【導讀】太陽能光伏行業(yè)__________________錯誤!

　　

【正文】 伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。 獨立太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電不與電網(wǎng)連接的發(fā)電方式，典型特征為需要蓄電池來存儲夜晚用電的能量。獨立太陽 能光伏發(fā)電在民用范圍內(nèi)主要用于邊遠的鄉(xiāng)村，如家庭系統(tǒng)、村級太陽能光伏電站；在工業(yè)范圍內(nèi)主要用于電訊、衛(wèi)星廣播電視、太陽能水泵，在具備風力發(fā)電和小水電的地區(qū)還可以組成混合發(fā)電系統(tǒng)，如風力發(fā)電 /太陽能發(fā)電互補系統(tǒng)等。 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補充，典型特征為不需要蓄電池。民用太陽能光伏發(fā)電多以家庭為單位，商業(yè)用途主要為企業(yè)、政府大樓的供電，工業(yè)用途如太陽能農(nóng)場。 第二節(jié) 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成 太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出 電源為交流 21 220V 或 110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為： （一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 （二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時控開關(guān)都應當是控制器 的可選項。 （三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。 （四）逆變器：在很多場合，都需要提供 220VAC、 110VAC 的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是 12VDC、 24VDC、 48VDC。為能向 220VAC 的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用 DCAC 逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到 DCDC逆變器，如將 24VDC 的電能 轉(zhuǎn)換成 5VDC 的電能（注意，不是簡單的降壓）。 圖表 1： 太陽能發(fā)電系統(tǒng)的組成 22 第三節(jié) 光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈 一、關(guān)鍵技術(shù) 我國的并網(wǎng)光伏發(fā)電起步較晚，近年發(fā)展很快。在科技部“九五”和“十五”科技攻關(guān)計劃中初步開展了屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù) 開發(fā)和試點研究，并取得進展。這些進展表明我國已初步掌握了并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括 cvtpwm 最大功率跟蹤控制技術(shù)、并網(wǎng)逆變技術(shù)、系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等，具備了設計和建造實用的一定規(guī)模的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的能力。 二、 2020 年最新技術(shù)動態(tài) 美國密蘇里科技大學利用納米矛提高太陽能電池效率 美國密蘇里科技大學 (Missouri University of Science and Technology)的研究人員表示，將一種氧化鋅 (ZnO)制成的納米矛 (nanospears)釘在太陽能電池表面， 將可擴展其吸收光譜并因 23 此提高太陽能電池的效率。 一種溶解技術(shù)使銅銦硒薄膜電池成本下降 加州大學洛杉磯分校的研究人員開發(fā)出一種溶解技術(shù)，可將材料刷或鍍到電池片上，從而使銅銦硒薄膜電池成本下降。 研究方面有所突破，使得太陽能電池可以采用硅之外的元素生產(chǎn)。加州大學洛杉磯分校的科學家稱該成果能顯著降低太陽能產(chǎn)品的價格。 中澳聯(lián)手開發(fā)高效太陽能電池技術(shù) 中國天津大學和澳大利亞國立大學一項有望大幅提高太陽能電池電熱聯(lián)供效能的合作項目2020 年 8 月 20 日在澳首都堪培拉啟動。這是兩校在清潔能源領(lǐng)域合作的又一個研究項目。 太 陽能可用于發(fā)電和發(fā)熱，但太陽能電池在蓄電過程中產(chǎn)生的大量熱能若不及時排除，將大大影響電池的供電效能。此前，兩校通過一個為期兩年半的合作項目，率先采用液體浸入技術(shù)，通過將太陽能電池直接浸沒在液體中，實現(xiàn)了聚光條件下電熱聯(lián)供效能提升７０％。２０日宣布啟動的新項目，有望在此基礎(chǔ)上更大幅度地提高這種電熱聯(lián)供效能，并將顯著降低技術(shù)成本。 三、光伏產(chǎn)業(yè)鏈 光伏產(chǎn)業(yè)鏈是一條從上到下的垂直鏈條：硅料－硅棒－硅片－電池－組件 — 系統(tǒng)安裝。目前掌控原材料的上游企業(yè)利潤較高，越到下游利潤越低。 