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【前景分析】分布式

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  • 科諾許洪華:現有光伏技術還有很大的進步空間
  • 2016-05-27 11:35:19  發布:  來源:太陽能發電雜志 作者:吳軍杰
  • 摘要:快三游戏下载 北京科諾偉業科技股份有限公司董事長兼總經理,中國科學院電工研究所研究員、博士生導師,中國科學院太陽能發電研究示范中心主任,中國科學院風能利用重點實驗室主任,國家“十五、十一五、十二五、十三五”863后續能源主題專家、可再生能源領域重點/重大項目專家組組長、可再生能源與氫能技術重點專項專家組召集人,國際能源署光伏系統項目(IEAPVPS)執委會中國專家、、

     北京科諾偉業科技股份有限公司董事長兼總經理,中國科學院電工研究所研究員、博士生導師,中國科學院太陽能發電研究示范中心主任,中國科學院風能利用重點實驗室主任,國家“十五、十一五、十二五、十三五”863后續能源主題專家、可再生能源領域重點/重大項目專家組組長、可再生能源與氫能技術重點專項專家組召集人,國際能源署光伏系統項目(IEAPVPS)執委會中國專家,中國可再生能源學會副理事長,曾任中國科學院電工研究所副所長、第二屆國家能源咨詢委員會委員、第一屆創業板專家咨詢委員會委員、全國風力機械標準化技術委員會副主任等。

     
    自1988年起,從事光伏電站設計集成及控制逆變技術,大型風電機組電氣控制技術,可再生能源多能互補與微能源系統集成及關鍵設備,以及可再生能源技術經濟評價和政策研究。
     
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    也就是說,從這些仍在快速發展的技術路線以及流派上來看,目前還不能輕易判斷哪一種電池技術今后一定就是主流。包括現在已經商業化了的電池技術,也沒有誰真正形成了壟斷性的地位。我個人認為,背后的原因,就是因為各個技術流派的技術進步空間都還很大。
     
    歷史總是相似,但卻各有結局不同。
     
    光伏產業當下面對的發展環境,似乎有些類似于上世紀80年代初期。彼時,隨著石油危機解除,全球第一波清潔能源發展浪潮也無疾而終。而此時,除了石油等大宗資源商品價格持續徘徊在歷史低位,更加凸顯光伏的成本劣勢外,宏觀經濟環境則要比當年糟糕得多。
     
    這不由得讓人們擔心,光伏的歷史會不會再次重演。更甚者,一些人對光伏、風電乃至整個可再生能源的前景都產生了懷疑。
     
    那么,經過2000年以后十多年的產業化發展,目前的光伏技術究竟在整個能源體系中處于怎樣的一個位置?會不會因為經濟衰退的原因再次破產?已經商業化的光伏主流技術路線,各自又面臨著怎樣的問題和機遇?誰更有發展前景?會不會有全新的、顛覆性的技術突然冒出來對現有產業造成致命沖擊?“十三五”規劃又將重點支持哪些技術?光伏究竟在未來的能源體系中將處于怎樣的位置?
     
    帶著這些問題,《太陽能發電》雜志記者日前在北京專訪了國家“十五、十一五、十二五、十三五”863后續能源主題專家、可再生能源與氫能技術重點專項專家組召集人、北京科諾偉業科技股份有限公司董事長許洪華先生。
     
    作為科技部863太陽能光伏首席科學家及后“863時代”可再生能源領域重點專項專家組組長,許洪華在太陽能光伏及風能等可再生能源技術方面有著多年實踐經驗,并多次主導這兩個行業的重大技術的研發和產業化推動,對這兩個行業均有著突出的貢獻。
     
    記者:在您看來,目前的太陽能光伏技術在整個能源體系中是否已經占據了一個不可動搖的位置,還會不會因為傳統化石能源大幅降價而再次破產?
     
