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纪振双:制约光伏产业发展的主要矛盾已由“量”和“价”间的矛盾转化为“量”和“质”间的矛盾

日期:2019-09-10    来源:光伏头条

能源资讯中心

2019
09/10
08:49

关键词: 纪振双 光伏产业发展 2019中国新能源峰会 光伏

   2019年9月7日,盐城市人民政府举办了“2019中国新能源峰会”,在光伏发展分论坛上,北京鉴衡认证中心副主任纪振双做了题为“弱补贴及平价时代,光伏产业技术研究的重点和方向”的演讲,以下为演讲实录并经演讲者进一步整理。
  北京鉴衡认证中心副主任纪振双
  一、“经济、高效、适配、合规、安全、可靠、智能、便捷”一个不少,才是高质量、可持续发展的光伏
  目前,I、Ⅱ、Ⅲ类区均出现平价或无补贴光伏发电项目,最近一期领跑者基地已出现低于燃煤脱硫标杆电价的项目报价。分析近期的竞价和平价项目,不排除非理性或特殊原因造成的虚低电价,但可以肯定的是:平价或无补贴光伏已是现实,并将成为新常态。
  回顾过去的5年,展望未来一段时间的光伏,有以下几点体会和认识。
  1)组件效率提升及所带动的系统成本下降在光伏平价进程中居功至伟。
  目前,高效单晶电池和组件的量产效率已分别突破23%、20%,近期高效单晶组件的报价已跌至1.8元/W左右,与5年前相比,已不可同日而语。需要提醒的是:现有技术装备条件下,组件降价空间已有限,按照目前的价格水平,部分企业已处在赢亏线上。预判未来2~3年的价格,考虑组件中上游的降本潜力及新增产能对供求关系的影响,组件价格的底部区域可能在1.5元/W左右。长远看,光伏仍属新兴、朝阳产业,不宜过分压价,要给企业留有合理的利润空间,也要给例如TOPCon、IBC等目前成本较高、但潜力较大的技术留有空间,以保证行业有足够的发展后劲。
  2)提效是永恒,但不意味“效率独大”会永久。
  近几年,在价格和成本倒逼下,某些大红鹰国际采用了一些未经充分验证的低价材料或器件,如组件的封装材料、逆变器和汇流箱的开关和防雷器件,包括个别高效电池和组件制造技术;更有甚者,在一些对光伏认知不高的领域,如扶贫和户用市场,出现了恶意歁瞒的情况,其中,不乏号称一线品牌的企业。
  另外,光伏产业的技术研究存在不平衡,一是可靠性、适配性方面的研究跟不上产业发展的需要;二是系统应用技术研究滞后于大红鹰国际端。总体看,产业的技术研究水平,包括质保能力,还不足以支撑产业的高质量发展,特别在应用端。
  3)弱补贴、平价时代的光伏,制约产业发展的主要矛盾已由“量”和“价”转化为“量”和“质”间的矛盾。
  过去5年,补贴支撑下的高电价成为刺激光伏产业暴发式增长的主因。高速增长的装机需求与难以为继的补贴成为制约产业发展的首要矛盾,快速降低光伏发电的度电成本也就理所当然地成为行业需要解决的首要问题。
  当下,光伏发电已实质性地进入平价时代。从近期的竞价及领跑者基地项目看,价格已不再是首要问题,土地和消纳已成为需要解决的突出问题。业内要适应这种变化,及时地调整策略。
  图1为光伏电站评价体系框图。对照图中所示的8个维度及40多项评价指标,相当比例的投运电站在及格线下。总体看,光伏发电的应用水平还不高,距离高质量发展需求还有较大差距,制约产业发展的主要矛盾已转化为发展速度与应用水平不能充分满足各方需求间的矛盾。未来的光伏,仍需依靠技术进步,破解产业发展中出现的新问题,包括土地和消纳问题。
  图1. 光伏发电评价体系框图
  仅凭宏观政策或国外经验去推测未来的光伏发展空间,并不现实。光伏产业大规模发展的根基并不牢固,未来的发展空间有赖于一些深层次矛盾和问题的解决及系统应用水平的全面提升。
