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太阳能光伏产业介绍太阳能光伏产业是当今世界能源革命的重要组成部分,通过将太阳能直接转化为电能,为人类提供清洁、可再生的能源选择随着技术进步和成本下降,光伏产业已成为应对气候变化和实现可持续发展的关键力量本次课程将系统介绍光伏产业的发展历程、技术原理、产业链结构、应用领域以及未来发展趋势,帮助大家全面了解这一充满活力的新兴产业让我们共同探索阳光照耀下的绿色能源未来!目录第一部分1光伏产业概述介绍光伏产业的定义、发展历程、全球地位及中国现状第二部分2光伏技术原理讲解光伏效应、太阳能电池工作原理、系统组成及电池类型第三部分3光伏产业链分析从上游材料到下游应用的完整产业链结构第四部分4光伏应用领域探讨光伏技术在电站建设、建筑、农业和交通等领域的应用第五部分5市场分析研究全球及中国市场概况、价格趋势、成本分析及主要企业第六九部分6-政策规划、技术创新、挑战与机遇深入讨论产业政策、未来趋势及发展前景第一部分光伏产业概述历史发展地位作用市场规模从年首个硅太阳能1954在全球能源转型和应对电池研发成功至今,经全球光伏产业年产值超气候变化中发挥关键作历了多年的快速发展60过亿美元,是增长用,是实现碳中和的重1500产业定义最快的可再生能源领域要途径中国优势太阳能光伏产业是指利中国已成为全球最大的用光伏效应将太阳能转光伏产品生产国和应用换为电能的相关产业链市场,产业规模全球领3先2415什么是光伏产业?定义特点光伏产业是指利用光生伏特清洁无污染、资源丰富、分效应将太阳能直接转换为电布广泛、维护简单、寿命长能的相关产业,涵盖从原材、可规模化利用,是最理想料生产、电池制造到系统集的可再生能源形式之一成和应用服务的完整产业链重要性光伏产业作为战略性新兴产业,对调整能源结构、保障能源安全、促进经济可持续发展和应对气候变化具有重要意义光伏产业已成为全球能源转型的重要力量,随着技术进步和成本下降,光伏发电正从补充能源向替代能源转变,市场潜力巨大光伏产业的发展历程萌芽期11839-1954年法国物理学家贝克勒尔发现光生伏特效应;年美国贝尔实18391954验室制造出首个实用化硅太阳能电池,效率达6%初步应用期21955-1975主要应用于航天领域,为人造卫星提供能源;成本高昂,地面应用有限,仅用于特殊场合推广期31976-2000石油危机推动各国重视光伏研发;光伏组件开始用于偏远地区供电;成本逐步下降,商业化应用增加快速发展期至今42001-德国率先实施上网电价补贴政策;中国加入产业并迅速成为全球最大生产国;技术创新和规模效应带动成本大幅下降;平价上网时代到来光伏产业在全球能源结构中的地位煤炭石油天然气核能水电光伏其他可再生能源虽然光伏发电在全球能源结构中占比仍然较小,但它是增长最快的能源类型,年增长率超过许多国际能源机构预测,到年,光伏发电将占全球发电量的25%205020%-,成为主要能源来源之一30%光伏产业被视为能源转型的关键力量,各国纷纷制定光伏发展规划,加大政策支持力度,推动光伏技术创新和市场扩张中国光伏产业的现状250GW累计装机容量截至年底,中国光伏累计装机容量超过,连续年位居世界第一2021250GW770%全球产能占比中国光伏产业链各环节产能占全球比重均超过,多晶硅、硅片、电池片、组件产量均为世界第一70%万300就业人数光伏产业已成为中国重要战略性新兴产业,直接和间接就业人数超过万30030%年增长率近五年中国光伏装机容量年均增长率超过,是增长最快的可再生能源30%中国光伏产业已形成完整的产业体系,从原材料、装备制造到系统集成的全产业链自主创新能力显著增强随着双碳目标的提出,光伏产业迎来更大发展空间第二部分光伏技术原理光伏应用各类光伏发电系统1光伏系统2光伏组件、逆变器、支架等光伏电池3晶硅电池、薄膜电池等半导体材料4硅材料及化合物半导体光伏效应5太阳光转换为电能的基础原理光伏技术的核心是光伏效应,即利用半导体材料将太阳光能直接转换为电能的物理过程基于这一原理,科学家开发出各类太阳能电池,并通过系统集成形成完整的光伏发电系统了解光伏技术原理,对认识产业发展、技术革新和应用拓展具有重要意义接下来,我们将从基础原理到具体应用进行系统讲解光伏效应简介光子吸收当太阳光照射在半导体材料如硅上时,光子被吸收并给电子提供能量电子跃迁电子获得足够能量后从价带跃迁到导带,形成电子空穴对-电子空穴分离-在内建电场的作用下,电子和空穴分别向相反方向移动形成电势差电子在型区积累,空穴在型区积累,两端形成电势差n p产生电流当外电路连接时,电子从型区流向型区,形成电流n