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发改委研究员叶东嵘:光伏作为主力电源出现在能源和电力系统中为时尚早——2018年智慧电厂论坛(二期)

北极星电力网新闻中心  来源:电力头条APP    2018/7/26 12:11:36  我要投稿  

北极星火力发电网讯:“未来可能光伏、风电,未来对于传统能源,无论是煤炭还是石化等等可能会有一个颠覆性的过程,但从我个人从事太阳能发电20几年来,我觉得可能这个过程应该是个漫长的过程,光伏在未来短期内要替代,作为主力电源出现在能源系统和电力系统当中可能还为时尚早,它还很需要跟传统的能源无论是水电还是火电包括储能、风电、生物质等等结合,构成在电力系统条件下,在精确的预测、分析、管理、多能互补的智慧系统下,可能随着它的技术不断进步、系统效率不断提升、系统功能性和多种能源的耦合性不断提升,它才能发挥出更大的效益。”国家发改委能源研究所研究员叶东嵘在2018年智慧电厂论坛(第二期)【分论坛二:智慧检修与安全监控(含新能源)分享《光伏新技术实证监测平台初步架构》时提出。北极星电力网全程对会议进行直播,如需了解更多的会议直播,请联系微信号:13693626116

叶东嵘:大家上午好,今天非常高兴有机会到传统能源行业、传统电力行业跟大家分享一下新能源当中的光伏相关的、跟智慧质量有关的题目,也是我们最近配合国家新成立的能源公司,原来的神华,包括最近一直在传统的煤炭行业或者煤电行业都在协作,做一些挖掘未来的能源科技,包括可再生能源技术的工作。正好长江电力的同志做了介绍,他介绍的是水电,我介绍的结尾也是和长江电力有关的,是配合最大的水电公司三峡新能源将要做的课题研究。借此机会先把光伏的发展情况跟大家做个介绍。

直播地址:2018年智慧电厂(第二期) 

现在的光伏技术,刚刚石油大学的教授也讲了,未来可能光伏、风电,未来对于传统能源,无论是煤炭还是石化等等可能会有一个颠覆性的过程,但从我个人从事太阳能发电20几年来,我觉得可能这个过程应该是个漫长的过程,可能不会是一个完全革命的过程,可能是渐渐演变的过程。这张图咱们国家自己做不出来,是德国著名的太阳能技术研究所(fraunhofer)统计1980年到现在,全球使用太阳能光伏过程中,将近95%左右还是以晶体为主的,无论是多晶硅还是单晶硅,以晶体为主。其他的非晶硅薄膜已经没有了,比较有名的像(铜铟镓硒),传统的煤炭集团都引进了,还有一个奇葩是美国的十年都坚守着做碲化鎘,未来是以晶体硅产业带来冲击。

80年代90年代或者2000年左右,那时候所谓非晶硅薄膜占市场占有率比较高,占两三成。那时候既然晶体太阳能电池那么昂贵,当年都得30、50元,现在中国都是低于2.5元以下或者2.5左右,包括周老师说前一阵在国家能源主管工作领跑者项目当中青海海西州都投出3毛1的低价,低于当年煤炭的发电价,当年在中国制造能力和发电市场没有起来的时候,还曾经有一段非晶硅太阳能电池。当然随着中国的制造产能引进消化提升的过程,可能从总的装机量包括多晶硅对于单晶硅电池4:6或者3:7的比例也可能转化为4:6甚至5:5。

下一步还有什么,除了多晶硅、单晶硅、铜铟镓硒还有可能是钙钛矿,国内有很多大学和机构在研究钙钛矿,近十年来它转化最快,晶体硅是每年转化0.2-0.5左右,但是钙钛矿这几年基本上增长了2、3甚至4,今天早上的消息是国内大连化物所,除了有新型储能的电池之外也进行了钙钛矿的研究,转化效率达到18.6%,在35度温度情况下保持相当时间衰减,由于它的工艺改善保持钙钛矿的衰减只有86%,当然如果不采用它的新型材料工艺的改进,钙钛矿最大的问题就是快速短期的衰减特别多,这是有待于跟传统的晶体硅电池进行结合,包括大面积生产转换效率的提升,以及克服衰减大连物化所做了初步的工作,当然能量很小,但是也是往下走了一步。

如图是日本人去年三季度到今年一季度,日本的研究机构做的所有的,可能既有太阳电池最大功率的预测,所以从现在的判断来说,可能既有的光伏电池技术,尤其像晶体硅包括单节的、三节的、五节的砷化镓,当然砷化镓如果不是在聚光技术当中,它更多还是应用在航天领域,如果在地面应用还有待时日,还有我们提到的碲化鎘和钙钛矿,再怎么提高电池结构和电池制备,组件的封装工艺等等,抛出砷化镓以外可能既矿物达到30%这是基于它本身的物理特性确定的。

