我國光伏產(chǎn)業(yè)取得如此舉世矚目的成就,總體上歸因于學(xué)術(shù)支撐、應用技術(shù)創(chuàng )新、政策驅動(dòng)、金融支持四個(gè)方面協(xié)同作用的結果,前兩者是內因,是基礎,后兩者是外因,是動(dòng)力。
由南開(kāi)大學(xué)、中國可再生能源學(xué)會(huì )光伏專(zhuān)業(yè)委員會(huì )聯(lián)合主辦,南開(kāi)大學(xué)光電子薄膜器件與技術(shù)研究所承辦的第十六屆中國光伏學(xué)術(shù)年會(huì )(CPVC16)于2016年10月15日在天津舉辦。本屆大會(huì )以“創(chuàng )新發(fā)展,技術(shù)引領(lǐng)”為主題,充分體現了科技創(chuàng )新對光伏產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用??萍疾?、天津市科委、南開(kāi)大學(xué)以及中國可再生能源學(xué)會(huì )等有關(guān)領(lǐng)導出席了開(kāi)幕式并致辭。
頒發(fā)中國光伏學(xué)術(shù)大會(huì )獎
在開(kāi)幕式上舉行了一年一度的中國光伏學(xué)術(shù)大會(huì )頒獎儀式,大會(huì )評獎委員會(huì )主任浙江大學(xué)楊德仁教授主持本次大會(huì )頒獎儀式。本屆“中國太陽(yáng)能光伏成就獎”授予龍炎能源科技(杭州)有限公司董事長(cháng)兼CTO吳選之,他帶領(lǐng)的團隊第一個(gè)在中國實(shí)現了碲化鎘薄膜太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化;“中國太陽(yáng)能光伏特別獎”授予中山大學(xué)太陽(yáng)能研究所所長(cháng)、順德中山大學(xué)太陽(yáng)能研究院院長(cháng)沈輝教授,他為光伏人才培養、學(xué)術(shù)交流與行業(yè)發(fā)展發(fā)揮了積極作用;“中國太陽(yáng)能光伏榮譽(yù)獎”分別授予《太陽(yáng)能學(xué)報》《太陽(yáng)能》雜志創(chuàng )始人李錦堂、合肥工業(yè)大學(xué)余世杰教授和深圳市能聯(lián)電子有限公司總經(jīng)理曾祖勤,他們三位是我國光伏屆的老者,分別為我國的新能源出版、人才培養和科技攻關(guān)等做出過(guò)重要貢獻,是我國發(fā)給產(chǎn)業(yè)的鋪路石。吃水不忘挖井人,楊德仁主任特別強調,在今天光伏發(fā)展的大好形勢下,我們依然緬懷像李錦堂先生這樣已經(jīng)過(guò)世,和感謝余世杰、曾祖勤這樣依然健在、為中國光伏事業(yè)做出卓越貢獻的老前輩。
主題報告精彩紛呈
中國科技部高新司能源司的鄭方能處長(cháng)在致辭中指出,我國能源消費呈現新特征:能源消費增長(cháng)持續走低,去年增長(cháng)不到百分之二;能源結構優(yōu)化也在逐步加快步伐,目前非化石能源占12%,到2020年底預計可以達到15%,特別是可再生能源增長(cháng)速度非???,并且發(fā)展動(dòng)力開(kāi)始發(fā)生新變化,原來(lái)靠要素、資源和投入,現在更多地是靠科技創(chuàng )新。促進(jìn)可再生能源大規模低成本利用,應該高度重視智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng )新應用;儲能也是未來(lái)整個(gè)支撐可再生能源發(fā)展和支撐分布式能源發(fā)展必不可少的技術(shù)。為推動(dòng)我國整個(gè)能源領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展,科技部將推出創(chuàng )新一體化國家發(fā)展平臺,組織實(shí)施一批重大工程,建設一批國際先進(jìn)重點(diǎn)的示范項目,以保證我們確定目標的實(shí)現。