p光伏效应是太阳能电池工作的物理基础,最早由法国物理学家亚历山大贝克勒尔于年发现这一现象在半导体材料中表现最为·1839显著,特别是在具有结构的硅材料中p-n太阳能电池的工作原理结构p-n太阳能电池的核心是结,由型半导体掺杂硼和型半导体p-n pn掺杂磷接触形成结界面处形成内建电场,是电子空穴分p-n-离的关键光电转换当太阳光照射到电池表面时,一部分光子被吸收并激发电子空穴-对在内建电场作用下,电子移向区,空穴移向区,形成电势n p差电能输出当外电路连接时,多余电子从区通过外电路流向区,形成电流n p这样,太阳能就被直接转换为电能输出到负载太阳能电池的转换效率主要受材料特性、结构设计、光谱利用率和电阻损耗等因素影响目前商业化晶硅太阳能电池的转换效率在左右,而实验室效率已超20%过26%光伏系统的基本组成光伏组件逆变器储能装置可选多个太阳能电池串并联将组件产生的直流电转在独立系统中,使用蓄封装而成,是系统的核换为交流电,使其符合电池储存白天多余的电心部件,负责将太阳能电网要求或供家用电器能供夜间使用新型光转换为直流电组件寿使用逆变器也具备最储一体化系统也用于并命通常为年,是大功率点跟踪、防孤岛网发电,提高电网调峰25-30系统中最关键的投资部等多种保护功能能力分控制器与配件包括汇流箱、控制器、电表、支架和电缆等,用于系统控制、能量传输及结构支撑光伏电池的类型按材料分类按结构分类按应用场景分类晶体硅太阳能电池单结太阳能电池地面电站用电池•••薄膜太阳能电池多结叠层太阳能电池分布式电站用电池•••化合物半导体电池异质结太阳能电池建筑一体化电池•••新型太阳能电池背接触太阳能电池特种应用电池•••不同类型的太阳能电池各有优缺点,适用于不同的应用场景目前市场主流是晶体硅太阳能电池,占全球市场份额的以上95%,其中单晶硅电池因效率高而增长最快薄膜电池和新型电池虽然占比较小,但在特定领域具有不可替代的优势,是产业技术创新的重要方向晶硅太阳能电池单晶硅电池多晶硅电池电池PERC由整块硅晶体切割而成,具有规则的晶由多个硅晶粒组成,晶界较多,效率略在常规电池基础上增加背面钝化和反射格结构,转换效率高,但低,但制造成本低,适合层,提高光吸收和电子收集效率目前22%-24%17%-20%制造成本相对较高外观呈深蓝色或黑大规模生产外观呈蓝色,表面可见不市场主流产品,效率可达以上23%色,通常为圆角正方形规则晶界晶硅电池经过多年发展,技术成熟,产业规模大,是目前光伏市场的主导产品随着切片技术进步,硅片不断变薄,材料60利用率提高,成本持续下降,竞争力不断增强薄膜太阳能电池非晶硅薄膜电池碲化镉薄膜电池铜铟镓硒薄膜电池12CdTe3CIGS硅原子排列无序,带隙宽,吸光能制造简单,成本低,效率中等效率高实验室可达,性能稳23%力强,但效率低,适用于,但碲和镉资源有限定,但制造工艺复杂,成本控制难6%-9%16%-18%弱光条件和柔性基底应用且有毒性,面临环保挑战度大薄膜太阳能电池厚度仅为几微米,材料消耗少,可实现大面积连续生产,适合建筑一体化和柔性应用场景虽然市场份额不到,但5%在特定应用领域具有独特优势新型太阳能电池技术钙钛矿太阳能电池近十年内效率从快速提升至,创造了光伏技术进步最快记录具有原材料丰
3.8%
25.7%富、制备简单、成本低等优势,但稳定性和环境敏感性有待解决有机太阳能电池基于有机半导体材料制备,轻薄柔性,可半透明,适合可穿戴设备和建筑一体化,但效率较低约,稳定性不足15%钙钛矿硅叠层电池/结合钙钛矿和晶硅各自优势,理论效率超过,实验室已达到,被视为最具产40%
29.8%业化前景的新型电池量子点太阳能电池利用量子尺寸效应调节带隙,提高光谱利用率理论上可突破单结电池效率极限,但目前研发仍处于早期阶段光伏系统的效率和影响因素温度影响太阳能电池效率温度每升高℃,晶硅电池效率下降约12取决于材料特性和电池结构,是系统效率
10.4%的基础光照强度3光照不足或阴影遮挡会显著降低发电量5系统损耗灰尘污染线缆、逆变器等部件造成的能量损失4表面灰尘可降低的光透过率5%-15%一个典型的光伏系统,从理论太阳能到实际输出电能,需经过多个转换环节,每个环节都会产生损耗商业化光伏系统的总体效率通常在之间15%-20%通过优化电池设计、改进系统集成、加强运维管理,可以提高光伏系统的整体效率和发电量例如,采用跟踪支架可增加15%-40%的年发电量,双面组件可提高的发电量10%-30%第三部分光伏产业链下游1系统集成与应用中游2组件封装与电池生产中游3硅片与晶棒制造上游4多晶硅材料生产光伏产业链是一个跨多学科、多行业的复杂体系,从原材料到终端应用涉及材料、化工、机械、电子、建筑等多个领域完整的产业链协同发展是光伏产业健康发展的重要保障中国是目前唯一拥有完整光伏产业链的国家,从多晶硅原料到