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光伏产业的产生(光伏产业前景)

光伏产业是指利用太阳能转化为电能的一种产业,其产生源远流长。早在19世纪初,太阳能发电的概念就已经被科学家们提出,但直到20世纪初,光伏产业才得以真正发展起来。
随着科技的进步和环保意识的增强,光伏产业的前景愈发看好。太阳能是一种免费的、取之不尽的能源。与传统的化石能源相比,太阳能资源丰富,几乎在世界各地都能得到充分利用。光伏产业有着巨大的潜力,可以为人类提供更多的电能。
光伏产业具有绿色和可持续发展的特点。太阳能发电不产生任何污染物和温室气体,对环境没有负面影响。发展光伏产业可以有效减少空气污染和温室效应,保护生态环境,维护人类和地球的可持续发展。
光伏产业的发展可以促进经济增长和就业机会的增加。光伏产业涉及到太阳能电池板制造、组件安装和运营维护等多个环节,需要大量的研发和生产人才,同时也带动了相关产业链的发展。这些都为国家和地区带来了新的经济增长点,并为社会提供了更多的就业机会。
光伏产业的发展也面临着一些挑战。光伏设备的成本还比较高,需要进一步降低造价,提高性价比。光伏发电技术还需要不断创新和改进,以提高光电转化效率和稳定性。光伏产业还需要建立完善的政策和法规体系,推动光伏发电的普及和应用。
光伏产业的产生源远流长,其前景看好。作为一种清洁、可再生的能源形式,光伏产业不仅能满足人们对电能的需求,还能保护环境和促进经济发展。随着技术的突破和政策的支持,相信光伏产业将会迎来更加辉煌的未来。
光伏产业的产生(光伏产业前景)

早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展,这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势,20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。
2006年的光伏行业调查表明,到2010年,光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。许多老牌的光伏制造公司也从原来的亏本转为盈利。
据预测,太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。
2015年7月初,浙江省东阳市横店东磁20.7兆瓦屋顶光伏电站项目通过了国家发改委的验收,作为温室气体自愿减排项目予以备案,今后可参与温室气体排放量的交易。
位于陕西科技大学教学楼顶的屋顶光伏电站,是目前国内高校装机容量最大的屋顶光伏电站,自2012年11月起开始建设至2013年2月正式并网发电,迄今已累计发电150多万度,累计减排二氧化碳1500多吨,年均发电量60多万度。
2015年12月2日,联合光伏公布,将收购总装机容量约20兆瓦的两个光伏电站项目,这两个光伏电站分别来自新疆维吾尔自治区五家渠市和河北省唐山市,预期分别于12月底及2016年第一季实现并网并投产。总金额不超过3.56亿人民币,将以内部资源及外部融资拨付。
光伏产业前景

在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
光伏发展的历史和前景

行业主要上市公司:隆基绿能(601012)、晶澳科技(002459)、天合光能(688599)、通威股份(600438)、协鑫集成(002506)等等
光伏发电爆发式增长
我国太阳能光伏行业虽起步较晚,但发展迅速,尤其是2013年以来,在国家及各地区的政策驱动下,太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长,据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高,2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降17%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年,中国光伏新增装机48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长至204.58GW。在2013-2019年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年,全国光伏发电累计装机306.56GW,同比增长21%。光伏发电占全社会用电量比重逐年上升
随着城镇化率和城乡居民电气化水平的持续提高,以及新一轮农网改造升级、居民取暖“煤改电”的大力推进,尤其在气温因素的作用下,冬季取暖和夏季降温负荷快速增长,带动了城乡居民生活用电快速增长。而光伏发电作为可再生清洁能源的一种,随着我国用电量的不断提升,发电需求也将不断增长,光伏发电需求量将逐渐扩大。2014-2022年,中国光伏发电量占全社会用电量比例逐年增长,2021年占比达到3.9%,2022年前三季度达到5.1%。光伏发电有望成为推动我国实现能源变革的重要引擎之一。全球/中国光伏装机容量增长预测
根据《中国光伏产业发展路线图(2022-2023年)》,2022年,全球光伏新增装机初步统计达到230GW;国内光伏新增装机87.41GW,同比增加59.3%。2023年全球新增光伏装机将在280-330GW之间,中国新增光伏装机在95-120GW之间;到2030年,全球新增光伏装机将在436-516GW之间,中国新增光伏装机在120-140GW之间。更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》。
光伏产业现状及发展前景

本文核心数据:中国光伏新增装机量;中国光伏累计并网容量;中国光伏发电占社会用电比重
供给——太阳能电池片产量逐年增加
2011年以来,我国太阳能电池片产量规模稳步提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年中国电池片产量为198GW,较2020年的135GW同比增长46.9%。2022年上半年,国内电池片产量约135.5GW,同比增长46.6%。供给——光伏组件产量快速增长单体太阳电池不能直接做电源使用,作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。
得益于全球光伏需求增长的推动,国内企业在近年来持续加大组件环节的投资和技术革新,近10年来生产成本持续下降,自动化、数字化程度不断提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年,中国组件产量达到182GW,同比增长46.1%,以晶硅组件为主。2022年上半年,国内组件产量达到123.6GW,同比增长54.1%。需求——中国光伏新增装机量波动扩大
据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降17%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年,中国光伏新增装机48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。2022年1-9月,我国光伏累计新增装机52.60GW,同比增长106%。需求——光伏累计并网容量达3.36亿千瓦
截至2022年第三季度,中国光伏发电累计并网容量达到3.58亿千瓦,其中集中式光伏电站21546.9万千瓦,分布式光伏14245.7万千瓦。光伏发电占全社会用电量比重逐年上升
随着城镇化率和城乡居民电气化水平的持续提高,以及新一轮农网改造升级、居民取暖“煤改电”的大力推进,尤其在气温因素的作用下,冬季取暖和夏季降温负荷快速增长,带动了城乡居民生活用电快速增长。而光伏发电作为可再生清洁能源的一种,随着我国用电量的不断提升,发电需求也将不断增长,光伏发电需求量将逐渐扩大。2014-2022年,中国光伏发电量占全社会用电量比例逐年增长,2021年占比达到3.9%,2022年前三季度达到5.1%。光伏发电有望成为推动我国实现能源变革的重要引擎之一。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》
光伏发电组件

光伏发电系统通常由光伏方阵、蓄电池组(可选)、蓄电池控制器(可选)、逆变器、交流配电柜和太阳跟踪控制系统等设备组成:高倍聚光光伏系统(HCPV)还包括聚光部分(通常为聚光透镜或者反射镜)。
光伏方阵光伏方阵(PV Array)称光伏阵列,是由若干个光伏组件或光伏板按一定方式组装在一起并且具有同定的支撑结构而构成的直流发电单元。蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。逆变器是将直流电转换成交流电的设备。电池组件及方阵检查:
光伏发电系统的检查主要对各个电器设备、部件等进行外观检查,内容包括电池组件方阵、基础支架、接线箱、控制器、逆变器、系统并网装置和接地系统等。
检查方阵外观是否平整、美观,组件是否安装牢固,引线是否接触良好,引线外皮有否破损等。检查组件或方阵支架是否有生锈和螺丝松动之处。
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