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产业融合促创新 绿色发展推光伏--光伏创新应用系列(一)

发布日期:2021-07-05 21:20   来源:未知   阅读:

  www.bg2g1.com.cn,近年来,在国家能源安全新战略及3060双碳目标的任务要求下,光伏产业的应用得到了蓬勃发展,光伏企业在技术上不断突破创新,推出了许多新的应用场景。根据已有的研究数据检索显示,新的光伏产品正在逐步走入公众的视野,比如光伏建筑一体化的新型建材、新储能技术—光伏制氢、光伏汽车、光伏农业、高速高架道路两旁的噪声屏障等,这些新型应用揭示了光伏跨产业融合的巨大动能与潜力,为行业发展提供了新的视角和契机。本文从产业融合的概念、光伏与多产业融合的意义、光伏跨产业融合的主要应用场景进行介绍,一窥行业发展动态和光伏产业新的增长潜能。

  产业融合研究最早始于1713年英国学者威廉德汉在讨论光线的汇聚与发散中首次提出,随后扩展到气象学、生物学等众多领域。随着工业革命的爆发,生产力和生产关系出现了重大变革,首先在计算机及网络技术中出现了产业融合的相关概念。1977年Baran和Farber提出了计算和通讯系统的融合。1978年麻省理工大学Nicolas Negroponte用计算机业、出版印刷业和广播电影业的圆圈相互重叠交叉进而趋于融合的过程展示了三大板块预见性合并,并预测核心重叠部分将成为发展最快的创新领域。

  20世纪90年代,融合发展开始日益受到学者重视,从产业间渗透、产业边界融合、产品整合到市场融合,研究不断扩展同时不断深入。主要的观点聚焦于产业融合可以创造新的市场需求、扩大原本的市场范围,让原本的传统产业延长生命周期实现产业创新,融合的过程就是产业边界模糊化,最终实现产业整合。

  按产业性质划分:替代性融合和互补性融合,其中又可增加需求替代(互补)、供给替代(互补)和技术替代(互补)、产品替代(互补)。

  对产业融合的简单梳理增强了我们对光伏产业发展的思考和对未来发展潜能的探讨,接下来针对光伏产业融合的意义和主要应用场景进行说明。

  经济学家周振华说,“产业融合对传统产业分化的否定,是产业经济的一次伟大变革”。产业融合的出现使传统上具有明确产业边界独立存在的产业,在产业边界融合处成长为新型的产业形态,成为价值的主要增长点和经济增长最具活力的源泉。

  国家能源局数据显示,截至2020年底,我国光伏发电装机2.5亿千瓦,发电装机容量同比增长0.39亿千瓦,光伏装机占全社会装机的比重比2019年底提高了1.33个百分点。2020年,全国光伏发电弃光量46.99亿千瓦时,同比增加4.24亿千瓦时;弃光率2.05%,同比下降0.09个百分点。2020年,全国平均光伏发电利用率97.95%,同比上升0.09个百分点。从省份来看,光伏发电利用率低于95%的省份有新疆、青海及西藏,其中西藏光伏发电利用率仅为74.62%。这组数据向我们揭示了,在全球绿色低碳发展的大形势下,中国的光伏产业亦得到了长足发展,发电装机总量连年攀升,累计装机容量连续6年居全球首位。但其发展却是及其不均衡的,呈现出地域差异性,并且极大地依赖于产业政策,2018年国家发改委两次下调光伏补贴,造成“十三五”快速发展之后的迅速下滑。这说明光伏产业消纳市场化发展程度不够,产业链单薄导致行业发展脆弱性,在政策不给力的情况下极易弃光弃电。

  过去几年中典型的光伏应用领域集中在大型地面电站、工商业和户用屋顶,这些有限的应用大大限制了光伏行业的发展。偏远地区的光伏电站发电难以外送消纳,利用率低;工商业和户用屋顶资源又很有限,同时电网的建设速度远远滞后于新能源的发展速度,这些问题都制约着光伏产业的发展。然而在全球资源环境约束大环境和我国绿色发展的要求下,光伏产业一直不断探索创新,其应用场景出现了一些新的变化,“绿色氢能”—光伏与氢能的结合是一个全新的新能源应用蓝海;光伏加储能新技术继续扩大光伏发电利用率;光伏电动汽车的出现带来绿色出行新主张;光伏建筑一体化(BIPV)的新型建材又将光伏的应用扩张到了建筑建材领域;光伏在农业领域的应用更是资源高效集约化应用的典范。