系统应用的各环节均居全球领先地位产业集中度高,规模效应显著,国际竞争力强随着技术进步和市场发展,光伏产业链各环节的技术和成本持续优化,推动整个产业不断向前发展光伏产业链概览上游原材料主要包括多晶硅、石英砂、银浆、玻璃、、背板等原材料的EVA生产其中多晶硅是关键材料,占组件成本的20%-30%中游制造包括硅棒硅锭拉制、硅片切割、电池片生产和组件封装四个主要/工艺环节这是产业的核心制造环节,技术密集度高下游应用主要包括光伏电站开发、工程、系统集成、运维服务等这EPC部分直接面向终端用户,与电网、建筑、农业等行业深度融合配套产业包括光伏专用设备制造、检测认证、金融服务、咨询培训等配套服务产业,为产业发展提供全方位支持上游多晶硅材料多晶硅简介生产工艺市场状况多晶硅是光伏产业的基础原材料,纯目前主流的多晶硅生产工艺是改良西全球多晶硅产能约万吨年,中国80/度要求达到以上主门子法,以工业硅为原料,通过氯化占比超过主要生产企业包括通
99.9999%6N70%要用于制造单晶硅棒或多晶硅锭,再、精馏、还原等工序制得高纯多晶硅威股份、大全能源、协鑫集团、特变切割成硅片电工等多晶硅的生产需要大量电力,是整个新兴的颗粒硅技术通过熔融硅的低温多晶硅价格波动较大,对下游产业影光伏产业链中能耗最高、技术门槛最气相沉积,能耗降低约,是未来响显著,是产业链的关键环节30%高的环节发展方向中游硅片制造单晶拉制多晶铸锭切片工艺采用直拉法法,将多将多晶硅熔融后定向凝固成采用金刚线切割技术将硅棒CZ晶硅熔化后,用种子晶体慢多晶硅锭工艺相对简单,或硅锭切割成厚度约160慢拉出单晶硅棒目前主流成本低,但性能不如单晶微米的薄片切割损耗约为是型单晶,型单晶因其近年来市场份额逐渐下降,是降低成本的关键P N20%更高效率正逐步增加市场份环节额硅片规格从早期的×发展125mm125mm到目前主流的×和182mm182mm×大尺210mm210mm寸硅片,单位面积成本显著降低中游电池片生产表面制绒通过化学或物理方法在硅片表面形成微米级凹凸结构,增强光的吸收,减少反射损失扩散制结在高温下将掺杂剂如磷扩散到硅片表面,形成结p-n镀膜在电池表面沉积减反射膜,进一步减少光反射,提高光吸收印刷电极在电池正反面印刷银浆、铝浆等导电材料形成电极,收集电流烧结测试高温烧结使电极与硅片形成良好接触,然后进行分选测试电池片生产是光伏产业中最关键的工艺环节,直接决定了光电转换效率目前主流的电池效率已超过,而、PERC23%TOPCon HJT等新型电池技术效率可达,是未来主要发展方向24%-25%中游组件封装层压封装装框测试技术创新将电池片串并联后,与钢化玻璃、在组件四周安装铝合金边框增强强度,多主栅、半片、叠瓦等技术不断EVA MBB、背板等材料通过高温层压形成密封结连接接线盒输出电流,最后进行绝缘测革新,大幅提高组件效率和可靠性单构,保护电池片免受环境侵害,延长使试、电气性能测试和外观检查等块组件功率从早期的提升到目前250W用寿命的以上600W组件是光伏产品面向市场的最终形态,其质量决定了光伏系统年以上的使用寿命优质组件需经过严格的可靠性测试,包25括温度循环、湿热、机械载荷、、紫外老化等多项测试PID下游系统集成和应用系统设计1根据场地条件、电网要求、投资预算等因素,进行系统规划和设计,包括组件选型、方阵布置、电气设计和结构设计等随着市场成熟,设计软件智能化程度不断提高,设计效率显著提升工程建设2包括场地准备、支架安装、组件安装、电气连接和并网调试等环节大型地面电站建设周期通常为个月,分布式系统可在数天内完成随着组件大型化3-6和系统标准化,安装效率不断提高运行维护3包括日常巡检、性能监测、故障维修和定期清洗等工作,确保系统高效稳定运行智能化运维技术如无人机巡检、智能清洗机器人等降低了运维成本,提高了电站收益整县推进4近年来中国推行的整县屋顶分布式光伏模式,整合县域资源,统一规划建设,大幅提高了开发效率和经济性,是下游模式创新的典型案例光伏设备制造业第四部分光伏应用领域分布式光伏光伏建筑一体化建在建筑屋顶或附近场地的小型系统,通集中式光伏电站常直接为用户供电,余电上网,单个项目将光伏组件作为建筑材料集成到建筑外墙建在空旷土地上的大型电站,直接并入高规模从几千瓦到数兆瓦不等、屋顶、幕墙等部位,既发电又具有建筑压电网,单个项目规模通常在数十兆瓦至功能,是建筑节能和美观的创新解决方案数千兆瓦,是目前装机容量最大的应用形式除了传统电力应用外,光伏技术在农业光伏、交通能源、净零能耗建筑、离网供电等领域也有广泛应用多场景融合应用是光伏产业未来重要发展方向地面光伏电站传统地面电站跟踪系统电站漂浮式光伏电站建在平坦地面上的大型光伏电站,采用采用单轴或双轴跟踪器,使组件始终朝建在水面上的光伏系统,具有不占用土固定倾角或跟踪支架,是最传统也是规向太阳,提高的发电量虽地、降低组件温度、减少水体蒸发等优15%-40%模最大的光伏应用形式单个项目规模然初始投资较高,但长期收益更好,在势在水库、湖泊、矿坑等水域应用前通常在百兆瓦级别光照资源丰富地区应用广泛景广阔大型地面电站通常位于西部光照资源丰富区域,通过特高压输电送到东部负荷中心十四五期间,中国计划建设亿千瓦
