加強(qiáng)太陽(yáng)能科技創(chuàng)新 促進(jìn)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)

——“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃解讀之十

孔力

國(guó)家能源局和科技部適時(shí)推出的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，將對(duì)我國(guó)能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新和能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。我國(guó)地域廣闊，太陽(yáng)能資源豐富分布廣泛，總量足以滿足我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活等需求。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電已趨于成熟，成本快速下降，太陽(yáng)能熱發(fā)電與熱利用技術(shù)與應(yīng)用也發(fā)展迅猛。太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展將助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)成為我國(guó)重要的清潔電力能源

我國(guó)在太陽(yáng)能發(fā)電開(kāi)發(fā)利用方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新等方面取得了突出成果，光伏電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模已經(jīng)躋身全球前列。截至2021年底，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到10.63億千瓦，占總發(fā)電裝機(jī)容量的44.8%，其中光伏發(fā)電裝機(jī)3.06億千瓦，占全國(guó)總發(fā)電裝機(jī)容量的12.9%。2021年全國(guó)可再生能源發(fā)電量達(dá)2.48萬(wàn)億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的29.6%，其中光伏發(fā)電3259億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)25.1%，占全社會(huì)用電量的3.9%。

近年來(lái)，光伏制造業(yè)在海外“雙反”以及國(guó)內(nèi)支持政策不斷優(yōu)化調(diào)整的情況下取得了快速發(fā)展。2021年我國(guó)多晶硅產(chǎn)量達(dá)到50.5萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)27.5%；硅片產(chǎn)量達(dá)到227吉瓦，同比增長(zhǎng)40.6%；晶硅電池片產(chǎn)量達(dá)到198吉瓦，同比增長(zhǎng)46.9%；組件產(chǎn)量達(dá)到182吉瓦，同比增長(zhǎng)46.1%。2021年全國(guó)新增光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量54.88吉瓦，同比上升13.9%；累計(jì)光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到306吉瓦，新增和累計(jì)裝機(jī)容量均為全球第一。2021年中國(guó)光伏組件出口量達(dá)到98.5吉瓦，同比增長(zhǎng)23.1%，為全球應(yīng)對(duì)氣候變化作出了重要貢獻(xiàn)，為20多個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)光伏平價(jià)上網(wǎng)提供了支撐。

技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展的根本動(dòng)力

多年來(lái)，國(guó)家推出的各項(xiàng)科技發(fā)展計(jì)劃對(duì)可再生能源技術(shù)研發(fā)給予了持續(xù)支持，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)也加大了對(duì)科技研發(fā)的投入。這些投入在不斷提高我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)技術(shù)能力、提升國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)水平方面發(fā)揮了重要作用，促進(jìn)了我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)的發(fā)展。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面，我國(guó)已經(jīng)形成了硅材料、硅片、電池、組件為核心的晶體硅電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系，掌握了效率20%以上的背鈍化電池（PERC）、選擇性發(fā)射極電池（SE）、全背結(jié)電池、金屬穿孔卷繞（MWT）電池等高效晶體硅電池制備及工藝技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)的p型單晶PERC電池平均轉(zhuǎn)換效率達(dá)到23.1%，實(shí)驗(yàn)室最高效率超過(guò)了24.1%。批量生產(chǎn)常規(guī)多晶硅電池效率19.5%，多晶硅電池實(shí)驗(yàn)室最高效率超過(guò)23%，創(chuàng)造了多晶硅電池效率的世界紀(jì)錄。通過(guò)并購(gòu)和國(guó)際合作使得我國(guó)硅基、碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）等薄膜電池的研究和技術(shù)水平快速提升。逆變器等組部件技術(shù)水平逐漸與國(guó)際接軌，但其系統(tǒng)集成智能化技術(shù)水平仍有待提升。面向光伏發(fā)電規(guī)?；茫夥到y(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)取得多項(xiàng)重大突破，掌握了100兆瓦級(jí)并網(wǎng)光伏電站設(shè)計(jì)集成技術(shù)、兆瓦級(jí)光伏與建筑結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成技術(shù)、10~100兆瓦級(jí)水/光/柴/儲(chǔ)多能互補(bǔ)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)集成技術(shù)并開(kāi)展了示范。

光伏發(fā)電成本持續(xù)下降進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代

近年來(lái)，在技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)規(guī)模化發(fā)展的雙重推動(dòng)下，全球太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本快速下降。過(guò)去10年，我國(guó)太陽(yáng)能光伏電池組件和發(fā)電系統(tǒng)的成本雙雙下降約90%，成本只有原來(lái)的十分之一。光伏發(fā)電的電價(jià)在越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)低于火電電價(jià)，成為經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的電力產(chǎn)品。