圖表 2： 光伏產(chǎn)業(yè)鏈示意圖 24 來源：中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（ 20202020） 光伏電池的制備工藝復雜程度有別，晶體硅電池的產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成明顯較長，要經(jīng)歷多晶硅制備流程、提純流程、硅片切割和成品制成、尾氣回收五階段；從冶金級硅礦提煉出太陽能級晶體硅，國際主流的技術(shù)有西門子法（包括改良西門子法）、流化床法和冶金法（包括物理法），不同提煉技術(shù)的成本與提煉效率正相關(guān)，多晶硅的提純技術(shù)也是制約光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最大的瓶頸，一方面是提煉晶體硅的工藝成本和技術(shù)，另一方面是生產(chǎn)多晶硅流程中的高耗能高污染的環(huán)境成本。 薄膜電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)僅為三階段，冶金級硅礦制備而成的硅烷氣體，可直接在襯底原料上進行鍍膜，制作成電極并進行組件的封裝，生產(chǎn)成本和環(huán)保成本都較低，從原料來源和規(guī)模發(fā)展的特點看，我們認為非晶硅薄膜電池（ aSi）的綜合性價表現(xiàn)優(yōu)于有機化合物薄膜電池，將成為未來發(fā)展的薄膜電池領(lǐng)域的重點。 根據(jù) 2020 年光伏產(chǎn)值的分析，多晶硅提煉環(huán)節(jié)占據(jù)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的價值比例達到了 %，技術(shù)決定價值，世界范圍內(nèi)大規(guī)模的多晶硅產(chǎn)能擴充動力均來自于此。 EPIA 預測，到 2020 年，全球光伏產(chǎn)業(yè)投資額將達到 億歐元，年復合增長 率達到 %，在這一預測結(jié)果中，多晶硅和硅片切割環(huán)節(jié)仍是價值鏈中的重點領(lǐng)域，且在中短期內(nèi)有擴大的趨勢。 25 第四節(jié) 中國光伏發(fā)電的技術(shù)發(fā)展?jié)摿蛻?zhàn)略地位 一、中國的能源資源和可再生能源分析 無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的一次能源儲量遠遠低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的 10％。下圖給出了世界和中國主要常規(guī)能源儲量預測。 圖表 3： 世界和中國主要常規(guī)能源儲量預測 來源：能源在線 從長遠來看，可再生能源將是未來人類的主要能源來源，因此世界上多數(shù)發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家都十分重視可再生能源對未來能源供應的重要作用。在新的可再生能源中，光伏發(fā)電和風力發(fā)電是發(fā)展最快的 ,世界各國都把太陽能光伏發(fā)電的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展方向。根據(jù)歐洲 JRC 的預測，到 2030 年太陽能發(fā)電將在世界電力的供應中顯現(xiàn)其重要作用，達到10%以上，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到 30％； 2050 年太陽能發(fā)電將占總能耗的 20%，可再生能源占到 50％以上，到本世紀末太陽能發(fā)電將在能源結(jié)構(gòu)中起到主導作用。下圖是歐洲 JRC 的預測。 26 圖表 4： 世界能源發(fā)展趨勢 中國是一個能源生產(chǎn)大國，也是一個能源消費大國。初步測算， 2020 年全年 能源消費總量 億噸標 準煤，比上年增長 %。煤炭消費量 億噸，增長 %；原油消費量 億噸，增長 %；天然氣消費量 807 億立方米，增長 %；電力消費量 34502 億千瓦小時，增長 %。 圖表 5： 20202020年中國能源消費 結(jié)構(gòu) 27 中國具有豐富的新能源和可再生能源資源。據(jù)統(tǒng)計，太陽能年日照時數(shù)在 2200 小時以上的地區(qū)約占中國國土面積的三分之二以上，具有良好的開發(fā)條件和應用價值，在中國約 600 萬平方公里的國土上，太陽能年總輻射量超過 60 萬焦耳／平方厘米，開 發(fā)利用前景廣闊；風能資源總量為 16億千瓦，可開發(fā)的風能資源儲量為 億千瓦；地熱資源遠景儲量相當于 2020 億噸標準煤，已勘探的 40 多個地熱田可供中低溫直接利用的熱儲量相當于 億噸標準煤。生物質(zhì)能資源也十分豐富，包括農(nóng)作物秸稈、薪柴和各種有機廢物，利用量約為 億噸標準煤，占農(nóng)村生活能源消費的 70％，整個用能的 50％；中國海洋能源資源亦十分豐富，其中可開發(fā)的潮汐能就有 2020 萬千瓦以上。 中國新能源開發(fā)利用已初具規(guī)模。經(jīng)過近三十年的研究、開發(fā)和試驗，中國在新能源和可再生能源的開發(fā)利用方面已取得了顯 著進展，技術(shù)水平有了很大提高，產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。到 2020年底，水電裝機總?cè)萘窟_到 17152 萬 千瓦，年發(fā)電量達到 5633 億千瓦時，占到全部發(fā)電量的%。 2020 年 底 風電并網(wǎng)總?cè)萘?894 萬千瓦，同比增長 %，風力發(fā)電技術(shù)水平迅速提高，產(chǎn)業(yè)化能力大幅增長。太陽能熱水器年生產(chǎn)能力已達到 2300 萬平方米，太陽能熱水器使用總量超過 億平方米，占世界總使用量的 60%。生物質(zhì)能開發(fā)利用也有較大發(fā)展，其中戶用沼氣池 28 達到 2700 多萬口， 沼氣年利用量達到了約 110 億立方米。 2020 年可再生能源利用量約 億噸標準煤，占能源消費總量的 %。 