摘要：文章針對光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題進行探究，從發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)的重大意義出發(fā)，分析了“雙碳”目標下光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機遇，闡述了光伏產(chǎn)業(yè)在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用，并對光伏產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展提出對策建議。希望為我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新思路，助力“雙碳”目標盡早實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標；光伏產(chǎn)業(yè)；發(fā)展機遇；能源網(wǎng)絡(luò)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.02.041

中圖分類號：F 426.61，TM 615" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）02-0-03

New Opportunities for Photovoltaic Development under the \"Double Carbon\" Target and Its Application in Energy Network

SUN Yuncheng1， GAO Wei2， LU Junbao1

（1. China Unicom Nong'an County Branch， Changchun 130299， China; 2. China Unicom Jilin Province Branch， Changchun 130021， China）

Abstract： This paper probes into the development of photovoltaic industry. Starting from the significance of developing photovoltaic industry， it analyzes the new opportunities for photovoltaic development under the \"dual carbon\" goal， expounds the application of photovoltaic industry in the energy network， and puts forward countermeasures and suggestions for the future development of photovoltaic industry. It is hoped to provide new ideas for the development of China's photovoltaic industry and help achieve the \"double carbon\" goal as soon as possible.

Key words： \"double carbon\" target; photovoltaic industry; development opportunities; energy network

“雙碳”目標指的是：我國CO2排放量力爭在2030年前達到峰值，在2060年前實現(xiàn)碳中和。“雙碳”目標的提出與實施，能推動我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展，既能保證能源的安全，又能加快生態(tài)建設(shè)步伐。光伏發(fā)電作為一種可再生能源技術(shù)，目前得到各國政府的大力支持，處于快速發(fā)展的階段。2021年我國的光伏產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高歌猛進，全年光伏新增裝機54.88 GW，同比增長13.9%；光伏發(fā)電量達到3 259億kWh，同比增長25.1%[1]。伴隨著新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，能源系統(tǒng)向著清潔低碳、安全高效的方向轉(zhuǎn)型，構(gòu)建多種能源互補的能源供應(yīng)系統(tǒng)，成為未來發(fā)展的重要趨勢。以下結(jié)合實踐，探討“雙碳”目標下光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新機遇功能光伏在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用。

1" 光伏產(chǎn)業(yè)是實現(xiàn)“雙碳”目標的保障

國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）發(fā)布的《2021年世界能源轉(zhuǎn)型展望報告——1.5℃路徑》中指出：預(yù)計到2050年，全球范圍內(nèi)可再生能源的發(fā)電量占比達到90%，其中光伏裝機總量超過14 000 GW。而國際能源署（IEA）的報告顯示，我國2021年全年CO2排放量約1.35億噸，較之2020年增加3 915萬噸，位居世界第一，其中，煤炭、石油、天然氣等化石能源消耗產(chǎn)生的CO2排放量占比達到95%。從能源消耗結(jié)構(gòu)來看，雖然我國一次能源消耗量逐年增長，但清潔能源的發(fā)展速度加快，未來能源向著綠色化、清潔化的方向發(fā)展是必然趨勢。

太陽能是一種綠色能源，取之不盡、用之不竭，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)了太陽能向電能的轉(zhuǎn)化。經(jīng)過數(shù)十年的努力，我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，目前基本形成了完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，不僅具有規(guī)?；l(fā)電的條件，而且積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。如今，光伏產(chǎn)業(yè)鏈中各個環(huán)節(jié)的能量消耗明顯降低，光伏發(fā)電系統(tǒng)（簡稱光伏）的能量利用率和回收率明顯增高。依據(jù)《中國光伏產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)研究報告》，光伏發(fā)電系統(tǒng)在運營中能量回收周期縮短至1.3年，按照30年的使用壽命計算，28.7年的運營中碳排放為零[2]。相關(guān)測算顯示，使用燃煤發(fā)電，CO2排放量約為797 g/kWh；而使用光伏發(fā)電，CO2排放量僅為33～50 g/kWh?？梢姡夥a(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于減少碳排放具有重大意義，也是實現(xiàn)“雙碳”目標的一大保障。