    許洪華:盡管目前可再生能源在整個能源體系中的占比并不高,但從能源轉型的角度來看,無論是從環境友好性、成本優勢以及技術發展空間,乃至從整個人類文明的發展趨勢來看,可再生能源特別是太陽能和風能,都已經獲得了不可替代的位置。
     
    首先,煤炭、石油等資源是有限的,可再生能源的廣泛利用已是大勢所趨。以前,大家很難想象替代能源將在不久的未來起主要作用。但現在,煤炭、石油都能找到替代品,在可預期的未來,可再生能源從技術上、經濟上已經完全能夠替代傳統能源。
     
    其實,現實的例子很快就要出現了。比如,德國法蘭克福大區就在做100%可再生能源規劃。這說明,100%可再生能源已經是世界大勢。
     
    其次,這也是一種文明理念的大趨勢。
     
    以前,短缺經濟時期,人們不關心能源對環境、對氣候的影響,只要滿足功能和要求就可以。現在,不只是物質上,也包括環境上,人們都想要追求更好的生活,能源的綠色、低碳發展已成為很多人追求的目標。
     
    第三,環境和氣候變化正在成為一個硬約束,可再生能源的廣泛應用已不可逆轉,這已經成為全球共識。
     
    在去年年底的巴黎氣候大會上,不但“本世紀地球上升溫度控制到2℃以內”達成共識,并且提出了要爭取控制到1.5℃以下。這將極大的促進能源體系的變革,化石能源為主導向可再生能源為主導的轉型成為必然。
     
    總之,整個可再生能源的發展前景越來越光明,實現路徑也越來越清晰。但目前,競爭也非常的慘烈,不僅在可再生能源與傳統能源之間,在各種可再生能源技術之間,也充滿了許多未知和不確定性。
     
    從發展階段上來看,我個人認為,目前正是可再生能源和化石能源的相持階段。
     
    記者:可是,傳統能源體系這個龐然大物看起來似乎無縫可鉆,可再生能源應該如何融入到現有能源體系中去,或者說可以依托什么樣的技術手段、商業模式?
     
    許洪華:下一步到底有什么樣的技術方案來解決可再生能源的融入問題,目前還沒有定論。大家提得最多的,也是我個人比較認可的,是能源互聯網。
     
    我覺得,能源互聯網的實現路徑,應該是終端能源互聯網+區域能源互聯網+全域能源互聯網。其發展邏輯,也應該是由終端而區域而全域。
     
    首先是終端能源互聯網,也就是分布式能源包括微電網,它適用于學校、工廠、建筑等幾乎所有微觀場所,能夠因地制宜發展各種可再生能源,并滿足就近應用。
     
    其次,則是向區域能源的互聯互通發展,在區域里進行以可再生能源為主的互聯互通,并盡可能在本區域內平衡利用。
     
    最后,是發展到全域的能源互聯網。
     
    由此,我們也可以對未來的商業模式進行一些思考。
     
    比如,對于科諾偉業來說,我們的定位就是要成為可再生能源系統的完整解決方案供應商。我們認為,分布式能源及微電網將是未來能源互聯網中最基礎的也是最核心的單元,因此科諾偉業會將分布式可再生能源與微電網技術作為未來的一個核心技術來發展。
     
    我個人認為,未來可再生能源領域的商業模式可能有兩種發展趨勢。
     
    一是跨區域服務的大能源公司模式。現在可再生能源行業里的大能源公司,主要經營風電場或光伏電站,從政策及技術發展趨勢來講,他們可以做“區域電力供應商”,經營區域內的不同電源,甚至和常規能源結合并涉足電力系統。然后,再發展到以可再生能源為主,及至最終實現100%可再生能源。
     
    再往后,他們將發展為“區域能源供應商”,就是在區域電力供應商的基礎上,綜合考慮電、氣、熱/電動汽車、物聯網、節能等的應用。
     
    二是服務于不同城鎮區域、鄉村等單元的中小型公司的發展模式,這也是國家非常鼓勵的一種模式。對于一些分布式發展商來說,下一步就很有可能成為這樣的“獨立電力供應商”。然后,從技術趨勢上來說,再向下發展就有可能成為所謂的“綜合的能源供應商”。比如在一個小區里,包括多能源資源互補(包括垃圾、廢水等)的系統,冷熱電綜合利用。
     
    這種模式,發展到此,已經是一個很大的能源供應商平臺。這個平臺再向下延伸,我稱其為“綜合物業服務商”。現在能源互聯網有一種技術,就是所謂的負荷響應技術,就是每個單位——比如“戶”,每戶的每個用電器具、每個插頭,都可以控制起來。因此,有了這個平臺以后,除了能源以外,還可以做很多其他方面的事。
     
    我個人堅信,分布式會按照這個方向去發展。
     
    記者:就具體的光伏技術而言,您曾在公開場合表示,我國光伏產業最大的風險,是現有技術路線遠遠還未到定型的時候,我們應該怎么理解這一觀點?
     
