高效制勝 光伏進(jìn)入“領(lǐng)跑者”時(shí)代
2016年08月17日 8:35 2564次瀏覽 來源: 中國能源網(wǎng) 分類: 光伏
自1954年美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了轉(zhuǎn)換效率在6%左右的實(shí)用單晶硅太陽能電池,1960年人類第一次將光伏發(fā)電并入電網(wǎng)開始,至今光伏行業(yè)已然發(fā)生翻天覆地的變化,光伏發(fā)電已成為極其重要的清潔能源。
光伏發(fā)展至今,“效率”與“成本”始終是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞,被重點(diǎn)關(guān)注。
成本優(yōu)勢(shì)光伏業(yè)發(fā)展迅猛
上世紀(jì)90年代后期,人類對(duì)光伏發(fā)電的需求開始加速,到1999年全球累計(jì)光伏裝機(jī)突破1GW,其后以每年40%左右的速度增長(zhǎng),全球光伏市場(chǎng)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。下游市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)帶動(dòng)了上游擴(kuò)產(chǎn),這時(shí)期,快速擴(kuò)張和更低的成本顯得更加重要,多晶鑄錠明顯的成本優(yōu)勢(shì)打開了一片新市場(chǎng)。
規(guī)?;慨a(chǎn)以及成本優(yōu)勢(shì)使得我國光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,反之,又促進(jìn)成本進(jìn)一步下降。國際可再生能源署日前發(fā)布最新報(bào)告,全球大型地面光伏發(fā)電項(xiàng)目的平均投資成本在2009年~2015年間下降了62%(從5美元/瓦降至低于2美元/瓦),尤其“十二五”期間(2011年~2015年),我國光伏發(fā)電成本降幅接近70%,已經(jīng)達(dá)到每千瓦時(shí)0.8元以下。正如國家能源局新能源和再生能源司副司長(zhǎng)梁志鵬指出的一樣,“‘十二五’期間我國的光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,歸根到底是依靠成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”可以說,過去這么多年,我國光伏產(chǎn)業(yè)依靠成本優(yōu)勢(shì)獲得了巨大發(fā)展。
單純依靠成本優(yōu)勢(shì)有其局限性,光伏很可能陷入落后產(chǎn)能不能及時(shí)退出市場(chǎng)、先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品無法進(jìn)入市場(chǎng)、光伏產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)升級(jí)緩慢、光伏發(fā)電工程質(zhì)量存在隱患等的局面中。“成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是中國在過去發(fā)展中一個(gè)特殊時(shí)期的優(yōu)勢(shì)。在發(fā)展的初期,需要有成本方面的優(yōu)勢(shì),但是到了新的時(shí)期,如果繼續(xù)依賴、高度依賴成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),那么行業(yè)就會(huì)進(jìn)入惡性競(jìng)爭(zhēng),走入一個(gè)質(zhì)量有待提高、技術(shù)進(jìn)步緩慢的困境,勢(shì)必會(huì)影響未來持續(xù)發(fā)展的能力。”梁志鵬表示。
不變法則越高效越經(jīng)濟(jì)
按照國家能源局提出的目標(biāo),到“十三五”末,力爭(zhēng)太陽能發(fā)電規(guī)模較2015年翻兩番,成本下降30%。另外,邁入“十三五”,補(bǔ)貼逐漸下調(diào)已經(jīng)成為一種無法避免也不可逆的趨勢(shì),光伏產(chǎn)業(yè)未來必然走上平價(jià)上網(wǎng)的道路。補(bǔ)貼下調(diào)的同時(shí),能否繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)以及規(guī)模增長(zhǎng),實(shí)際上取決于現(xiàn)在能不能實(shí)現(xiàn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)而追求度電成本優(yōu)勢(shì)。