2" “雙碳”目標下光伏發(fā)展的新機遇

回顧過去，我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展超過預(yù)期，不僅光伏新增裝機量、發(fā)電量不斷增加，而且在“整縣推進”的政策支持下，分布式光伏項目的發(fā)展前景良好。在“雙碳”目標下，總結(jié)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展新機遇總結(jié)如下。

2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展新機遇

我國光伏發(fā)電系統(tǒng)正在快速發(fā)展中，發(fā)電成本不斷降低，部分地區(qū)實現(xiàn)了平價上網(wǎng)。光伏產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展環(huán)境，有助于向著多元化、集成化的方向轉(zhuǎn)變，提高產(chǎn)品的附加值，如農(nóng)光互補、漁光互補、汽車集成光伏、光伏建筑一體化等項目。

以光伏建筑一體化為例，可將光伏產(chǎn)品集成到建筑上，如光電瓦屋頂、光電幕墻等，不僅能節(jié)省建筑空間，而且具有較高的節(jié)電效益[3]。2020年全年，在我國主要光電建筑產(chǎn)品生產(chǎn)中，光伏建筑一體化總裝機容量約709 MW，總安裝面積為377.4萬平方米，結(jié)合我國建筑竣工面積統(tǒng)計值，光伏建筑一體化在新建筑中的增量空間達到千億元級別。以隆基股份、東方日升、陽光電源、中信博等上市公司為代表的行業(yè)企業(yè)，相繼加入光伏建筑一體化產(chǎn)品的開發(fā)與運營隊伍中，為光伏發(fā)電的發(fā)展提供了機遇。

2.2 光伏儲能發(fā)展新機遇

光伏發(fā)電受到日照的影響，因此發(fā)電量不均勻，是供給與需求之間產(chǎn)生矛盾的一個重要原因?！半p碳”目標下，光伏系統(tǒng)的大規(guī)模接入，會對現(xiàn)有的電網(wǎng)系統(tǒng)造成沖擊，為了緩解供給與需求之間的矛盾，實現(xiàn)電能運用的持續(xù)平穩(wěn)，就要研究光伏儲能技術(shù)，將發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個環(huán)節(jié)打通。國家發(fā)改委和能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中，提出到2025年新型儲能裝機規(guī)模達到3 000萬千瓦，到2030年實現(xiàn)新型儲能全面市場化。

光伏儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可提高光伏發(fā)電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。目前多個省份在新建的光伏發(fā)電項目中，積極進行安裝儲能裝置的嘗試，容量在10%～20%之間，時長不短于1～2 h。2021年4月，全球首個光伏、儲能戶外實證實驗平臺在黑龍江大慶市正式開工建設(shè)，一方面為國家制定產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)標準提供科學(xué)依據(jù)，另一方面可解決我國光伏儲能技術(shù)戶外實際運行研究較少的問題，對已建成光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行性能進行有效評估，實現(xiàn)精準存儲電能、抑制短期波動、穩(wěn)定電價的功能，對光伏儲能的發(fā)展來說是良好的機遇。

2.3 光伏制氫發(fā)展新機遇

在我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭資源豐富，但油氣資源相對匱乏。不論是保障我國的能源安全，還是實現(xiàn)“雙碳”目標，均要求大力開發(fā)新能源。其中，氫能在地球上以化合態(tài)的形式存在，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，作為一種重要的新能源，它的制取、存儲、運輸、應(yīng)用等技術(shù)成為各國關(guān)注的焦點[4]。如何獲取氫能源，實現(xiàn)低成本、無污染制取，是目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。在這方面，我國主要利用化石燃料制氫或從工業(yè)副產(chǎn)物中回收，缺點是氫的純度低，且伴隨著CO2排放，不能滿足清潔生產(chǎn)要求。

光伏制氫是一種新型技術(shù)方法，原理是光伏發(fā)電+電解水制取氫氣，不僅提高了氫氣的純度，而且整個過程實現(xiàn)了CO2零排放。我國光伏裝機容量居于世界第一，發(fā)展光伏制氫產(chǎn)業(yè)具有先天優(yōu)勢，而且滿足高純度、低成本、無污染的要求。對整個光伏產(chǎn)業(yè)而言，光伏制氫拓展了光伏發(fā)電的應(yīng)用場景，能助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。在未來，利用可再生能源發(fā)電，一部分滿足工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的需求；另一部分用于制氫，可促進整個產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對光伏制氫產(chǎn)業(yè)而言也是一個良好的機遇。

