“雙碳”背景下光伏行業(yè)發(fā)展分析

摘  要：文章針對(duì)雙碳背景下的光伏行業(yè)發(fā)展進(jìn)行了分析和探究，首先列舉了光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)，并指出了光伏產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的保障。與此同時(shí)，進(jìn)一步闡述了雙碳背景下光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各種新機(jī)遇，闡述了光伏在未來能源行業(yè)發(fā)展中的運(yùn)用，并在文章的最后提出了光伏產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展對(duì)策及建議，旨在為今后工程技術(shù)人員研究光伏技術(shù)在各行業(yè)中的應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

 

1 引言

 

雙碳目標(biāo)的提出，旨在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速轉(zhuǎn)型，保證后續(xù)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，有效節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保障行業(yè)的生態(tài)化建設(shè)?，F(xiàn)階段，光伏發(fā)電技術(shù)備受支持和倡導(dǎo)，隨著這項(xiàng)新型發(fā)電技術(shù)的廣泛推進(jìn)和運(yùn)用，我國(guó)現(xiàn)有光伏發(fā)電機(jī)全年發(fā)電量可達(dá)3000億kWh，這種新型環(huán)保的發(fā)電技術(shù)，不僅發(fā)電高效且安全性較強(qiáng)，可有效實(shí)現(xiàn)多能源的供應(yīng)，進(jìn)而順應(yīng)未來能源行業(yè)的新發(fā)展。因此，在雙碳背景下，光伏技術(shù)在新興能源產(chǎn)業(yè)中的運(yùn)用空間會(huì)愈加開闊。

2 光伏產(chǎn)業(yè)可助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

 

我國(guó)光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)日益迅猛，目前已基本實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電全方位化的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模，這種新型的光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅可以有效降低光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的能量消耗，同時(shí)也為工程技術(shù)人員在后續(xù)的發(fā)電技術(shù)革新中提供了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，在能源行業(yè)中，工程技術(shù)人員運(yùn)用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電，可有效改善能量的過度損耗，其不僅可以提升能量的利用率，還可以有效減少能量的回收周期，相較于傳統(tǒng)的發(fā)電模式而言，在相同時(shí)段的發(fā)電運(yùn)行過程中，運(yùn)用光伏技術(shù)發(fā)電的碳排放量幾乎為零。通過數(shù)據(jù)測(cè)算可知，產(chǎn)生同樣電量的燃煤發(fā)電系統(tǒng)排放的二氧化碳量約為800g/kW·h，而光伏發(fā)電的二氧化碳排放量?jī)H為50g/kW·h左右，由此可見，光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電過程可以有效減少碳的排放，對(duì)于雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

3“雙碳”背景下光伏發(fā)展的新機(jī)遇

 

3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展新機(jī)遇

 

隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其不僅可以有效降低行業(yè)內(nèi)的發(fā)電成本，滿足大部分地區(qū)的用電供應(yīng)，同時(shí)，光伏技術(shù)的開發(fā)進(jìn)一步促進(jìn)了集成化、多元化的行業(yè)轉(zhuǎn)型趨勢(shì)，提高了技術(shù)產(chǎn)品的價(jià)值。例如，現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的光伏建筑一體化以及汽車集成光伏等，以后者為例，以光伏技術(shù)理念研發(fā)而誕生的光電瓦屋頂、光電幕墻等新型技術(shù)產(chǎn)品，不僅可以有效節(jié)約電能，而且還可以在一定程度上節(jié)省建筑空間，從而達(dá)到更好的建筑效果。結(jié)合以往的數(shù)據(jù)顯示可知，在我國(guó)主要的光電建筑產(chǎn)品當(dāng)中，光電建筑一體化的總裝機(jī)容量現(xiàn)已達(dá)到約700MW，其總的安裝面積已達(dá)到約400萬m2，光伏建筑一體化的實(shí)現(xiàn)，使整體的建筑空間增量值約突破到千億元水平?，F(xiàn)階段，越來越多的大中型建筑工程企業(yè)相繼參與到光伏建筑一體化產(chǎn)品的研發(fā)和運(yùn)營(yíng)中，為未來光伏技術(shù)的發(fā)展提供了良好的機(jī)遇和動(dòng)力。

3.2 光伏儲(chǔ)能發(fā)展新機(jī)遇

 

