光储、成本、深度融合:十四五光伏产业三大挑战
2021-02-23 12:17:59
索比光伏网
作者:曹宇

此前索比咨询曾预测,到2030年,中国光伏风电总装机将远超政府提出的12亿千瓦目标,达到20亿千瓦。而近期上海等城市表示,要在2025年也就是十四五期间实现碳达峰,各央国企和腾讯等大型企业也开始了“碳达峰”甚至“碳中和”计划,因此完全有理由相信,光伏产业的前景可能比之前最乐观的预计还要激动人心:如同扶贫工作一样,2030碳达峰将成为下限目标,随着各地政府、各家企业的努力,十年的新能源与节能减排工作可能被缩短在八年左右,每年风电光伏装机将再创新高。

与此同时,日本、德国、加拿大、智利、丹麦、法国、西班牙、英国等国家均出台了2050年前后实现碳中和的政策,而拜登上台后,美国第一时间重回巴黎气候协定,这些都意味着新能源的替代进程已经随着光伏风电在大多数国家和地区实现平价后,已经正式启动。

近期连创新高的光伏股票也证明了这一点:各环节龙头企业股票在2020年翻了数倍,显示了资本对光伏产业的强大信心。

但在高歌猛进,迎来最好时代的同时,产业想要顺利迈入十四五,实现部分城市碳达峰,为2030全面达峰奠定基础,以目前的光伏产业来看还不完全具备条件,需要产业在新的五年征途中继续取得技术和政策上的突破。

笔者盘点了光伏产业在十四五期间需要解决的三挑战。

“光+储”真正融合才能对标火电

首先可以确定的是,在光伏发电逐步成为主力能源的道路上,一定会遇到日益严格的并网需求,在稳定性、频率和电压等方面的不断提升。

光伏度电成本已经低于煤电,未来光伏政策将从继续降低电价,向稳定电网,逐步提升储能比例过渡,并且从依赖火电调峰迈向通过光储实现能量平衡,甚至替换火力,实现真正的绿色发电机。

不管宁德时代、比亚迪等传统的电池厂商推出储能方案,各大逆变器企业也已经全面推出储能解决方案,部分企业进而延伸出光储充业务以及相应的能源管理系统。

就现有技术而言,光储方案虽然已经能够满足现有电网要求,可如果完全对标火电的指标会发现,光储系统在调压功率调度的响应时间比火电还仍然处于劣势:火电响应时间小于5ms,而光伏发电则需要约30秒的时间,同时电能质量和频率调度响应时间目前也是火电占优。

很多“光伏+储能”项目由于在初期是独立设计,组合到一起后耦合度不高,同时存在重复部件的情况,如光伏和储能都带有PCS和箱变设备,未来的光储设计应当避免浪费,深度融合。此外目前光伏电站的超配设计中,为了实现最优性价比而弃掉的电力应该利用储能系统将其收集过来,这样不仅经济,同时也能让电站发电曲线更加平滑。

同时光储项目还不能完全解决提供转动惯量等一系列的要求,包括光储分离的系统不能解决光伏瞬时波动性,响应速度有限。

除此之外,储能项目还存在成本和安全两方面的挑战,需要在下一个五年内加通过技术进步和规模效应以及良好的政策引导,让光储以及多能互补项目更加快速、稳定、经济。

光伏发电成本须进一步下降

当光伏从补充能源走向替代能源,再到主力能源之时,“光伏平价”这一概念也是在不断变化的。当光伏成为主力能源之后,“光储平价”才是真平价。

这就意味着光伏发电的成本还要进一步降低,产业仍然有较长一段的降本增效之路要走。

光伏发电降本无外乎主要三个途径:规模增大、效率提升和政策减负。而规模效应已越来越不明显,想要进一步降本,需要各环节的技术与政策突破。

未来五年,大硅片(210-230mm)、异质结/异质结&钙钛矿叠层、流化床颗粒硅、高密度组件、跟踪支架、更高电压等级、更大子阵以及采用第三代半导体器件的逆变器,可能会成为产业持续降本的主要推动力。

同时更高电压等级(1500V以上)、更大光伏子阵(6MW以上甚至超过8MW)是降低LCOE最有效利器,但仍然是目前产业在技术和标准上需要突破的瓶颈;电压从600V,到1000V,1500V,下一步该走向哪儿?子阵从1MW,到1.6MW,3.15MW,海外甚至有6MW以上子阵,下一步又该多大?光伏组件在十四五期间将正处于一个组件多样共存并快速迭代的时期,不同组件规格不统一,电流也从10A到20A,对于逆变器来说难度颇大。

新技术、新标准将掀起产业又一轮的军备竞赛,可以看到未来五年的中国光伏产业越来越强的同时,竞争依旧激烈。

当然,一大重要利好是各地政府在制定碳达峰目标后,会更积极的推动新能源产业的发展,这在部分地区甚至可能成为刚需,因此在土地等方面可能会给光伏企业减负,减少对于荒地、废地不合理的高收费;在接入方面电网公司也会更加配合,甚至在未来考虑围绕着风电光伏这样的新能源打造新的电网体系,变相降低光伏度电成本,提高电网稳定性。未来新能源输送线路会越来越多。

电力世界需要大融合

根据国际可再生能源组织发布的数据,光伏和风电将会是未来能源体系绝对的主流。到2050年,风光发电和其他可再生能源发电量占比会达到86%。装机量也会占到75%左右。看到未来电网的架构,支撑电网的稳定也是靠新能源,传统能源不断的退出。这是发电侧。在用电侧,电能的替代也会成为主力,在电代气、电代油、电代煤上。电代油相对容易,最主要是电动车;电代气跟电代煤,在热方面也有一些替代,这个时间相对较长。在2050年,我们认为整个能源消费中,60%来自于电力,人类社会正在从化石时代向电力时代迈进。

所以也可以得出结论,光伏与风电将是未来电力时代的最重要基石。人类的能源消费,经历数千年的发展后,以电的形式得到统一,具备了以往化石能源所不具备的可联结特性;而电力的来源,则通过光伏、风电作为主力能源来实现,光伏发电将助力电网公司在未来打造具备“随时可用、随地获取、万物互联”的新型电力体系。

这对智能化提出了新的要求。虽然光伏产业在过去七年间,在华为等一些头部企业带领下,行业智能技术高速发展,经过近十年的发展,光伏产业智能化道路已经成果颇丰:在发电端实现了逆变器&跟踪支架的智能化,在运维端通过智能IV诊断实现了几乎零巡检的体验;在制造端发展出了高度自动化和具备柔性制造功能的黑灯工厂,但还远未达到满足未来电力世界的联结与管理需求。

未来的智能化需要在实现光伏行业技术融合的基础上,进而实现场景融合和产业融合。光伏组件、支架、逆变器三者之间实现机器对话,“储能、用能、电网调峰调频”三位一体,而通过产业融合,光伏将联结农牧渔、新能源汽车、加工制造,将身边每一个产业都通过智能化的系统联结起来,进入一个大融合时代。

当行业的壁垒被不断打破后,综合性质的项目将更多涌现,目前光伏电站多是作为独立项目而存在的,但届时光伏将真正融入进人类生产生活的方方面面,成为人类未来最重要的基石之一。

生成分享图片
相关推荐
0