2023年中國光伏技術(shù)發(fā)展報(bào)告簡版

2023年4月報(bào)告主編：趙穎王一波李海玲報(bào)告執(zhí)筆人(以姓氏筆畫排序):梁廣興報(bào)告編輯：集中式/分布式兼容并容形勢進(jìn)一步鞏固，光伏系統(tǒng)逐步呈現(xiàn)入“水(海)”升“空”特別鳴謝中節(jié)能太陽能科技(鎮(zhèn)江)有限公司、陽光新能源開發(fā)股份有限公司2023年4月1.晶體硅材料和硅片多晶硅材料制備技術(shù)方面，我國重點(diǎn)發(fā)展規(guī)模化多晶硅材料制備技術(shù)。2022年主流工藝三氯氫硅法單線產(chǎn)能以5萬噸/年為主，綜合電耗60kWh/kg-Si,綜合能耗8.9kgce/kg-Si;硅烷法顆粒硅采用產(chǎn)能為5000噸/年的FBR反應(yīng)器，每個(gè)單元配置4臺FBR反應(yīng)器，組合形成2萬噸/年顆粒硅模塊。兩種方法技術(shù)和能耗指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平。單晶硅提拉技術(shù)方面，硅棒的直徑及長度進(jìn)一步得到提升，我國目前主流光伏用單晶硅棒的長度已經(jīng)突破5000mm,并且配置了優(yōu)化升級的強(qiáng)制冷卻裝置，大幅提升晶體生長速度，單晶爐內(nèi)/外部配置多次投料裝置，可在不停爐的情況下多次內(nèi)部1外部加料，提高了生產(chǎn)效率，降低了能耗，晶體生長達(dá)到1爐2~10根的生長水平。熱場尺寸也在向更大的方向發(fā)展，從18寸、24寸、26寸、28寸、32寸發(fā)展至36寸，坩堝裝料量提升至1000kg左右。單晶硅片向著大尺寸、n型化、薄片化方向發(fā)展，PERC、TOPCON、HJT電池所用的硅片主流厚度達(dá)到150硅片切割技術(shù)方面，受硅料價(jià)格上漲的影響，金剛線切片技術(shù)出現(xiàn)兩個(gè)重要發(fā)展，一是金剛線細(xì)線化，2022年，碳鋼的母線線徑下降至36μm,已接近碳鋼母線切割的線徑極限；二是金剛線材料開始嘗試鎢鋼絲代替高碳鋼絲，22年底國內(nèi)廈門鎢業(yè)、中鎢高新等企業(yè)已具備300億米/年的鎢絲線母線產(chǎn)能；美暢、岱勒、聚成等金剛線企業(yè)已具備鎢絲金剛線批量生產(chǎn)能力。目前鎢絲金剛線主流線徑為32、34μm,部分鎢絲金剛線企業(yè)已小部分量產(chǎn)28、30μm鎢絲金剛線，線徑相較主流碳鋼線有較明顯的優(yōu)勢。2.晶體硅太陽電池及組件晶體硅電池最重要的研究進(jìn)展是隆基綠能公司制備的異質(zhì)結(jié)(HJT)電池最高效率達(dá)到26.81%,打破了由日本Kaneka公司在2015年創(chuàng)造的HBC電池上得到2的26.76%的世界紀(jì)錄，尤其值得注意的是隆基公司的電池是在商業(yè)化尺寸硅片上制備的太陽電池效率紀(jì)錄，具有產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。TOPCon電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，產(chǎn)能達(dá)到80GW左右，產(chǎn)量達(dá)到28GW左右。TOPCon電池國際認(rèn)證世界效率25.4%,國內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)線效率上均取得較大突破。2022年TOPCon技術(shù)工藝路線成熟，良率提升至95%以上，達(dá)到與PERC組件相比更具競爭性的成本。HJT電池實(shí)現(xiàn)了單面微晶HJT電池產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)線平均效率達(dá)到25%,制備的組件功率比同版型PERC電池效率高出40~50W。雙面微晶電池技術(shù)導(dǎo)入中，效率仍有提升空間。2022年HJT電池實(shí)驗(yàn)室效率不斷突破，除隆基先后實(shí)現(xiàn)26.5%及26.81%的世界效率外，邁為公司與澳大利亞Sundrive公司的銅電極HJT電池效率達(dá)到26.41%,表明電鍍銅技術(shù)的潛力。背結(jié)技術(shù)的進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化。2022年導(dǎo)入量產(chǎn)的主要是有三種背結(jié)(BC)技術(shù)，主要是黃河水電的IBC技術(shù)、隆基公司的HPBC技術(shù)、愛旭公司的ABC技術(shù)，到2022年底還未見到該類產(chǎn)品大量出貨，成本仍是核心問題。3.