4.5大型风电光伏基地,助力能源转型分布式光伏发电工商业屋顶光伏户用光伏系统利用工厂和商业建筑大面积屋顶安装光伏1安装在居民住宅屋顶,满足家庭用电需求系统,自发自用,余电上网2,具有投资小、收益稳的特点光伏储能系统光伏停车棚+4结合电池储能,提高自发自用率,改善用利用停车场空间建设光伏车棚,既能遮阳3电体验,是未来发展方向挡雨又能发电,是两用空间分布式光伏发电具有就近发电、就近消纳的特点,减少了输电损耗,提高了能源利用效率随着组件效率提高和系统成本下降,分布式光伏经济性日益显现,市场规模快速扩大中国的户用光伏市场从年开始爆发式增长,已成为重要的市场分支,特别是在山东、河北、浙江等省份发展迅速整县推进政2018策更加速了分布式光伏的规模化应用建筑光伏一体化()BIPV定义与特点1建筑光伏一体化是将光伏组件作为建筑构件集成到建筑中,同时具备发电和建筑BIPV功能的技术系统不仅能发电,还能替代传统建材,提高建筑美观性和节能性,是BIPV未来建筑的发展方向应用形式2主要应用形式包括光伏屋顶、光伏幕墙、光伏天窗、光伏遮阳棚和光伏栏杆等根据建筑形式和功能需求,可选择不同透光率、颜色和尺寸的定制化产品BIPV市场潜力3市场正处于快速增长阶段,全球市场规模预计年将达到亿美元随着双BIPV2025320碳目标的推进,中国对于新建公共建筑的光伏一体化需求将大幅增加,市场潜力巨大技术挑战4当前面临的主要挑战包括成本较高、设计定制复杂、安装工艺要求高以及建筑行业BIPV对光伏技术认知不足等随着技术进步和政策引导,这些问题正逐步得到解决光伏储能系统+系统构成光伏储能系统主要由光伏阵列、双向变流器、电池管理系统、储能电池和+BMS能量管理系统组成系统可以根据用电需求和电网状态智能调节充放电策EMS略,最大化经济效益应用价值提高自发自用率,减少弃光限电;平抑光伏发电波动,提高电网友好性;实现峰谷电价套利,降低用电成本;提供备用电源功能,保障供电可靠性市场发展随着电池成本快速下降和光伏平价时代到来,光伏储能系统正成为市场热点全+球光储市场年增长率超过,中国市场增长最为迅速40%技术趋势锂电池是当前主流储能技术,未来钠离子电池、液流电池等新技术有望进一步降低成本;储能系统模块化、标准化程度不断提高,安装维护更加便捷光伏在农业中的应用光伏农业大棚光伏牧业结合光伏渔业融合利用半透明光伏组件建设农业大棚,上在光伏阵列下方发展牧草种植或放牧养在水面建设漂浮式光伏系统,下方进行部发电,下部种植,实现一地两用适殖,组件为动物提供遮阳避雨场所,同水产养殖光伏系统遮挡部分阳光减少合种植喜阴或耐阴作物,有效提高土地时减少除草维护成本,形成互利共生系水藻滋生,降低水温,改善养殖环境,利用率统提高产量和质量光伏农业融合是实现土地资源高效利用的创新模式,既能解决光伏占地问题,又能增加农民收入,促进乡村振兴中国已建成多个百兆瓦级光伏示范项目,创造了显著的经济、社会和生态效益+光伏在交通领域的应用光伏高速公路光伏充电站光伏动力车辆123在高速公路声屏障、服务区、收费站等设施上结合电动汽车充电基础设施建设光伏发电系统在车辆表面集成高效光伏电池,为电动车提供安装光伏组件,利用现有交通基础设施空间发,实现清洁能源对清洁交通的支持,缓解电网辅助能源,延长续航里程目前主要应用于特电,为道路照明、监控系统等供电,减少外部压力,降低充电成本种车辆、低速车辆和概念车,未来有望在商用能源消耗车领域得到更广泛应用交通领域的光伏应用正在从概念验证走向实际应用,是实现交通领域双碳目标的重要技术路径第五部分光伏产业的市场分析全球光伏市场持续快速增长,年新增装机容量达到,同比增长,累计装机突破未来年内,市场年均增长率预计将维持在,年年装机2023345GW45%
