2019年风电、光伏并网运行情况发布?
2019年光伏发电并网:集中式、分布式新增装机同比一增一减、发电量同比增长26.3%
2019年,全国风电新增并网装机2574万千瓦,新增光伏发电装机3011万千瓦,同比下降31.6%。截至2019年底,全国风电累计装机2.1亿千瓦,风电装机占全部发电装机的10.4%。光伏发电累计装机达到20430万千瓦,同比增长17.3%。
2019年风电并网运行统计数据
华夏能源网
2019年光伏发电并网运行统计数据
华夏能源网
2019年后,中国光伏正式进入了“平价上网时代”,在光照条件好的地方,上网价格已经低于火电,整个产业竞争力不断提升,去年中国光伏新增装机量48.2GW,占全球三成。与此同时,中国光伏组件的出口目的地十分分散,“卡脖子”的顾虑已然烟消云散。
回溯中国光伏行业的发展,以欧美双反、“531新政”以及2019年国家能源局的平价上网通知,大致可以划分为四个阶段:
1. 两头在外的时代(2012年之前):上游原材料依赖进口,下游组件绝大部分都用于出口,内需不足,缺乏核心技术。
2. 产业扶持:(2013年到2018年):发改委等部门陆续推出补贴政策,拉动内需,但是出现了一些结构性问题,比如财政补贴窟窿越来越大,出现骗补现象。
3. 补贴退坡:(2018年到2020年):2018年“531新政”降低了光伏的补贴标准,限制了补贴规模,行业装机量出现间歇性回落,劣质产能被淘汰,加速了平价时代的到来。
4. 平价时代(2021年之后):凭借低成本和规模化创新优势,目前中国光伏发电侧已经接近平价,部分地区已经低于传统电价,竞争力优势不断凸显。
光伏产业的全球争霸赛中,无论是硅料、硅片、电池片还是组件,无论是市场份额还是技术实力,中国都是绝对世界第一,无论今后的技术路线再怎么变化,可以确定的是,最后的赢家一定是中国公司。
沙漠、湖泊、屋顶的光伏产业遍布中国,但很少人知道我们的光伏电站的模样。利用 Hightopo 的 HT 产品搭建轻量化的 3D 大型光伏发电站和光热发电站可视化场景,让大家线上游览一下光伏发电站。
国家能源局明确指出“2019年10月31日为本年度可享受国家补贴政策的户用光伏并网截止时间”
国家能源局于每月15日前对外公布当年截至上月底全国累计新增并网装机容量。当截至上月底的当年累计新增并网装机容量超过当年可安排的新增项目年度装机总量时,当月最后一天为本年度可享受国家补贴政策的户用光伏并网截止时间
你好,2020年我国的光伏产业发展态势整体非常好,户用光伏补贴在11月底也会全部用完。而在临近年末,各地区都在下发有关于新能源的政策,可以说是为明年的发展带来了非常好的市场信心。
在最近召开的十四五计划会议中,明确提出要:“推进能源革命”、“构建生态文明体系,促进经济社会发展全面绿色转型”和“加快推动绿色低碳发展”、“全面提高资源利用效率”等要求,为能源产业的持续健康发展指明了方向。
而光伏发电光技术降本空间大、技术进步快、产业化确定性强,是未来主要发展的低成本节能发电方式之一。
未来,我国很多城市农村家庭房屋、建筑的屋顶都会安装光伏电站,来推动清洁能源产业的发展。
按照我国2050年近零排放,深度脱碳的愿景目标,“十四五”能源转型的步伐还需要进一步的加快。大家可以看到,煤电基本要关门了,煤炭提前达峰是大概率的事件。另外,我们要力保非化石能源占比不低于20%的比例,是非常关键的一个指标,风电和光伏就要担当主力了。光伏发电在“十四五”期间,至少要新增2.5亿千瓦,要达到累计装机5亿千瓦。这样我们才能为2030年光伏累计不少于8亿千瓦,实现25%的非化石能源打下基础,进而再一步实现到2030年和2050年非化石能源占到35%和70%的高比例目标。所以我们要坚信并且看见光伏发电将成为未来最重要的发电电源。
所谓,新能源光伏发电的发展前景非常好!
