容量为70GW,以美国、中国、日本、印度、英国和德国为代表的几个国家2010-2016年光伏新增装机容量不断提升。
当前我国光伏产业发展迅速,已呈现区域化、集群化,临近企业之间形成产业链互补和经济合作,产业竞争力实现了整体提高。据前瞻产业研究院数据显示,2011-2016年,我国光伏产业销售收入逐年递增。由2011年的1519.47亿元,增长至2016年的5483.27亿元,年均复合增长率高达29.26%。随着国家政策对光伏产业支持力度的不断加大,产业市场规模仍将保持高幅度增长趋势。前瞻研究院估算,2017年行业销售收入将超过6000亿元。
一是太阳能光伏发电仍然依靠政府补贴支持。目前,光伏发电成本仍然无法与火电等传统能源竞争。太阳能行业的发展仍然需要依靠政府对电价的补贴。经济周期和国家财政情况可能会对相关补贴政策造成影响。
二是技术更新换代较快。太阳能电池组件近年来技术更新换代很快,转化效率提高较快,成本不断降低。光伏制造企业需要保持组件效率和生产工艺,才能跟上行业发展的步伐。此外,薄膜技术和光热发电技术的不断发展也对目前以晶硅电池技术为主的光伏产业造成了潜在的替代威胁。
三是来自其他可再生能源的威胁。新能源行业发展日新月异,尤其是风力发电,凭借其技术相对成熟、成本较低、占地面积较小、装机容量较大得到了迅速的发展和广泛的应用。太阳能光伏发电存在占地面积较大的缺点,存在被其他可再生能源替代的风险。
四是光伏发电对电网公司输电能力有较高的要求。我国西部地区地广人稀,光照充足是集中式大型地面太阳能光伏电站建设的重点区域,未来发展潜力也十分可观。然而,我国主要用电区域位于东部沿海地区。西电东输能力与西部太阳能光伏电站装机容量不能同步发展,使得西部光伏电站生产的太阳能电力在东部没有用武之地。
推进光伏产业转型升级,必须牢牢把握三个关键环节,即坚持“抓点、连线、扩面”。
一是“抓点”。即实施“领跑者”计划,做强龙头企业。
二要“连线”。就是提升光伏产业链条。把建设完整的光伏产业链条作为发展的重点方向,推进产业配套,推进企业聚集,形成产业集群和规模效益。要在进一步发展多晶硅、单晶硅、有机硅、光线等原料产业基础上,进一步做好单晶硅电池片、多晶硅电池片、太阳能电池组件等配套产业,做好光伏节能灯、光伏建筑材料、汽车配件等高技术产品研发,使光伏产业成为一个完整体系。
三要“扩面”。就是发展“互联网+”。以大数据为支撑,以互联网为基础,已经成为光伏产业转型升级的标配。发展“互联网+”,从材料产品的平台,到光伏电站运维平台,再到光伏电站交易平台等诸多平台的出现,将有效解决光伏产业盲目扩张、光伏产业融资难、光伏电站质量无法被有效监督等制约转型升级的瓶颈问题。
主要面向光伏组件生产和光伏电站建设、运维行业(企业、部门),在光伏组件生产检测、光伏发电系统设计、光伏电站工程施工、光伏电站运行维护等岗位群,从事光伏发电产品的生产、销售、技术服务以及光伏发电工程的设计、施工、运行维护、工程管理等工作。
单招光伏工程技术专业的核心课程
光伏组件生产与检测、光伏电站电力设计、光伏电站系统设计、光伏电站工程设计、光伏电站工程建设、光伏电站运行与维护、光伏电站工程预算与施工组织管理等。
在校内进行光伏组件生产、光伏发电系统设计、光伏电站电气设备安装、小型光伏电站建设、光伏电站运行与维护等实训。 在光伏组件生产和光伏电站建设、运维等企业进行实习。