    許洪華:就光伏電池而言,無論是從技術路線還是到種類,這些年一直都存在著很多爭議。從技術研究的角度,各種技術路線都在并行向前,而已經產業化、批量化生產的電池技術種類也不在少數。
     
    從大的種類上來說,簡單分類就有晶硅電池、薄膜電池、聚光電池、新型電池等。這種分類不一定科學,因為砷化鎵也是一種薄膜,而且薄膜里還有好幾種技術路線。
     
    晶硅電池從技術路線上又分單晶、多晶,而單晶和多晶里又有一些細分,特別是高效電池領域,包括N型、P型以及HIT、IBC,等等。包括不同技術和工藝,也都還在進展。還包括技術跨界,比如現在有人提出晶硅和鈣鈦礦電池結合,據說效率已達到25%以上了。
     
    也就是說,從這些仍在快速發展的技術路線以及流派上來看,目前還不能輕易判斷哪一種電池技術今后一定就是主流。包括現在已經商業化了的電池技術,也沒有誰真正形成了壟斷性的地位。目前全世界最大的企業,也沒有占據整個市場10%以上的份額。
     
    我個人認為,背后的原因,就是因為各個技術流派的技術進步空間都還很大。
     
    比如,你達到了一個效率或目標,我很快也達到了,但是達到的路徑可能不是一樣的,很可能你改進的是這個環節,而我改進的是那個環節。這就說明,即使這些已經產業化的電池技術路線,也都還有很大的進步潛力。
     
    所以,包括現有的已經商業化的幾種電池技術,包括薄膜中碲化鎘、銅銦鎵硒、晶體硅等主要的幾種技術路線,在產業已發展到這種規模的時候,都還在持續進步,一是效率還在提高,二是成本還在持續下降。
     
    對于新的技術來說,這是一個巨大的門檻。而對于整個產業來說,這也正是最大的風險。
     
    記者:會不會有全新的、顛覆性的技術突然冒出來對現有產業造成致命沖擊?
     
    許洪華:產業已經發展到這個程度上了,那種革命性的技術的出現,恐怕并不容易。
     
    既然是革命性的技術,首先就需要在基礎理論上獲得突破,要從理論上完全顛覆現有機理,才有可能實現。
     
    這顯然是難度很大的事。
     
    能源,或者說電的基礎理論,已經很成熟了,要在這之外去重新構筑一個新的理論體系,實在很難。
     
    另一方面,即使有這種基礎理論的突破,但要突破現有技術所構成的門檻,恐怕也要幾十年的時間。何況,正如剛才所言,現有主流技術路線的進步空間也還很大,也一直在進步。
     
    所以,一種全新的、具有顛覆性的技術,突然冒出來的可能性并不大。對于未來,我個人還是最看好晶體硅技術的前景。
     
    記者:那么,在您看來,晶體硅技術的發展方向是什么?
     
    許洪華:總體而言,一是性能提高的空間還不小,二是成本下降的空間還很大,晶體硅技術路線還處于可做的事情很多的階段,還沒到完全拼成本、拼規模的地步,可以說技術還是最主要的驅動力,或者說之一。
     
    從具體的技術方向來看,我一直比較強調,要加強適用于不同環境、不同氣候、不同應用方面的電池技術的系統研究。
     
    我國有七個不同的典型氣候區,在不同氣候環境下,各種電池的長期特性表現怎樣?影響電池壽命的環境因素有哪些?不同應用模式對電池壽命的影響又有多大?
     
    同一種電池,在東西南北中不同環境和不同氣候條件下的性能表現如何?是否需要采取一些特殊的技術手段來應對高溫、潮濕等應用環境?等等,這些都是值得研究的方向。
     
    掌握了這些問題的答案以后,就可以根據不同地區的氣候特征及應用模式,對一些配套材料、技術、工藝進行適配性調整,以實現電池的最佳性能和壽命。
     
    而現在,無論是應用在海邊,還是在高海拔地區,或者風沙較大的地區,都是一樣的產品,并沒有考慮過是不是要對背板、玻璃或者其他材料做一些特別處理。
     
    比如,大家都知道紫外線對光伏組件壽命的影響比較大,那么在紫外線強烈的地區,能不能針對紫外線采取一定的措施?
     