1.5TW525%-30%2030量有望突破1TW中国、欧洲、美国、印度是全球最大的光伏市场,其中中国占全球市场的以上近年来东南亚、中东、拉美等新兴市场增长迅速,市场布局更加全球化40%全球光伏市场概况中国欧盟美国印度巴西日本其他从应用类型看,地面电站占比约,工商业分布式约占,户用光伏约占随着各国能源政策调整和土地资源限制,分布式光伏增长较快,占比逐年提高55%30%15%从区域特点看,欧洲以分布式为主,北美大型电站与分布式并重,亚洲以大型电站为主但分布式增长迅速新兴市场如中东、非洲和南美以大型地面电站为主要发展模式受能源危机和气候政策推动,年以来欧盟光伏市场增长显著,德国、西班牙、荷兰、波兰等国家新增装机均创历史新高2022中国光伏市场分析217GW年新增装机2023年中国光伏新增装机创历史新高,同比增长,是全球最大光伏市场2023154%609GW累计装机容量截至年底中国光伏累计装机容量,占全球总装机的近202340%52%户用光伏增长率户用光伏市场快速发展,成为中国光伏市场增长的重要引擎96%国内市场份额中国光伏企业在国内市场的占有率,国外品牌仅占极小份额中国光伏市场呈现出明显的区域特点西北地区以大型地面电站为主;华东、华中地区以工商业分布式和整县推进项目为主;农村地区户用光伏发展迅速在政策层面,中国光伏产业已从补贴驱动转向市场驱动,保障性并网和绿证交易机制逐步取代传统补贴,市场机制更加成熟光伏产品价格趋势多晶硅价格元组件价格元/kg/W受原材料价格波动、供需关系变化和技术进步等多重因素影响,光伏产品价格呈现波动下降趋势年多晶硅价格一度大幅上涨,导致产业链利润分配失衡年2021-20222023随着新增产能释放,价格回归理性水平从长期看,光伏产品遵循学习曲线效应,每累计产量翻倍,价格下降约过去十年,光伏组件价格累计下降超过,是成本下降最快的能源技术20%-25%90%光伏发电成本分析系统成本构成度电成本LCOE一个典型的光伏发电系统成本结构中,组件约占光伏发电的度电成本是衡量其经济性的关键指标,40%-50%LCOE,逆变器占,支架和电缆等配件占,安受系统成本、发电量、运维成本、融资成本和项目寿命等多5%-10%10%-15%装与工程管理占随着组件价格下降,系统成本因素影响25%-30%重心逐渐向软成本转移在中国光照资源良好地区,大型地面电站已降至LCOE
0.2-大型光伏电站平均系统成本从年的约元降至元,低于煤电平均上网电价在光照资源一般地201020/W
0.3/kWh年的约元,降幅超过分布式系统成本略区,工商业分布式光伏已低于工商业电价,实现了平
20233.5/W80%LCOE高,但也呈现同样的下降趋势价上网未来随着高效组件推广和系统优化,光伏预计将进一LCOE步下降20%-30%平价上网时代的到来平价上网的定义平价上网是指光伏发电成本低于或等于常规能源发电成本的状态,不需要额外补贴即可参与市场竞争分为发电侧平价和用户侧平价两种形式实现条件技术进步驱动发电效率提升;规模化生产降低制造成本;金融模式创新降低融资成本;政策环境优化减少非技术成本这些因素共同推动光伏发电成本下降,使平价上网成为可能全球进展据国际可再生能源署统计,全球近地区光伏发电已低于当地新建IRENA90%燃煤电厂发电成本中国、美国、西班牙、澳大利亚等国家大部分地区已实现平价上网影响与挑战平价时代电站项目从追逐补贴转向追求效益,对企业技术创新和运营能力提出更高要求电网消纳和市场机制建设成为新的关键挑战主要光伏企业介绍隆基绿能晶科能源通威股份全球最大的单晶硅片制造商,垂直整合全球最大的太阳能组件制造商之一,产全球最大的太阳能电池生产商和多晶硅发展电池和组件业务以技术创新著称品销往全球多个国家和地区料生产商之一形成了从原材料到电池160,引领大尺寸硅片和高效电池发展年组件出货超过,连续多生产的完整产业链,规模优势显著202240GW年营收约亿元,出货量超年位居全球前列20221000过90GW除上述企业外,中国还有众多具有国际竞争力的光伏企业,如阿特斯、天合光能、晶澳科技、东方日升等这些企业不仅在中国市场占据主导地位,在全球市场也拥有显著份额,成为国际市场的重要参与者第六部分光伏产业政策与规划政策导向国际合作从培育期的补贴扶持到成熟期的市场化导1推动一带一路绿色能源合作,共建全球向2气候治理体系标准体系发展规划4完善技术与产品标准,提升行业整体质量制定中长期发展目标,引导产业健康有序3水平发展政策环境对光伏产业发展具有重要影响在产业发展初期,各国政府通过补贴、税收优惠等方式培育市场;随着产业逐渐成熟,政策重点转向引导市场健康发展和提升产业创新能力中国光伏产业政策经历了从初期的金太阳示范工程到中期的光伏领跑者计划,再到现在的整县分布式光伏和新能源基地建设,政策工具不断优化,效果显著全球主要国家的光伏政策国家地区主要政策工具发展目标特点/欧盟上网电价、竞价年可再生能源稳定持续,强调市场FIT2030上网、碳税占比机制
42.5%美国投资税收抵免年电力部门零联邦与州政策并行,ITC
2035、生产税收抵免碳排放市场化导向、净计量政策PTC日本上网电价、竞价年可再生能源福岛事故后大力发展FIT2030上网占比,近期放缓36-38%印度可再生能源购买义务年可再生能源政府主导,强调自主