光伏电站
光伏产业在短短十二年,缔造了一个中国工业的传奇: 1.具有全球竞争力,全球市场占有率超过50% 。 2.产能集中在民企。 3.拥有自主品牌。中华民族曾经在电、发动机、计算机等科技革命上一次次落后于西方,可是,就是这一次,中国牢牢掌控了65%的光伏产能和60%的全球市场份额。在2011年TOP10组件制造商中,中国大陆占据7家。
也有舆论诟病光伏为“又一个毫无技术含量的劳动密集型制造业”,“绿色输海外,污染留中国”,也有人称“政府不应该拿纳税人的钱去维持一个依赖补贴生存的行业”。这些言论首先是对光伏这个行业没有深刻的认识,缺乏客观公正的态度。
关于光伏的污染和能耗问题,经计算,多晶硅电池(从硅沙直到光伏电站系统)能量回收期为1.59年, 薄膜电池能量回收期为0.78年。国内生产的太阳能组件的使用寿命25年,以此推算,生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后,几乎不用再消耗电量,即可发电约23年,并且没有任何污染物排放。从光伏最终成品来看,在短时间内就能实现能源的回收,随后输出源源不断的绿色能源。客观的讲,从整个太阳能产业链来看,太阳能是没有污染、低耗能的。只是上游生产环节是有污染和非低碳的但是可控的。随着多晶硅技术进步,低能耗还原、冷氢化、高效提纯等关键技术环节进一步提高,副产物综合利用率进一步增强。 “高能耗高污染”的误导和妖魔化,是一些别有用心的人编造出来的谎言。
关于补贴,从世界范围来看,在没有实现平价上网之前,光伏都是政策市场。补贴是世界各国政府的对待光伏产业的通行做法。德国是世界第一个实行光伏上网电价法(FIT)的国家,据WTO公布的“欧盟产业补贴报告”透露,德国政府通过了太阳能屋顶计划(HDTP)向德国太阳能光伏制造商提供了5.1 亿欧元补助,德国在2010年光伏发电电价上的补贴就超过118亿欧元,这些支持政策的颁布使德国迅速成为太阳能能源利用的全球领先者。美国也不甘落后,暨2009年实行经济刺激法案以来,每年对可再生能源的资金支持额度高达160亿美元。而中国政府至2009年以来,每年对可再生能源的补贴平均不超过150亿元人民币(其中70%用于风电),力度远远低于欧美。那些抨击政府补贴光伏的言论是多么的冠冕堂皇,又是多么的无知和短视啊。
关于技术,光伏产业主要有两大技术路线:晶硅电池和薄膜电池。晶硅太阳能电池是目前发展最成熟、商业化程度最高的产品,市场占有率达90%以上。薄膜电池的技术还在初期发展阶段。
在国际光伏发电市场的带动下,我国光伏电池制造产业快速发展,已经形成了从硅材料、器件、生产设备、应用系统等较为完整的产业链。光伏电池转换效率不断提高,制造能力迅速扩大。无论是装备制造还是配套的辅料制造,国产化进程都在加速。在光伏产业链中,有实际产能的多晶硅生产商20~30家, 60多家硅片企业,电池企业60多家,组件企业330多家。到2010年底,国内已经有海外上市的光伏产品制造公司16家,国内上市的光伏产品制造公司16家,行业年产值超过3 000多亿元,进出口额220亿美元,就业人数近百万人。
多晶硅产业技术与国际先进水平的差距在缩小。少数企业还实现了四氯化硅闭环工艺,使得综合能耗和生产成本大大降低,并彻底解决了四氯化硅的排放和污染环境的问题。已有2家多晶硅生产商的能耗与成本接近国外同行先进水平,多晶硅能耗水平达到每千克耗电40 kWh,成本下降到每千克20美元以下。2011年,国内多晶硅产能接近16万吨,产量在8万吨左右,自给率虽然还不到50%,但是完全依赖进口的局面有了很大的改观。
光伏设备制造业逐渐形成规模,为产业发展提供了强大的支撑。在晶体硅太阳能电池生产线的十几种主要设备中,8种以上国产设备已在国内生产线中占据主导地位。其中单晶炉、扩散炉、等离子刻蚀机、清洗制绒设备、组件层压机、太阳模拟仪等已达到或接近国际先进水平,性价比优势十分明显。多晶硅铸锭炉、多线切割机等设备制造技术取得重大进步,打破国外产品的垄断,有些设备开始出口,如扩散炉、层压机等。
我国已经掌握了产业链的各个环节中的关键技术,并在不断地创新和发展,如电池技术、多晶硅制造技术等,多晶硅电池的平均出厂效率达到16%。尚德的冥王星技术将单晶硅太阳电池的有效面积转化效率提高到了18.8%,多晶硅达到17.2%。英利、天合、阿特斯、晶澳、韩华、南京中电等国际化公司也都持有自己的专有技术,电池的转换效率均达到世界一流水平,平均每瓦太阳能电池的高纯硅材料的用量从世界平均水平9 g/W下降到6 g/W,大大降低了制造成本,使得我国光伏组件在世界上具有很强的价格竞争力。
中国光伏产业在技术的发展上还有哪些不足?