    再比如,光伏組件對于溫度的敏感性是比較大的,在類似吐魯番這樣的高溫地區,是不是應該采取一些散熱措施,讓溫度別升那么高?
     
    還有,到底是哪些因素在影響組件的功率衰減,或者說衰減的機理到底是什么?
     
    也就是說,不同環境、不同氣候條件,對于光伏組件的性能要求肯定會有一些差異,這也正是技術研發可以進一步深入的區域。
     
    而這些研究,還可以帶來企業之間的差異化。未來的市場競爭,一定是細分化產品的競爭,這也正是現有技術需要完善的方向。
     
    另外,國家還積極鼓勵建立可持續發展的科研體系,比如搭建第三方的公共技術平臺、可以對全社會開放的研究平臺、終端產品測試平臺、對不同環境和不同氣候應用產品進行長期測試的能力,此外,還有產品壽命期后的回收再利用技術,大規模的電站建設對區域生態環境以及整個氣候的影響研究,等等。
     
    總之,這個行業的技術進步空間還很大,也包括一些不同技術之間的融合,比如鈣鈦礦和晶硅的結合,這需要更多的想象力,大家千萬不要固步自封。
     
    記者:您認為現階段是可再生能源和化石能源的相持階段,那么,在這個相持階段,兩者應該如何相處呢?
     
    許洪華:在化石能源和可再生能源的并存期,或者說過渡期的能源架構選擇,與每項技術的發展水平、經濟性等因素密切相關,現在又增加了一個很強的約束因素,就是環境和氣候的約束。
     
    至少,現階段來說,還不能沒有煤電,這幾乎是全世界的共識。而在現有的火電沒有到其壽命期的時候,也很難棄之不用,也不應該棄之不用。
     
    起碼來說,現在還是化石能源時代,未來一定是可再生能源時代,這之間的共存期需要持續系統的研究和實踐。對于相持期兩者的關系,我最贊同德國人提的能源轉型方案。
     
    首先,在德國能源轉型的十二個見解中,第一個就認定風能和太陽能決定一切。
     
    另外則是對過渡期的理解和安排,一是確定會放棄核電和煤電,二是把煤電變成一個調節手段。也就是說,可再生能源是最大的和最主要的,其他能源都得適應我,都只能從怎么滿足我可再生能源的最大規模接入、最低成本接入等角度來安排。
     
    我覺得,我們也應該從這個角度來考慮問題,考慮怎么去對電力體系作出一些調整,來適應可再生能源的特點。
     
    記者:光伏會成為未來的主要能源嗎?
     
    許洪華:完全有可能。我覺得,思考這個問題,需要以終為始的思維方式。中間這一段怎么發展,不去爭論,我們來看一看最終未來的能源架構到底是什么樣子?
     
    現在有兩種比較極端的思路,一個是全球能源互聯網,另一個則認為不再需要電網。我個人更傾向于認為是分布式能源和大電網、大能源網的融合。
     
    在目前的技術視野范圍內,從資源量和徹底解決人類能源需求的角度來看,我個人認為最終的解決方案就兩個,一個是太陽能,一個是核能。其他可再生能源,包括風能、生物質能、海洋能,也都很好,但從資源量來看,沒有一個可以滿足人類未來的需求。
     
    而核能,則風險實在很大。
     
    而在太陽光伏發電技術中,到底哪一種技術路線最可能成為主導,我們不妨從以下五個方面來考慮。
     
    首先是成本,也就是技術經濟性;其次是效率,第三是可靠性和穩定性;第四是材料、資源的可獲得性;第五是對環境的友好性。
     
    從目前已經商業化的電池技術來看,這五項條件都符合的,只有晶體硅光伏技術。按這條技術路線往下走,你會發現,無論是技術、經濟、資源量,還是與環境、電網、用電戶的關系,都看不到有任何風險,好像也沒有什么難題是沒有辦法解決的。
     
    而從人類大利益的角度來說,可再生能源的大規模利用,已是必然方向。但在這個過程中,不要違背常理和常識,也不要指望某種技術或方法一上來就能解決全世界的所有問題。遵循規律,按規矩來,踏踏實實的一個問題一個問題的解決,則前途必定光明。
     
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