地面光伏系統(tǒng)的初始全投資主要由組件、逆變器、支架、電纜、一次設(shè)備、二次設(shè)備等關(guān)鍵設(shè)備成本，以及土地費(fèi)用、電網(wǎng)接入、建安、管理費(fèi)用等部分構(gòu)成。光伏發(fā)電的電價(jià)成本除了設(shè)備投資以外，項(xiàng)目所在地的局部資源條件和運(yùn)行環(huán)境都是影響最終電價(jià)的重要因素。目前，從世界范圍來(lái)看，一些資源條件和運(yùn)行環(huán)境好的項(xiàng)目，其單位電價(jià)成本已經(jīng)達(dá)到或低于常規(guī)能源電價(jià)水平，可以實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。國(guó)內(nèi)在資源條件比較好的地區(qū)建設(shè)的集中式地面光伏電站，通過(guò)提高運(yùn)行效率，也可以做到電網(wǎng)側(cè)平價(jià)上網(wǎng)。

綜合考慮光伏電站的設(shè)備、運(yùn)維成本以及資源條件以后，通?？梢杂闷綔?zhǔn)發(fā)電成本來(lái)衡量光伏電站整個(gè)生命周期的單位發(fā)電成本，并可用來(lái)與其他電源發(fā)電成本對(duì)比。2021年，全投資模型下地面光伏電站在1800小時(shí)、1500小時(shí)、1200小時(shí)、1000小時(shí)等效利用小時(shí)數(shù)的平準(zhǔn)發(fā)電成本分別為0.21、0.25、0.31、0.37元/千瓦時(shí)，而全投資模型下分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)相應(yīng)的平準(zhǔn)發(fā)電成本分別為0.19、0.22、0.28、0.33元/千瓦時(shí)。

加強(qiáng)科技創(chuàng)新促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)成為主力能源

太陽(yáng)能除了具有資源豐富、清潔、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)外，也具有能量密度較低、具有一定的間歇性和波動(dòng)性等不足，不管從科技創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展，還是能源政策環(huán)境等方面都面臨許多艱巨的任務(wù)。除光伏發(fā)電技術(shù)本身以外，多能互補(bǔ)技術(shù)、儲(chǔ)能技術(shù)、智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展均有助于克服其間歇性和波動(dòng)性的不足，促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用。

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)方面，光伏電池技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)備將沿著高能效、低成本、長(zhǎng)壽命、智能化的技術(shù)方向發(fā)展。著力支持光伏系統(tǒng)及平衡部件技術(shù)創(chuàng)新和水平提升；著力支持高效率鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，研發(fā)大面積、高效率、高穩(wěn)定性、環(huán)境友好的鈣鈦礦電池，開(kāi)展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備及產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究；著力支持高效低成本太陽(yáng)能光伏電池技術(shù)研究，開(kāi)展隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）、異質(zhì)結(jié)（HJT）、背電極接觸（IBC）等新型晶硅電池低成本、高質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)研究，開(kāi)展高效光伏電池與建筑材料結(jié)合研究；著力支持光伏組件回收處理與再利用技術(shù)研究；著力支持太陽(yáng)能熱發(fā)電與綜合利用技術(shù)研究，探索太陽(yáng)能熱化學(xué)轉(zhuǎn)化與其他可再生能源互補(bǔ)技術(shù)，研發(fā)中溫太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)熱化學(xué)燃料轉(zhuǎn)化反應(yīng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)光熱發(fā)電與其他新能源多能互補(bǔ)集成系統(tǒng)。

儲(chǔ)能技術(shù)方面，著力研究大容量和大功率儲(chǔ)能技術(shù)，提高效率，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)在規(guī)模、壽命和成本上的跨越，在可再生能源大規(guī)模接入、傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)峰提效和區(qū)域供能方面，完成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、對(duì)國(guó)際儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有指導(dǎo)意義的系統(tǒng)解決方案和示范工程，形成一套完整的技術(shù)攻關(guān)、試驗(yàn)示范，以及工程應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)體系。

多能互補(bǔ)及分布式能源技術(shù)方面，探索多種可再生能源的互補(bǔ)利用及其與常規(guī)能源形式的綜合高效利用；開(kāi)展可再生能源高比例消納和外送的系列關(guān)鍵技術(shù)研究，建立不同氣候、用能需求的可再生能源供能系統(tǒng)示范。以可再生能源為主的能源系統(tǒng)的省區(qū)級(jí)/地市級(jí)研究和示范將是未來(lái)的發(fā)展方向。

智能電網(wǎng)技術(shù)方面，大力發(fā)展大容量遠(yuǎn)距離輸電和智能微網(wǎng)技術(shù)，助力我國(guó)大規(guī)模集中式可再生能源發(fā)電和分布式能源開(kāi)發(fā)利用，開(kāi)發(fā)多種電壓等級(jí)、交直流多種形式的接入技術(shù)和設(shè)備，促進(jìn)可再生能源的友好接入，提高可再生能源的消納能力，全面保障電網(wǎng)在大量接入可再生能源后的安全穩(wěn)定運(yùn)行；大力發(fā)展智能配用電技術(shù)，提高智能化水平，包括電動(dòng)汽車充換電技術(shù)、智能用電技術(shù)等，打造清潔、高效、智能化能源電力系統(tǒng)。（作者系中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員）

責(zé)任編輯：牛雅倩

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