新技术、新产品、新模式,2023光伏年度创新成果与未来技术方向

来源:索比光伏网发布时间:2024-01-12 10:48:10

经过二十年的发展,中国光伏技术在全球范围内已经是领先地位。在碳中和目标驱动下,光伏产业的技术进步和产业升级迈向新高度发展阶段,创新就是整个行业持续健康发展的生命线。

1月10日,索比光伏网主办的第二届光能杯·创新分享会在苏州盛大召开。会上,众位大咖围绕新技术、新产品、新模式三大主题展开讨论,并对2024年年度创新产品作出表彰。

嘉宾发言集萃

● 长三角太阳能光伏技术创新中心主任 沈辉教授

沈辉老师在致辞中表示,今天的太阳特别美,像鸡蛋黄一样挂在天际上,我们搞科学,做光伏,整天跟太阳打交道,我们要引以自豪。

所谓创新,非常重要,但我们不要忘了科学发现、技术发明及创新,所有自然界的规律,不是我们人所创造的,它藏在自然之间,我们需要找到它,把它列成规律,这就叫科学。

科学是公开的。但技术不一样,技术是发明的,是通过科学知识的掌握,创造出自己的智慧,是要申请专利的,这就是科学和技术的根本差别。所以我们不能将科学和技术混为一谈,目前我们在科学原创方面还有很多差距,一定要尊重科学原创,在这个基础上才能去创新。

● 上海交通大学太阳能研究所所长 沈文忠

2023年光伏行业“最”创新的就是TOPCon的背接触电池技术。2023年TOPCon产量在105-115GW,BC电池技术也崭露头角,2023年出货量在8-9GW,但异质结出货量不及预期,2023年出货约7GW。PERC电池正在快速淘汰,2023年出货量估计330-370GW。

技术路线竞争正促进TOPCon加速发展,TOPCon核心装备国产化已成熟,并具有高性价比,全产业链n型TOPCon新生态已形成,TOPCon背接触引领下一代电池发展。未来,八年左右,钙钛矿/异质结叠层太阳电池将推动晶硅电池效率达到30%以上。

● SEMI中国光伏标准技术委员会主席,一道新能首席技术官 宋登元

光伏产业的第一性原理是成本为先。2023年业内TOPCon电池效率提升几乎达到了1个百分点,无论是提效速度和潜力都远超出了预期。一道新能TOPCon量产平均电池效率达到了26%,认证效率最高效率达到26.36%。

从产能上来看,2023年底,一道新能形成了30GW电池和30GW组件产能,其中大部分为最先进的n型产能,目前在建的还有20GW电池和组件。未来,一道将形成50GW电池、组产业规模,未来,TOPCon电池提效潜力在27-28%。

● 捷佳伟创第三事业部副总经理 陈麒麟

2023年钙钛矿效率整体突破26%,这一技术发展为整个技术产业化奠定了良好基石。当前,异质结+钙钛矿的组合是叠层电池发展的主流,这一技术发展速度非常快,效率从年初的32.5%,到年底已推升至33.9%,一年内实现了1.5%绝对效率的推升。

目前,捷佳伟创可以全面布局提供给客户持续性发展的设备需求,其中创新五合一钙钛矿电池镀膜装备,可以降低设备面积需求、降低设备投资,以及完成多层膜叠加,进一步推升效率。捷佳伟创创新整合型量产设备可以带来面积降幅高达40%,设备投资降低高达30%。

● 东方日升高级产品经理 赵国镱

2023年,东方日升第四次刷新世界纪录,将异质结组件功率推到741.456W,异质结产能达27GW。

在功率保持率方面,异质结是唯一一款30年功率保持率在90%以上的产品。相比PERC,异质结发电量的增益可以做到5%-6%,相较于TOPCon,异质结发电量增益能做到1.5%-3%,在温度高的地区,增益效果更加明显。从整个电池技术的发展路线来看,异质结作为钙钛矿叠层的基底电池,未来功率很有希望突破900w、1000万。所以想要做好叠层电池一定要先做好异质结。

● 环晟光伏产品应用部副总监 程广增

截止到2023年底,环晟光伏组件总出货量突破24GW,叠瓦组件产能超20GW。

TOPCon市场需求快速增长,将成为继PERC后下一代主流电池技术。环晟组件结合G12 + TOPCon技术迭代,量产功率达到700W以上。环晟N型叠瓦技术具备高电池封装密度、产品安全可靠设计、领先TOPCon电池技术、电池三分片无损切割四大优势。环晟G12 N型叠瓦组件,秉承低开压设计理念,可以创造更高系统价值,并可以同时满足户用、工商业、地面电站的不同需求。