表格 1： 我國各類新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段 至今，中國九億農(nóng)村居民的生活用能仍以生物質(zhì)能為主，年消費的秸稈和薪柴分別為 3 億噸和 億噸左右，相當于 億噸標準煤，約占農(nóng)村生活總能耗的 55%。此外，每年 2200 萬千瓦小水電裝機也提供近 600 億度電力，大約相當于 2600 萬噸標準煤。 按照中國的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到 2020 年，包括電力、燃氣和熱水在內(nèi)的能源供應及其設備生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值將達到 670 億元，整個產(chǎn)業(yè)將提供近 50 萬個就業(yè)機會，為約 2500 萬農(nóng)牧民解決供電問題。 可再生能源是可循環(huán)利用的清潔能源，是滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展需要的最終能源選擇。目前，小水電、風電、太陽熱水器和沼氣等可再生能源技術(shù)已經(jīng)成熟，生物質(zhì)供氣和發(fā)電技術(shù)也接近成熟，具有廣闊的發(fā)展前景。預計今后 2030 年內(nèi)，可再生能源將逐步從弱小地位走向能源主 29 角，將對經(jīng)濟和社會發(fā)展做出重大貢獻。我國可再生能源 2020， 2020 直至 2050 年的發(fā)展預測如下： 表格 2： 中國可再生能源發(fā)展預測（至 2050年） 表格 3： 各種發(fā)電形式的年利用小時數(shù)比較 30 二、中國電力現(xiàn)狀和未來電力缺口分析 從中國電力企業(yè)聯(lián)合會獲悉， 2020 年電力行業(yè)經(jīng)受了多重困難的嚴峻考驗，圓滿完成了全國經(jīng)濟運行和奧運保電任務。全國電力建設與投資結(jié)構(gòu)繼續(xù)加快調(diào)整，電力新增生產(chǎn)能力持續(xù)較快提升；受國際金融危機影響，電力消費需求減緩，發(fā)、用電量增速大幅回落；電力節(jié)能減排成效繼續(xù)顯現(xiàn)。 電力行業(yè)是國家重點能源行業(yè)，每年固定資產(chǎn)投資占到全社會城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資的 8%左右。2020 年電力行業(yè)投資穩(wěn)步增長，各月固定資產(chǎn)投資所 占全部城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資比重基本一致，電力行業(yè)基本建設投資額繼續(xù)增加。 具體來看， 2020 年電力行業(yè)固定資產(chǎn)投資 9045 億元，同比增長 %。全國電力基本建設投資達到 億元，同比增長 %。 表格 4： 2020年各月累計電力固定資產(chǎn)投資及增長趨勢 單位：億元， % 月份 12 13 14 15 16 17 18 19 110 111 112 31 累計投資額 523.4 4 1784.9 2470.9 3545.6 4398.1 5075.8 6133.2 6979 7858 9045 同比增長 16.0 15.7 14.4 所占比重 數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，國研網(wǎng)行業(yè)研究部加工整理 圖表 6： 20202020年各月累計電力固定資產(chǎn)投資及增長趨勢 數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，國研網(wǎng)行業(yè)研究部加工整理 圖表 7： 20202020年各月累計固定資產(chǎn)投資占總固定資產(chǎn)投資比重 32 數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，國研網(wǎng)行業(yè)研究部加工整理 2020 年，全國電力基本建設投資完成額繼續(xù)增加，達到 億元，同比增長 %。其中，電源、電網(wǎng)分別完成投資 億元和 億元，同比分別下降 %和增長 %。電源基本建設投資呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)加快調(diào)整的態(tài)勢，核電、風電基本建設投資完成額分別增長 %和 %，火電基本建設投資完成額下降 %。電網(wǎng)基本建設投資占電力基本建設投資的%。 表格 5： 2020年各月電源、電網(wǎng)投資 單位：億元， % 月份 13 14 15 16 17 18 19 110 111 112 電源投資 5 2 4 1 6 6 8 3 3 電網(wǎng)投資 5 5 3 3 4 6 6 33 電源投資占比 電網(wǎng)投資占比 數(shù)據(jù)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會，國研網(wǎng)行業(yè)研究部整理 表格 6： 20202020年電源投資比例（ %） 年份 2020年 2020年 2020年 2020年 火電投資比例 核電投資比例 風電投資比例 數(shù)據(jù)來源：中國電力企業(yè)聯(lián)合會，國研網(wǎng)行業(yè)研究部整理（ 2020年的數(shù)據(jù)依據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會的火電、核電、風電基本建設投資變化情況計算得出。） 2020 年，全國基建新增生產(chǎn)能力依然保持較大規(guī)模，基建新增發(fā)電設備容量 9051 萬千瓦，其中，水電 2020 萬千瓦，火電 6575 萬千瓦，風電 46