近年來(lái)，在技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規模和技術(shù)水平均達到世界領(lǐng)先水平。放眼“十四五”時(shí)期，精心謀劃、提前布局，加強光伏技術(shù)創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)升級，是提升核心源動(dòng)力，推動(dòng)光伏發(fā)電高質(zhì)量、低成本、大規模發(fā)展的重要保障。

 

 

　?。ㄒ唬┦澜绻夥l(fā)電技術(shù)發(fā)展現狀

 

　　大力發(fā)展可再生能源已成為全球能源革命和應對氣候變化的主導方向和一致行動(dòng)。近年來(lái)，光伏發(fā)電作為重要的可再生能源發(fā)電技術(shù)取得了快速發(fā)展，在很多國家已成為清潔、低碳并具有價(jià)格競爭力的能源形式。2020年全球新增光伏發(fā)電裝機1.27億千瓦，累計裝機規模達到7.07億千瓦。

 

　　晶體硅電池仍是光伏電池產(chǎn)業(yè)化主流技術(shù)，新型電池發(fā)展迅速。光伏電池作為光伏行業(yè)的核心部件，根據工藝和原材料不同主要可分為晶體硅電池、薄膜電池、鈣鈦礦電池、有機電池等。其中，晶體硅電池由于其轉換效率高、原材料來(lái)源豐富、無(wú)毒無(wú)害等優(yōu)點(diǎn)，占據了光伏電池規?；a(chǎn)與應用的主體。近年來(lái)，PERC（發(fā)射極鈍化和背面接觸）技術(shù)的廣泛應用，進(jìn)一步推動(dòng)晶體硅電池轉換效率的提高。另一方面，以鈣鈦礦電池為代表的新型電池成為世界范圍內的研究熱點(diǎn)，轉換效率快速提升，實(shí)驗室最高轉換效率已接近晶體硅電池，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程逐步推進(jìn)，但其在大面積應用、器件穩定性等方面仍面臨挑戰。

 

　　光伏系統精細化水平不斷提升，應用模式多樣化。光伏系統子陣容量不斷增大，1500伏光伏系統應用比例已經(jīng)逐步超過(guò)1000伏系統，并網(wǎng)安全性、可靠性標準不斷提高，光伏電站發(fā)電能力與電能質(zhì)量不斷提升。“光伏+農業(yè)”“光伏+畜牧業(yè)”“光伏+建筑”“光伏+漁業(yè)”等復合應用形式規模不斷擴大，微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)等光伏發(fā)電與電網(wǎng)的深入融合逐步成為電力行業(yè)新業(yè)態(tài)。

 

　?。ǘ┦澜绻夥l(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢

 

　　世界各國持續深化布局光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng )新，作為推進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要戰略舉措，通過(guò)全覆蓋布局先進(jìn)材料、制造和系統應用各環(huán)節研發(fā)實(shí)現成本降低與競爭力提升。

 

　　光伏核心器件朝高效率、低能耗、低成本方向發(fā)展。晶體硅電池已構建了完備的全產(chǎn)業(yè)鏈，將繼續占據光伏電池生產(chǎn)量的主要份額，未來(lái)將進(jìn)一步向著(zhù)更高的轉換效率、更少的原材料消耗、更低的能源消耗、更低的制造成本的方向發(fā)展。鈣鈦礦電池、疊層電池作為未來(lái)光伏電池技術(shù)重要的發(fā)展方向，世界各國均在此方面重點(diǎn)投入，著(zhù)力提升器件性能與穩定性，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化布局，在解決大面積、穩定性等方面的問(wèn)題后，鈣鈦礦電池將有望改變光伏應用市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)格局。

 

　　光伏應用向多利用場(chǎng)景方向發(fā)展。世界各國結合自身實(shí)際情況，積極推動(dòng)光伏建筑一體化、漂浮式光伏、光伏+農業(yè)、光伏車(chē)棚等多種新型應用形式發(fā)展，與之相關(guān)的特異性產(chǎn)品技術(shù)、聯(lián)合運行控制技術(shù)等成為研究重點(diǎn)。

