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“人均一千瓦光伏”何以實(shí)現(xiàn)

中國科學(xué)報(bào)發(fā)布時(shí)間:2021-02-22 09:37:03

列支敦士登,一個(gè)位于歐洲中部的內(nèi)陸袖珍國家,雖然占地面積較小,卻因完全用建筑光伏獲得人均光伏裝機(jī)世界第一。

在德國,光伏屋頂隨處可見,光伏發(fā)電不需要等待儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)完備,現(xiàn)有電網(wǎng)就已經(jīng)有足夠的容納能力。

在意大利,政府推出能效減稅政策工程,即節(jié)能與光伏結(jié)合就可以獲得政府減稅……

清華大學(xué)社會(huì)科學(xué)學(xué)院能源轉(zhuǎn)型與社會(huì)發(fā)展研究中心常務(wù)副主任何繼江在歐洲考察時(shí)發(fā)現(xiàn),可持續(xù)發(fā)展理念已滲透到多個(gè)國家的能源體系,光伏更是廣泛應(yīng)用于建筑、生態(tài)等各個(gè)方面。

目前,德國2030年人均光伏1.2千瓦的目標(biāo)已經(jīng)確定,中國2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”需要多少光伏?又該如何實(shí)現(xiàn)“人均一千瓦光伏”目標(biāo)?

目標(biāo)并不遙遠(yuǎn)

為應(yīng)對(duì)全球氣候變化,能源轉(zhuǎn)型勢在必行。為此,清華能源轉(zhuǎn)型中心發(fā)起全球每人一千瓦光伏倡議——在2035年左右,全球光伏裝機(jī)總量達(dá)到90億千瓦左右,基本實(shí)現(xiàn)全球人均一千瓦,完成能源轉(zhuǎn)型。

日前,“清華大學(xué)·大同第二屆能源轉(zhuǎn)型國際論壇”在線上召開,多位專家表示,歐洲國家光伏發(fā)展經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國有借鑒意義,也有助于我國早日實(shí)現(xiàn)“人均一千瓦光伏”目標(biāo)。

清華能源轉(zhuǎn)型中心每人一千瓦光伏課題組成員于琪琪介紹,在意大利,很多小鎮(zhèn)的屋頂會(huì)安裝太陽能集熱器,餐廳安裝光伏板,院子的集熱板可為整棟樓提供熱水或給房屋供暖。小鎮(zhèn)上隨處可見光伏自行車棚、光伏兒童游樂場等等。

在德國施特凡斯波興小鎮(zhèn),谷歌地圖可以清晰地顯示小鎮(zhèn)的光伏分布情況。另一位課題組成員孫楚鈺介紹,該小鎮(zhèn)光伏建設(shè)呈現(xiàn)屋頂光伏、光伏建筑一體化(BIPV)、地面光伏電站3種形態(tài),地面光伏電站又可分為兩大類,一類是位于公路兩側(cè)的光伏電站,一類是比較集中的農(nóng)田光伏電站。得益于補(bǔ)貼政策和光伏組件價(jià)格的快速降低,該小鎮(zhèn)光伏數(shù)量和光伏裝機(jī)功率從2000年到2012年幾乎呈指數(shù)式發(fā)展。

“我國北方大部分地區(qū)年發(fā)電小時(shí)數(shù)高于1000小時(shí),與施特凡斯波興鎮(zhèn)相當(dāng),具備發(fā)展分布式光伏的條件。”在孫楚鈺看來,中國要在2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”,光伏發(fā)展必然要加速,“每人一千瓦”的目標(biāo)并不遙遠(yuǎn)。

何繼江估算,中國實(shí)現(xiàn)“碳中和”,人均光伏大約為5~10千瓦,需要約8580吉瓦光伏資源量。而從資源稟賦來看,中國光伏相比風(fēng)電有更大的選擇優(yōu)勢,光伏裝機(jī)比例應(yīng)該會(huì)高于歐洲。