中國光伏行業(yè)學(xué)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)王世江在報告中分析了當前中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢。2016年1-8月份數據顯示:國內光伏新增裝機達28GW,2016年上半年同比增長(cháng)近3倍,以地面電站為主,分布式光伏電站僅占月10%。今年光伏裝機爆發(fā)性增長(cháng)是630搶裝潮的結果,他預計2017年全球光伏裝機將首次出現負增長(cháng)。我國單晶硅生產(chǎn)規模持續擴大,我國多晶硅產(chǎn)量約為13萬(wàn)噸,同比增長(cháng)近28%,進(jìn)口量約為8.7萬(wàn)噸;產(chǎn)能超過(guò)萬(wàn)噸的企業(yè)有7家,呈現一帶多發(fā)展局面;今年單晶硅價(jià)格走勢呈現波浪式,先升后降再升,目前價(jià)格約為10.5萬(wàn)元/噸,在成本持續下降下,主要企業(yè)毛利率在兩位數以上。我國硅片產(chǎn)量約88億片,硅片出口量額約為20億片,其中單晶約6億片—硅片出口量增大與我國電池組件工廠(chǎng)海外布局有關(guān);產(chǎn)業(yè)集中度較高,前十家企業(yè)產(chǎn)量占比72%,前五家占比達到54%。太陽(yáng)電池片產(chǎn)量31GW,出口約2GW,同比增長(cháng)37.4%;單晶和多晶太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化效率分別達到19.8%和18.5%,高效電池達到20.5%和19%。光伏組件產(chǎn)量33GW,同比增長(cháng)30%,出口14GW,多晶硅光伏組件仍是主流。
在回答筆者關(guān)于當前我國如此洶涌的光伏裝機熱潮,目前尚存在數百億的補貼資金缺口,未來(lái)光伏發(fā)電補貼的資金來(lái)源如何解決時(shí),王世江表示擔憂(yōu)無(wú)解,他認為在當前我國經(jīng)濟下行壓力依然很大的形勢下,通過(guò)增加可再生能源電價(jià)附加似乎不合時(shí)宜。不知有何解決之道,我們只能且行且珍惜。
最近多地光伏電站招標電價(jià)屢創(chuàng )新低,以及網(wǎng)上傳出的我國光伏發(fā)電上網(wǎng)標桿電價(jià)大幅下調,成為業(yè)內熱議的焦點(diǎn),也成為王斯成老師報告的開(kāi)場(chǎng)白。他在《中國光伏上網(wǎng)電價(jià)分析測算》的報告中揭示出,合理的標桿電價(jià)不應該是拍腦袋就能決定的事,合理的邊界條件是科學(xué)計算光伏電價(jià)的依據,不同的邊界條件必將導致不同的光伏電價(jià)。應該首先確定光伏系統的發(fā)電量(由太陽(yáng)能資源、運行方式、系統各個(gè)部件的效率和性能衰降、系統配置、系統的可靠性和效率; 灰塵、遮擋、線(xiàn)路損失及其它損失等決定)、初投資、運行維護費用、以及投資等邊界條件。他建議分區標桿電價(jià)仍然以固定安裝,容配比1:1制定,留出一定的創(chuàng )新空間和抗風(fēng)險能力。按照2017年的價(jià)格水平,同等條件下三類(lèi)資源區(水平面總輻射與測算電價(jià)年等效利用小時(shí)數分別為:I類(lèi)區>1420kWh/m2,1500h;II類(lèi)區≥1250kWh/m2,1200h III類(lèi)區<1250kWh/m2,1000h。)合理電價(jià)分別為:0.58元/kWh,0.72元/kWh和0.86元/kWh;分布式光伏電價(jià)不但與資源條件有關(guān),還與電網(wǎng)的銷(xiāo)售電價(jià)相關(guān),分布式的市場(chǎng)潛力很大,需要政府通過(guò)電價(jià)政策引導,建議不分資源區,仍然采用固定電價(jià)補貼方式,補貼標準維持在0.4元/kWh左右。他認為通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新,完全可以使電價(jià)在現有基礎上再下10%-20%。
關(guān)于多晶好還是單晶好?一直是業(yè)內爭論不休的話(huà)題。硅材料專(zhuān)家楊德仁老師的報告全面客觀(guān)而又生動(dòng)地分析了兩種材料的優(yōu)缺點(diǎn),當前兩種材料并沒(méi)有哪一種材料絕對占優(yōu)勢,要看不用的應用場(chǎng)合而決定。當然隨著(zhù)科技進(jìn)步不斷獲得突破,也許其中一種硅材料會(huì )最終取得絕對優(yōu)勢,這正是科技進(jìn)步無(wú)止境的魅力所在。
來(lái)自國內外知名光伏企業(yè):華為、陽(yáng)光電源、英利、協(xié)鑫、漢能、樂(lè )葉、晉能、龍炎、杜邦等的代表報告了他們最新的創(chuàng )新科技成果,由此可管窺我國光伏產(chǎn)品快速下降的根本原因不僅在于規模更在于技術(shù)進(jìn)步。