太陽能能量密度低,收集成本高,這一特點(diǎn)決定了降低光伏發(fā)電成本的唯一方式,就是提高組件轉(zhuǎn)換效率。需要強(qiáng)調(diào)的是,越高效越經(jīng)濟(jì)是不變的法則。從單片電池來說,當(dāng)轉(zhuǎn)換效率提升了,每瓦銀漿、硅料等消耗變少了;從單塊組件來說,當(dāng)轉(zhuǎn)換功率提升,每瓦玻璃、背板、鋁邊框、EVA等消耗減少了。另外,在單位面積上建設(shè)光伏電站,電站施工所用的建材、土地、工程成本,其使用數(shù)量是剛性的。當(dāng)組件功率提升,同樣容量的電站需要的土地就減少了,相對(duì)應(yīng)的支架、線纜、匯流箱等也減少了,分?jǐn)偟矫恳煌唠娬窘ㄔO(shè)的成本也就下降了,具有更好的經(jīng)濟(jì)性。據(jù)測(cè)算,組件轉(zhuǎn)換效率每提高1個(gè)百分點(diǎn),光伏發(fā)電成本能降低6%以上。
舉例來說,主要光伏電站投資者在270W、280W組件中進(jìn)行選擇時(shí),往往會(huì)選擇投資收益更高、更高效的“領(lǐng)跑者”組件。相同裝機(jī)容量電站,280W組件相比270W組件可減少組件用量3.7%,節(jié)約土地成本、施工成本、物流運(yùn)輸成本、直流線纜、支架、匯流箱成本等達(dá)3.7%。尤其是對(duì)于山地、采煤深陷區(qū)等復(fù)雜地形和水面電站,280W組件可大幅度降低電站工程成本,提高電站收益,更好地體現(xiàn)高效集約的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。
事實(shí)上,光伏制造技術(shù)發(fā)展的核心也是轉(zhuǎn)換效率。過去5年,無論單晶還是多晶電池,都保持了每年約0.3%~0.4%的效率提升。截至2015年年底,我國年單晶及多晶電池產(chǎn)業(yè)化效率分別達(dá)到了19.5%和18.2%。當(dāng)前晶體硅電池實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率已超過25%,為未來產(chǎn)業(yè)化效率提高奠定基礎(chǔ)。更重要的是,國家推廣“領(lǐng)跑者”先進(jìn)技術(shù),組件技術(shù)先進(jìn)性的核心指標(biāo)為轉(zhuǎn)換效率,要求多晶硅電池組件和單晶硅電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到16.5%和17%以上。
技術(shù)創(chuàng)新“領(lǐng)跑者”前行動(dòng)力
“在‘十三五’時(shí)期,必須把行業(yè)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)為‘技術(shù)領(lǐng)先’,在全球依靠技術(shù)先進(jìn)來鞏固市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”梁志鵬表示,“領(lǐng)跑者”計(jì)劃推出一年來,技術(shù)領(lǐng)先的產(chǎn)品普及與推廣迅速加快。行業(yè)制造水平、應(yīng)用水平、標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)試等方面整體大幅提升,在組件產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率提升方面促進(jìn)作用更是明顯。受“領(lǐng)跑者”計(jì)劃的影響,我國光伏設(shè)備行業(yè)開始全面進(jìn)入拼質(zhì)量、拼效率的時(shí)代。
過去一年,整個(gè)產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)行技術(shù)革新、加大技術(shù)研發(fā)投入,不斷刷新轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄,量產(chǎn)效率提升明顯。從首個(gè)“領(lǐng)跑者”基地——大同采煤沉陷區(qū)光伏領(lǐng)跑者示范基地的建設(shè)情況來看,17%及以上轉(zhuǎn)換效率的組件產(chǎn)品市場(chǎng)份額在大同一期領(lǐng)跑者項(xiàng)目中占比約70%。究其原因,近兩年,單晶產(chǎn)品技術(shù)革新更快,率先向市場(chǎng)推出具備經(jīng)濟(jì)性的高效產(chǎn)品,更好地支撐了領(lǐng)跑者項(xiàng)目發(fā)展。以大同一期“領(lǐng)跑者”項(xiàng)目為例,單晶組件中有大量的高效新技術(shù)產(chǎn)品被應(yīng)用,合計(jì)達(dá)200MW,而多晶高效新技術(shù)產(chǎn)品僅有28MW。