(1)高效节能多晶硅料制备技术
多晶硅料方面我国已经基本掌握了西门子法,硅烷法还需进一步消化吸收,并在大规模合成、高效提纯、低电耗还原、四氯化硅氢化等关键技术环节取得了突破。所生产的多晶硅原料可以满足国内50%的市场。但是在生产成本、产品质量等方面与国外还有一定差距,尤其是冷氢化工艺,需要进一步完成技术的消化吸收。冷氢化工艺能将多晶硅生产改造成为一条低能耗、高产量的完全闭合循环生产线,将剧毒废气四氯化硅转化为多晶硅原料三氯氢硅,实现闭环生产,做到废气系统内消化。冷氢化改造能把成本降低20%。
(2)原材料方面
在电池用银浆方面,目前国内仍是空白,依赖于进口。银浆的性能是影响电池效率的重要因素,发展方向是满足高方块电阻发射极使用的低扩散速度银浆量,甚至是掺杂磷或硼的银浆料,以在烧结过程中同时实现局部重扩散。
EVA树脂是电池主要的封装材料。目前国内虽然可以生产制造,但是性能质量较国外还有一定差别,多数应用在较低端的市场。背板方面国内空白,依赖进口。EVA及背板是影响组件寿命的关键材料,高透过率、抗紫外辐照的EVA和低水、气扩散的背板是主要发展方向,组件寿命应从目前的25年提至30年或更高。
(3)太阳电池制造工艺方面
具有产业化前景的新结构电池包括选择性发射极电池、异质结电池、背面主栅电池及N型电池等,这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题,可以将电池产业化效率提升1~2个百分点。电池制造新工艺还包括无触印刷、铜电极、表面钝化及离子注入等,为电池制造开拓了更多种技术路径。这以上这些新技术上,我国少数企业已经开始涉足,但和国外先进水平尚保持一段差距需要追赶。
(4)设备制造方面
设备投资是电池生产线建设的初始投资中的主要部分,是制约电池成本下降的主要因素之一。在整个光伏产业链上,中国在几种价值较高的关键设备还和国外存在很大差距。有的虽有国产化,但性能质量达不到要求。有的国内尚属空白。包括:还原炉、CVD、PECVD设备、烧结炉和全自动丝印机、线切割机、自动分选机、自动插片机、自动焊接机等、离子注入机。提高这些高价值的关键设备的国产化程度是进一步降低我国电池制造成本的有效途径。
正是由于中国光伏产业的崛起,全球光伏产品成本在10年里获得了快速的下降,从原先的每瓦6美元,下降到现在每瓦1美元,光伏的平准化能源成本已经与天然气持平,平价上网的目标正在逼近现实。在某些电价较高的地区,比如德国,在其居民光伏应用上已经率先实现了平价上网。中国光伏行业的迅猛发展,让世界光伏发电平价上网提前了至少5年,这就是中国光伏行业对世界新能源的巨大贡献。
中国光伏行业在洗牌整合,在等待政策和贸易环境的改善,在积蓄内力提高效率,等待一个真正辉弘的故事高潮的到来---光伏平价上网:光伏发电以平等的价格和传统能源展开发电市场竞争。
2019年户用光伏补贴截止日是2019年10月31日,所以,2019年11月、12月并网的户用光伏项目,是不被纳入到2020年补贴目录里的。
光伏发电并网就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
(一)将集中式光伏电站标杆上网电价改为指导价。综合考虑技术进步等多方面因素,将纳入国家财政补贴范围的I~III类资源区新增集中式光伏电站指导价分别确定为每千瓦时0.40元(含税,下同)、0.45元、0.55元。
(二)新增集中式光伏电站上网电价原则上通过市场竞争方式确定,不得超过所在资源区指导价。市场竞争方式确定的价格在当地燃煤机组标杆上网电价(含脱硫、脱硝、除尘电价)以内的部分,由当地省级电网结算高出部分由国家可再生能源发展基金予以补贴。
(三)国家能源主管部门已经批复的纳入财政补贴规模且已经确定项目业主,但尚未确定上网电价的集中式光伏电站(项目指标作废的除外),2019年6月30日(含)前并网的,上网电价按照《关于2018年光伏发电有关事项的通知》(发改能源〔2018〕823号)规定执行7月1日(含)后并网的,上网电价按照本通知规定的指导价执行。
行业主要上市公司:隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
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,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
行业主要上市公司:隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
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,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》