2.4 光伏組件發(fā)展新機遇

在“雙碳”目標下，光伏組件的發(fā)展也充滿新機遇，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)制造和回收利用兩個方面。第一，在光伏組件的生產(chǎn)制造方面，生產(chǎn)體系的轉(zhuǎn)型升級提高了組件設(shè)備的智能化程度，硅片制絨、擴散、刻蝕、鈍化等環(huán)節(jié)實現(xiàn)了全程監(jiān)控，既保證了質(zhì)量，又縮減了時間成本。積極研發(fā)硅片薄片化、大片化的生產(chǎn)工藝，研制N型光伏電池的制造工藝，能推動光伏電池的規(guī)?；a(chǎn)。

第二，在光伏組件的回收利用方面，尚無相關(guān)政策和法規(guī)，只有國家標準（GB/T 38785－2020、GB/T 39753－2021）和行業(yè)標準（T/CPIA 0002－2017）。目前常用的拆解技術(shù)主要是機械拆解、化學(xué)拆解、熱拆解，雖實現(xiàn)了電池片的再利用，但存在回收率低、環(huán)境污染等問題。在“雙碳”目標下，光伏行業(yè)的一個關(guān)注點放在了光伏組件的回收利用上，完善回收處理標準，制定相應(yīng)的政策和法規(guī)，并且對現(xiàn)有的拆解技術(shù)進行改造升級，可提高回收率，避免環(huán)境污染，降低能源消耗，因此是一個發(fā)展機遇。

3" 光伏在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用

3.1 當前能源網(wǎng)絡(luò)的缺陷

當前的能源網(wǎng)絡(luò)是由中央發(fā)電廠、中央光伏電廠、風(fēng)電廠、HV傳輸、變電站、分時供電系統(tǒng)（TSO）、DC/AC逆變器、用戶組成。該網(wǎng)絡(luò)的特點是不同能源獨立發(fā)電，并網(wǎng)后統(tǒng)一調(diào)度傳輸，最后供用戶使用。具體分析該網(wǎng)絡(luò)的缺陷包括：一是火電、光電、風(fēng)電各自運行，經(jīng)逆變后并網(wǎng)，因沒有儲能設(shè)備，不滿足電力持續(xù)供應(yīng)的要求，而且容易出現(xiàn)電壓、電流不穩(wěn)和斷電等情況。二是在不良天氣狀態(tài)下，光電與風(fēng)電系統(tǒng)基本停運，單純依靠火電系統(tǒng)發(fā)電，不能滿足電力供應(yīng)需求。在天氣良好時，又會出現(xiàn)電能過剩問題，短時間內(nèi)無法消納，造成電能浪費。

3.2 多能互補能源網(wǎng)絡(luò)的特點

克服當前能源網(wǎng)絡(luò)的缺陷，將其升級改造為多能互補的能源網(wǎng)絡(luò)，增加DC/DC逆變器、氫能轉(zhuǎn)換裝置、電池存儲設(shè)備，對火電、光電、風(fēng)電的運行加以協(xié)調(diào)，優(yōu)化電能的產(chǎn)生、存儲、傳輸、分配等環(huán)節(jié)，突出高效利用、穩(wěn)定供需、可再生等優(yōu)勢[5]。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成更為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)在運行時需要考慮到各個子系統(tǒng)的輸出特性，對其耦合作用進行分析與協(xié)調(diào)，因此運行風(fēng)險相應(yīng)提高。換言之，火電、光電、風(fēng)電系統(tǒng)之一發(fā)生故障，都可能影響到其他系統(tǒng)，引起大范圍的故障，造成巨大的損失。這就要求在多能互補能源網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展中，整個行業(yè)制定更加全面、精準的管理體系，在風(fēng)險控制的基礎(chǔ)上加快產(chǎn)業(yè)升級。