● 天合跟踪技术总监 闫德利

目前跟踪支架全球市场渗透率基本在47%左右,在优势国家可达到80%以上。反观国内市场,跟踪支架渗透率一直维持在7%~8%的水平。造成这个原因之一,主要是国内市场注重低静态成本投资,市场接受程度较低。但随着未来地面电站全面步入市场化交易,跟踪支架配合储能在调峰辅助侧将起到重大意义,其中搭配特高压建设的大基地项目将会是跟踪支架增量的主力军。

天合的全新开拓者1P产品解决方案具备更高土地利用率、高便利性、高稳定性、高适配性四大优势,在结构可靠性问题方面,天合跟踪方案通过权威且完善的风工程研究,并进行了力学仿真+檩条匹配性测试,加速运行测试、性能测试等,产品具备超高可靠性。

● 大恒能源股份有限公司华东大区销售经理 张成超

在影响光伏发电的主要因素中,组件积灰遮挡占比25%以上。2021年6月3日,大恒能源推出全面屏组件,并拥有全球专利知识产权。自发布以来,大恒全面屏组件已累计建设超10000个电站。全面屏组件可降低雨水排放阻力,提高雨水排放效果50%以上。实证数据表现,某个项目通过采用全面屏组件,2023年前三季度发电增益达8.09%。

此外,全面屏组件通过降低组件积水、积灰,极大降低电站的运维频次,在清洗运维成本上,每年可节省50%左右的清洗运维成本。

● 湖州市鹑火光电有限公司 蔡冰博士

与其他类型的电池相比,钙钛矿电池发展时间最短,但发展速度最快,仅仅十余年的时间,钙钛矿电池转化率由3%提升到26%以上,钙钛矿电池与晶硅叠层电池的效率更达到了33.9%。

目前市场上仍然缺乏成熟、系统化的制备工艺和设备解决方案,这也是鹑火光电公司正在致力于的发展方向。在高质量钙钛矿薄膜及电池制备技术方面,鹑火光电采用超低气流气淬成膜技术和双重后期处理策略,使得器件良品率从50%提高至90%,实现超过20%效率的大面积电池制备。目前,公司单节0.09CM2小面积电池最高效率25.71%,并正在采用钙钛矿与异质结技术,实现钙钛矿晶硅叠层产业和设备的全自主研发。

● 中国计量科学研究院研究员/首席计量师 熊利民

电池组件技术的发展正在推动测量技术的发展创新,为了增加光电转换效率,光伏科技人员在电池的紫外和红外波段都做了技术增强,因此我们在标准上对光谱适配度波段范围进行了拓展。

随着组件功率越来越大,1%的组件功率偏差也将在贸易中产生的不合理影响也越来越大。因此标准在评级上面增加了A+等级,分别在光谱匹配、辐照均匀性要求上严苛一倍,以期减小功率测量上的偏差。可以说,光伏制造技术的发展,推动了测试设备的进步,也推动了相关评判太阳模拟器性能要求的标准变化,推动了计量能力的发展。

中车时代电气绿能事业部副总工程师 吴恒亮

光伏电站应用环境愈加复杂,电气设备可靠性和电站安全性备受考验,电站精细化运维管理难度增加,因此数字化运管是大势所趋、 必经之路。

中车时代电气推出的电站智慧运维解决方案,采用将技术支撑和管理过程闭环起来的驱动手段,以科学、精准、高效的决策优化生产资源配置,实现无人、少人值守、集中与远程管理。最终形成光伏智能运维全景架构,覆盖监视、分析、诊断、管理四大功能板块,重点解决基于集中式逆变器的电站智能运维痛点, 并兼容组串式逆变器电站运维应用。

● 山西中来光能研发高级经理 张耕

山西中来光能采用新一代TOPCon2.0n型高效太阳能电池技术和工艺,具有完全的自主知识产权、领先的技术水准和强大的研发实力,所生产的n型TOPCon电池量产效率可达25%以上。

中来股份目前宣布已成功研发出一种全新的电池注入金属化技术JSIM,即中来独特注入金属化技术,通过独特的金属化工艺,优化了烧结温度,提升了开路电压、降低了接触电阻。最终有效提升了电池的光电转换效率,并完美解决TOPCon组件湿热测试后功率 衰减问题,为双面单玻找到了解决方案。

