光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,关键元件是太阳能电池,目前主要应用于光伏发电的电池都是基于半导体技术。
光伏产业链及准入标准现状
光伏发电技术主要分为单晶硅、多晶硅和薄膜发电技术等
光伏产业链示意图
各类型光伏发电技术光电转换效率准入门槛
对衰减率的规定如下: 多晶硅电池组件和单晶硅电池组件衰减率首年分别不高于 2.5% 和 3%,后续每年不高于 0.7%,25 年内不高于 20%;薄膜电池组件衰减率首年不高于 5%,后续每年不高于 0.4%,25 年内不高于 15%。根据 2017 年 7 月 18 日国家能源局、工业和信息化部、国家认监委《关于提高主要光伏产 品技术指标并加强监管工作的通知》(国能发新能〔2017〕32 号 ),“领跑者”项目多晶组件和单晶组件光电转换效率要求如下表所示:
硅片发展现状及潜力
据《中国光伏产业发展路线图》(2017 年版)对硅片市场占比进行预测,可知随着光伏市场的不断发展,高效电池将成为市场主导,单晶硅片市场份额将会逐渐增大,预计到 2025 年到达 49%,其中 N 型单晶硅硅片的市场份额由 2016 年的 3.5% 提高到 2025 年的 25%,p 型单晶硅片市场份额由 2016 年的 16% 提高到 2025 年的 24%,而多晶硅片的市场份额将由 2016年的 80.5% 下降到 2025 年的 46%。
据《中国光伏产业发展路线图》(2017 年版)对硅片市场占比进行预测,可知随着光伏市场的不断发展,高效电池将成为市场主导,单晶硅片市场份额将会逐渐增大,预计到 2025 年到达 49%,其中 N 型单晶硅硅片的市场份额由 2016 年的 3.5% 提高到 2025 年的 25%,p 型单晶硅片市场份额由 2016 年的 16% 提高到 2025 年的 24%,而多晶硅片的市场份额将由 2016年的 80.5% 下降到 2025 年的 46%。
各类电池技术发展现状及潜力
主要电池结构及缩写如下表所示
当前,在“领跑者计划”和产业转型升级的推动下,各种晶体硅电池生产技术呈现百花齐放发展态势,规模化生产的普通结构铝背场(BSF)单晶和多晶硅电池的平均转换效率 2017 年分别达到 20.3% 和 18.7% 的水平,使用 PERC 电池技术的单晶和多晶硅电池则进一步使效率提升至 21.3% 和 20%,未来仍有较大的技术进步空间。而 N 型晶硅电池技术则开始进入小规模量产,技术进展也较为迅速,包括使用 PERT 技术的 N 型晶硅电池、HIT 等异质结电池和 IBC 等背接触电池将会是未来发展的主要方向之一。
表中生产企业生产的电池转换效率均已超过《中国光伏产业发展路线图》(2017 年版)中2018 年晶硅电池平均转换效率,甚至已经超过 2019 年的转换效率。
上表中生产企业组件转换效率已经超过工信部《光伏制造行业规范条件(2018 年本)》中光电转换效率准入门槛。BSF 电池目前仍占据大部分市场份额,2017 年占比为 83.3%,随着新技术的发展其占比将逐年减少,2025 年预计减少到 5.0%;PERC 电池是当前产能最大的高效电池,2017 年市场份额占比达到 15%,未来随着各厂家产能建设完成及逐渐释放,PERC 电池市场占比将逐年增加,2025 年有望达到 64%。而背接触(IBC) 电池、异质结(HIT)电池等新兴高效电池也将逐步提高。
另外,根据《中国光伏产业发展路线图》(2016 年版),在 PERC 电池中,2025 年“多晶黑硅 +PERC”和“单晶 PERC”的比例约为 2.75:1。
根据最终中标结果及技术参数看,第三批领跑者 7 大基地 33 项目中主要采用了 PERC、双面、半片、MWT、黑硅、叠瓦以及各项技术叠加组件。