  光伏与多产业融合的应用场景为光伏市场打开了新局面,助力多领域清洁低碳发展,也为光伏发展摆脱对财政补贴的依赖、提高竞争力带来新动能,推进光伏产业经济持续稳定发展。

  光伏产业经过“十三五”的高速扩张期,已经到了一定的发展瓶颈期,市场消纳瓶颈、技术升级瓶颈、资金制约瓶颈,行业洗牌力度加大。然而未来,国家能源局表示,到“十四五”末,可再生能源将从原来能源电力消费的增量补充,变为能源电力消费增量的主体。随着近年光伏装机规模不断扩大,仅2020年我国新增装机规模48.2GW。在双碳目标的指引下,光伏将进入下一个快速发展阶段。中国光伏行业协会相关报告显示,十四五“国内年均光伏新增装机规模达70GW-90GW。行业规模的扩大必然对技术会有更高的要求,近10年来光伏发电项目单位千瓦平均造价降低75%左右,产业竞争力快速提高。

  光伏与多产业融合的应用场景的出现需要技术快速升级换代。2020 年,我国光伏产业的技术创新主要体现在产业化技术创新和实验室光电转换效率提升。多晶硅生产的综合电耗大大降低,规模化生产的晶体硅太阳电池采用PERC技术,平均光电转换效率达到了22.8%,较2019年提高了 0.5 个百分点。实验室光电转换效率不断刷新,走在世界前列。BIPV新型光伏建材、光伏电动汽车等的应用也对这些技术不断提出更高的要求,以适应未来发展。

  光伏制氢所带来的新能源应用蓝海是光伏产业创新的新基地,其中对氢能的储备方式、加氢站的设计都需要用一种全新的、有效的、集约的、环保的理念去开发,而不是盲目跟风。产业融合作为具有“革命性”的产业创新形式,正对光伏产业掀起一轮新的产业革命。

  2021年5月,光伏巨头隆基股份高调宣布进入氢能领域,撕开了我国氢能产业的口子。市场分析,氢能产业未来产业链年产值将达到12万亿元,成为引领经济发展的新增长极。宝丰能源、中石油、中石化,包括海马、上汽等众多车企纷纷入局,从传统能源领域企业,到下游应用场景的整车企业,这一行业赛道上的企业越来越多。除了隆基股份以外,另一家光伏巨头阳光电源也加入了氢能产业大军。众多龙头企业的大力布局,显示了市场对于氢能前景的普遍看好,氢能成为资本市场的明星概念。

  在“十四五”规划中,国家将氢能与储能明确为国家六大未来产业之一,加上国家碳中和目标的加速推进,氢能产业得到了政府的多方位支持。2020年尽管受到疫情影响,氢能投资金额仍有1600亿元,市场对于氢能产业信心满满。

  根据国金证券和中国光伏产业联盟 (CPIA) 的不完全统计,2020 年的光伏产业融资规模远超 2019 年同期水平,主要用于企业的光伏产品扩产,且以太阳电池、光伏组件为主,辅材以玻璃环节为主。2020 年全年累计完成上市的光伏企业共计 14 家,其中,辅材上市企业的数量明显增多,这充分说明光伏与多产业融合拓宽了光伏的资本市场发展,开拓光伏融资新视角。

  另外,截至今年5月份的统计数据显示,全球至少有2030亿美元的债券和贷款用于可再生能源项目,而专注于碳氢化合物的企业投资则达1890亿美元。过去5年中,随着投资者积极要求对环境和社会负责,各大银行的ESG投资迅速扩大。普华永道统计,过去1年有77%的机构投资者几乎停止购买在某种程度上不可持续或环境不友好的金融产品。

  光伏在多领域的清洁低碳发展会开拓更多的光伏融资渠道,成为资本市场的新宠。

  光伏作为一种能源的生产方式与其它产业的融合可以无所不在,农业、工业、服务业到处可见光伏产业融合的身影。我们撷取了光伏产业未来发展中较有潜力和价值的几大主要方向:储能新技术——光伏制氢、光伏建筑一体化及光伏绿色建材、光伏电动汽车和光伏在农业领域的创新应用逐一展开探讨。