中节能太阳能科技(镇江)有限公司研发部 组件研发组主管 郑一杰

我国存量厂房建筑面积有116亿平,理论装机空间能达到69.6GW,在存量厂房屋面中,40%的屋顶因缺乏承载能力,无法可靠支撑传统组件,这也限制了工商业分布式光伏项目的推进和落地。

为此中节能镇江公司推出“飞燕”组件,采用高分子柔性材料,大大提升了组件柔韧度,最大弯曲半径0.45m,适合承重较低或有一定弧度屋面安装。为保证其轻柔弯曲的特点,飞燕主要由含有高分子材料的背板提供适当的刚性,因此重量仅为常规组件1/4。产品具备安全可靠、安装便捷、发电量优异等优势,飞燕柔性组件采用高透光性前板材料,其发电量能达常规组件90%以上,可为低承重屋顶提供更好的解决方案。

● 长三角BIPV研究院院长 卞水明

BIPV应用形式从大类上来说,分为屋顶、立面、建筑附属物三种类型。不同的建筑结构,对应不同的BIPV产品。在设计师设计建筑时,可以根据BIPV三种应用形式设计,选择正确的光伏建材,不仅能够替代传统建材,成为建筑的一部分,兼顾发电、建材和装饰功能,而且能够有效降低建筑能耗,减少建筑碳排放。

预计2025年建筑光伏有望从50GW跨越到200GW,年增在50GW左右,BIPV有望从每年新增1GW飞跃到2025年年新增30GW。

● 湖南筱豪新能源有限公司技术总监、南开大学海洋工程研究中心博士 周程晟

目前海上光伏案例形式有:桩基式、半潜式、漂浮式、预应力全柔性漂浮式。预应力全柔性漂浮式具备高性能与耐久性、轻量化与高强度、成本优化、环保与可持续性、智能化与自适应性几个优势。

全柔性设计的挑战主要体现在结构的复杂性,以及材料性能要求较高,需要具有高弹性、耐腐蚀和长期耐久性的新型材料。此外,需要对柔性结构在长期海洋环境中的性能进行有效评估,进行复杂的模拟和实地测试。当前,湖南筱豪新能源是国内“光伏+水务”领域大规模应用预应力柔性索结构光伏支架系统的开拓和引领者,目前公司在水务系统领域投资、建设的光伏电站装机容量已突破100MW。

● 华能清洁能源研究院 蒋河川博士

光伏柔性支架是一种源于建筑、桥梁领域的大跨度空间结构技术,具备大跨度、高净空、低成本、环境友好等优势,可以更好地与光伏和农业、光伏和治沙、光伏和林业的结合。

柔性支架最核心的是受风荷载控制的系统,华能清洁能源研究院通过大量测试分析,不管是两索还是三索,柔性支架的核心风阵效应有两种,第一种是竖弯,第二种是扭转。这两种风阵形式的核心都是寻找结构关键风振控制点。对于单层索系,我们采用预应力+地锚+L型杆件,把排与排之间连到一起,通过排间的连接,形成整体的稳定结构,抵抗扭转力。对于双层索,采用预应力+稳定索系统,将每一跨、每一排进行横向连接,用于抵抗风荷载。

年度创新大奖花落谁家?

会上,中国绿色供应链联盟光伏专委会秘书长 吕芳,为天合光能股份有限公司颁发“2023光能杯年度解决方案大奖”。

在碳中和形成全球共识的过程中,光伏产业正在依托碳中和进一步实现高质量发展,如何能够有效的协助集成商和业主,针对不同场景,选择最适合通用的系统布局,设计最优方案,提高整体收益率,降低生产成本,是当前光伏市场面临的重要挑战。因此,一站式解决方案成为解决当前协作应用市场痛点的关键。

其中,天合光能作为全球领先的光伏智慧能源整体解决方案提供商,凝聚行业内的优秀创新力量,全面公开210R产品解决方案,并呼吁行业回归创新的初衷:优化产业链配套、建设生态、降低度电成本,推动应用端价值最大化,助力行业走向更高质量发展主航道,对行业共同进步作出了突出贡献。

会上,上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠教授,为中节能太阳能科技(镇江)有限公司颁发2023光能杯“年度差异化创新产品大奖”。

伴随光伏市场热度持续走高,产品同质化现象日趋激烈。为此,中节能太阳能镇江公司整合各方资源,创新推出青天、飞燕、云长、女娲四款产品。与此同时,中节能太阳能镇江公司不断尝试向产业链上下游延伸,打造的节能光伏云平台生态圈,全方位覆盖光伏“企业智慧办公”“工厂智能制造”“电站智能运维”与“移动办公平台”,通过升级数字信息技术打开行业“合作一体化”新篇章。

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