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华体会体育光伏、储能行业研究(上)

2023-05-22 20:33:41
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  华体会体育是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。

  储能:从广义上讲,储能即能量存储,是指通过一种介质或者设备,把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来,基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。从狭义上讲,储能特指针对电能的存储,即利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。

  根据不同的储能技术,储能主要分为机械储能、电化学储能、热储能、化学储能、电磁储能等。利用这些储能技术,电能能以机械能、化学能、热能等形式存储下来,并适时反馈回电力网络。

  (1)快速发展期(2004-2008年)。2004年,德国对《可再生能源法》进行修订,完善上网电价补贴政策,欧洲国家相继出台激励政策大力扶持光伏产业发展,刺激了全球光伏市场需求的爆发式增长。中国光伏制造业在此背景下,利用国外的市场、先进技术、设备、资本等迅速形成规模。由于太阳能电池和组件环节进入门槛较低,所以发展初期国内制造商主要集中于光伏产业链中游,2007年超越日本成为全球最大的太阳能电池生产国。国外市场光伏产品需求激增使多晶硅供不应求,价格持续上涨,我国扩大对多晶硅的投资建设,产量迅速扩大,但仍然不能满足市场需求。此阶段,我国光伏产业产能巨大,但是由于多晶硅提纯技术被国外公司垄断,我国国内应用市场尚未完全启动,形成了原材料和需求市场“两头在外”的尴尬局面。

  (2)首次调整期(2008-2009年)。2008年爆发的金融危机,导致国际市场对光伏产品的需求量急剧下滑,严重影响了我国以出口为导向的光伏产业发展。整个光伏产业链产品价格大幅下降,2008-2009年期间多晶硅价格下降90%以上,从2008年的500美元/公斤暴跌至2009年的40美元/公斤。由于此阶段我国光伏产业仍然严重依赖国外市场,同时金融危机使金融机构失去对光伏产业的信心,多数光伏企业融资困难,陷入困境。

  (3)爆发增长期(2009-2011年)》2008年11月,我国出台了应对金融危机的一揽子经济刺激计划。为帮助光伏产业度过难关,国家实施补贴政策,加速国内应用市场的启动,与此同时,新能源产业被纳入七大战略性新兴产业,提升了投资者对光伏市场的信心,因此爆发了大规模投资热潮。2011年我国光伏发电装机累计容量达到2900兆瓦,同比增长224.75%。

  (4)剧烈调整期(2011-2013年)。2011年末以来,欧债危机爆发,德国等欧洲国家光伏补贴力度下降,光伏市场增速放缓。而2009年开始的投资热潮使我国光伏制造业产能増速过快,太阳能电池、组件产品大量积压,各企业为生存而竞相压价出售产品,最终导致光伏制造业陷入阶段性产能过剩,产品价格大幅下滑。同时光伏产业遭遇欧美的“双反”调查,使我国光伏企业失去了产业链中的成本优势,大量依赖出口的企业停产倒闭,几乎全行业陷入亏损,产业链各环节企业进入了洗牌阶段。

  (5)逐渐回暖期(2013-2018年)。2013年下半年来,在国家一系列光伏产业政策的大力支持下,我国光伏产业逐渐开始回暖。上网电价政策的出台进一步创造了稳定的市场环境,引发光伏装机热潮,光伏产品价格也随之回升,2013年开始我国新增光伏装机容量稳居全球第一,在政府大力扶持下,我国分布式光伏发电市场规模在2017年迅速扩大,新增装机达19.44吉瓦,同比增长3.6倍。经过前一阶段的剧烈调整,我国光伏产业格局发生了深刻变化,“两头在外”的局面得到大幅度的改善。

  (6)结构调整期(2018-至今)。随着“531新政”出台,光伏产业补贴退坡进程加快,严重影响了光伏电站建设,2018年国内新增装机量同比下滑16.58%,产业链价格也出现大幅下跌,部分企业因无法适应恶化的市场环境而退出。但是,政策洗礼过后,行业泡沫被戳破,大批落后产能被淘汰,光伏装机需求由政策驱动转向市场驱动,发展过热的光伏产业从高速发展转向高质量发展阶段,朝着更加健康稳定的方向前进。

