光伏發電系統,簡稱光伏,是指利用光伏電池的光生伏特效應,將太陽輻射能直接轉換成電能的發電系統。光伏發電系統的能量來源于取之不盡、用之不竭的太陽能,是一種清潔、安全和可再生的能源。光伏發電過程不污染環境,不破壞生態。
工業和信息化部發布當前全國光伏制造行業最新運行情況,數據顯示,2023年9—10月,我國光伏制造業保持高位運行,硅料、硅片、電池、組件產量同比增長均超60%。根據光伏行業規范公告企業信息和行業協會測算,今年9—10月,全國多晶硅產量達到23.66萬噸,同比增長90%;硅片產量87.95GW,同比增長61%;晶硅電池、晶硅組件產量分別達到83.81GW、79GW,同比分別增長78.7%、86.7%。今年前十個月,全國晶硅電池產量累計超過403GW,光伏產品出口總額達到429.9億美元。
光伏發電系統,簡稱光伏,是指利用光伏電池的光生伏特效應,將太陽輻射能直接轉換成電能的發電系統。光伏發電系統的能量來源于取之不盡、用之不竭的太陽能,是一種清潔、安全和可再生的能源。光伏發電過程不污染環境,不破壞生態。光伏發電系統分為獨立光伏系統和并網光伏系統。光伏發電系統是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統等設備組成。
太陽能電池方陣的框架應該盡量堅固,要有足夠的硬度。同時重量要輕。安裝太陽能電池方陣時要使用具有一定強度且有利于固定和支撐的金屬支架,在沙漠、沿海、極地、高山、風口等一些地理環境比較惡劣或氣候條件比較復雜的地區,太陽能電池方陣的支架要采用一些附加措施使其能夠承受大風和冰雪堆積物的附加重量,避免因為自然的、人為的和一些大動物的破壞而坍塌。太陽電池組件種類繁多,根據太陽能電池片的類型可分為:單晶硅組件、多晶硅組件、砷化鎵組件、非晶硅薄膜電池組件等,其中晶體硅(包括單晶硅和多晶硅)太陽能電池組件約占市場的80%~90%。晶體硅的封裝材料與工藝也有所不同,主要分為環氧樹脂膠封、層壓封裝硅膠封裝等。目前用得最多的是真空層壓封裝方式,這種封裝方式適宜于大面積電池片的工業化封裝。
獨立光伏發電系統是依靠蓄電池來儲存多余的電能,因此蓄電池在獨立光伏發電系統中占有重要地位。隨著太陽能電池組件售價的下降,蓄電池的費用在系統總投資中所占比重將會逐漸增加。另外,在獨立光伏發電系統的運行中,由于蓄電池故障而影響系統正常工作的情況更會占有很大比例。所以,在系統設計時,選擇適當的蓄電池類型,確定合適的蓄電池容量,精確地實施安裝、操作,精心維護, 對于獨立太陽能光伏發電系統的正常運行十分重要。
目前光伏系統中常用的蓄電池種類很多,其中應用廣泛的主要有普通鉛酸蓄電池、堿性鎳鉻蓄電池和鉛酸免維護蓄電池三種。普通鉛酸蓄電池因對環境污染較大且要求有一定的維護,主要用在一些有維護能力的低檔場合使用。堿性鎳鉻蓄電池的特點是有較好的低溫、過充及過放性能,但缺點是價格較髙,一般用于較為特殊的場合。國內現階段使用最多的蓄電池為鉛酸免維護蓄電池,它的免維護特性使得其維護保養簡單方便、性能可靠,同時對環境污染較少,很適合用于對性能可靠性要求很高的太陽能發電系統,如無人值守的工作站等場合。
除了傳統思維中的太陽能電廠和分布式屋頂光伏,光伏還可以應用于多種多樣的場景,比如建筑、農業、漁業、公共設施、景觀建設等。這些復合和跨界模式一方面使得光伏建設項目在清潔發電的同時能夠兼顧經濟發展和生態保護;另一方面,這種對空間高效集約利用的模式有助于新能源開發項目獲得建設所需的土地資源。
應用最為廣泛的分布式光伏發電系統,是建在城市建筑物屋頂的光伏發電項目。該類項目必須接入公共電網,與公共電網一起為附近的用戶供電。近年來,以“就地開發、就近利用”為主要特征的分布式光伏發電快速發展,裝機總規模不斷擴大。隨著“雙碳”行動方案的實施和“整縣開發試點”工作的推進,分布式光伏發電將快速發展。
近年來,國家發布了《廣東、廣西、海南省(區)分布式光伏發電項目并網指引》《戶用光伏建設運行指南(2022年版)》《關于印發加快農村能源轉型發展助力鄉村振興的實施意見的通知》等一系列政策支持分布式光伏產業的發展,分布式光伏產業的發展前景巨大。從市場端,分布式光伏造價顯著低于集中式,自發自用模式下電價較高,項目經濟性優于集中式。政策和市場共同驅動,分布式光伏前景光明。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年光伏產業現狀及未來發展趨勢分析報告》顯示:
經過多年發展,我國光伏設備行業已基本具備太陽能電池制造設備的整線裝備能力。我國光伏設備企業制造的設備應用包括從硅材料生產、硅材料加工、硅片加工到太陽能電池芯片的生產以及相應的純水制備、環保處理、凈化工程的建設。其中,晶體硅生長設備發展最為迅速。國產單晶硅生長爐以優良的性價比占據了國內市場的絕對統治地位,并批量出口亞洲,而國產多晶硅鑄錠爐在產品主要性能指標上和國外設備相差無幾,已經開始在國內光伏企業中大量使用。
近年來,國家相繼發布了“中國制造”和《智能光伏產業發展行動計劃》,推動了光伏產業智能化升級加快了先進太陽能電池及部件的智能化制造,推動了互聯網、大數據、人工智能與光伏產業的深度融合,發展智能光伏集成運維。未來,光伏智能制造工廠要求全面部署MESERP等智能化制造管理系統,生產投料、設備狀態、質量控制、環境監測等將實現全程的自動監測和調度。智能化發展將有效提升生產效率、設備性能質量同時能提高光伏產品全周期信息化管理水平。
數據顯示,我國2021年新增光伏發電并網裝機容量5297萬千瓦,連續9年穩居世界首位。截至2021年底,光伏發電并網裝機容量達到3.06億千瓦,突破3億千瓦大關,連續7年穩居全球首位。據預測,為實現碳達峰、碳中和目標,到2030年,我國光伏發電裝機需要達到9~10億千瓦;到2060年,則需要達到30~35億千瓦。光伏發電在迎來空前發展機遇與發展空間的同時,也面臨諸多挑戰。
在全球越來越多的國家加入碳中和的一致共識下,風力發電、光伏發電等可再生能源在電力結構中的比重有望快速提升。而其中,由于光伏發電成本的持續大幅下降、以及地面電站、分布式光伏、BIPV等應用場景的不斷拓寬,未來全球光伏發電的裝機容量有望持續快速增加。根據中國光伏行業協會(CPIA)的預測,保守情況下2025年我國新增光伏裝機容量將達到90GW,相比2020年48.2GW,復合增速為13.3%。而2025年全球新增光伏裝機容量為270GW,相比2020年130GW,復合增速為15.7%。
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2024-2029年光伏產業現狀及未來發展趨勢分析報告
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