光伏行业在未来5年呢的前景如何?
在“十四五”期间,我国将持续优化风电和太阳能发电发展布局,在继续推进集中式基地建设的同时,全力支持分布式风电、光伏发展。明确指出要:“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。
当前科技发展飞速,越来越多的传统行业需要用数据来联接,建立在数据基础上的数字经济,成为拉动经济增长和产业转型升级的“引擎”。现在结合“互联网+”来看,智慧能源应该是一套以能源工业为基础,通过互联网开放平台实现对创能、储能、送能、用能系统的监测控制、操作运营、能效管理的综合服务系统。
采用数据可视化监控光伏运行状态的形式,是发展光伏行业智能化不可缺失的一项方案,以数据为关键要素,以价值释放为核心,以数据赋能为主线,对新能源产业链上下游的全要素数字化进行升级、转型和再造。Hightopo 采用 3D 数据可视化方案即可为能源管理者提供更为直接准确的信息对能源加以判断管理。根据能源管理特点,充分考虑各能耗管理的整合,为园区运维人员提供一个全面实时、可感可知的能源监测决策分析平台,设计科学高效,可实施性强,符合运维人员管理的数字化光伏管理。
3D 数据可视化管理方案对能源进行管理可满足的功能有:
· 减少资源浪费,优化资源配置。
· 清除管理漏洞,实时有效的检测,为维护人员提高有效有序的信息,远程运维诊断,设备健康管理。
· 使能源产业运行效率提高。
· 方便管理,无需更多人力参与,可远程监控操作。
· 将庞大的结构优化,更为直观的展现出来,有助于分析并做出决策。
· 缩小安全能源事故发生的可能性。
· 多维度,综合性进行管理
可监测充电桩运行状态及实时功率,可通过对接充电桩的充电状态,判断当前车位是否有车辆,通过线条流动效果动画模拟充电状态。在充电桩发生故障时,通过模型染色、告警动画等效果提示,为充电桩的实时使用情况和运行监控维护提供了便利。
支持模拟无人机或行人视角进行漫游,可全方位无死角浏览园区,当经过设备时,自动弹出信息进行查看,方便运维人员进行巡检。支持结合 WebVR 进行展示,通过适配 VR 设备,用户可带上 VR 眼镜配合手柄在场景行走、飞行,实现通过手柄对设备进行抓取、移动等功能。相比传统的观看方式,它具备 360 度全景画面,用户可以身临其境,全面感受气氛和氛围,空间感、距离感都会更有层次,做到真正的沉浸式交互。
智慧能源的大数据应用,能基于物联网、移动互联网、海量实时数据的动态分析模型结合设备数据、电网数据、气象数据、交易数据、使用数据等,实现设备的无人值守,远程监测,远程诊断和智能预警。因此,高新技术的不断突破其相关产业的快速发展也在不断推动智慧能源的发展。
光伏是未来全球先进产业竞争的制高点。经过十几年的发展,光伏产业已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争、并有望达到国际领先水平的战略性新兴产业。
智能光伏时代的来临,给了中国光伏企业站在新的更高历史平台的机会。在未来很长一段时间内,在能源变革的大趋势下,光伏等新能源必将进一步发展壮大。
光伏行业的社会效益主要体现在以下6个方面:
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。
光伏发电,是利用光线照射到半导体上以后在半导体不同部位形成电位差的技术原理,用专业设备将光能转换为电能的一种技术。
光伏发电设备,由以下几类设备组成:
1,太阳电池板。
2,控制器。
3,逆变器。
其中太阳能电池板可以通过串联方式来获得更大的面积,可以接收更多的光线,从而提高发电效率和发电量。
作为一种清洁高效的新型发电形式,光伏发电拥有诸多优点,拥有广阔的发展前景。
具体来说,光伏发电拥有以下几方面优点:
1,资源丰富。
光伏发电所使用的资源,就是太阳光。……这可以认为是取之不尽用之不竭的资源。
只要有充足光照的地方,就可以安装光伏发电设施进行发电。
2,清洁、无污染。
光伏发电利用的资源是太阳光,这是一种清洁无污染的资源。……且光伏发电设备在工作过程中不会产生废料,不会污染环境,因此光伏发电是与风能发电等新型能源一样的清洁无污染的发电模式。
3,系统简单,对场地要求低。
光伏发电整个系统结构简单,安装容易,对场地的要求也不高。……无需专用场地,只要能够迎着太阳光摆的下相关设备,整个系统就可以开始工作,这样的状态对于偏远地区来说非常有利。
4,高效。
光伏发电的光能-电能转化效率高,是一种非常高效的新型能源。
5,空间占用率高。
光伏发电设备对场地的要求很低,不必使用专用场地,利用田间地头就可以安装、发电,还可以利用屋顶等空间来安装设备,极大地提升了空间利用率。
6,建设周期短,见效快。