  我国储能市场大致可分为三个发展阶段:一是储能萌芽期(20世纪中后期),20世纪60年代,国内开始抽水蓄能电站的研究,并建立第一座混合式抽水蓄能电站-岗南水电站,到20世纪90年代,抽水蓄能电站建设迎来高潮;二是储能发展初期(21世纪),21世纪初期,国内开始其他储能技术的研究,包含压缩空气储能等,直到2011年“十二五”规划纲要中储能作为智能电网的技术支撑在国家的政策性纲领文件中首次出现,之后储能行业政策规划陆续出台,推动储能行业发展。随着储能行业发展,储能项目广泛应用、技术水平快速提升、标准体系日趋完善,形成较为完整的产业体系和一批有国际竞争力的市场主体,储能成为能源领域经济新增长点。

  2020年是“新能源+储能”发展的大热元年,在高比例可再生能源消纳压力下,二十余省市相继出台了鼓励新能源配置储能的文件,储能配置比例在5%-20%不等,时长在1-2小时不等,这在一定程度上加速了相关省份储能规模的快速增长。到2021年11月22日,全国共有20省要求配置储能,配置比例基本不低于10%,其中河南、陕西部分要求达到20%。配置时间大部分为2h,其中河北市场化并网规模项目要求达到3h。

  2021年至今,全国共有25个省区发布了新能源配储政策,其中,不少地方对分布式光伏配套建设储能都提出了明确要求。而在这众多文件当中,以山东枣庄配储规模要求最高,为装机容量15%~30%建设储能,且时长2~4小时。除此之外,河南、陕西部分要求达到20%。配置时间大部分为2h,河北市场化并网规模项目要求达到3h。

  2022 年,全球光伏行业迎来里程碑式发展,累计装机突破 10 亿千瓦,较上年增长 24.3%。中、美、日、印、德、澳、韩、意、西及巴西为 2022 年十大光伏市场,总装机约占全球八成。我国新增装机 8740 万千瓦,同比增长 28.1%,光伏累计装机3.9亿千瓦,成为我国第三大电源。

  2022年起政策密集出台,储能在电力体系中地位逐步明确:发电侧消纳弃风弃光提供额外补偿,电网侧调峰调频补偿机制明晰、参与台区改造降低局部电力系统升级成本,用户侧扩大峰谷价差、高用电场景配储降本,储能经济性价值逐步显现,多场景需求扩张为储能带来新的需求增量,储能行业迎来加速增长期。

  电网侧的独立共享储能模式作为目前已经落地的商业模式,投资主体明确,模式灵活性、适用性、覆盖性都较有优势,也可有效提高储能利用率和储能项目收益率,也更容易参与电力市场辅助服务及现货市场,推动资本对储能电站投资积极性。

  三、能源装机规模的提高将用电核心矛盾转向尖峰负荷,储能需与其他解决方案协同支撑

  风电、光伏等可再生能源大规模并网,发电侧可控性变差,且分布式电源容量小、数据多,分散通过低压配网并网,改变了传统集中式大规模受控发电的电力系统结构,电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”转变,储能技术是尖峰负荷核心技术之一。

  目前,新能源装机量的提升我国发电装机量达到了约26亿千瓦,但仍然无法解决13亿的尖峰负荷缺电问题,尖峰负荷成为了新的用电矛盾。

  光伏系统集成与应用技术重点围绕大规模、高比例、多元化发展趋势,进一步发展了集中式和分布式光伏系统技术光伏制氢等“光伏 +”应用技术不断丰富,支撑了一批光伏系统集成应用新业态在集中式光伏电站方面。我国开发了基于AI组串逆变器IV 曲线在线诊断技术,实际应用可提高电站发电量超 3%,实现了国内无储能支撑的新能源电压源机组运行,验证了无储能构网型新能源机组“自同步电压源控制技术”。

  在逆变器技术发展方面,针对光伏并网高渗透率引起的系统稳定性问题及电网主动支撑要求,构网型逆变技术研究正逐步受到关注。采用基于阻抗自适应的构网型逆变技术及双模式自适应切换逆变控制策略,进行了实验验证和示范应用。针对多逆变器电站协调控制问题,提出了一种基于多逆变器光伏电站的分层模式控制技术和基于无源性理论的分布式协同稳定控制技术,可有效提升系统对复杂电网变化的适应能力。针对高效率、低成本大型光伏电站的需要,开展了光伏中压发电单元模块化技术及装备研究,两台集装箱式6兆瓦样机完成了 35 千伏挂网运行的实证研究,该级联型中压光伏逆变器具备 300 路MPPT。在逆变器产品发展方面,集中式逆变器、组串式逆变器和光储逆变器在单机功率等级、功率密度和功能等方面变化不大。微型逆变技术有所发展,推出了采用交流耦合的户用储能系统,该系统把电池和基于微逆技术的双向变换器进行了集成。

