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    現代能源體系中光伏行業的發展機遇

    在全球能源向低碳化、智能化、多元化、多極化轉型的背景下,國家發展改革委、國家能源局印發了《“十四五”現代能源體系規劃》(以下簡稱《規劃》),提出要加快構建順應世界大趨勢和我國現代化經濟體系內在要求的“現代能源體系”,強調清潔、低碳、安全、高效的核心內涵?!笆奈濉笔翘歼_峰的關鍵期、窗口期,推動能源生產消費方式綠色低碳變革,提高清潔能源供應能力,是“十四五”現代能源體系建設的重點。光伏作為清潔能源的主力軍,必須進一步優化建設布局,加快技術創新,全面推進太陽能發電大規模開發和高質量發展。

    《規劃》提出了“能源保障更加安全有力”“能源低碳轉型成效顯著”“能源系統效率大幅提高”“創新發展能力顯著增強”的建設目標,為光伏產業的規劃發展指明了方向。

    屋頂光伏示范電站華北電力大學新能源學院/供圖

    2021年以來,經濟持續穩定恢復,能源消費超預期增長,部分地區出現能源供應緊張問題?!笆奈濉睍r期將著力增強能源自主供給能力建設,把供給能力建設擺在首位。其中光伏發電作為加快實施可再生能源替代行動,持續擴大清潔能源供給的主力軍方面發揮著舉足輕重的作用。晶體硅太陽電池可接近或達到理論極限的轉換效率,在市場中占據著絕對主導地位,是當前光伏發電行業最重要的結構單元。光伏領域的新秀鈣鈦礦薄膜太陽電池,其光電轉換效率達到了25.7%,媲美晶體硅電池,展現出巨大的應用潛力。

    總體來說,光伏行業已經度過了嬰兒期,進入了健康成長的少年期,已有的各種新技術不斷導入生產。光伏發電不僅能加強能源自主供給能力建設,而且在“光伏農業”和“光伏建筑”等方面的應用也為能源保障上了一道“安全鎖”。另一方面,加強能源應急安全保障能力是能源保供工作的重要手段。光伏發電除了支持電力的正常供應外,多余的電量也將實現光伏并網,緩解電力的供應壓力,配合用電方案的進一步完善和應急預案體系的進一步系統化,提升能源供應能力彈性。這將為穩住能源存量和“雙碳”目標的實現作出巨大貢獻。圍繞光伏發電技術的優化與應用,華北電力大學新能源學院開展了從材料到器件再到電站的系統性研究,設計建設了屋頂光伏示范電站。

    助力實現“雙碳”目標

    碳達峰和碳中和的4個主要指標中,和能源直接相關的就有3個,分別是2030年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%以上,非化石能源消費比重達到25%左右,風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。而實現這幾個指標的主要方式就是要以綠色低碳的發展方式為主,加快化石能源消耗向清潔、低排放轉型。太陽能儲量巨大,對環境十分友好,發展光伏行業是實現能源消費結構低碳化轉變的中堅力量。

    加快能源結構綠色低碳轉型,聚焦2025年非化石能源消費比重達到20%左右的目標,“十四五”期間將加快發展太陽能發電,加大力度規劃建設大型光伏基地,因地制宜推動光伏產業和生態治理協同發展,進一步支撐、服務、推動重點行業轉變用能方式。能源領域碳減排的關鍵是用能模式的低碳轉型。工業制造使用傳統化石能源將面臨變革,取而代之的會是太陽能等新能源形式的發展,建筑領域的光伏玻璃也會滿足樓體的供電需求,這將會實現更大力度的降碳,并控制煤炭消費的增長,進而推動各行各業低碳化的轉型。隨著光伏行業產能的逐步增加,經濟社會發展對傳統化石能源的依存度將大大降低,有效減少碳排放,為“雙碳”目標的實現貢獻力量。

    分布式光伏——漁光互補中國電科院/供圖

    分布式光伏開創自產自消用電新模式。太陽能分布廣泛,地域差異性大,根據太陽能的資源稟賦,應加大太陽能就近開發利用力度,加快負荷中心及周邊地區分布式光伏建設,鼓勵光伏發電優先本地消納,減少電力的跨域輸送,提升輸配效率。研發以鈣鈦礦為代表的新型薄膜光伏電池,挖掘薄膜電池柔性、彩色、半透明的應用潛力,積極推動屋頂光伏、農光互補、漁光互補等分布式光伏建設,形成新能源富民產業。加大太陽能開發力度,引導各行各業更多依靠光伏電力提升本地能源自給率,降低對電能跨域輸配的依賴。

    大力發展源網荷儲一體化。著力研發光儲一體化技術,科學優化電源規模配比及需求側用電調控,鼓勵就近消納,建設光伏發電—并網—存儲—用能的一體化產消系統。創新開發光伏電池的多元化、智能化利用方式,促進光伏與汽車、通訊、智能穿戴等高新技術產業的深度融合,打造“光伏+”生態鏈,開發工業產業的分布式用能模式,降低電力的傳輸損耗,提升能源系統效率。積極推進多能互補的清潔能源基地工程示范,加快綜合能源系統的研發設計和智能微網技術的落地建設,不斷加強電力協調運行能力。

    光伏能源系統示意圖華北電力大學新能源學院/供圖

    光伏技術創新推動能源系統轉型升級

    《規劃》對于能源領域創新發展能力提出了更高的要求,在光伏領域,“十四五”期間應加大科技創新與光伏產業模式創新,以創新引領能源行業向綠色低碳發展。

    在科技創新方面,應立足我國當前能源產業基礎和優勢,加大對光伏技術的研發經費投入。一方面,推進以鈣鈦礦基光伏技術為代表的新型太陽能電池技術研發,促進綠色低碳能源技術突破,在光伏組件效率、穩定性和成本等方面取得世界級突破,打破國外新型光伏制造技術壁壘,鍛造光伏領域創新優勢長板。另一方面,基于我國當前硅太陽電池產業體系,加大對集中式光伏、分布式光伏和光伏建筑一體化等技術的研發投入,探索光伏技術的多元化發展,拓展光伏應用場景及范圍,持續提升對太陽能的利用水平和利用效率。

    在光伏產業模式創新上,推動太陽能電池技術與信息技術、材料技術和先進制造技術的深度融合。促進信息技術和先進制造技術在硅基太陽電池生產中的利用,推動硅太陽電池產業數字化、智能化升級。探索光伏組件生產和消費的新模式,基于先進材料技術與制造技術,以需求側對光伏組件效率、壽命、透光性和成本等實際需求為導向,指導光伏行業供給側結構性改革,構建智能光伏能源系統,形成光伏消費新模式。推動信息技術與材料技術有機融合,能夠提高鈣鈦礦太陽電池等新型太陽電池技術的研發效率,實現新型光伏技術快速迭代,促進新型光伏技術蓬勃發展。

    《規劃》提出,到2035年基本建成現代能源體系,綠色生產和消費模式廣泛形成,非化石能源消費比重在2030年達到25%的基礎上進一步大幅提高,可再生能源發電成為主體電源。這要求光伏行業必須抓住“十四五”歷史機遇期,加快關鍵技術的突破,解決光伏領域的“卡脖子”問題。并進一步創新光伏發電技術,降低單位GDP碳排放,實現光伏產業的智能化、數字化,在保障能源安全的同時,提升普遍服務水平,為建成清潔低碳安全高效的現代化能源體系貢獻力量。


        
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