七大第三批领跑者基地总计 33 个发电项目,其中采用 PERC 技术的项目达 22 个,占比高达 66.7%,涉及规模累计 2390MW,其中 PERC 叠加其他技术涉及规模达 1790MW,其中 1690MW 规模均为涉及到 PERC 叠加双面技术,仅仅只有 100MW 为不涉及 PERC 双面的PERC 叠加项目,为 PERC 叠加 MWT( 白城领跑者基地 4 号项目镇赉县建平乡莲泡村区块中部 )。涉及双面组件的领跑者项目共计 24 个,累计涉及规模 2590MW,按七大领跑者基地总计规模3.5GW 来算,占比高达 74%,双面技术一跃成为第三批领跑者基地涉及项目最多、涉及规模最大的技术。同时,双面组件也成为技术叠加比例最高的技术,双面叠加其他的技术所涉及项目高达 23个,规模涉及 2490MW,占比高达 96.1%,仅只有宝应 2 号项目宝应县射阳湖镇廖徐村、四联村东北部涉及的 100MW 项目是双面未叠加其他的技术,为单晶双面电池 370Wp(72 片 )。双面电池如此高的占比也同样反映出市场对于双面组件的接受程度以及对于其他技术的叠加兼容度。第三批领跑者项目中 MWT、半片、黑硅、叠瓦初露锋芒,但规模占比最高仅 14.6%。第三批领跑者七大基地中,黑硅、半片技术所涉及项目全部为黑硅、半片叠加其他技术,MWT 所涉及项目最多,其中部分为 PERC 叠加 MWT 技术,其他为多晶 MWT,叠瓦仅涉及一个项目,为宝应 2 号项目 ( 宝应县射阳湖镇廖徐村、四联村东北部 ) 单晶单面叠瓦 400Wp,转换率19.4%,转换效率居首。
分布式光伏发展现状及发展潜力
受上网电价调整等多重因素影响,2017 年光伏发电市场规模快速扩大,新增装机 5306 万千瓦,其中,光伏电站 3362 万千瓦,同比增加 11%;分布式光伏 1944 万千瓦,同比增长 3.7 倍。到 12 月底,全国光伏发电装机达到 1.3 亿千瓦,其中,光伏电站 10059 万千瓦,分布式光
伏 2966 万千瓦。从新增装机布局看,由西北地区向中东部地区转移的趋势明显。华东地区新增装机 1467万千瓦,同比增加 1.7 倍,占全国的 27.7%。华中地区新增装机为 1064 万千瓦,同比增长70%,占全国的 20%。西北地区新增装机 622 万千瓦,同比下降 36%。分布式光伏发展继续提速,浙江、山东、安徽三省分布式光伏新增装机占全国的 45.7%。目前,我国光伏市场存在上网电价下调、弃光限电、可再生能源补贴缺口 2017 年预计将突破 600 亿元等问题,并且这些问题随着地面电站发展继续伴随左右,短期内这些问题也难以解决。同时,地面电站主要靠领跑者计划动,本身装机量已比较有限。而分布式光伏适合安装在工业园区、经济开发区、大型工矿企业以及商场学校医院等公共建筑屋顶,其优点在于靠近用户侧,成本低。另外,屋顶造光伏可以起到隔热作用,既可以省电,又可以产电,一举两得。据推算,中国分布式光伏市场未来具有发 6 万亿度电的承载能力。在一系列因素催生下,未来更多的新增装机就要靠分布式光伏去实现。此外,电改在配售电侧的推进,尤其是电力市场化交易的逐步建立,也将推升分布式光伏项目的建设需求,预计能源局力推多年的分布式光伏将从 2017 年起真正开始快速增长。[2]《能源发展“十三五”规划》中提出,到 2020 年底,我国太阳能发电装机将要达到110GW 以上,其中分布式光伏装机容量要达到 60GW。根据能源发展“十三五”规划,2018 - 2020 年我国分布式光伏每年装机量要超过 10GW。而“分布式光伏 + 储能”将是非常有潜力的分布式供能形式,主要是结合储能,一方面能够完善新能源发电波动,对电网友好,另一方面随着未来电力交易的试点,将极大促进分布式光伏推进。
光伏领域研究建议
(1)单晶硅片 2025 年市场占比或达 50%(2017 年为 31%),具有更大发展潜力,建议对单晶硅片(尤其是 N 型单晶硅片)技术发展给予更多重视。
(2)对转换效率较高的、已形成较大产能、发展潜力最大的 PERC(钝化发射极和背表面)电池给予重点支持。同时对其他转换效率较高的 N-PERT(发射极钝化和全背面扩散)电池、HIT(异质结)电池、IBC(背接触)电池等技术给予更多关注。
(3)为进一步降低系统成本,建议政府出台优惠措施对土地成本、融资成本等非技术成本进行控制。非技术领域成本上升已成为我国光伏发展的掣肘因素。
(4)对分布式光伏给予更多重视。随着分布式售电的政策利好以及光伏建筑一体化的发展,未来分布式光伏将成为光伏发展的主战场。
(4)对分布式光伏给予更多重视。随着分布式售电的政策利好以及光伏建筑一体化的发展,未来分布式光伏将成为光伏发展的主战场。