光伏发电设备因为结构简单,且无需燃料以及输变电线路建设,安装完成即可开始工作,所以建设周期短,收效快。所以成为一种具有广阔应用前景的新型发电方式。
光伏发电原理简单,没有机械运动,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染。只要有太阳能就能通光电转换发电,而且太阳能取之不尽、用之不竭。与传统能源相比,太阳能可以称为最清洁、可持续的能源类型。
1、太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。
2、太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。
3、光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。
4、光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
5、光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。
6、光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。
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。
一、解决无电人口用电问题
2015 年9 月,联合国可持续发展大会通过《2030可持续发展议程》,确定了17 个“可持续发展目标”。可再生能源是其中第七项目标“经济适用的清洁能源”的重要组成部分。联合国对于该目标的解释为:确保人人获得可负担、可靠和可持续的现代能源。
中国解决无电人口的经验表明,独立光伏在解决偏远地区无电人口方面具有低投入高产出的特点,是实现“可持续发展目标”第七项“经济适用的清洁能源”的重要手段。中国经验同时也为全球,尤其是发展中国家解决无电人口用电问题提供了可复制的典范。
国家能源局数据显示,2013-2015 年,国家共安排投资247.8 亿元(中央资金145.5 亿元) 用于实施无电地区电网延伸和可再生能源供电工程建设。其中,安排电网投资计划206.8 亿元,为154.5 万无电人口通电安排光伏独立供电工程建设投资计划41 亿元(中央资金28.5 亿元),共建成光伏独立电站670 余座、光伏户用系统35 万余套,为118.5 万无电人口通电。相比于电网延伸,独立光伏用总投资16.5% 的资金解决了43.4% 的无电人口用电问题。从人均投资来看,每3460 元用于独立光伏的投资即可解决一人的用电相比之下,投资电网却需要13385 元,是独立光伏的3.87 倍。
表 1:2013~2015年解决无电地区人口用电投资及通电数据
二、实现精准扶贫
光伏扶贫工程的开展,使我国的扶贫工作由改输血向造血、由粗放扶贫到精准扶贫的转变,使贫困人口通过自己的劳动有尊严地获得收入,并保证贫困户未来20年有持续、稳定的收益。
2015年,我国在河北、山西、安徽、甘肃、青海、宁夏6省共实施了150万kW的光伏扶贫项目,预计使20万户以上的贫困群众获得20年的稳定收入。
在此基础上,2016年多个省份的能源局联合当地的扶贫工作小组,将“光伏扶贫”作为农村脱贫的重要方式。2016年,在14个省份实施5168万kW光伏扶贫项目,帮扶贫困群众55.6万户,如下表所示。
表2:2016年扶贫帮扶贫困户数(万户)
2017年,仅村级扶贫一项就帮扶14个省、236个光伏扶贫重点县14556个建档立卡贫困村的71.0751万户建档立卡贫困户,如下表所示。
表3:2017年村级电站扶贫帮扶贫困户数(万户)
同时,各省也积极开展集中电站光伏扶贫,即经营集中电站的企业,按照规模每10~25kW中每年拿出3000元的利润给所在地的贫困户。目前,据不完全统计,已经有11省下达了720万kW的集中式扶贫电站指标,预计将帮扶贫困户约36万户若考虑全国所有省份,2017年集中式光伏扶贫预计将帮扶50万户以上的贫困户。
表4:2017年部分省份地面电站光伏扶贫规模
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。可见,光伏项目为消除贫困人口,使贫困群众获得长期、稳定收益做出了重要的贡献,成为各地精准扶贫的重要措施之一。
三、促进中西部融合
1光伏上游生产制造业主要分布在西部
光伏上游制造端属于高载能、劳动密集型产业,西部省份低廉的能源价格、人力成本成为许多光伏制造企业建厂的首选。以硅料环节为例,截止2017年底的27.64万吨产能中,西部省份的硅料产能占全国总产能的57%(如表4所示)。同时,2018年各企业约有13.85万吨扩产计划,几乎全部位于内蒙古、新疆、云南、陕西4省。届时,西部的硅料产能将占全国的76%!