3.3 光伏產(chǎn)業(yè)在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用

在“雙碳”目標下，多能互補的新型能源網(wǎng)絡(luò)發(fā)展步伐加快，當然在這個過程中機遇與挑戰(zhàn)并存。只有對傳統(tǒng)能源、可再生能源進行整合，對能源的存儲、運輸、應(yīng)用等環(huán)節(jié)進行統(tǒng)籌，才能助力該網(wǎng)絡(luò)健康發(fā)展。該能源網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型升級的核心是半自主實時調(diào)節(jié)技術(shù)，此提高系統(tǒng)運行管理的智能化程度。具體來看，光電、風(fēng)電具有時空分布不均勻的特征，要想實現(xiàn)集中發(fā)電、集中存儲、集中管理，需要數(shù)字化技術(shù)以及基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。

光伏在能源網(wǎng)絡(luò)中運用的典型代表是光電風(fēng)電能源社區(qū)，由太陽能電池板、智能半自主能源站、現(xiàn)代化智能社區(qū)組成，核心技術(shù)包括中央光伏系統(tǒng)、分布式光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電機、地?zé)岚l(fā)電、氫氣電解器、能量樞紐、智能控制等，整個社區(qū)內(nèi)覆蓋了四大網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)網(wǎng)、熱力網(wǎng)、氫氣網(wǎng)、混合AC/DC電網(wǎng)）。光伏在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用能為社區(qū)提供光電能源，滿足日常生活和生產(chǎn)的電力需求；可將多余的電能存儲起來，或用于制氫產(chǎn)業(yè)，為人們提供高效、可靠、成本低、可持續(xù)的清潔能源。

4" 光伏產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展對策建議

4.1 調(diào)整相關(guān)政策

站在國家層面，應(yīng)對新能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進行頂層設(shè)計，遵循統(tǒng)籌兼顧的理念，進行統(tǒng)一規(guī)劃、有序推進。尤其是在光伏產(chǎn)業(yè)方面，根據(jù)市場發(fā)展和現(xiàn)狀和需求，出臺并優(yōu)化調(diào)整相關(guān)政策，制定完善的法規(guī)標準體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供依據(jù)和保障。如此，相關(guān)企業(yè)才能在技術(shù)創(chuàng)新上加大資金投入，全力解決技術(shù)問題，促進多能互補新型能源系統(tǒng)的建成。

4.2 促進能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型

為實現(xiàn)“雙碳”目標，加快新型能源系統(tǒng)的建設(shè)，現(xiàn)有能源系統(tǒng)必須積極轉(zhuǎn)型。一是樹立綠色、節(jié)能、低碳的理念，對系統(tǒng)進行診斷與監(jiān)測，針對存在的問題及時解決，提高系統(tǒng)的運行效率[6]。二是完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以滿足大規(guī)?？稍偕茉吹拇鎯Α鬏敽蛻?yīng)用要求。三是我國光伏企業(yè)之間要加強交流和合作，在開拓能源市場的同時實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展，將各自的優(yōu)勢形成一股合力。

4.3 培養(yǎng)專業(yè)人才

光伏產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展離不開高素質(zhì)的專業(yè)人才隊伍，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該采用引育結(jié)合的策略，儲備充足的人才資源。第一，在人才引進方面，制定高端人才的引進計劃，與高校、科研院所建立合作關(guān)系，提高人才準入門檻。第二，在人才培育方面，制定長期人才培養(yǎng)方案，將現(xiàn)有人員分為研發(fā)型、技能型、市場拓展型三大類，開展有針對性的學(xué)習(xí)培訓(xùn)活動，切實滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。

5" 結(jié)束語

綜上所述，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是實現(xiàn)“雙碳”目標的一大保障，且“雙碳”目標為光伏發(fā)電、光伏儲能、光伏制氫、光伏組件等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新機遇。本文介紹了光伏在能源網(wǎng)絡(luò)中的運用價值，建議針對目前存在的問題，調(diào)整相關(guān)政策，加快能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，培養(yǎng)專業(yè)人才，以推動光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，助力“雙碳”目標的實現(xiàn)。■

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