中國可再生能源學(xué)會(huì )光伏專(zhuān)委會(huì )集結了來(lái)自我國產(chǎn)學(xué)研屆的光伏精英,會(huì )議期間,光伏專(zhuān)委會(huì )舉行了九屆三次全體委員大會(huì ),增選了光伏科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任馮志強博士、光伏材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室主任宋登元博士為副主任,增補了16位新委員,光伏專(zhuān)委會(huì )委員總數達到136位。部分委員佩戴秘書(shū)長(cháng)呂芳親自設計的光伏創(chuàng )意領(lǐng)帶與紗巾合影留念,成為本屆年會(huì )一道別致的靚麗風(fēng)景線(xiàn)。
會(huì )議期間部分光伏專(zhuān)委會(huì )委員合影
創(chuàng )新性學(xué)術(shù)成果斐然
在接下來(lái)的兩天里,大會(huì )分為6個(gè)分會(huì )場(chǎng)就6個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行了報告和熱烈討論。
本次大會(huì )參會(huì )代表總計500余位;大會(huì )主旨發(fā)言16篇,分會(huì )特邀報告44篇,分會(huì )口頭報告201篇;其中,21篇論文被評選為本次大會(huì )的優(yōu)秀論文,并 將被推薦到《太陽(yáng)能學(xué)報》發(fā)表。中國科學(xué)院電工研究所和天合光能有限公司獲得大會(huì )的組織貢獻獎。
本次大會(huì )報告了多項突出的創(chuàng )新性學(xué)術(shù)成果,總結如下:
1)在晶體硅材料方面:隆基和協(xié)鑫分別在單、多晶上實(shí)現鎵均勻摻雜,有效抑制了光致衰減。浙江大學(xué)硅材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室與LDK研發(fā)了減壓氮氣保護生長(cháng)多晶硅方法,降低了氣體消耗成本。
2)在晶體硅太陽(yáng)電池和組件方面:天合光能報道了實(shí)驗室156mmx156mm面積單晶PERC電池的效率為22.13%;多晶PERC電池的效率達21.25%,刷新了多晶硅太陽(yáng)電池轉換效率的世界紀錄;多晶PERC組件的窗口效率也創(chuàng )造了19.86%的世界紀錄(Fraunhofer ISE測試)。中山大學(xué)物理學(xué)院太陽(yáng)能系統研究所嘗試開(kāi)展了多種材料(CdS、ZnS、MoAgMo/Si、VaV/Si)與Si襯底結合制備異質(zhì)結太陽(yáng)電池的研究工作,具有創(chuàng )新性。南開(kāi)大學(xué)制備了MoO3/a-Si:H/n-c-Si電池的效率達到15%。
3)在HJT太陽(yáng)電池研究和產(chǎn)業(yè)化方面:針對非晶硅薄膜材料、界面特性及新型結構等基礎和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面的研究開(kāi)發(fā)非?;钴S,中科院上海微系統所和天合光能聯(lián)合實(shí)驗室利用PECVD和Cat-CVD在156mm硅片上分別取得了23.1%和23.0%的轉換效率、中試平均轉換效率約22.5%,接近世界先進(jìn)水平。在IBC電池方面,天合光能報道了23.5%(156mm硅片)的高轉換效率,更新了自己保持的記錄。在N型PERT電池方面,天合光能和上海神舟新能源分別報道了22.4%和21.5%的轉換效率。在HBC和TopCon方面也有探索性研究,神舟太陽(yáng)能研制的TopCon電池,自測效率達到21.55%,中試平均水平達到21.24%。表明我國在晶體硅太陽(yáng)電池的高效率化研究方面正在逐步接近世界先進(jìn)水平。
4)在光伏組件材料及高效化技術(shù)方面:帝斯曼有限公司從減反膜IAM與耐候性能角度提出了減反射鍍膜材料的研發(fā)方向,天合光能開(kāi)發(fā)了高子串級MPPT的智能組件,中信博新能源提出了Zebrine雙面電池新結構組件設計。
5)組件及系統可靠性方面:中山大學(xué)順德研究院與天合光能分析了長(cháng)期戶(hù)外運行組件的性能以及組件在實(shí)際使用過(guò)程中的衰變分析,指明了組件差異化制造的必要性,河海大學(xué)、無(wú)錫質(zhì)檢所與中國電器科學(xué)研究院對組件進(jìn)行了室內、外環(huán)境的實(shí)驗對比,分析了模型分析老化機理;杭州福斯特公司、中建材及蘇州中來(lái)公司對光伏EVA、玻璃與背板綜合老化、不同氣候條件下戶(hù)外性能進(jìn)行了深入分析,為光伏原輔材料可靠性評估提供了科學(xué)分析方法。