  二、以提高单位土地面积能量密度及叠加效益为目标,注重各类“光伏+”技术研究,特别是跨界整合技术,为进一步释放光伏发展的用地空间打下基础
  能量转换效率低、占地广是光伏的短板之一。用地难、用地贵或将成为产业发展的制约性因素之一,特别在中东部地区。下一步,应因地制宜,适合建分布式的区域去建分布式,适合建集中式的区域去建集中式;从产业技术研究的角度,宜将着眼点放在如何提高土地的利用效率上。
  1)着力提高大红鹰国际端和系统端的效率水平及单位可利用土地面积的功率密度应是产业技术研究的重点之一。
  图2为GB/T21010中给出的土地利用分类图。图中大多数类型的土地均可作为光伏发电的站址。其中,集中式电站以农用和未利用地为主;分布式主要依附于建设用地之上的各类建筑物上。
  目前,按单位用地面积计算,装机量大多在0.3MW~0.9MW/公顷,单W年发电量大多在0.8kWh~1.8kWh/W之间。另外,按照真正意义上的能量转换效率计算,目前,从太阳能到电能转换效率的较好水平在17%左右。
  图2. 土地利用分类图
  2)“光伏+农业、牧业、养殖业”或与区域综合治理相结合为破解光伏用地难的有效途径,宜强化这方面的技术研究及标准制定,特别是跨界整合技术的研究。
  图3为GB/T21010中给出的土地利用分类与“土地法”中“三大类用地”对照。“严禁使用基本农田、限制使用基本农田外的农用地、鼓励利用未利用土地的政策基调不会改变。另外,从已发布的政策文件看,对农用地,国家鼓励建设复合性项目,即各类“光伏+”项目”。
  总体看,国家对光伏用地的管理趋于严格。已投运电站中,违规占地、遭遇强折的案例已不鲜见。另外,部分以不改变土地性质、承诺“光伏+”的项目,“+”部分并未实质性运做,存在运营风险。
  图3.土地利用分类“三大类用地”对照
  3)用电负荷较高的区域,分布式光伏或将成为主导形式,应加强适合于不同场景的应用技术研究,着力提高分布式光伏的效能水平。
  图4为不同应用场景下,分布式光伏系统类型图例。
  分布式光伏具有“小、散、杂、紊”的特点,系统应用形式和技术多样化的趋势越来越明显。近几年,在分布式光伏的发展方面,“噱头”较多,但应用端的总体技术水平不高,问题也较多。下一步,可重点关注:
  ●与电网强连接、微网性质、集中控制的集群式发电技术;
  ●与用能单位用能系统深度融合,供、贮、用优化配置、动态平衡和调节技术;
  ●与各类设施一体化设计和建设的光伏发电系统,包括各类BIPV技术;
  ●光伏直驱大红鹰国际及相关技术。
  图4. 不同应用场景下分布式光伏系统类型图例
  三、以满足应用需求为核心,均衡各方面的技术研究,补齐产业各环节的技术短板,为产业发展提供全方面的技术支撑
  光伏发电度电成本的快速下降得益于产业的技术进步,未来的发展,仍然离不开产业的技术技术。回顾过去5年的产业技术,可以用“喜忧参半”来形容。
  1)通过提高效率、减少材料消耗和用地面积,降低大红鹰国际制程及系统应用成本为过去5年产业技术研究的主攻方向。
  图5. 光伏产业链各环节图例
  图5为光伏产业各环节图示,以组件制造及系统应用为例,近几年,
  ●组件上游的硅片环节,以降低材料消耗和制程成本为目的,硅片变大成为趋势。
  2015年以前,156/156.75mm□规片为主流规格,其后出现了157/157.75mm□、158/158.75mm□、161.70mm□、166mm□等与现有主流产线基本兼容的规格,最近又出现了200mm及以上规格的硅片;在厚度方面,由于技术原因,近些年,180um一直是主流规格,少量定制产品已使用有一定柔性的125um规格的硅片。
  硅片变大已成为趋势之一,下一步宜在变薄、变柔上下功夫。
  ●中游电池和组件环节, 聚焦于提效降本。