 

　?。ㄈ┪覈夥l(fā)電技術(shù)現狀

 

　　“十三五”期間，在產(chǎn)業(yè)規?？焖贁U大的帶動(dòng)下，我國光伏發(fā)電技術(shù)取得快速發(fā)展，光伏電池、組件等關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平；生產(chǎn)設備技術(shù)不斷升級，基本實(shí)現國產(chǎn)化；光伏發(fā)電系統成套技術(shù)不斷優(yōu)化完善，智能化水平顯著(zhù)提升。

 

　　光伏電池組件技術(shù)快速迭代，產(chǎn)業(yè)化制造水平世界領(lǐng)先。到“十三五”末，我國光伏電池制造環(huán)節基本實(shí)現了從傳統“多晶鋁背場(chǎng)”技術(shù)到“單晶PERC”技術(shù)的更新?lián)Q代，主流規?；慨a(chǎn)晶體硅電池平均轉換效率從“十三五”初期的18.5%提升至22.8%，實(shí)現跨越式發(fā)展。TOPCon（隧穿氧化層鈍化接觸）、HJT（異質(zhì)結）、IBC（背電極接觸）等新型晶體硅高效電池與組件技術(shù)產(chǎn)業(yè)化水平不斷提高，頭部企業(yè)多次刷新產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)轉換效率世界紀錄，已具備規?；a(chǎn)能力與較強的國際競爭力。鈣鈦礦等新一代高效電池技術(shù)保持與世界齊頭并進(jìn)，研究機構多次創(chuàng )造鈣鈦礦電池實(shí)驗室轉換效率世界紀錄，部分企業(yè)已開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)研究，并多次刷新產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)組件轉換效率紀錄。

 

　　光伏發(fā)電制造設備水平明顯提升，基本實(shí)現國產(chǎn)化。我國光伏設備實(shí)現了從低端向高端發(fā)展，產(chǎn)品定制化程度不斷提高，高產(chǎn)能與高效自動(dòng)化能力不斷提升，自動(dòng)化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化程度的提升推動(dòng)光伏制造向光伏智造轉變。多晶硅硅片、電池片、組件各環(huán)節生產(chǎn)裝備已基本實(shí)現國產(chǎn)化。

 

　　光伏發(fā)電系統技術(shù)不斷優(yōu)化，智能化運維助力發(fā)電能力提升。大量新技術(shù)被應用于光伏電站整體設計以及系統級優(yōu)化。光伏支架跟蹤系統、1500伏電壓的采用有效提高了光伏發(fā)電系統的實(shí)際發(fā)電能力；智能機器人、無(wú)人機、大數據、遠程監控、先進(jìn)通信技術(shù)等已在電站運行中使用。

 

　?。ㄋ模┪覈夥l(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢

 

　　作為全球最大的光伏發(fā)電應用市場(chǎng)，我國已成為各類(lèi)新型光伏電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化轉化與應用的孵化地。未來(lái)我國將繼續聚焦國際光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)方向，引領(lǐng)全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化技術(shù)持續創(chuàng )新發(fā)展。

 

　　光伏電池效率進(jìn)一步提升。晶體硅電池仍將在一段時(shí)間內保持主導地位，并以PERC技術(shù)為主。采用TOPCon或HJT技術(shù)的N型晶體硅電池在綜合考慮效率、成本、規模，具備較好市場(chǎng)競爭力后，有望成為下一個(gè)主流光伏電池技術(shù)。鈣鈦礦電池等基于新材料體系的高效光伏電池以及疊層電池作為研究熱點(diǎn)，待產(chǎn)業(yè)化技術(shù)逐步成熟后有望帶來(lái)下一個(gè)光伏電池轉換效率的階躍式提升。

 