2030、太阳能公园装机制造500GW澳大利亚可再生能源目标年可再生能源居民光伏渗透率全球
2030、屋顶光伏补占比最高RET82%贴各国光伏政策反映了各自的能源结构、市场条件和发展阶段差异欧盟重视稳定性和长期规划;美国政策灵活多样;日本注重扶持国内产业;印度强调成本控制和本土化;澳大利亚分布式应用突出了解各国政策有助于把握全球市场发展趋势中国光伏产业相关政策培育期12006-2012可再生能源法确立法律地位;金太阳示范工程提供资金补贴;可再生能源电价附加建立长效支持机制这一阶段政策重点是培育市场和扶持产业调整期22013-2016光伏电站标杆电价建立分区定价机制;领跑者计划鼓励技术创新;光伏扶贫与精准扶贫结合这一阶段政策重点是规范市场秩序和提升产品质量市场化过渡期32017-2020新政控制补贴规模;平价上网项目试点推广;可再生能源电力配额制促531进消纳这一阶段政策重点是降低补贴依赖,促进平价上网高质量发展期至今42021整县屋顶分布式光伏试点;新型电力系统建设;碳达峰碳中和长期规划这一阶段政策重点是发挥市场决定性作用,推动产业高质量发展十四五光伏发展规划装机目标根据《年能源工作指导意见》,到年,中国太阳能发电总装机容量要达到20222025亿千瓦左右十四五期间年均新增光伏装机将超过,总投资预计超过万1280GW
2.5亿元产业发展方向推动光伏产业向智能制造转型;加强关键材料和设备的技术攻关;提高产品质量和可靠性;优化产业布局,防止低水平重复建设;促进国际产能合作,应对贸易保护主义应用创新重点推进沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电光伏基地建设;加快整县屋顶分布式光伏开发;推广光伏多场景融合应用;加强光伏与储能、氢能等技术的融合+政策保障完善电力市场机制,保障可再生能源优先消纳;建立健全绿色电力证书交易制度;创新金融支持模式,降低融资成本;强化标准体系建设,提高行业准入门槛光伏补贴政策的演变类资源区元类资源区元类资源区元I/kWh II/kWh III/kWh中国光伏补贴政策经历了从高补贴培育市场到逐步退坡引导平价的过程年建立的标杆电价制度按资源区分类定价,补贴力度大;年新政后补贴大幅下调,加速20132018531行业洗牌;年后新项目基本实现平价上网,仅保留少量支持2021补贴政策演变推动了产业技术进步和成本下降,使光伏发电从高成本的补充能源发展为具有竞争力的主流能源,实现了从政策市场到自然市场的转变第七部分光伏技术创新与未来趋势商业化前沿钙钛矿晶硅叠层电池、背接触电池1/产业化创新
2、、大尺寸硅片、智能组件TOPCon HJT主流技术3单晶硅电池、大硅片PERC182/210mm成熟技术4常规单多晶硅电池、标准组件/光伏产业的快速发展得益于持续不断的技术创新从电池效率提升到组件可靠性增强,从制造工艺改进到系统智能化升级,技术进步全方位推动了产业发展目前,光伏技术创新主要围绕提高转换效率、降低制造成本、延长使用寿命、提升智能化水平等方向展开新材料、新工艺、新结构不断涌现,产业创新活力持续增强随着技术成熟度提高,创新重点逐渐从实验室向产业化转移,技术路线也呈现多元化发展趋势高效电池技术发展电池电池1PERC2TOPCon目前市场主流技术,背面钝化和局部接触结构,效率高、成本低、工艺成熟,但接近理论效率在基础上背面增加隧穿氧化层和多晶硅薄膜,效率可提升,设备兼容性好,是PERC1-
1.5%极限目前产能扩张主流电池叠层电池3HJT4结合晶硅和非晶硅技术,低温工艺,双面对称结构,温度系数好,但工艺复杂,设备投资高结合不同带隙材料捕获更广光谱,理论效率可达以上,钙钛矿硅叠层是最具前景的技术40%/路线大尺寸硅片与大功率组件大尺寸硅片大功率组件创新封装技术从传统的尺寸发展到随着硅片尺寸增大和电池效率提高,组半片、多主栅、叠瓦等技术大幅
156.75mm MBB、和规格,件功率从早期的发展到目降低了组件内部损耗新型封装材料如166mm182mm210mm250-300W单片面积增大大尺寸硅前的大功率组件可减少、透明背板等提高了组件可靠性和50%-100%600-700W