因光伏發(fā)電系統(tǒng)受日照的影響較大，因此，在其發(fā)電供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的電量多會(huì)產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象，這也是引起供求矛盾的一個(gè)最主要的問題，同時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模鋪設(shè)，會(huì)與原有的電網(wǎng)架構(gòu)和系統(tǒng)產(chǎn)生一定的沖突，在兩者不能完全兼容的前提下，為了有效緩解供求矛盾，實(shí)現(xiàn)光伏供電的平穩(wěn)運(yùn)行，工程技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上，可研究光伏發(fā)電系統(tǒng)自發(fā)電到配電傳輸各個(gè)環(huán)節(jié)的高效連通。結(jié)合國(guó)家發(fā)展部門頒布的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提到“到 2025 年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3000萬kW，到2030年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化。”與此同時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效支持光伏發(fā)電系統(tǒng)整體的穩(wěn)定運(yùn)行。現(xiàn)階段，我國(guó)已在黑龍江省搭建了全球首個(gè)光伏儲(chǔ)能戶外實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)約占20%系統(tǒng)容量前提下2h以上的儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)。此光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目一方面為新型光伏發(fā)電系統(tǒng)的研發(fā)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)，另一方面，可有效支持光伏發(fā)電運(yùn)行期間可能遇到的供電不足等問題，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的后續(xù)研發(fā)提供技術(shù)支持，同時(shí)，可有效解決電能傳輸過程中的短期波動(dòng)，穩(wěn)定電壓，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)儲(chǔ)能，為后續(xù)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究提供了良好的機(jī)遇。

3.3 光伏制氫技術(shù)新機(jī)遇

 

現(xiàn)階段，我國(guó)燃?xì)赓Y源的使用率相比煤炭較少，因此，雙碳計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)可以有效推進(jìn)我國(guó)新型能源的開發(fā)?，F(xiàn)備受關(guān)注的氫能源主要以化合態(tài)的形式存在，不僅成本低廉，而且在燃燒的過程中會(huì)生成水，有效避免了對(duì)周圍環(huán)境的污染。作為一種新型能源，其在存儲(chǔ)、運(yùn)輸、運(yùn)用領(lǐng)域等方面都需未來研究人員的跟進(jìn)探索，也是現(xiàn)階段需要解決的重點(diǎn)技術(shù)難題。與此同時(shí)，技術(shù)人員還可以通過對(duì)化石燃料的冶煉得到氫氣，或者從工業(yè)副產(chǎn)品中提煉氫。然而，通過此類方式獲取的氫純度較低，且在燃燒的過程中會(huì)伴隨少量二氧化碳的排放，不能達(dá)到清潔能源的標(biāo)準(zhǔn)。光伏制氫技術(shù)的誕生，不僅有效提高了氫氣的提煉純度，且在提煉的過程中，二氧化碳的排放量為零，其主要依據(jù)光伏發(fā)電和電解水原理獲取氫氣，氫氣的制取設(shè)備及所需的材料成本較低，而獲取的氫氣純度能夠滿足工業(yè)加工所需材料的標(biāo)準(zhǔn)。因此，將光伏技術(shù)運(yùn)用于制氫產(chǎn)業(yè)，可以有效推進(jìn)我國(guó)新型能源的研發(fā)進(jìn)度，在開拓光伏制氫產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，有效助力了雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。鑒于未來可再生能源的運(yùn)用趨勢(shì)愈發(fā)明顯，光伏制氫可以更多地滿足未來工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各種需求。另外，光伏制氫可以促進(jìn)相關(guān)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障生產(chǎn)過程與周圍環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，有效保護(hù)環(huán)境，避免環(huán)境污染。

3.4 光伏技術(shù)在未來能源行業(yè)中的運(yùn)用

 

3.4.1　當(dāng)前能源網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀

 

能源網(wǎng)絡(luò)是經(jīng)能源獨(dú)立發(fā)電并網(wǎng)后，再進(jìn)行電能的獨(dú)立調(diào)度傳輸，以此來滿足用戶的用網(wǎng)需求。但無論是風(fēng)能、光能等能源，在其逆變并網(wǎng)的過程中，因沒有儲(chǔ)能設(shè)備，不能實(shí)現(xiàn)電力的持續(xù)供應(yīng)，多數(shù)情況下容易出現(xiàn)電壓和電流的不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致斷電現(xiàn)象。同時(shí)，光能或風(fēng)能供電系統(tǒng)受天氣條件的影響較大，單純靠其中的一種形式供應(yīng)發(fā)電，不能夠滿足能源網(wǎng)絡(luò)的整體供電需求。另外，在天氣條件較好的情況下，可能還會(huì)出現(xiàn)電能過剩的問題，在一定程度上造成電能損耗。

3.4.2　多能互補(bǔ)能源網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

 