　　光伏組件高效率與高可靠性并進(jìn)。半片技術(shù)、疊瓦技術(shù)、多主柵等組件技術(shù)將進(jìn)一步廣泛應用，雙面組件將逐步成為市場(chǎng)主流，提升組件效率與發(fā)電能力。新型封裝技術(shù)與封裝材料進(jìn)一步提升組件可靠性。

 

　　光伏發(fā)電系統智能化、多元化發(fā)展。逆變器將向大功率單體機、高電壓接入、智能化方向發(fā)展，不斷深化與儲能技術(shù)的融合，智能運行與維護技術(shù)水平不斷提高。光伏建筑一體化等新場(chǎng)景應用技術(shù)不斷完善，拓展應用光伏發(fā)電開(kāi)發(fā)空間。

 

 

　　據預測，為實(shí)現碳達峰、碳中和目標，到2030年，我國光伏發(fā)電裝機需要達到9~10億千瓦；到2060年，則需要達到30~35億千瓦。光伏發(fā)電在迎來(lái)空前發(fā)展機遇與發(fā)展空間的同時(shí)，也面臨諸多挑戰，光伏發(fā)電技術(shù)創(chuàng )新將成為應對這些挑戰的關(guān)鍵因素。

 

　　加強技術(shù)創(chuàng )新，提高土地綜合利用價(jià)值，促進(jìn)光伏大規模發(fā)展。據測算，我國太陽(yáng)能可開(kāi)發(fā)潛力可達千億千瓦量級，但考慮生態(tài)紅線(xiàn)與基本農田因素，約44%的國土面積不能用作光伏等新能源項目開(kāi)發(fā)，國家林業(yè)和草原局等部門(mén)對新能源開(kāi)發(fā)要求日趨規范。在新形勢下，迫切需要進(jìn)一步提高光伏發(fā)電單位面積發(fā)電能力，減少光伏發(fā)電項目建設用地需求，同時(shí)加強土地綜合利用，提高土地利用效率。一方面，通過(guò)新材料、新技術(shù)的應用，提高光伏電池組件轉換效率，提升光伏組件單位面積的發(fā)電能力；另一方面，不斷優(yōu)化光伏發(fā)電系統設計與建設水平，開(kāi)展應用模式創(chuàng )新，加強光伏電站全生命周期的智能化管理和運維，提高光伏電站的發(fā)電效率。

 

　　光伏發(fā)電并網(wǎng)性能進(jìn)一步提升，滿(mǎn)足高滲透率應用要求。隨著(zhù)光伏發(fā)電在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高，電力系統將迎來(lái)安全、穩定、電能質(zhì)量、經(jīng)濟性等多方面的挑戰。作為構建以新能源為主體的新型電力系統的重要組成部分，提升光伏發(fā)電功率預測精度、提高光伏系統主動(dòng)支撐與抵御電力系統擾動(dòng)等涉網(wǎng)性能將成為重要研究方向。

 

　　分布式光伏與其他領(lǐng)域的融合發(fā)展將成為未來(lái)光伏發(fā)電重要的組成部分。在穩步推進(jìn)規?；夥亟ㄔO的同時(shí)，光伏建筑一體化、光伏與交通、新基建設施融合發(fā)展等新型應用形式對光伏產(chǎn)品性能、光伏發(fā)電系統提出了新的要求，需要結合特異性場(chǎng)景應用條件，持續推動(dòng)光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

 

　　健全光伏發(fā)電全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)鏈。伴隨著(zhù)近年我國光伏發(fā)電裝機規模的快速增長(cháng)，生命期滿(mǎn)光伏組件回收問(wèn)題也日益受到關(guān)注。結合我國光伏發(fā)電規模增速，預計我國將在2040年左右集中迎來(lái)光伏組件回收處理的第一個(gè)需求高峰期。放眼長(cháng)遠，在碳達峰、碳中和目標的要求下，亟須完善到期光伏組件的無(wú)害化回收處理技術(shù)，并推向產(chǎn)業(yè)化，補全光伏發(fā)電全生命周期綠色產(chǎn)業(yè)鏈的最后一環(huán)。

