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太阳能:发光的未来

能源和力量

随着行业的发展,快速的城市化,广泛的商业化和人类生命的根本性数字化,地球的能源需求激增。世界所消耗的能量要比传统化石燃料所能产生的能量更多。对基于碳的燃料的过度依赖严重影响了环境,从而导致全球变暖,污染和各种健康危害。这使消费者之间的良心转向可再生能源。为了减少碳足迹,太阳能是最采用的可再生能源技术。

太阳能光伏:技术领导者

太阳能发电可以分为太阳能光伏(PV),并且浓缩太阳能(CSP)。由于技术优势,例如低辐照度和技术简单性,太阳能光伏的实施最高。从价格的角度来看,太阳能光伏正在赢得大量胜利,进一步推动了他们的收养。

比较太阳能技术

技术

太阳能光伏(PV)

浓缩太阳能(CSP)

工作原理

它通过吸收阳光来通过光伏效应,通过光线效应,导致电子破裂以产生电流。

它使用太阳的辐射来加热液体物质,该物质将进一步驱动加热发动机和发电机

类型

Mono-Si,薄膜,Multi-Si,其他

抛物线槽,动力塔,线性领路

资本成本

USD 825/kW- 2,825美元/kW

6,000美元/千瓦-USD 9,090/kW

效率

15%-20%

7%-25%

申请

太阳能农场,偏远地区,独立的电力,太空电力,屋顶太阳能,军事用途

发电,游泳池供暖,太阳能地板供暖,家用热水,HVAC,农业用途,热脱盐,工业过程

储能

不产生或存储热能;直接产生电力

能够使用热能储存(TES)技术存储能量,并在低阳光下使用存储的能量

水平的能源成本(LCOE) - 未补贴

29美元/MWH - 227美元/兆瓦

美元126/MWH - 156美元/兆瓦

资料来源:艾琳娜,拉扎德(2020),nrel

近年来,PV安装在水上而不是土地上。此安装技术称为浮动PV。浮动光伏系统固定在水中有锚固系统的浮动平台上。浮动光伏比其他光伏固定量更高,但增加了优势,例如为太阳能安装节省土地空间,尤其是在土地稀缺的国家。此外,漂浮的PVS有助于减少水体蒸发水,并改善水质,证明对商业水体非常有益。

2021年7月,国家热电公司有限公司(NTPC)委托在印度最大的印度浮动太阳能发电厂安得拉邦Simhadri的25 MW浮动PV发电厂。该工厂预计每年将为7,000户房屋供电,并减少4.6万吨二氧化碳(二氧化碳)。

浮动PV推动了PV段的技术发展太阳能市场,推动总体太阳能采用。

将太阳晶片的尺寸提高到燃料太阳能动力学

近年来,越来越多的太阳能大小的太阳能模块功率大大增加,而无需增强电压能力,从而有助于维持资本成本。晶片尺寸的增加有助于呈指数级降低光伏太阳能成本。从MO(156 mm×156 mm的侧长)增加到M6(166 mm×166 mm的侧长)到2019年末,引入了新的G12尺寸(210 mm×210 mm的侧面长度),这是最市市可用的大小。此外,还引入了M10尺寸(182 mm×182 mm侧长)。

预计将来,各种研究中心和制造公司将在晶圆尺寸方面的稳定改进为未来的高昂成本效益太阳能光伏系统铺平道路。

太阳能电池的技术改进以增强太阳能使用

由于生产设备的运营和资本成本较低,因此制造商选择了PERC(钝化的发射极罕见接触)太阳能电池是太阳能电池技术的最多。随着PERC细胞的高效率以及其益处,这些细胞在全球范围内首选。由于其高效率,钝化的接触细胞或TopCon细胞正在迅速增长。

在2020年,牛津PV展示了一种新型的太阳能电池C-Si/Perovskite Tandem Cell,效率为29.52%,使其成为有希望的新技术。此外,2021年6月,中国太阳能电池制造商Jinkosolar宣布,商用大小的N型单晶型TopCon细胞的效率为25.25%。正如2021年6月,中国朗迪和瓦桑公司宣布的那样,商业规模的异质结技术(HJT)太阳能电池几乎占效率的25.3%。

太阳能电池中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Solar Inc.,Trina Solar,First Solar,Waaree Group,Abengoa,Brightsource Energy,Inc。,Tata Power Solar Systems Ltd.,Yingli Solar,Esolar Inc.,Sunpower Corporation,Sunpower Corporation,Acciona Energia S.A. Azure Power和Vivaan Solar仅举几例。

加拿大太阳能公司,第一太阳能和Trina Solar是该市场的一些市场领导者。这些公司正在通过提高在较新地区的安装并提高现有能力的设施来提高其生产能力。

制造商在2020年的全球太阳能模块生产:

2021年9月,加拿大Solar Inc.宣布了与Slate和Mustang Solar PV和美国Trina Solar的电池存储项目的长期运营和维护协议,以其在太阳能模块的研究和开发方面的投资而闻名,使其一直处于该行业的前沿。