  发展氢能产业,对我国减少油气对外依赖,提高能源安全水平,减少大气污染排放,改善生态环境,有着重大现实意义。英国BP石油公司最新发布的《世界能源展望》中指出,到2050年,氢能占终端能源消费总量比例或将增长16%。中国氢能联盟发布的白皮书显示,到2050年,我国可再生能源电解制氢将占氢气供应结构的70%。随着光伏装机规模的连年攀升,光伏制氢作为一种高效的储能应用,也必然成为解决光伏市场消纳的重要途径,同时也是可再生能源制氢的重要来源。

  光伏制氢在技术手段上已成熟,并且还在不断发展和进化中;在经济性上,随着光伏发电成本的不断下降,光伏制氢的价格优势也逐步显现,不断逼近煤制氢的价格水平,并且低碳环保,是绿色氢气的有力来源。现在的研究和市场发展主要聚集在光伏技术工艺和制氢技术的有效结合及综合开发利用上,还有个值得关注的问题就是氢气的储存和运输以及燃料电池的问题,我们将在后期序列《光伏制氢—新能源应用蓝海》中详细探讨。

  在全球电动汽车迅猛发展的态势下,光伏电动也是一个不断在探索和发展的创新型应用。在目前的发展阶段,其应用方式还是通过新能源的载体—电和氢来实现,在光伏发电和光伏制氢成本具有比较优势时,电池技术越先进,光伏电动的未来发展越可喜。分布式光伏发电的选址条件较为灵活,比较不受空间地域的条件限制,在未来的城市发展的光伏利用中,具有便利建设的优点。“光储充放”通过分布式光伏发电或制氢,将电能或氢能通过储能系统储存,再由新能源车充电利用,这种类型的多功能综合一体站在新能源行业和城市发展中具有较高的应用前景,有望逐步取代燃油站点而遍布城市的各个角落,值得深入探索和利用。

  光伏建筑是应用太阳能发电的一种新概念,目前主要有BAPV和BIPV两种结合方式。BIPV是将光伏产品集成到建筑上的技术,即光伏建筑一体化;BAPV是简单地将光伏系统附着在建筑上。BIPV更具产品集成的特质,在此基础上开发出来的光伏绿色建材产品比如光伏玻璃、光伏瓦等应用前景广阔,其“建材型”特征使其更具造价及性能优势。光伏建筑一体化技术可以降低建筑整体建造成本、降低能耗,液压冲床公明油压冲床品牌!促进节能减排,打开绿色建筑建材新篇章。光伏与建筑深度融合主要是功能融合、安全融合、信息融合。BIPV还未进入大规模应用阶段,相应的规范和实际工作中还有大量问题,需通过扎实的理论研究结合工程实践,积极推进,形成更加完善的工程标准体系。

  光伏在农业上的应用自“十三五”之后得到了较快发展,特别是在东部和沿海发达地区。事实上在西北部光照充足、光伏发电市场消纳不足的地区光伏农业亦大有可为。光伏农业可以推动农业现代化、智能化、资源集约化发展,改变传统农业的落后面貌,随着农业现代化的进程,光伏在农业领域的应用亦会得到加强和快速发展。目前国内光伏农业开发有以下几种模式:温室光伏大棚;光伏生态观光示范园区;光伏生态养殖;大型地面光伏发电与农业大棚有机结合。

  这几大应用场景目前都已进行了市场化开发,经济上可行,技术手段上有相对成熟的,也有还在探索研究的。科技的进步永无止境,光伏产业融合的创新型应用也会从探索走向更具潜力和价值的商业化发展,未来可期。

  光伏与多产业融合的几大应用场景将会在后期分版块逐一进行详细探讨,敬请关注。

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  2.厉无畏,产业融合与产业创新【J】,现代管理科学,2002(4):4-6

  3.李美云,服务业的产业融合与发展【M】,北京:经济科学出版社,2007

  4.薛金霞,曹冲,国内外关于产业融合理论的研究综述【J】,新西部,2019(30):73-73

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