 

　　強產(chǎn)能保障光伏發(fā)展目標落實(shí)。2020年，我國光伏組件產(chǎn)能2.443億千瓦，實(shí)際產(chǎn)量1.246億千瓦，約六成組件銷(xiāo)往海外，“十四五”期間仍需進(jìn)一步提高光伏產(chǎn)品的產(chǎn)能保障。一方面，需要進(jìn)一步發(fā)展光伏電池、組件、逆變器等核心部件的智能化制造技術(shù)，提升智能化生產(chǎn)水平，提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)能力；另一方面，需要進(jìn)一步開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，盡快突破少部分關(guān)鍵制造設備零部件的國產(chǎn)化技術(shù)，消除發(fā)展潛在瓶頸。

 

 

　　綜合對碳達峰、碳中和形勢下光伏發(fā)電行業(yè)技術(shù)發(fā)展的需求分析，“十四五”期間，我國光伏發(fā)電技術(shù)有望延續“十三五”快速發(fā)展的勢頭，在國家整體發(fā)展目標的指引下，重點(diǎn)針對產(chǎn)業(yè)鏈中存在的關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展研究和突破，“補短板、鍛長(cháng)板”，不斷提升我國光伏發(fā)電行業(yè)技術(shù)水平，助力碳達峰、碳中和目標的實(shí)現。

 

　?。ㄒ唬┌l(fā)展高效低成本光伏電池技術(shù)

 

　　構建高效低成本晶硅電池新業(yè)態(tài)，進(jìn)一步提高晶硅電池轉換效率，推動(dòng)高效新技術(shù)廣泛應用，提升光伏發(fā)電系統單位面積發(fā)電能力。一是重點(diǎn)針對TOPCon、HJT、IBC等新型晶體硅電池的低成本高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)開(kāi)展研究，發(fā)展高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵材料、工藝與裝備制造技術(shù)，進(jìn)一步提高電池產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)效率與電池轉換效率，降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)高效晶體硅電池規?；瘧?，具體包括低成本高效清洗技術(shù)、高質(zhì)量鈍化技術(shù)、低成本金屬化技術(shù)等方面的研究。二是針對低成本高質(zhì)量硅片的生產(chǎn)制造技術(shù)開(kāi)展研究。重點(diǎn)突破低成本高效硅顆粒料制備、連續拉晶、N型與摻鎵P型硅棒制備技術(shù)，從產(chǎn)業(yè)鏈源頭加強對規?；l(fā)展的支撐。同時(shí)，發(fā)展大尺寸超薄硅片切割技術(shù)，掌握超薄硅片切割工藝，完成配套設備、相關(guān)主輔材開(kāi)發(fā)及配套技術(shù)研究，實(shí)現大尺寸超薄硅片穩定切割和產(chǎn)出，支持低硅成本光伏電池發(fā)展。

 

　?。ǘ┘訌姼咝р}鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究

 

　　緊扣世界光伏技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)，開(kāi)展新型鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的集中攻關(guān)，推動(dòng)單結鈣鈦礦電池的規?；慨a(chǎn)。同時(shí)，開(kāi)發(fā)高效疊層電池工藝，突破單結電池效率極限，實(shí)現光伏電池轉換效率的階躍式提升。一是研究大面積高效率、高穩定性環(huán)境友好型鈣鈦礦電池成套制備技術(shù)，開(kāi)發(fā)高可靠性組件級聯(lián)與封裝技術(shù)，研制基于溶液法與物理法的量產(chǎn)工藝制程設備，實(shí)現高效單結鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)。二是開(kāi)展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備技術(shù)研究，優(yōu)化疊層結構設計與制備工藝，大幅提高光伏電池發(fā)電效率，逐步實(shí)現產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)能力。

 

　?。ㄈ┩苿?dòng)光伏發(fā)電并網(wǎng)性能提升

 

