太阳能发展趋势及其前景

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。

煤，石油等不可再生能源只会越用越少，我们必须在现在就开始多多使用可再生资源，比如风力，太阳能，水力等等。而且，这些可再生资源十分环保。我国最近也在加大对可再生资源的投资。

但是我国的能源差能过剩，估计会持续几年，所以在可再生能源上的增幅不会太明显。

但是未来的可再生能源市场会是光明的，随着天然气，煤，石油的渐渐耗尽，世界的能源主题会转变为可再生能源，所以各国都需要能源可再生技术。

在可再生能源市场逐步成熟的过程中，离不开技术和技术人员，未来在这个领域的就业情况预估会一路飙红。

行业主要企业：东方日升(300118)、隆基股份(601012)、中利集团(002309)、正泰电器(601877)、晶科科技(601778)、拓日新能(002218)、中环股份(002129)、太阳能(000591)

本文核心数据：全球光伏发电累计装机量、全球光伏发电年装机量、光伏发电装机量区域分布

2020年全球光伏累计装机容量破70万MW

在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下，可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视，大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。《巴黎协定》在2016年11月4日生效，凸显了世界各国发展可再生能源产业的决心，太阳能光伏技术作为绿色能源中的一种，也受到了世界各国的大力支持。

根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示，2010-2020年全球光伏累计装机容量维持稳定上升趋势，2020年为707494MW，较2019年增长21.8%，预计未来一段时间还会继续维持增长趋势。

单年光伏新增装机容量突破12万MW

根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示，2011-2020年全球光伏新增装机容量维持上升趋势，2020年新增装机容量为126735MW，较2019年增长29.9%，预计未来一段时间还会继续维持增长趋势。

累计装机量：亚洲、中国市场领衔全球

根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示，2020年全球光伏累计安装容量市场份额主要来自于亚洲，亚洲累计安装容量为406283MW，占比为57.43%。欧洲累计安装容量为161145

MW，占比为22.78%北美累计安装容量为82768 MW，占比为11.70%。

从国家来看，2020年世界主要光伏发电国家累计装机容量中前三分别为：中国、美国、日本。合计占比达到55.78%，其中中国占全球比重为35.88%。

年度装机量：亚洲占比超60%

2020年全球光伏新增安装容量市场份额主要来自于亚洲，亚洲新增安装容量为77730MW，占比为61.33%。欧洲新增安装容量为20826MW，占比为16.43%北美新增安装容量为16108MW，占比为12.71%。

从国家来看，2020年新增装机容量国家中前三分别为：中国、美国和越南。合计占比达到59.77%，其中中国占全球比重为38.87%。

总体来说，全球亚洲与中国市场在全球光伏发电装机量方面具有领先地位。

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》。

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。

光伏行业主要上市公司：目前国内光伏产业主要上市公司有太阳能(000591.SZ)、爱旭股份(600732.SH)、康跃科技(300391.SZ)、天合光能(688599.SH)、通灵股份(301168.SZ)、奥特维(688516.sh)、振江股份(603507.SH)、拓日新能(002218.SZ)、阳光电源(300274.SZ)、科士达(002518.SZ)、晶澳科技(002459.SZ)、正泰电器(601877.SH)等。

本文核心数据：中国分布式光伏发电累计装机数据、中国分布式光伏发电新增装机数据等

新增装机占比过半

相较于大型光伏发电站，分布式光伏发电具有输出功率相对较小、污染小，环保效益突出、能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况以及可以发电用电并存等特点。

近年来，随着我国光伏发电产业发展的持续深入，全国各地都在鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用。充分利用具备条件的建筑屋顶(含附属空闲场地)资源,鼓励屋顶面积大、用电负荷大、电网供电价格高的开发区和大型工商企业率先开展光伏发电应用。

国家能源局统计数据显示，2013年以来，我国分新增分布式光伏装机容量呈现震荡上行的发展态势，到2021年全国新增分布式光伏装机29.28GW，首次实现对光伏电站新增装机容量的反超，占全国新增光伏装机总量的53.4%。

从新增分布式光伏装机分布情况来看，在各地政策推动下，近两年，户用分布式光伏的贡献超过工商业分布式光伏新增，2021年，全国新增户用分布式光伏装机容量为21.6GW，占总新增量的73.7%新增工商业分布式光伏装机容量为7.7GW，占总新增量的26.3%。