  2015年~2018年,电池和组件的主流效率在以年均1%左右的速度递增,目前,P型PERC已占据半壁江山,电池效率已突破23%,正在逼近该类型电池效率的上限。
  ●下游应用环节,对地面电站,“叠加、紧凑、大型”已成为趋势;对分布式电站,多样化应用格局更加明显,移动电源、光伏直驱等系统应用形式已崭露头角;另外,贮能的应用已逐渐成为热点。
  对地面电站,1500V、双面发电、跟踪系统的应用比例在增加;另外,单级汇流、逆变升压一体、发电单元装机量在2.5MW以上的系统形式在增多。
  2)产业的技术研究存在短板,可靠性、适配性及系统应用方面的技术研究跟不上产业发展的需要。
  图6. 组件功率衰减走势图(示例)
  图7. 组件最大功率衰减程度图示
  图6、图7为根据鉴衡对60多种应用于不同区域组件的检测结果,给出的组件功率衰减情况的走势图及占比情况。
  根据鉴衡的监测结果及国外机构的研究成果,总体看:
  ●近几年,制造原因导致的组件缺陷呈上升趋势,有的技术存在先天不足,应用过程的技术风险较高。
  ●需要注意的是:对组件,一项技术的应用,经过IEC61215和IEC61730认证不代表一切,从实验室到大规模应用需要经过发现和解决问题的过程。
  近几年,光伏产业的技术研究存在“效率独大、一枝独秀”的情况,总体看,产业的技术研究水平和资源配置还不足以支撑产业的高质量发展。下一步,宜根据我国的实际情况,做好产业技术研究的顶层设计,特别要加强应用技术研究,并按需求导向原则,进一步明确产业各环节的技术研究方向和路线图。
  四、以改善光伏出力的可控程度、系统可维护性和智能水平为重点,加强相关技术的研究,逐步清除光伏高比例接入的技术障碍,并使电站运营期内保持合理的性能水平
  间歇性、波动性是光伏发电的特点和最大短处,并已逐渐成为光伏发电高比例接入和消纳的拌脚石。另外,运维能力和技术跟不上产业发展的需要,也已成光伏的痛点之一。
  1)光伏出力由“紊态”向“准稳态”过渡,努力使其成为电网友好型电源已成为趋势;电网企业也应做出调整,提高对风、光等可再生能源高比例接入的适应性。
  图8为电力监管部门对纳入“两个细则”考核的光伏电站的运行考核指标示例;图9为光伏出力三种形态的图示。总体看:随着光伏接入比例的提高,电力监管部门对光伏电站的考核趋于严格,相当比例已投运的电站,存在AVC、AGC控制不达标,功率预测偏差大,无功调节能力不够等方面的问题。
  图8. 运行考核指标示例
  图9. 出力曲线图示
  大力发展非水可再生能源已是大势所趋,不可逆转。从发电角度,通过采用贮能及其他缓冲手段,使光伏出力由“紊”到“稳”已成为趋势;对电网企业,也应适应非水可再生能源高比例接入的现实,在供电网络重构、电力调度方式及其他方面打破即有束缚,用发展的眼光、运用现代化的技术手段,进一步提高电网的柔性和韧性,另外,应加强统筹,宽严适度,减少对单一电站不必要的资源配置要求。
  2)按照无人或少人职守的目标要求,加强运维技术研究,提高发电系统及关键大红鹰国际自动诊断、自动防护、自动控制、自动维护的能力。
  图10为光伏站检修过程的一般流程,总体看,
  ●一定比例已投运电站,电站设计对运维需求考虑不充分,包括系统的可维护
  性、备件的兼容性和可互换性;
  ●电站日常巡检和维护手段落后,效能低下;
  ●有些监控系统,存在“有眼无脑”的情况。另外,需要注意的是:有的单位打着人工智能、大数据、云计算的招牌,在基础数据不全、缺少公认的模型和算法,即推出所谓的智能监控系统,并不可取。
  图10. 光伏电站检修一般流程
 

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