　　開(kāi)展新型高效大容量光伏并網(wǎng)技術(shù)研究與示范試驗，突破中壓并網(wǎng)逆變器關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展弱電網(wǎng)條件下耦合諧振機理及抑制策略、有功備用和儲能單元相結合的最優(yōu)自適應虛擬同步技術(shù)、高功率密度中壓發(fā)電模塊優(yōu)化設計與系統集成實(shí)證測試技術(shù)等研究，研制交流直掛式中壓并網(wǎng)逆變器。突破大型光伏高效穩定直流匯集技術(shù)瓶頸，開(kāi)展大功率高效率直流升壓變換器拓撲、自律控制技術(shù)、多臺直流變換器智能串/并聯(lián)控制以及多場(chǎng)景智能運行控制技術(shù)等研究，研制大功率直流變換器。開(kāi)展光伏發(fā)電與電力系統間暫穩態(tài)特性和仿真等關(guān)鍵技術(shù)研究，提升光伏發(fā)電并網(wǎng)性能。

 

　?。ㄋ模┩七M(jìn)光伏建筑一體化等分布式技術(shù)應用

 

　　推動(dòng)“光伏+”等分布式光伏應用技術(shù)創(chuàng )新，拓展分布式光伏應用領(lǐng)域，助推光伏發(fā)電高比例發(fā)展。重點(diǎn)開(kāi)展光伏屋頂、玻璃幕墻等多種形式光伏建筑一體化產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)研究，綜合考慮建筑結構、強度、防火、安全性能等因素，滿(mǎn)足規?；瘧眯枨?。同時(shí)開(kāi)展產(chǎn)品模塊化、輕量化技術(shù)研究，完善相關(guān)技術(shù)標準與規范，推動(dòng)光伏建筑一體化以及光伏發(fā)電與其他領(lǐng)域綜合利用的規?；瘡V泛應用。

 

　?。ㄎ澹┘訌姽夥腔壑圃炫c設備國產(chǎn)化

 

　　構建智慧光伏生產(chǎn)制造體系，提高生產(chǎn)制造能力，開(kāi)展關(guān)鍵集中攻關(guān)，突破關(guān)鍵設備與零部件國產(chǎn)化技術(shù)，解決潛在的生產(chǎn)技術(shù)瓶頸，保障未來(lái)光伏核心產(chǎn)品產(chǎn)能供應。一是提高多晶硅等基礎材料生產(chǎn)、光伏電池及部件制造智能化水平，提升智能光伏終端產(chǎn)品供給能力；二是自主研發(fā)高質(zhì)量異質(zhì)結電池用核心裝備、突破高質(zhì)量制造設備用分子泵、真空閥門(mén)、電源、真空計等真空設備標準件、性能檢測設備等制造技術(shù)；三是突破光伏逆變器用國產(chǎn)功率模塊、控制器芯片、數字信號處理器等關(guān)鍵零部件規?；瘧眉夹g(shù)；四是掌握異質(zhì)結光伏電池用低溫銀漿、濺射靶材等關(guān)鍵材料制造技術(shù)。

 

　?。┌l(fā)展光伏組件回收處理與再利用技術(shù)

 

　　針對晶硅光伏組件壽命期后大規模退役問(wèn)題，開(kāi)展光伏組件環(huán)保處理和回收的關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究與示范試驗，實(shí)現主要高價(jià)值組成材料的可再利用。針對目前行業(yè)各主流產(chǎn)品類(lèi)型，開(kāi)發(fā)基于物理法和化學(xué)法的低成本綠色拆解技術(shù)，掌握高價(jià)值組分高效環(huán)保分離的技術(shù)與裝備；開(kāi)發(fā)新型材料及新結構組件的環(huán)保處理技術(shù)和實(shí)驗平臺；研究組件低損拆解及高價(jià)值組分材料高效分離等關(guān)鍵設備，實(shí)現退役光伏組件中銀、銅等高價(jià)值組分的高效回收和再利用。