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光伏发电技术发展现状与趋势
(一)世界光伏发电技术发展现状
大力发展可再生能源已成为全球能源革命和应对气候变化的主
导方向和一致行动。近年来,光伏发电作为重要的可再生能源发电技
术取得了快速发展,在很多国家已成为清洁、低碳并具有价格竞争力
的能源形式。2020年全球新增光伏发电装机1.27亿千瓦,累计装机
规模达到7.07亿千瓦。
晶体硅电池仍是光伏电池产业化主流技术,新型电池发展迅速。
光伏电池作为光伏行业的核心部件,根据工艺和原材料不同主要可分
为晶体硅电池、膜电池、钙钛矿电池、有机电池等。其中,晶体硅
电池由于其转换效率高、原材料来源丰富、无毒无害等优点,占据了
光伏电池规模化生产与应用的主体。
近年来,PERC(发射极钝化和背面接触)技术的广泛应用,进一
步推动晶体硅电池转换效率的提高。另一方面,以钙钛矿电池为代表
的新型电池成为世界范围内的研究热点,转换效率快速提升,实验室
最高转换效率已接近晶体硅电池,产业化进程逐步推进,但其在大面
积应用、器件稳定性等方面仍面临挑战。
光伏系统精细化水平不断提升,应用模式多样化。光伏系统子阵
容量不断增大,1500伏光伏系统应用比例已经逐步超过1000伏系统,
并网安全性、可靠性标准不断提高,光伏电站发电能力与电能质量不
断提升。“光伏+农业”“光伏+畜牧业”“光伏+建筑”“光伏+渔业”
等复合应用形式规模不断扩大,微电网、智能电网等光伏发电与电网
的深入融合逐步成为电力行业新业态。
(二)世界光伏发电技术发展趋势
世界各国持续深化布局光伏发电全产业链创新,作为推进新兴产
业发展的主要战略举措,通过全覆盖布局先进材料、制造和系统应用
各环节研发实现成本降低与竞争力提升。
光伏核心器件朝高效率、低能耗、低成本方向发展。晶体硅电池
已构建了完备的全产业链,将继续占据光伏电池生产量的主要份额,
未来将进一步向着更高的转换效率、更少的原材料消耗、更低的能源
消耗、更低的制造成本的方向发展。钙钛矿电池、叠层电池作为未来
光伏电池技术重要的发展方向,世界各国均在此方面重点投入,着力
提升器件性能与稳定性,推动产业化布局,在解决大面积、稳定性等
方面的问题后,钙钛矿电池将有望改变光伏应用市场的产业格局。
光伏应用向多利用场景方向发展。世界各国结合自身实际情况,
积极推动光伏建筑一体化、漂浮式光伏、光伏+农业、光伏车棚等多
种新型应用形式发展,与之相关的特异性产品技术、联合运行控制技
术等成为研究重点。
(三)我国光伏发电技术现状
“十三五”期间,在产业规模快速扩大的带动下,我国光伏发电
技术取得快速发展,光伏电池、组件等关键部件产业化量产技术达到
世界领先水平;生产设备技术不断升级,基本实现国产化;光伏发电
系统成套技术不断优化完善,智能化水平显著提升。
光伏电池组件技术快速迭代,产业化制造水平世界领先。到“十
三五”末,我国光伏电池制造环节基本实现了从传统“多晶铝背场”
技术到“单晶PERC”技术的更新换代,主流规模化量产晶体硅电池
平均转换效率从“十三五”初期的18.5%提升至22.8%,实现跨越式
发展。
TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)、HJT(异质结)、IBC(背电极
接触)等新型晶体硅高效电池与组件技术产业化水平不断提高,头部
企业多次刷新产业化生产转换效率世界纪录,已具备规模化生产能力
与较强的国际竞争力。钙钛矿等新一代高效电池技术保持与世界齐头
并进,研究机构多次创造钙钛矿电池实验室转换效率世界纪录,部分
企业已开展产业化生产研究,并多次刷新产业化生产组件转换效率纪
录。
光伏发电制造设备水平明显提升,基本实现国产化。我国光伏设
备实现了从低端向高端发展,产品定制化程度不断提高,高产能与高
效自动化能力不断提升,自动化、数字化、网络化程度的提升推动光
伏制造向光伏智造转变。多晶硅硅片、电池片、组件各环节生产装备
已基本实现国产化。
光伏发电系统技术不断优化,智能化运维助力发电能力提升。大
量新技术被应用于光伏电站整体设计以及系统级优化。光伏支架跟踪
系统、1500伏电压的采用有效提高了光伏发电系统的实际发电能力;
智能机器人、无人机、大数据、远程监控、先进通信技术等已在电站
运
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