太阳能:光明的未来

2021年9月17日|能源与电力

随着工业的发展、快速的城市化、广泛的商业化和人类生活的彻底数字化，地球上的能源需求急剧增加。世界消耗的能源远远超过传统化石燃料所能产生的能源。对碳基燃料的过度依赖严重影响了环境，造成全球变暖、污染和各种健康危害。这在消费者中产生了一种转向可再生能源的良知。为了减少碳足迹，太阳能一直是采用最多的可再生能源技术。

太阳能光伏:技术领导者

太阳能发电可分为太阳能光伏发电(PV)和太阳能光伏发电(PV)集中太阳能发电(CSP)．太阳能光伏发电由于适应低辐照度和技术简单等技术优势而得到了最高的实施。从价格的角度来看，太阳能光伏正在取得巨大的胜利，进一步推动了它们的采用。

比较太阳能技术

技术	太阳能光伏(PV)	集中太阳能发电(CSP)
工作原理	它利用光通过光伏效应吸收阳光，导致电子断裂产生电流。	它利用太阳辐射加热液体物质，进一步驱动热机和发电机
类型	单晶硅，薄膜，多硅，其他	抛物线槽，电力塔，线性菲涅耳
资本成本	825美元/千瓦- 2825美元/千瓦	6000美元/千瓦- 9090美元/千瓦
效率	15% - 20%	7% - 25%
应用程序	太阳能农场，偏远地区，独立电源，空间电源，屋顶太阳能，军事用途	采购产品发电，游泳池加热，太阳能地暖，家庭热水，暖通空调，农业用途，热脱盐，工业过程
能量储存	不产生或储存热能;直接发电	能够使用热能存储(TES)技术存储能量，并在低日照或无日照时使用存储的能量
能源均衡成本(LCOE) -无补贴	29美元/兆瓦时- 227美元/兆瓦时	126美元/兆瓦时- 156美元/兆瓦时

资料来源:IRENA, Lazard (2020)， NREL

近年来，光伏正被安装在水上而不是陆地上。这种安装技术被称为浮动PV。浮动光伏系统固定在一个浮动平台上，在水中有一个锚定系统。浮动光伏比其他光伏装置的资本密集型更高，但有额外的优势，如节省太阳能安装的土地空间，特别是在土地稀缺的国家。此外，浮动pv有助于减少水体的水分蒸发，改善水质，对商业水体非常有益。

2021年7月，印度国家热电公司(NTPC)在安得拉邦Simhadri启用了一座25兆瓦的浮动光伏发电厂，这是印度最大的浮动太阳能发电厂。该工厂预计每年为7000个家庭供电，减少4.6万吨二氧化碳当量。

浮动光伏技术的出现推动了全球光伏领域的技术发展太阳能市场，推动了整体太阳能的采用。

增加太阳能晶圆尺寸以燃料太阳能动力

近年来开发的太阳能晶圆尺寸不断增加，导致太阳能模块功率大幅增加，而电压能力却没有增强，有助于维持资本成本。不断增加的晶圆尺寸有助于以指数方式降低光伏太阳能成本。到2019年底，晶圆尺寸从MO (156 mm × 156 mm边长)增加到M6 (166 mm × 166 mm边长)后，引入了新的G12尺寸(210 mm × 210 mm边长)，这是迄今为止最商用的尺寸。此外，还介绍了M10尺寸(边长182 mm × 182 mm)。

各个研究中心和制造公司对晶圆尺寸的持续改进，预计将为未来高成本效益的太阳能光伏系统铺平道路。

太阳能电池的技术改进以提高太阳能的使用

由于生产设备的低运营和资本成本以及稳健的供应链，PERC(钝化发射极稀有接触)太阳能电池是制造商最青睐的太阳能电池技术。由于PERC电池的高效率，以及它们的优点，这些电池是全球的首选。钝化触点电池或TOPCon电池由于其高效率正在迅速发展。

2020年，牛津光伏公司展示了一种新型太阳能电池c-Si/钙钛矿串联电池，效率为29.52%，是一种很有前景的新技术。此外，2021年6月，中国太阳能电池制造商晶科能源(jingkosolar)宣布，商用n型单晶TOPCon电池的效率达到25.25%。根据中国隆基和华孙公司在2021年6月宣布的数据，商用尺寸的异质结技术(HJT)太阳能电池的效率约为25.3%。

太阳能电池的这种技术进步肯定会在不久的将来推动太阳能的积极前景。

工业景观

该市场的主要参与者包括加拿大太阳能公司、天合光能公司、第一太阳能公司、Waaree集团、Abengoa、BrightSource能源公司、塔塔电力太阳能系统有限公司、英利太阳能公司、eSolar公司、SunPower公司、Acciona Energia s.a.、Urja全球有限公司、无锡尚德电力有限公司、Nextera能源有限公司、Azure Power和Vivaan太阳能，仅举几例。

加拿大太阳能公司、第一太阳能公司和天合光能公司是这一市场的领导者。这些公司正在通过增加新地区的装置和改善现有地区的能力来提高其生产能力。

2020年全球太阳能组件产量，各制造商:

太阳能:光明的未来

2021年9月，加拿大太阳能公司宣布与美国的Slate和Mustang太阳能光伏+电池存储项目达成长期运营和维护协议。天合光能以其在太阳能模块研发方面的投资而闻名，保持了行业的领先地位。