  近年来锂离子电池、液流电池、钠离子电池、压缩空气储能、重力储能等多项新型储能技术取得实质性突破,国内储能产业进入多元化发展阶段,未来在全球也将处于领先地位。

  储能电池方面,全球储能电池装机量及增速逐年上涨,全球储能电池市场需求量大;中国储能锂电池产量不断上涨,磷酸铁锂电池度电成本有望降低。受政策引导及行业技术迭代推动,储能电池下游市场发展潜力大、需求广阔,带动储能电池需求量不断扩大。

  PCS方面(PCS可分为5类=光伏3类(集中、组串、微逆)+储能2类(储能变流器、一体机),需求测算:预计2022年全球PCS总需求预计达到244GW,增速26%,中国57%,美国15%,欧洲119%;预计2023年全球PCS总需求达到354GW,增速45%,中国48%,美国45%,欧洲40%。竞争分析:增长:2019年前PCS行业主要由光伏拉动,2020年-2022年,与光伏+储能装机增速相关;2023年起,储能装机影响权重将越来越大;未来趋势:PCS企业基础在于制造,未来将在大储、工商业和户储三处发力。

  国内光储项目按应用模式可分为集中式光储和分布式光储。集中式光储主要是储能与“三北”地区的大型光伏电站相结合,实现削峰填谷,跟踪计划出力,提供电网支撑和平抑波动等功能。分布式光储的应用场景则相对多样,包括偏远地区储能、工业储能、海岛储能等,储能主要用于节省用户电费支出、参与需求响应、提高光伏自发自用水平、替代电缆铺设/减少柴油发电等。

  集中式光伏发电系统是在沙漠、戈壁、山地、水面等场地集中建设的光伏电站,所获的电力直接并入国家电网,国家电网通过接入高压输电系统供给远距离负荷。应用形式包括大型地面电站、农光互补、林光互补、水光互补项目等。集中式光伏电压等级高,一般为35KV或110KV电压并网。特点是占地面积大、输送距离远、投资大、建设周期长。

  分布式光伏发电系统指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统,一般建于户用屋顶、厂房顶和蔬菜大棚等地方,可就近发电、并网、转换、使用,可解决电力在升压及长距离输送过程中的损耗问题。分布式光伏电压等级低,一般是380V电压并网。分布式光伏具有占地面积小、输送距离近、投资小、建设周期短等特点。

  根据分布式光伏项目的投资主体是自然人还是企业,可将分布式光伏项目分为户用光伏和工商业分布式光伏发电项目两种。

  户用光伏项目:是由业主自建的户用自然人分布式光伏项目。户用光伏系统一般安装于家庭住宅屋顶或者院落,可满足业主自用电力需求、节约用电成本,还可“余电上网”,创造经济效益。同时,屋顶组件可遮挡太阳光线,与楼顶形成隔热层,降低室温,在减少能源消耗的同时,起到保护环境的作用。

  工商业分布式光伏发电项目:是指投资主体是企业,且单点并网装机容量小于6兆瓦的户用光伏以外的各类分布式光伏发电项目。工商业分布式电站一般安装于工业型厂房、商业建筑物、市政建筑物等工商业相关建筑屋顶。具有就地开发、就近消纳、投资成本低、建设周期快等特点。光伏组件安装于工商企业屋顶,可以起到隔热、防潮、保温作用,延长屋顶使用寿命,增加美观度。

  根据国家能源局的数据,2022 年国内光伏新增装机 87.41GW,2022年分布式光伏装机51.11GW,占比为58.5%,而集中式光伏占比为41.5%。截至2023年3月,全国光伏发电装机容量达到4.25亿千瓦,其中集中式光伏2.49亿千瓦,分布式光伏1.76亿千瓦。2023年一季度,全国光伏发电量1135亿千瓦时,同比增长34.9%。全国光伏发电利用率98%,同比提升0.7个百分点。太阳能发电投资完成522亿元,同比增长177.6%。

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