6)在薄膜太陽(yáng)電池研究方面:南開(kāi)大學(xué)報道了四結硅薄膜疊層太陽(yáng)電池,經(jīng)美國國家可再生能源實(shí)驗室(NREL)測試,其光電轉換效率達到14.58%。北京四方創(chuàng )能科技有限公司研制的四元靶材制備的CIGS薄膜太陽(yáng)電池轉換效率19.7%(自測結果)。南開(kāi)大學(xué)研發(fā)的銅鋅硒硫薄膜太陽(yáng)電池轉換效率達到了10.4%(中科院太陽(yáng)光伏發(fā)電質(zhì)量系統和風(fēng)力發(fā)電系統質(zhì)量檢測中心)。四川大學(xué)報道了蒸汽輸運法制備的碲化鎘薄膜太陽(yáng)電池轉換效率達到16.7%(成都國家級光伏檢測中心)。
7)在太陽(yáng)電池新型材料、新概念和新結構設計方面:陜西師范大學(xué)研發(fā)的柔性鈣鈦礦電池效率達到16.09%,并初步實(shí)現了鈣鈦礦材料在集成電路方面的應用。南方科技大學(xué)在空氣環(huán)境下合成鈣鈦礦電池效率達到12.6%(非手套箱環(huán)境中),七天后電池性能保持在80%以上。中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院成功研發(fā)了高穩定性二維鈣鈦礦電池;經(jīng)天合光能第三方檢測,一個(gè)月后電池性能仍保持在90%。中山大學(xué)成功制備了120cm2超大面積的單晶鈣鈦礦材料。南開(kāi)大學(xué)成功實(shí)現了鈣鈦礦和Si電池的疊層,光電轉換效率達到14.52%。
8)在光伏系統平衡部件、光伏并網(wǎng)技術(shù)方面:各單位在逆變器和并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛深入的研究工作,如中科院電工所開(kāi)發(fā)了首臺實(shí)際+/- 10kV 200kW直流輸電裝置,升壓比1:20kV,效率95%,核心指標國際領(lǐng)先;首次揭示了在弱電網(wǎng)中逆變器非線(xiàn)性自激振蕩產(chǎn)生諧波的機理,并提出采用交變分量法實(shí)現光伏并網(wǎng)點(diǎn)THDi<4.5%的諧波抑制目標。合肥陽(yáng)光提出了針對新型多電平光伏逆變功率變換電路的先進(jìn)控制算法,在完成共模漏電流抑制的同時(shí)又實(shí)現了多電平電路高效、低諧波的性能,技術(shù)創(chuàng )新性強。華為針對全球光伏電站電網(wǎng)模型建模的要求進(jìn)行了分析,并以美國市場(chǎng)所要求的WECC模型為例進(jìn)行了詳細的研究,有較強的實(shí)際工程指導價(jià)值。
9)在系統應用方面:中山大學(xué)以L(fǎng)COE為控制指標,對彩鋼屋面分布式光伏的安裝傾角、屋面利用率、發(fā)電量和投資成本等多個(gè)因素進(jìn)行了詳細分析,提出了優(yōu)化設計的方法。河海大學(xué)和信陽(yáng)師范學(xué)院分別提出了光伏電站健康狀態(tài)指數和加權PR的評價(jià)方法。云南卓業(yè)公司介紹了在大量實(shí)踐基礎上光伏水泵系統目前存在的問(wèn)題和今后的改進(jìn)方向,具有很重要的實(shí)踐指導意義。
10)在微電網(wǎng)和儲能方面:中科院電工所做了大量深入的研究,推出了多篇優(yōu)秀論文;天合光能介紹了大型光伏電站的發(fā)電特性分析,對于光伏電站提高收益、降低LCOE有非常好的指導意義。
11)在測試表征、檢測、認證與評估方面:針對領(lǐng)跑者先進(jìn)技術(shù)指標,在原有基于STC瞬時(shí)功率效率基礎上提出能量效率建議;除專(zhuān)業(yè)測試機構以外,更多企業(yè)增大了質(zhì)量監控領(lǐng)域參與度,連云港神州新能源公司針對雙面組件戶(hù)外發(fā)電量問(wèn)題的測試建立光強、電性能和溫度系數修正等數學(xué)模型,并進(jìn)行了實(shí)證研究。中科院半導體所開(kāi)展了太陽(yáng)電池的非均勻特性及其表征方法研究,采用光束誘導電流成像、電致發(fā)光成像技術(shù),顯示了電池結構的非均勻特性、實(shí)現了快速非接觸的串聯(lián)電阻表征。
12)在政策研究方面:首次出現法學(xué)界對中國光伏市場(chǎng)化政策工具體系進(jìn)行深入研究的論文,針對我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展中市場(chǎng)化政策工具的法律規制問(wèn)題提出見(jiàn)解,視角獨特。