助力碳中和，陽光下的機遇—— 中國光伏產業創新趨勢報告
經過十年發展，中國毋庸置疑已經成為全球光伏產業龍頭，并對全球低碳化轉型做出了突出貢獻。2020年9月，習近平總書記在聯合國大會上做出中國二氧化碳的排放量將在2030年之前達到峰值以及在2060年前實現碳中和的承諾，使得中國的可再生能源行業進入“倍速階段”。作為可再生能源行業中的主力軍，我國的光伏產業將會在
經過十年發展，中國毋庸置疑已經成為全球光伏產業龍頭，并對全球低碳化轉型做出了突出貢獻。2020年9月，習近平總書記在聯合國大會上做出中國二氧化碳的排放量將在2030年之前達到峰值以及在2060年前實現碳中和的承諾，使得中國的可再生能源行業進入“倍速階段”。作為可再生能源行業中的主力軍，我國的光伏產業將會在加速中國能源轉型的道路上發揮更加重要的影響力。
光伏產業鏈從上游的硅料、硅片環節開始，延伸到下游的電站運維、光伏板回收，相關技術的專業知識涉及物理、化學、材料科學、電子通信、機械制造等多個學科，且跨度較大。涵蓋光伏產業多個環節的技術創新趨勢報告，一方面有助于專注于某些環節的業內人士了解上下游環節的技術現狀，另一方面也期望可以為能源等相關領域的投資人提供一個全產業鏈的宏觀圖景。
報告的具體內容涵蓋宏觀政策、市場趨勢，以及具體的技術創新趨勢等等：
從宏觀政策來看：中國的消納保障機制以及發達國家提出的碳中和目標為中長期的光伏需求提供了支撐。中國的可再生能源配額消納保障機制在2020年正式實施以后，將會在能源消費端發揮積極作用，助力上游光伏產業規模的持續擴大。消納保障機制使得消納責任歸屬更明確，激勵地方政府大力扶持，促使企業直接增加新能源容量和促使電網企業完善電網規劃，加強新能源跨區外送，進而直接達到增加光伏需求的目的；另一方面，隨著歐盟提高2030年碳減排目標、日本、韓國相繼提出遠期碳中和目標，海外光伏市場需求未來也將迎來一波上漲。
從市場趨勢來看：在電力消費端，配額制能夠與綠證機制、可再生能源市場化交易等政策市場手段相互配合，共同促進光伏的生產與消納，更好地發揮市場交易與強制約束的作用。而在發電端，2021年中國光伏發電將迎來全面平價上網，光伏技術創新將從全生命周期發電小時數、電站運維成本和系統造價成本三個維度帶來的持續的度電成本下降。最后，即使去除國家光伏補貼收益后，光伏電站收益率仍十分可觀，具有與固定收益類資產一樣良好的穩定性，且兼具浮動收益類資產可能帶來的高收益性，項目內部收益率在7%-10%左右。近年來，光伏發電站組件成本和其他建造成本持續下降，光伏發電站內部收益率呈上升趨勢，具有良好的發展前景和投資價值。
除了從宏觀政策以及市場的角度出發全面了解中國光伏產業的機遇之外，光伏產業各個環節之中的創新技術也是光伏行業的從業者以及光伏產業的投資者應該聚焦的話題。本報告借此機遇為行業內外梳理了光伏產業從上游的硅料到下游的電廠智能運維的八大環節的創新機遇，他們分別是：
硅料環節：提純工藝
光伏行業對于硅料的純度要求達到6N-9N級別。再加上光伏電池向N型電池發展的趨勢，這使得行業對于上游的硅料的純度也有了新的要求。相關的企業加大對于硅烷法等技術的研發以及投入，可以使得上游的硅料提純工藝在光伏行業發展的潮流下再上新的臺階。
硅片環節：高純度石英砂
石英坩堝是單晶拉棒過程中裝放多晶硅原料的一次性石英器件。生產石英坩堝的主要原料是高純石英砂，而全球目前符合要求的礦源集中在個別地區，上游高端單晶硅片的生產面臨“卡脖子”風險。因此國產高純度人造工制二氧化硅，將在未來高純度硅片的生產環節中扮演重要角色。
電池環節：鈣鈦礦電池
盡管晶硅電池單瓦成本近年快速下降，但晶硅電池的材料成本下降空間日趨縮小，同時電池效率已經逼近其理論極限。而鈣鈦礦電池的材料成本低廉，吸光性能突出，單結效率在短短十年間從3.8%提升到25.5%，有望成為下一代的主流電池技術。
組件回收處理
未來光伏行業面臨的一大潛在難題就是太陽能光伏板的老化回收問題。然而，我國目前并沒有出臺光伏板回收的政策法規，專注于光伏板回收的企業也是寥寥無幾。在其核心技術的研發方面，由于硅料在光伏板中占有比較大的比重，如果能從舊光伏板中提取出純度較高的硅料在進行運用。這將會創造出較大的市場價值。
系統環節：追蹤支架
與固定傾斜支架相比，目前單軸跟蹤器可使電站的發電量的提升幅度在7%-37%的范圍之間，雙軸跟蹤器最多能提高40%的發電量。追蹤支架是一個軟硬件結合的技術。在硬件方面，利用先進的材料確保支架的穩定性并且在不斷追蹤最合適的光照角度下保持支架結構的強度；在軟件方面，追蹤角度的精準測算。這都是今后在追蹤支架環節上要突破的瓶頸問題。
應用開發環節：光伏建筑一體化
BIPV可以被視為工商業光伏屋頂項目開發模式的一種升級。最近，光伏行業的繁榮發展驅動了BIPV概念的快速回溫。在優質屋頂資源日益緊俏的同時，光伏系統造價成本快速下降，使得BIPV組件開始具有直接替代工廠彩鋼瓦屋頂的經濟性。
運維環節：清洗機器人
對光伏清洗機器人的需求取決于客戶對精細化運維的重視程度。傳統上電站運維單位可以憑借經驗和歷史數據，來判斷需要清洗的時點。而機器人自動高頻率清洗帶來的優勢，難以在項目投運初期被定量直觀地感受到。另外，運維單位自身預算有限，考核壓力不大，面對較高的前期投資，就缺少足夠的采購動力。這導致目前只有小部分污染特別嚴重的電站，才會配備清洗機器人，提高清洗頻率，或者是用于示范用途。但是經過比較，機器人清潔的成本相比傳統的清潔模式的成本仍然占有優勢。
運維環節：運維無人機
中國無人機巡檢市場還處在發展早期階段，國內許多無人機巡檢公司還停留在設備和技術層面，行業領先的國外公司已經將關注點轉移到更加專業的軟件和分析層面。國外運維精細化程度更高，更注重對故障發生前的篩查，以及積極開拓小型電站的業務。相對而言，目前國內的光伏電站運維受重視程度并不高。但隨著光伏平價時代的到來，預計未來光伏運維會有更加精細化的需求，中國無人機光伏巡檢的市場也會更加廣闊。
本報告的研究方法以桌面文獻研究為主，同時通過業內人士分享了解近期的光伏行業動態。光伏技術進步日新月異，由于團隊專業知識有限，撰寫內容難免有錯誤與疏漏，僅希望借此報告拋磚引玉，與更多行業同仁共同探討光伏產業下一個十年的創新升級之路。
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作者： 來源：能源發展網 責任編輯：jianping
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