具体到各地区，目前我国分布式光伏发电在光伏产业发展较为成熟的山东、河北、河南等地推进迅速。2021年，山东省新增分布式光伏装机容量为8.67GW，占全国总新增量的29.61%河北和河南紧随其后，新增分布式光伏装机容量分别为5.17GW和3.59GW，分别占全国总新增量的17.65%和12.26%。

累计装机山东遥遥领先

累计装机建设方面，我国分布式光伏累计装机容量已经由2013年的3.1GW增长至2021年的107.51GW，总规模增长迅速。此外分布式光伏累计装机容量占全国光伏发电累计装机容量的比重也在不断提升，由2013年的16.0%提升至2021年的35.1%。

具体到各地区来看，山东省分布式光伏发电建设凭借先发优势及近年来持续的大规模投入，全国分布式光伏累计装机容量稳居全国第一，且大幅领先于第二位。截至2021年，山东以23.34GW的累计装机容量排名第一浙江和河北位列二三位，分布式光伏累计装机容量分别为12.65GW和12.63GW。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》。

总体来讲，“十三五”时期要积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标：供热系统中太阳能热水器80000万平方米，地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨，生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。

太阳能发电，看起来确实有着非常诱人的前景。

在很多情况下它便宜方便，并且肯定更有益于可持续发展。相比于我们现在的发电厂，它们有的利用化石资源，比如煤，但煤总有一天会用完的，有的是水电，但是得先筑起大坝，对环境也有很大影响。

那我们为什么不把传统的电厂统统换成太阳能发电厂呢？

因为有一个因素使太阳能不可预知：云。

太阳光向地球射来有些被大气层吸收，有些反射回太空，但剩下会到达地球表面。没有偏离的光线叫直接辐射。被云偏转的光线叫辐射扩散。首先被一个平面反射的光线，比如一个附近的建筑物，才达到太阳能系统的叫反射辐射。

但在我们考查云层怎样影响太阳线和发电前，先看看太阳能发电系统是如何工作的。

第一是太阳能塔。这是由一个被镜场围住的中央塔，场镜会跟踪太阳的路径把直射的阳光集中到塔上一点。这些光线产出的热量很强，可以用来烧开水，用水蒸气来带动涡轮来产电。

另外一种为大家所熟悉的太阳能系统，就是是光伏发电，或太阳能电池板，太阳光线里的光子射到电池板上放出电子从而产生电流。太阳能电子板可以用多种辐射，但太阳能塔只可以用直接辐射，这里就是云的重要处。

云的类型和相对于太阳的位置，可以提高或减少产生的电量。比如，就算有一点积云在太阳前也可以减少太阳塔产的电甚至于到零，因为它需要直射。这些云也会减少太阳能板输出的能量，但不是那么多，因为太阳能板可以用多种辐射。但，这些都依赖在云的精确位置。

由于反射，或一种特别现象叫 Mie scattering，太阳光集中向前放射，因为云的关系，到达太阳能电池板的辐射能量可以瞬间增加50%。如果没有预料到这个提高的能量的话，太阳能电池板会被烧坏。但是你不会因为有片云从你家房顶上飘过去就干净把太阳能电板给挡起来吧。

在太阳能塔里，有很大熔盐罐或油用来储藏多余的热量，在需要的时候可以放出用的，这样可以管理太阳辐照量变化的问题从而使产电平衡。但太阳能板现在还不能储藏多余能源。传统的发电厂在这里的优势就体现出来了。如果全部转为太阳能发电，天晴时，多出的电会浪费，但天阴时，也许还不够用。即便有备用的电源储存，对于现有的电力系统来说，要想适应这样一个不断变化的能量供给方式也是非常困难的。

当然，现在人们也在研究各种方法来扩大太阳能发电占据的比例。人们通过卫星图像来预测云的运动，从而调整太阳能发电时长，保证电源的稳定金额最小化电源浪费。如果我们可以解决这个问题，太阳能发电才能成为人类主要能源。

据前瞻产业研究院统计，去年全球新增太阳能发电装机容量达到创纪录的98千兆瓦，远超可再生能源、化石燃料和核能等的净增量。其中，中国去年新增太阳能发电装机容量约53千兆瓦，超过全球总量的一半太阳能投资达865亿美元，比上一年增长58%。

据不完全统计，2017年我国太阳能热发电各类从业生产企业(主要为合资和国内独资)新增25家，总数达到178家，制造的产品涵盖了太阳能聚光部件、吸热部件、传热储热及材料、汽轮发电机组、集成控制系统、辅助系统等6大类，基本覆盖了太阳能热发电建设的全部产业链。