2021年9月,Trina Solar宣布了其一系列顶点模块的试验结果,该模块在极低的温度为-40°C下显示出非凡的机械性能。 2021年8月,第一太阳能在美国俄亥俄州宣布了一家新的制造工厂,该设施将乘以其PV模块生产能力。

太阳能工业景观正在飞跃和界限,许多初创公司都可以满足不断增长的全球太阳能电力需求。 RateSter,Raptor Maps,Sistine Solar,We Power,Mysun,Zunroof,Oorjan和Uron Energy等初创公司正在快速增长,从而改变了全球能源景观。

COVID-19大流行期间太阳能增长

在2020年,太阳能在所有可再生能源项目中的净容量添加最高。 2020年增加了这种功率的138 ​​GW发电能力,其中120 GW归因于太阳能PV项目。根据太阳能工业协会(SEIA)的数据,这种能力的增加比预测前的预测低37%。

通过技术,2020年可再生能源产生能力的增加:

资料来源:国际能源局(2021)

根据Solar Power Europe的数据,太阳能能力的增加描绘了比2019年的增长近18%。中国的太阳能安装48吉瓦的同比增长。美国还通过安装近19吉瓦太阳能项目,在太阳能设施中表现出色。但是,由于大流行,印度受到负面影响,政府资金重新分配,从而推迟了项目。

2020年太阳能增加的国家

资料来源:艾琳娜(2021)

据世界领先的财务咨询和资产管理公司之一拉扎德(Lazard)称,太阳能的成本竞争力在2020年提高,导致采用率更高,尤其是在煤炭,天然气和核燃料价格上涨之后。尽管2020年太阳能的出现出色的增长,但2021年上半年的晶圆,电池和模块制造商的价格上涨,这是由于Covid-19造成的供应链中断,硅价格上涨。铝成本的上升进一步增加了太阳能装置的封装成本。但是,根据全球太阳能委员会的说法,预计2021年将见证太阳能部门的巨大增长。

关键的政府能源目标和政策

国家

目标和政策

中国

  • 到2050年碳中立目标
  • 国家能源管理局(NEA)在2021年安装90 GW风能和太阳能的目标
  • 从2021年8月起,无补贴的时代,大型太阳能公园和大型屋顶系统将不再获得政府补贴

美国

  • 在2020年底,延长了两年的投资税收抵免(ITC),以增强太阳能部署
  • 到2035年,100%无碳污染的电力目标

越南

  • 从2020年5月到2020年12月,进料关税2(FIT2)激励措施导致太阳能部署增加
  • 根据第55号决议,可再生能源(包括太阳能)的份额在2030年为15-20%,2045年为25-30%

日本

  • 根据2015年经济,贸易和工业部(METI)的长期能源供应和需求前景,2030年的累积安装太阳能PV能力目标为64 GWAC
  • 根据该行业部政策的七月草案,到2030年,电源的36% - 将来自可再生能源

德国

  • 根据《可再生能源法》 2021年(EEG 2021),到2050年到2050年到2030年的碳中立性目标和100 GW的太阳能目标
  • 2021年6月的《气候保护法》将成就年度转移到2045年而不是2050年
  • 2021年3月的第二次技术中立创新招标授予了所有258 MW招标能力。在上一轮的2020年9月,几乎所有650兆瓦的容量均授予太阳能项目,其中一半以上涉及电池存储

西班牙

  • 西班牙国家能源与气候计划(NECP)宣布到2030年的太阳能光伏目标39.2 GW
  • 西班牙气候变化法,于2021年5月批准,到2030年将可再生能源的目标设定为最终能源消耗的42%,发电的份额为74%

墨西哥

  • 在2015年,《清洁能源》对《能源过渡法》(LTE)(LTE)和清洁发电最低份额的过渡策略为25%,到2021年为30%,到2024年为35%,到2035年为40%,到2050年为50%。
  • 根据国家电力系统开发计划(Prodesen)的说法,分布式太阳能PV的安装能力在2025年为6吉瓦,并且从2021 - 2025年的公用事业尺度PV容量为4.76 GW。

南非

  • 根据2019年综合资源计划,预计将在2030年之前安装6 GW公用事业规模的太阳能光伏和6 GW分布式生成。
  • 到2030年,当前总电力供应的安装PV容量为11%。

阿拉伯联合酋长国

  • 根据2050年阿联酋能源策略的数据,可再生能源在总能源组合中的贡献旨在到2050年50%,并且由于发电的发电而减少了该国的碳足迹。

埃及

  • 根据2035年综合可持续能源,可再生能源产生的电力供应量为20%到2022年,到2035年为42%。
  • 预计到2035年,太阳能光伏将提供22%和CSP的3%。

以色列

  • 2020年,以色列宣布到2030年的太阳能能力增加15 GW,以将可再生能源目标的全国电力从17%提高到30%。
  • 根据2018年屋顶光伏激励计划,15千瓦以下的项目将有资格获得净计量和25年的拟合度。

此外,据估计,政府的环境良心日益增加,以减少碳排放量,以推动过渡到可再生能源的过渡。这种类型的电力技术的成本效益和由于技术进步而提高的效率不断提高,预计将推动政府倡议提高太阳能,从而呈指数增长的市场规模。