近兩年,單晶企業(yè)通過技術(shù)進(jìn)步,拉單晶環(huán)節(jié)增加投料量,連續(xù)拉晶獲得成功,拉晶成本降至0.03美元/瓦,與多晶鑄錠每瓦成本持平。2014年開始,單晶企業(yè)全面推廣金剛線切片技術(shù),大大提高硅片品質(zhì),減少制絨成本,同時(shí)提高了硅片生產(chǎn)速度,這也使得單晶切片成本降低了15%~20%。另外,多家企業(yè)單晶電池PERC產(chǎn)線上馬擴(kuò)產(chǎn)等在國內(nèi)外形成規(guī)模效應(yīng),這部分?jǐn)U產(chǎn)的單晶電池生產(chǎn)設(shè)備多為引進(jìn)的新設(shè)備,具備更先進(jìn)技術(shù)和更高效的能力。種種因素下來,導(dǎo)致單晶效率提升更快、成本下降迅速,更好地滿足了“領(lǐng)跑者”要求。同時(shí)也需看到,還是有不少單晶電池產(chǎn)線為老線,此部分產(chǎn)能約占到50%左右,生產(chǎn)出來的電池片轉(zhuǎn)換效率難以突破瓶頸,只有20%左右滿足領(lǐng)跑者要求。另外雖然單晶PERC電池可以更好地滿足領(lǐng)跑者要求,但關(guān)于單晶PERC電池產(chǎn)能多數(shù)尚未釋放出來。
另一方面,近兩年多晶企業(yè)集中在多晶EL黑區(qū)、良品率穩(wěn)定性的研究,導(dǎo)致多晶鑄錠的技術(shù)提升速度慢了。但是,金剛線切配合黑硅技術(shù),融合PERC背面鈍化電池技術(shù),可以從根本上提升多晶電池的轉(zhuǎn)換效率,完全也可以適應(yīng)領(lǐng)跑者要求。日前,多個(gè)一線品牌廠商就發(fā)布了其高效多晶產(chǎn)品,多晶效率屢屢突破20%瓶頸。晶科能源宣布其采用PERC和黑硅技術(shù)的高效多晶電池已進(jìn)入量產(chǎn)階段,目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了20%以上的高效多晶電池的批量生產(chǎn),有望在年內(nèi)實(shí)現(xiàn)20.5%以上量產(chǎn)效率。晉能清潔能源總經(jīng)理?xiàng)盍⒂呀毡硎?,目前該公司量產(chǎn)270W高效組件產(chǎn)出比已突破78.29%,預(yù)計(jì)到2017年270W高效多晶產(chǎn)品產(chǎn)能有望達(dá)到90%。保利協(xié)鑫CTO萬躍鵬在2016年光伏行業(yè)協(xié)會(huì)半年總結(jié)會(huì)議中表示,當(dāng)前占據(jù)絕對(duì)主流地位的P型多晶技術(shù),經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作,儲(chǔ)備了一系列較成熟的先進(jìn)技術(shù),完全可以滿足“領(lǐng)跑者基地優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)”各檔次的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。可以說,多晶產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率仍具較大潛力,多晶企業(yè)需加速推進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用。
綜合來看,晶硅產(chǎn)品都具有較大技術(shù)進(jìn)步空間,單多晶轉(zhuǎn)換效率都具備很大的提升空間。因而盡管“領(lǐng)跑者”瞄準(zhǔn)轉(zhuǎn)換效率,但考慮到產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際,給多晶技術(shù)進(jìn)步一定時(shí)間,短期內(nèi)在組件“領(lǐng)跑者”標(biāo)準(zhǔn)方面將可能繼續(xù)保持單多晶組件0.5個(gè)百分點(diǎn)的效率差距??紤]到單多晶成本趨于一致、晶硅效率提升空間均有前景,未來決策部門應(yīng)該會(huì)探討統(tǒng)一晶硅組件“領(lǐng)跑者”效率標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)踐證明,不論單多晶技術(shù),都是成熟的晶體硅技術(shù);不論何種路線,加速技術(shù)投入與革新,實(shí)現(xiàn)更高的效率與更低的度電成本,才是贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵??梢源_定的是,“更高效更經(jīng)濟(jì)”將成為行業(yè)共識(shí),技術(shù)革新更快、新技術(shù)應(yīng)用更好的企業(yè)才能更好地適應(yīng)“領(lǐng)跑者”時(shí)代。
責(zé)任編輯:李峒峒
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