助力碳中和，陽光下的機遇—— 中國光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新趨勢報告
經(jīng)過十年發(fā)展，中國毋庸置疑已經(jīng)成為全球光伏產(chǎn)業(yè)龍頭，并對全球低碳化轉型做出了突出貢獻。2020年9月，習近平總書記在聯(lián)合國大會上做出中國二氧化碳的排放量將在2030年之前達到峰值以及在2060年前實現(xiàn)碳中和的承諾，使得中國的可再生能源行業(yè)進入“倍速階段”。作為可再生能源行業(yè)中的主力軍，我國的光伏產(chǎn)業(yè)將會在
經(jīng)過十年發(fā)展，中國毋庸置疑已經(jīng)成為全球光伏產(chǎn)業(yè)龍頭，并對全球低碳化轉型做出了突出貢獻。2020年9月，習近平總書記在聯(lián)合國大會上做出中國二氧化碳的排放量將在2030年之前達到峰值以及在2060年前實現(xiàn)碳中和的承諾，使得中國的可再生能源行業(yè)進入“倍速階段”。作為可再生能源行業(yè)中的主力軍，我國的光伏產(chǎn)業(yè)將會在加速中國能源轉型的道路上發(fā)揮更加重要的影響力。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈從上游的硅料、硅片環(huán)節(jié)開始，延伸到下游的電站運維、光伏板回收，相關技術的專業(yè)知識涉及物理、化學、材料科學、電子通信、機械制造等多個學科，且跨度較大。涵蓋光伏產(chǎn)業(yè)多個環(huán)節(jié)的技術創(chuàng)新趨勢報告，一方面有助于專注于某些環(huán)節(jié)的業(yè)內(nèi)人士了解上下游環(huán)節(jié)的技術現(xiàn)狀，另一方面也期望可以為能源等相關領域的投資人提供一個全產(chǎn)業(yè)鏈的宏觀圖景。
報告的具體內(nèi)容涵蓋宏觀政策、市場趨勢，以及具體的技術創(chuàng)新趨勢等等：
從宏觀政策來看：中國的消納保障機制以及發(fā)達國家提出的碳中和目標為中長期的光伏需求提供了支撐。中國的可再生能源配額消納保障機制在2020年正式實施以后，將會在能源消費端發(fā)揮積極作用，助力上游光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴大。消納保障機制使得消納責任歸屬更明確，激勵地方政府大力扶持，促使企業(yè)直接增加新能源容量和促使電網(wǎng)企業(yè)完善電網(wǎng)規(guī)劃，加強新能源跨區(qū)外送，進而直接達到增加光伏需求的目的；另一方面，隨著歐盟提高2030年碳減排目標、日本、韓國相繼提出遠期碳中和目標，海外光伏市場需求未來也將迎來一波上漲。
從市場趨勢來看：在電力消費端，配額制能夠與綠證機制、可再生能源市場化交易等政策市場手段相互配合，共同促進光伏的生產(chǎn)與消納，更好地發(fā)揮市場交易與強制約束的作用。而在發(fā)電端，2021年中國光伏發(fā)電將迎來全面平價上網(wǎng)，光伏技術創(chuàng)新將從全生命周期發(fā)電小時數(shù)、電站運維成本和系統(tǒng)造價成本三個維度帶來的持續(xù)的度電成本下降。最后，即使去除國家光伏補貼收益后，光伏電站收益率仍十分可觀，具有與固定收益類資產(chǎn)一樣良好的穩(wěn)定性，且兼具浮動收益類資產(chǎn)可能帶來的高收益性，項目內(nèi)部收益率在7%-10%左右。近年來，光伏發(fā)電站組件成本和其他建造成本持續(xù)下降，光伏發(fā)電站內(nèi)部收益率呈上升趨勢，具有良好的發(fā)展前景和投資價值。
除了從宏觀政策以及市場的角度出發(fā)全面了解中國光伏產(chǎn)業(yè)的機遇之外，光伏產(chǎn)業(yè)各個環(huán)節(jié)之中的創(chuàng)新技術也是光伏行業(yè)的從業(yè)者以及光伏產(chǎn)業(yè)的投資者應該聚焦的話題。本報告借此機遇為行業(yè)內(nèi)外梳理了光伏產(chǎn)業(yè)從上游的硅料到下游的電廠智能運維的八大環(huán)節(jié)的創(chuàng)新機遇，他們分別是：
硅料環(huán)節(jié)：提純工藝
光伏行業(yè)對于硅料的純度要求達到6N-9N級別。再加上光伏電池向N型電池發(fā)展的趨勢，這使得行業(yè)對于上游的硅料的純度也有了新的要求。相關的企業(yè)加大對于硅烷法等技術的研發(fā)以及投入，可以使得上游的硅料提純工藝在光伏行業(yè)發(fā)展的潮流下再上新的臺階。
硅片環(huán)節(jié)：高純度石英砂