2021年9月，天合光能宣布了其顶点模块系列的试验结果，该模块在-40˚C的极低温度下显示出非凡的力学性能。2021年8月，第一太阳能公司宣布在美国俄亥俄州建立一个新的制造工厂，这将使其光伏组件的生产能力成倍增加。

2021年8月，塔塔电力公司的子公司TP Saurya获得了Rewa Ultra Mega solar Limited在印度中央邦Neemuch太阳能公园开发和运营330兆瓦太阳能项目的合同。

太阳能产业正在飞速发展，许多初创公司成立，以满足不断增长的全球太阳能类型的电力需求。RateSetter、Raptor Maps、Sistine Solar、WePower、MYSUN、ZunRoof、Oorjan和URON Energy等初创公司正在快速发展，改变着全球能源格局。

2019冠状病毒病大流行期间太阳能的增长

2020年，在所有可再生能源项目中，太阳能的净新增产能最高。2020年新增光伏发电装机容量138吉瓦，其中太阳能光伏发电装机容量120吉瓦。根据太阳能产业协会(SEIA)的数据，这一新增产能比新冠疫情前的预测低37%。

2020年可再生能源发电容量增量(按技术分类):

太阳能:光明的未来

资料来源:国际能源署(2021年)

根据SolarPower Europe的数据，太阳能发电容量较2019年同比增长近18%。中国太阳能装机容量同比大幅增长，达到48吉瓦。美国在太阳能发电装机方面也表现异常出色，安装了近19吉瓦的太阳能项目。然而，由于大流行，印度受到了负面影响，政府资金被重新分配，推迟了项目。

2020年太阳能装机容量增加最多的国家

资料来源:IRENA(2021年)

全球领先的财务咨询和资产管理公司之一拉扎德(Lazard)表示，太阳能的成本竞争力在2020年有所提高，因此采用率更高，尤其是在煤炭、天然气和核燃料价格上涨之后。尽管2020年太阳能发电增长强劲，但由于2019冠状病毒病导致供应链中断，硅价格上涨，2021年上半年晶圆、电池和模块制造商的价格上涨。铝成本的上升进一步增加了太阳能装置的封装成本。然而，根据全球太阳能理事会的数据，预计2021年太阳能行业将出现大幅增长。

政府主要能源目标及政策

国家	目标与政策
中国	到2050年实现碳中和目标国家能源局(NEA)的目标是在2021年安装90吉瓦的风能和太阳能从2021年8月开始，大规模太阳能园区和大型屋顶系统将不再获得政府补贴
美国	2020年底，投资税收抵免(ITC)延长2年，以加强太阳能部署到2035年实现100%无碳无污染电力目标
越南	2020年5月至2020年12月的上网电价(FIT2)激励措施导致太阳能部署增加根据55号决议，2030年可再生能源(包括太阳能)占一次能源消费的比重为15-20%，2045年为25-30%
日本	根据经济产业省(METI) 2015年的《长期能源供需展望》，2030年太阳能光伏累计装机容量目标为64 GWAC 根据7月份工业部的政策草案，到2030年，36%-38%的电力供应将来自可再生能源
德国	根据2021年可再生能源法案(EEG 2021)，到2050年实现碳中和目标，到2030年实现100吉瓦太阳能容量目标 2021年6月的《气候保护法》将取得成就的年份从2050年改为2045年 2021年3月太阳能和储能项目的第二次技术中性创新招标获得了所有258兆瓦的招标容量。在2020年9月的上一轮融资中，几乎所有650兆瓦的产能都授予了太阳能项目，其中一半以上涉及电池存储
西班牙	西班牙国家能源和气候计划(NECP)宣布，到2030年太阳能光伏发电容量目标为39.2吉瓦西班牙于2021年5月批准的《气候变化法案》设定了到2030年可再生能源在最终能源消费中的份额为42%，在发电中的份额为74%的目标
墨西哥	2015年，《能源转型法案》(LTE)和《转型战略》规定的清洁能源目标中，清洁发电的最低份额到2018年达到25%，2021年达到30%，2024年达到35%，2035年达到40%，2050年达到50%。根据国家电力系统发展计划(PRODESEN)，到2025年，分布式太阳能光伏发电装机容量的目标是6gw，从2021年到2025年，公用事业规模光伏发电容量的目标增长约4.76 GW。
南非	根据2019年的综合资源计划，到2030年，预计将增加6吉瓦公用事业规模的太阳能光伏发电和6吉瓦分布式发电的装机容量，其中大部分将基于太阳能。到2030年，光伏装机容量占当前总电力供应的11%。
阿拉伯联合酋长国	根据《阿联酋2050年能源战略》，到2050年，可再生能源在总能源结构中的贡献将达到50%，发电导致的碳足迹将减少70%。
埃及	根据2035年综合可持续能源，可再生能源发电的供应目标是到2022年达到20%，到2035年达到42%。预计到2035年，太阳能光伏将提供22%的发电能源，CSP将提供3%的发电能源。
以色列	2020年，以色列宣布到2030年太阳能发电量增加15吉瓦，将可再生能源发电的国家电力目标从17%提高到30%。根据2018年的屋顶光伏激励计划，15千瓦以下的项目将有资格获得净计量和25年的FIT。