所以说我从事这个工作20几年来也一直抱着一个疑问,光伏技术到底是用在它该用到的,解决一些基本的比如通讯、基站的供电,或者海藻的蓝色海洋经济、边远地区的用电,真正有用电需求的使用还是说既有技术一定要大面积、大规模的做分布式光伏电源建设。

过镍光伏的情况,是工信部负责的,也是著名的光伏工业协会的秘书长王勃华老师6月份做的报告,我摘取了一部分,晶体转换效率,以往是0.3%-0.5%,近年已经提升到0.5%,由于过去的已经从工艺上、技术上缺陷非常明显的多晶硅电池的止备技术,转为了P-PERC技术。第二国内单晶硅的产业,产业化批量生产的已经从原来的20%提升到21.3%,多晶硅电池也是做了一些新型工艺改进的多晶硅太阳电池的生产量产效率从18.5%提升到19.2%,另外P-PERC,20年前澳大利亚人、德国人开始提出来,P-PERC是最有效的,只要改进一个技术就能把电池效率提高2-3个百分点,这种技术原创包括设备的制造,国外的技术装备,原创技术的早期提出,对于产业的发展现在就看出了效果。

未来的在选择性发射极,正面氧化工艺、细线印刷、MBB及新的浆料,包括随着电池的制备工艺及封装工艺的提高,有可能P-PERC技术在未来23.95%的基础上再提高零点几个百分点。另外国内中建材,所有的煤电企业,国家能源集团的神华,花几十上百亿的资金从德国引进了铜铟镓硒的薄膜生产线,怎么形成量产,怎么尽快减少折旧成本,现有2.5元左右的高效晶体硅电池或组件形成市场竞争,大家可以拭目以待。另外在碲化鎘上目前在国内暂时是个空缺。从技术领先来讲,美国可再生能源实验室每一年或者半年推出一个效率表,除了天河在某一度有一项实验室数据占据这个表的一瞬间,剩下的基本上都是国外的,所以事实上说,咱们可能是大国但是还不是强国。

光伏技术,原创P-PERC技术的澳大利亚的新南威尔士大学马丁格林教授和全球的研究机构每半年出的数据表,如图是去年年底到今年年初的数据表第51版本,大家可以看到,除了有一家薄膜的是国内收购了美国的一家研究机构以外,剩下的全是国外的,以日本和德国的研究机构为主,包括检测机构也是美国、澳大利亚、德国、日本,从光伏技术实力和真正的功底来讲,咱们跟国外还有差距。

讲讲咱们的产业,为什么从13年到现在18年这5年,国内的光伏产业有这样一个长足的发展,也是咱们为数不多的可以在国外拿得出手的所谓的战略新兴产业,13年国务院发了关于光伏产业健康发展的促进性文件,也是咱们产业辅助的指导性文件,从13年开始晶体硅,制备硅片和电池的最原始的原材料,当然不是指中兴这回发生问题的制造半导体级的晶体硅,是太阳能级的晶体硅,它的纯度和制备工艺和半导体级的还有差别,太阳能级的硅到现在还有50%左右是需要依靠进口的,但是从后期,包括比较耗能的硅片级,电池前端做硅片的级将近100GW,电池和组片都有将近100GW的产品,前年受委里委托去安徽省,因为习总书记去了江苏省以后,对于江苏省的战略新兴产业,包括光伏和新材料的产业非常重视非常满意,国家部委包括安徽省对于安徽包括光伏产业在内进行了一批扩建,当时我们发现有些产业就快速、大规模的进行扩建,当时我们的建议还是根据国内国际的市场需求和发展适度的放缓扩建。但是由于光伏发电现在还是一个补贴行业,进入门槛相对比较低,所以这几年产能是快速的扩产。

今年5月31日,国家出台了暂时限制或者有规范光伏制造和光伏发电投资的新的文件,以前是进入了无序和盲目的发展。去年全球总装机量400GW左右,工作贡献103GW,13、14年才有10GW,这是很可怕的事情,大家可以算一下,去年53GW应该是总投资规模的三千亿。即使新政出台之后,今年上半年又新增了24GW,不说量,从它的分布来讲也是很可喜的,在这几年不断的修订和完善政策的时候,从远处大规模的光伏电站建设,转成分布式装机、集中电能装机一半一半,上半年很明显12:12,这是过去一些项目的存量,包括光伏应用民生的项目,包括推动技术进步和产业升级的光伏领跑者项目。

如图是工信部预测的,工信部还是很有水平的,去年年底的预测说18年有可能低,这跟我们私下的预测相近,我们估计今年就是30-35,新的政策出台,上半年的装机可能是过去惯性,但是未来两三年我们预测都不会再出现四五十GW的快速更新。

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