POE片可提高生产效率,降低非硅成本,是系统支架、电缆等材料用量,降低安装双面发电能力降低度电成本的重要途径和运维成本大尺寸、高功率已成为光伏组件发展的主流趋势行业通过领跑者机制和标准化工作促进了和两条主流尺182mm210mm寸的市场共存,为下游应用提供了更多选择智能光伏技术智能组件集成优化器、监测芯片的组件,可实现组件级跟踪、远程监控、安MPPT全关断等功能,提高发电量,增强系统安全性3-10%智能逆变器具备电网支撑、负荷管理、能量调度功能的新型逆变器,成为光伏系统智能化的核心通过算法优化运行参数,提高系统效率和可靠性AI数字化管理基于物联网和大数据的电站监控系统,实现故障预警、智能诊断和最优运行无人机巡检、机器人清洗等技术大幅降低运维成本智慧能源系统光伏与储能、氢能、充电桩等多种设备协同运行的综合能源系统,通过能量管理系统实现能源流的智能调度和优化配置EMS智能光伏是信息技术与光伏技术深度融合的产物,是光伏产业提质增效的重要方向从单一设备智能化向系统集成智能化发展,智能光伏正成为能源互联网的重要组成部分光伏回收与循环利用回收处理2废弃物来源机械分离、化学处理、热处理等技术分离制造过程的废料、质检不合格品和报废组1各种材料件材料再利用3硅、玻璃、铝、银等材料循环再利用环境效益政策与标准5减少资源消耗和环境污染,降低碳排放建立延伸生产者责任制度和回收标准体系4光伏产品寿命长达年,目前大规模退役潮尚未到来,但随着早期安装项目逐渐进入生命周期末端,光伏回收产业正在25-30兴起据国际可再生能源署预计,到年全球累计光伏废弃物将达到万吨20507800建立完善的回收利用体系不仅具有环保意义,也能形成新的产业价值链目前欧盟已建立完善的光伏回收法规,中国也在制定相关政策和技术标准,推动光伏全生命周期管理第八部分光伏产业面临的挑战技术挑战新型电池技术产业化难度大;组件可靠性需进一步提高;系统智能化水平有待提升;回收利用技术尚不成熟市场挑战产能扩张过快导致阶段性过剩;低价竞争压缩企业利润;市场分布不均衡;企业分化加剧系统挑战光伏发电间歇性特性明显;大规模并网消纳困难;电网灵活性不足;储能成本仍然较高政策挑战全球贸易保护主义抬头;补贴退出后支持政策不足;各国政策不协调;碳定价机制不完善尽管光伏产业发展迅速,但仍面临多方面挑战应对这些挑战需要产业链各环节协同创新,政府与市场力量共同推动,形成良性发展生态随着技术进步和市场成熟,许多挑战正在逐步解决,光伏产业正朝着更高质量、更具竞争力的方向发展技术瓶颈与突破方向电池效率瓶颈成本下降空间可靠性提升晶硅电池接近理论效率极限硅料、硅片等传统环节成本下组件长期可靠性仍有提升空间,叠层电池是提升效率降空间缩小,系统侧软成本,特别是、热斑、微裂纹29%PID的主要方向,但产业化面临材占比上升,成本压缩难度增大等问题新材料应用、质量控料稳定性、界面控制、成本等未来通过设备升级、工艺优制技术提升和老化机理研究是多重挑战多结叠层、钙钛矿化、自动化生产、标准化设计解决这些问题的关键硅异质结和量子结构调控是等方式继续降低成本/未来突破方向系统集成光伏与储能、氢能等技术融合仍不充分,系统协同效率有待提高强化能源互联和多系统协同控制是未来研究重点原材料供应问题年,光伏产业链多次出现供需失衡,尤其是多晶硅、光伏玻璃、等环节曾出现阶段性短缺,导致价格大幅波动,影响产业稳定发展2021-2022EVA随着产能扩张,年产业链已转为供应宽松状态,但结构性问题仍存在多晶硅颗粒硅等高端产品仍有缺口;上游扩产超前导致阶段性过剩风险;高纯石英砂等关键原材料对进2023口依赖较大未来需加强产业链协同,合理控制扩产节奏,提高关键原材料自主保障能力,保障产业链稳定健康发展国际贸易摩擦年20121美国对中国光伏产品发起双反调查,征收高额关税年22013欧盟对中国光伏产品征收反倾销和反补贴税年20183美国条款全球保障措施,对进口光伏产品征收关税20130%年42022美国《通胀削减法案》提供大量补贴支持本土制造IRA年20235欧盟启动对中国电动汽车补贴调查,光伏产品或成下一目标光伏产业国际贸易摩擦由来已久,中国作为全球最大的光伏产品生产国,成为贸易保护主义的主要目标面对贸易壁垒,中国光伏企业通过技术创新、降低成本、全球化布局等策略积极应对,保持了国际竞争力未来贸易环境仍不乐观,地缘政治因素、产业链重构和去风险化趋势可能带来新的挑战企业需加强风险意识,建立多元化战略,提高抗风险能力并网消纳难题消纳挑战解决路径光伏发电具有明显的间歇性、波动性和随机性特点,大规模解决光伏并网消纳问题需要多方面协同推进并网面临多重挑战加强特高压等电网基础设施建设•电网调峰能力不足,尤其是低负荷高出力时段•发展储能技术,提高系统灵活性•电力系统惯量减少,稳定性降低•优化光伏电站地理分布,就近消纳•光伏发电集中在中西部地区,而负荷中心在东部•推进源网荷储一体化示范•电网输送能力有限,跨区域输电通道不足•完善电力市场机制,建立辅助服务市场•现有电力市场机制不适应高比例可再生能源•推动行业间融合,发展综合能源利用•第九部分光伏产业的机遇与前景50%清洁电力占比到年,全球光伏和风电将提供约的电力205050%万亿25市场规模未来年全球光伏产业累计投资将超过万亿元30254000GW中国目标到年中国光伏装机容量预计将达到20604000GW万1000+就业岗位光伏产业将创造超过万个就业岗位1000尽管面临各种挑战,光伏产业的长期发展前景依然十分广阔全球气候变化加剧和能源安全担忧推动各国加速能源转型,光伏作为最具竞争力的可再生能源将发挥核心作用技术进步、成本下降、应用创新和政策支持形成良性循环,将推动光伏产业持续快速发展随着光伏与储能、氢能、智能电网等技术融合加深,其在能源系统中的价值将进一步提升双碳目标下的光伏机遇终极目标1碳中和2060年前实现阶段目标2碳达峰年前实现2030路径设计3能源消费双控、结构优化、效率提升实施策略4减煤、增新能源、强节能、广固碳支撑体系5政策、技术、市场、资金多重保障年,中国提出年前碳达峰、年前碳中和的战略目标,为光伏等清洁能源产业带来前所未有的发展机遇根据多家研究机构预测,到年,中国可再2020203020602060生能源装机将达到约,其中光伏约,占比8000GW4000GW50%在碳中和路径中,光伏将从三个维度发挥作用大规模替代化石能源发电;支持终端用能电气化;为绿氢生产提供清洁电力双碳目标使光伏从替代能源转变为主体能源,市场空间得到极大拓展光伏多种应用场景+光伏农业光伏建筑光伏交通1+2+3+通过农光互补、渔光互补、牧光互补等模式,实现土从简单的屋顶光伏系统到高度集成的光伏建材包括光伏充电站、光伏高速公路、太阳能汽车等应用BIPV地资源的立体利用,提高单位面积产出中国已建成,光伏与建筑融合不断深入未来城市建筑将从能源,创造清洁电力清洁交通的绿色出行解决方案,助+多个百兆瓦级农光互补示范基地,平均土地利用率提消费者转变为能源生产者,成为会发电的建筑力交通领域减碳高以上60%光伏是光伏技术与其他行业深度融合的创新模式,将大幅拓展光伏应用空间,创造新的市场增长点+光伏产业的就业前景据国际可再生能源署统计,年全球光伏产业直接就业人数已超过万,预计到年将超过万光伏产业覆盖范围广,涉及材料、设备、制造、系统、服IRENA202240020301000务等多个领域,能够创造大量各层次就业岗位中国作为全球最大的光伏生产和应用市场,光伏产业就业人数超过万,预计到年将达到万光伏产业已成为吸纳就业、促进创业的重要渠道,尤其为农村和欠发达2002030500地区创造了大量稳定就业机会光伏在能源转型中的作用促进电能替代替代化石能源支撑工业、交通、建筑等领域电气化进程,2大幅减少煤炭、石油等化石能源消费,降低以清洁电力替代化石燃料直接利用1碳排放和环境污染提供灵活能源结合储能和智能电网,提供灵活可调节的3电力供应,提高能源系统弹性拉动相关产业5推动能源普惠带动材料、设备、信息技术等多个产业发展,创造新的经济增长点4为无电地区提供可负担的电力服务,促进能源公平和社会发展光伏产业已从单纯的替代能源,发展为能源系统转型的核心支柱和产业变革的重要引擎在电气化低碳化的能源转型路径中,光伏将与+风电、储能等技术协同发挥作用,构建以可再生能源为主体的新型电力系统随着全球能源转型步伐加快,光伏的作用将更加突出,成为能源变革的主导力量之一结语光伏产业的美好未来技术引领高效率、低成本、高可靠性的光伏技术不断突破,推动能源革命深入发展应用拓展从单一发电向多场景融合应用转变,创造丰富的商业模式和价值空间产业升级从规模扩张向高质量发展转型,形成创新驱动、绿色低碳的产业体系全球合作突破贸易壁垒,加强国际合作,共同应对气候变化,实现人类可持续发展光伏产业正处于历史性发展机遇期,技术进步、成本下降、政策支持和市场需求四大驱动力共同推动产业快速发展未来光伏将从替代能源向主导能源转变,成为全球能源体系的核心支柱中国光伏产业凭借完整的产业链、领先的技术创新能力和巨大的市场规模,在全球光伏发展中占据引领地位展望未来,中国光伏产业将继续秉持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,为全球能源转型和应对气候变化做出更大贡献问答环节欢迎提问深入交流资料获取感谢各位的耐心聆听!现在我们进入问我们可以就感兴趣的话题进行更深入的课件将在会后通过电子邮件发送给各位答环节,欢迎大家就光伏产业的任何方讨论和交流如有需要,也可以安排后参会者同时,我们准备了一些补充资面提出问题,包括技术原理、市场趋势续的专题研讨或技术咨询料和行业研究报告,感兴趣的朋友可以、政策环境或投资机会等在会后索取光伏产业发展迅速,新技术、新政策不断涌现希望通过今天的分享,能够帮助大家全面了解光伏产业的发展现状和未来趋势,把握产业发展机遇如有进一步的合作需求,欢迎与我们联系。
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