分布式電站存上升空間

2020年,我國新增光伏裝機(jī)容量達(dá)4820萬千瓦,創(chuàng)造近3年新高。不過,我國符合建設(shè)大規(guī)模集中式光伏電站條件的土地資源卻少之又少。

對(duì)此,中來股份董事長林建偉覺得,我國應(yīng)該重點(diǎn)利用城鄉(xiāng)各類屋頂資源發(fā)展分布式光伏電站。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前,我國既有建筑面積可安裝光伏400吉瓦,每年新竣工建筑面積可安裝40吉瓦,由此可見,分布式光伏電站仍存在很大上升空間。

他建議企業(yè)可以充分利用各類建筑屋頂資源和農(nóng)村三棚,如車棚、菜棚、養(yǎng)殖棚等,采用“光儲(chǔ)充”產(chǎn)品與技術(shù),通過建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、城市綜合智慧能源等業(yè)務(wù),進(jìn)一步深化工商業(yè)分布式光伏的發(fā)展。另外,還可以與政府機(jī)關(guān)協(xié)作開發(fā)光伏信息系統(tǒng),出臺(tái)應(yīng)用App,通過透明化的光伏信息數(shù)據(jù),助力分布式光伏就地消納和有效利用。

實(shí)際上,我國2017年就出臺(tái)相關(guān)政策,允許分布式能源項(xiàng)目通過配電網(wǎng)將電力直接銷售給周邊消費(fèi)者,這一“隔墻售電”模式促使能源消費(fèi)者成為“生產(chǎn)投資型消費(fèi)者”,行業(yè)賦予他們參與可持續(xù)發(fā)展的權(quán)利,促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)向平臺(tái)化服務(wù)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。

2019年,國家首批平價(jià)上網(wǎng)項(xiàng)目批復(fù)了26個(gè)分布式市場化交易園區(qū)試點(diǎn)。因此,林建偉認(rèn)為,在“碳中和”愿景下,“隔墻售電”的推廣必定會(huì)擴(kuò)大分布式電站裝機(jī)量,實(shí)現(xiàn)“人均一千瓦”目標(biāo)指日可待。

技術(shù)持續(xù)進(jìn)步是最大動(dòng)力

對(duì)于未來我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,隆基股份品牌總經(jīng)理王英歌堅(jiān)信,技術(shù)持續(xù)進(jìn)步是光伏發(fā)電成本下降的最大推力,快速降低的光伏發(fā)電成本是實(shí)現(xiàn)高比例光伏部署的堅(jiān)定基石。

以最為典型的電池效率提升為例,王英歌稱,目前P型PERC單晶電池轉(zhuǎn)換效率在22.8%至23%之間,隨著技術(shù)進(jìn)步,轉(zhuǎn)換效率將突破24%;N型單晶電池產(chǎn)業(yè)化效率將由目前的23%~24%提升至26%,雙結(jié)疊層電池也有望進(jìn)入量產(chǎn)。

王英歌預(yù)計(jì),隨著光伏技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,2035年和2050年光伏電站投資成本會(huì)分別下降37%和53%,組件價(jià)格會(huì)分別下降55%和70%。隨著政策瓶頸的突破,非技術(shù)成本也將實(shí)現(xiàn)快速下降。

與此同時(shí),儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步帶來的成本下降也將為高比例光伏部署提供有力支持。數(shù)據(jù)顯示,到2035年和2050年,化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)投資成本至少下降60%和75%,化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)正逐漸成為用能調(diào)節(jié)的主要支撐手段。同時(shí),抽水蓄能、氫能等其他儲(chǔ)能技術(shù)也將發(fā)揮重要作用。

據(jù)王英歌介紹,隨著光儲(chǔ)聚合模式、光儲(chǔ)共享模式、虛擬電廠模式、分布式多能互補(bǔ)和微電網(wǎng)等分布式光伏實(shí)用技術(shù)的成熟,BIPV將得到大面積應(yīng)用。在此前提下,屋頂和建筑墻面光伏系統(tǒng)將存在300億平方米的建設(shè)空間,直接可裝光伏30億千瓦,發(fā)展前景十分樂觀。

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