表5:2017年底各省硅料产能分布情况
除了硅料环节,各企业硅片环节的扩产基本也都布局在西部地区。如单晶硅片龙头企业隆基在云南楚雄布局了10GW的单晶硅片产能,将在2018年底投产晶澳、阿特斯、东方日升等企业在内蒙也有扩产。在此引用中国光伏行业协会王勃华秘书长之前的图片作为说明。
从上图中可以看出,近期企业的扩产计划基本都布局在西北部地区。
2光伏上下游电站在西部的投资
西部省份具有丰富的太阳能资源,光伏项目发电量好同时,西部有大量的未利用土地,建设条件好。因此,早期的光伏项目主要分布式在西部省份,如新疆、甘肃、青海、内蒙古等地。
根据国家能源局公布的截止2016年底的统计数据,8个西部省份(内蒙古、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆)的光伏累计安装量占全国总安装量40%!
在当地的荒漠、戈壁安装上光伏电站之后,由于光伏组件的遮挡,减少了地表的蒸发量,改善了当地的沙漠化情况。下图为隆基在库布其沙漠开展光伏项目前后,地表情况的变化。
综上所述,光伏行业的发展,给西部地区带来产业投资,拉动了当地的GDP、增加了当地的税收,解决了一部分当地人口的就业问题,为促进西部经济发展、减少东西部差距作出了卓越的贡献!
四、活跃民营资本,能源行业主体多元化
传统能源需要大量的资本和高度集中的控制体系对其进行开采、加工与运输。能源工业的资本密集性特征决定这个行业非个人能力可以企及。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。
光伏行业为更大范围的中小企业与公众参与能源事业提供了可能。能源行业主体的多元化,有效地促进了全社会对能源行业的参与,打破了垄断性大企业一统行业的局面,实现能源的经济化和能源服务需求差异化。众多中小企业的出现和活跃也为商业模式创新和技术进步提供了更适宜的土壤。
整个光伏行业中,国有企业和民营企业则各占半壁江山,民营企业累计并网容量达到1962 万kW,占比47.7%,远远超过了中央五大发电集团和其它国企。可见,光伏行业更能够吸引不同性质的投资主体,促进全社会对能源行业的参与。
表6:2016年我国光伏资产持有量排名
注:2016年光伏开发企业的排名用的是水利总院一些数据,跟各家已经上市的光伏资产持有公司的公报有一定的出入
虽然2017年底的持有量数据和从上表中有一定差距,但可以明显看出,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。
光伏发电的突出特点是适合分布式开发。用户所生产电力可以自用,多余上传,夜间从电网购电。它可以应用在工业厂房、公共建筑、居民屋顶上。其中,光伏的分布式特点更明显,闲置的屋顶、荒漠、滩涂,都可以建立光伏电站。这种电力生产的准入门槛相比于传统能源非常低,任何一个普通人都可以成为电力的生产者。可见,分布式光伏的发展打破了传统电力生产和消费分离的模式。用户在市场中定位已经由原来简单的用能者变为动态产消合一者。
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。
五、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。譬如,“光伏+农业”“光伏+农户”“光伏+商场”“光伏+园区”“光伏+渔光”等“光伏+”已经成为许多地区发展转型的措施之一。另外,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鞥能源,提高了节能减排意识。
另外,光伏与农业、渔业、建筑物的结合,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。符合土地“集约化”利用的发展方向。
同时,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。在此,引用《第三次工业革命》中的一段话来予以说明。
未来,每一处建筑都会转变成能就地收集可再生能源的迷你能量采集器
未来,将每一大州的建筑转化为微型发电厂,以便收集可再生能源
未来25年内,数百万的建筑——家庭住房、办公场所、大型商场、工业技术园区——将会既可作为发电厂,也可以作为住所。
未来,家庭居民可以在自己的房顶上安装太阳能电池板,这些电池板能生产出足够的电力,满足房子所需的电能。如果有剩余,则可以出售给发电厂。
你准备好了吗?你的公司准备好了吗?中国准备好了吗?
六、节约水资源
煤炭的开采、洗选和发电环节都高度耗水,过度取水给当地的生态环境和人体健康造成了巨大的危害。与煤炭相比,光伏发电不仅在污染物减排方面具有优势,其用水量也远远小于燃煤发电。光伏和煤电发电阶段与全生命周期的耗水量如下表所示。
表 7:煤电与光伏用水量对比(单位:吨/MWh)
数据来源:发电阶段数据来自Tan et al, 2015,全生命周期数据来自Feng et al, 2014
从上表可以看出,即使从全生命周期来看,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。
综上所述,光伏产业的快速发展,对全社会具有极其深远的正向推动。从政治意义上讲,光伏已成为我国在国际交往中的一张亮丽名片。不仅服务于国内能源转型,对全球应对气候变化、能源转型也作出了贡献。