多能互補(bǔ)能源網(wǎng)絡(luò)是通過增加逆變器、電池存儲(chǔ)設(shè)備等，對(duì)風(fēng)能和光能供電系統(tǒng)的運(yùn)行流程加以調(diào)節(jié)，優(yōu)化了電能在產(chǎn)生、存儲(chǔ)和傳輸過程中的安全性和有效性，保證了產(chǎn)出電能的高效利用，充分發(fā)揮了其可再生優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，其優(yōu)化之后的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成更為復(fù)雜，工程技術(shù)人員可通過對(duì)各子系統(tǒng)之間的耦合作用進(jìn)行分析，有效規(guī)避電能傳輸過程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)性問題。然而，多能互補(bǔ)能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有個(gè)較大的弊端，當(dāng)其中一項(xiàng)子系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)連帶整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的故障，進(jìn)而造成較大損失。因此，工程技術(shù)人員要在多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，制定更為精準(zhǔn)、全方位的管控機(jī)制，有效抵御系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn) ，推進(jìn)多能互補(bǔ)能源網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化和升級(jí)。

3.4.3　光伏產(chǎn)業(yè)在能源網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用

 

基于光伏網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的可再生能源社區(qū)主要由現(xiàn)代化智能社區(qū)和半自主能源站等部分共同組成。其融合運(yùn)用了包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)、氫能電解器、智能控制系統(tǒng)等，并由此覆蓋了氫氣網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、熱力網(wǎng)、混合電網(wǎng)等四大能源網(wǎng)絡(luò)社區(qū)主體。其中，以光伏技術(shù)為主導(dǎo)的系統(tǒng)為整個(gè)能源社區(qū)提供了大部分的電能生產(chǎn)，用于滿足日常生產(chǎn)和生活的用電需求。同時(shí)，通過光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)可將過剩的電能儲(chǔ)存起來，轉(zhuǎn)換為制氫的能源，而氫能又可轉(zhuǎn)化為電能，由此實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)再生利用，為人們提供高效環(huán)保、清潔的能源。

4 光伏行業(yè)的發(fā)展對(duì)策及建議

 

4.1 制定相關(guān)政策

 

依據(jù)現(xiàn)階段的市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及需求，政府部門可出臺(tái)相應(yīng)的光伏技術(shù)研發(fā)政策，用以助推新能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究和推進(jìn)。同時(shí)，兼顧環(huán)保理念，基于對(duì)相關(guān)光伏產(chǎn)業(yè)政策的優(yōu)化調(diào)整，可進(jìn)一步完善光伏產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中的管控機(jī)制及相關(guān)條例。鼓勵(lì)相關(guān)技術(shù)部門及企業(yè)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，同時(shí)，政府可加大對(duì)相應(yīng)光伏技術(shù)研發(fā)方面的資金投入，進(jìn)一步促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的系統(tǒng)化建設(shè)。

4.2 促進(jìn)能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型

 

為進(jìn)一步推進(jìn)新型光伏能源系統(tǒng)的建設(shè)，工程技術(shù)人員要進(jìn)一步的完善光伏技術(shù)的研發(fā)，以支持光伏能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。①工程技術(shù)人員可以在節(jié)能環(huán)保理念的基礎(chǔ)上，定期開展對(duì)光伏能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，并針對(duì)問題出具科學(xué)的解決方案，提升光伏能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。②完善光伏能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)，以此滿足各類可再生能源的高效存儲(chǔ)和運(yùn)輸需求。③光伏技術(shù)企業(yè)之間可加強(qiáng)交流與溝通合作，進(jìn)一步開拓光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，以適應(yīng)多元化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)光伏技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，充分發(fā)揮光伏產(chǎn)業(yè)下包括能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等各類光伏產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

4.3 培養(yǎng)專業(yè)的光伏技術(shù)人才

 

為支持光伏產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，相關(guān)光伏技術(shù)企業(yè)要注重引進(jìn)專業(yè)的技術(shù)型人才，并以此組建專業(yè)的人才隊(duì)伍，儲(chǔ)備充足的技術(shù)型人才資源。①在人才引進(jìn)方面，可制定相應(yīng)的人才引進(jìn)計(jì)劃，通過與科研單位或高校的合作，提高人才引入的門檻和質(zhì)量。②在人才培育方面，可通過長(zhǎng)期培養(yǎng)策略，將引進(jìn)的人才規(guī)劃為研發(fā)型、技術(shù)型、拓展型三類，以備后續(xù)滿足光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

5 結(jié)語

綜上所述，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以進(jìn)一步推進(jìn)當(dāng)下雙碳計(jì)劃的落實(shí)和實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，工程技術(shù)人員要高效把握光伏技術(shù)在發(fā)電、儲(chǔ)能等相關(guān)能源網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研發(fā)和運(yùn)用，推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，助力雙碳計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)。