石英坩堝是單晶拉棒過程中裝放多晶硅原料的一次性石英器件。生產(chǎn)石英坩堝的主要原料是高純石英砂，而全球目前符合要求的礦源集中在個別地區(qū)，上游高端單晶硅片的生產(chǎn)面臨“卡脖子”風險。因此國產(chǎn)高純度人造工制二氧化硅，將在未來高純度硅片的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中扮演重要角色。
電池環(huán)節(jié)：鈣鈦礦電池
盡管晶硅電池單瓦成本近年快速下降，但晶硅電池的材料成本下降空間日趨縮小，同時電池效率已經(jīng)逼近其理論極限。而鈣鈦礦電池的材料成本低廉，吸光性能突出，單結效率在短短十年間從3.8%提升到25.5%，有望成為下一代的主流電池技術。
組件回收處理
未來光伏行業(yè)面臨的一大潛在難題就是太陽能光伏板的老化回收問題。然而，我國目前并沒有出臺光伏板回收的政策法規(guī)，專注于光伏板回收的企業(yè)也是寥寥無幾。在其核心技術的研發(fā)方面，由于硅料在光伏板中占有比較大的比重，如果能從舊光伏板中提取出純度較高的硅料在進行運用。這將會創(chuàng)造出較大的市場價值。
系統(tǒng)環(huán)節(jié)：追蹤支架
與固定傾斜支架相比，目前單軸跟蹤器可使電站的發(fā)電量的提升幅度在7%-37%的范圍之間，雙軸跟蹤器最多能提高40%的發(fā)電量。追蹤支架是一個軟硬件結合的技術。在硬件方面，利用先進的材料確保支架的穩(wěn)定性并且在不斷追蹤最合適的光照角度下保持支架結構的強度；在軟件方面，追蹤角度的精準測算。這都是今后在追蹤支架環(huán)節(jié)上要突破的瓶頸問題。
應用開發(fā)環(huán)節(jié)：光伏建筑一體化
BIPV可以被視為工商業(yè)光伏屋頂項目開發(fā)模式的一種升級。最近，光伏行業(yè)的繁榮發(fā)展驅動了BIPV概念的快速回溫。在優(yōu)質屋頂資源日益緊俏的同時，光伏系統(tǒng)造價成本快速下降，使得BIPV組件開始具有直接替代工廠彩鋼瓦屋頂?shù)慕?jīng)濟性。
運維環(huán)節(jié)：清洗機器人
對光伏清洗機器人的需求取決于客戶對精細化運維的重視程度。傳統(tǒng)上電站運維單位可以憑借經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)，來判斷需要清洗的時點。而機器人自動高頻率清洗帶來的優(yōu)勢，難以在項目投運初期被定量直觀地感受到。另外，運維單位自身預算有限，考核壓力不大，面對較高的前期投資，就缺少足夠的采購動力。這導致目前只有小部分污染特別嚴重的電站，才會配備清洗機器人，提高清洗頻率，或者是用于示范用途。但是經(jīng)過比較，機器人清潔的成本相比傳統(tǒng)的清潔模式的成本仍然占有優(yōu)勢。
運維環(huán)節(jié)：運維無人機
中國無人機巡檢市場還處在發(fā)展早期階段，國內(nèi)許多無人機巡檢公司還停留在設備和技術層面，行業(yè)領先的國外公司已經(jīng)將關注點轉移到更加專業(yè)的軟件和分析層面。國外運維精細化程度更高，更注重對故障發(fā)生前的篩查，以及積極開拓小型電站的業(yè)務。相對而言，目前國內(nèi)的光伏電站運維受重視程度并不高。但隨著光伏平價時代的到來，預計未來光伏運維會有更加精細化的需求，中國無人機光伏巡檢的市場也會更加廣闊。
本報告的研究方法以桌面文獻研究為主，同時通過業(yè)內(nèi)人士分享了解近期的光伏行業(yè)動態(tài)。光伏技術進步日新月異，由于團隊專業(yè)知識有限，撰寫內(nèi)容難免有錯誤與疏漏，僅希望借此報告拋磚引玉，與更多行業(yè)同仁共同探討光伏產(chǎn)業(yè)下一個十年的創(chuàng)新升級之路。
PowerLab由國際環(huán)保組織綠色和平聯(lián)合加州清潔能源基金會創(chuàng)立，是國內(nèi)第一個專注于可再生能源的非營利孵化器。在致力于孵化與賦能可再生能源創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊和個人的基礎上，PowerLab引入“開放式創(chuàng)新”的概念和實踐，希望通過可再生能源產(chǎn)業(yè)的開放式創(chuàng)新，以場景賦能、協(xié)調創(chuàng)新等多種形式助力能源領域初創(chuàng)團隊。
作者： 來源：能源發(fā)展網(wǎng) 責任編輯：jianping
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