薄膜太陽電池銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池方面，剛性基底電池和組件紀(jì)錄效率保持23.4%和19.64%,柔性基底電池紀(jì)錄效率保持21.4%。雙面CIGS電池效率達(dá)到19.77%(頂)和10.89%(底),鈣鈦礦/CIGS的兩端疊層電池認(rèn)證效率達(dá)到24.2%。我國柔性基底小面積CIGS電池認(rèn)證效率達(dá)到21.81%。碲化鎘(CdTe)薄膜電池方面，全球CdTe電池組件出貨量達(dá)到10GW。我國小面積電池效率達(dá)到20%,大面積組件效率提升至17%。美國FirstSolar公司電池紀(jì)錄效率保持22.1%,新型大尺寸高穩(wěn)定組件效率達(dá)到19.3%。銅鋅錫硫基(CZTS)薄膜電池方面，我國保持領(lǐng)先優(yōu)勢，中國科學(xué)院物理研究所獲得了13.6%的電池認(rèn)證效率，創(chuàng)造了CZTSSe電池效率新紀(jì)錄。銻基硫系薄膜電池方面，我國保持先發(fā)優(yōu)勢，硒硫化銻(Sb?(S,Se)?)電池紀(jì)錄效率達(dá)到10.7%,硫化銻(Sb?S?)電池紀(jì)錄效率達(dá)到8.0%,剛性基底硒化銻(Sb?Se?)電池紀(jì)錄效率達(dá)到10.57%,柔性基底Sb?Se?電池紀(jì)錄效率達(dá)到8.43%。4.新型太陽電池新型太陽電池主要包括鈣鈦礦太陽電池、有機(jī)太陽電池、量子點(diǎn)太陽電池、疊層太陽電池及其它仍處在實(shí)驗(yàn)研究階段和產(chǎn)業(yè)化前沿的太陽電池。在鈣鈦礦電池方面，我國單結(jié)鈣鈦礦太陽電池的效率整體上國際領(lǐng)先。單結(jié)鈣鈦礦太陽電池的最高效率紀(jì)錄為25.7%,由韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所獲得，我國中科院半導(dǎo)體所獲得了25.6%的NREL認(rèn)證效率。穩(wěn)定性方面，我國在技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，華中科技大學(xué)印刷電池可以通過IEC61215:2016標(biāo)準(zhǔn)，在55±5℃下最大功率點(diǎn)工作9000小時(shí)沒有明顯的性能衰減。產(chǎn)業(yè)化方面，我國在企業(yè)產(chǎn)能布局及技術(shù)突破方面都領(lǐng)先于國際水平，無錫極電光能科技有限公司于2022年12月創(chuàng)造了百平方厘米級電池18.2%的效率紀(jì)錄(面積~756cm2,由JET認(rèn)證),中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司于2022年12月創(chuàng)造了18.5%的千平方厘米級鈣鈦礦光伏模組效率紀(jì)錄(面積~3500cm2,由泰爾實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證);協(xié)鑫光電2022年5月生產(chǎn)的尺寸為1×2m2的全球最大尺寸鈣鈦礦組件己經(jīng)下線；多家企業(yè)產(chǎn)線建成并陸續(xù)投產(chǎn)。在有機(jī)薄膜電池方面，我國引領(lǐng)了該領(lǐng)域的發(fā)展，多次刷新NREL效率紀(jì)錄。中國科學(xué)院大學(xué)三元有機(jī)太陽電池獲得19.22%的效率(認(rèn)證效率18.8%)。穩(wěn)定性方面，我國研究進(jìn)展處于國際領(lǐng)先水平，南開大學(xué)首次實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換效率超過18%的同時(shí)Tg。超過5000h的穩(wěn)定性。柔性、大面積和半透明方面，我國達(dá)到國際水平，華南理工大學(xué)制備半透明器件獲得10.01%的轉(zhuǎn)換效率和30.53%的平均透過率，光利用率為3.05%;浙江大學(xué)1cm2的柔性有機(jī)太陽電池效率達(dá)到了15.56%,彎曲半徑為4mm的情況下彎曲100000次后無效率衰減；蘇州大學(xué)在36cm2的大面積有機(jī)太陽能電池模塊中實(shí)現(xiàn)了13.47%效率。在量子點(diǎn)電池方面，我國在多種類型的量子點(diǎn)太陽電池的科學(xué)研究都達(dá)到了國際水平。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)造了鉛硫族量子點(diǎn)敏化太陽能電池15.2%的認(rèn)證紀(jì)錄；北京航空航天基于鈣鈦礦量子點(diǎn)的太陽能電池器件實(shí)現(xiàn)了16.53%的轉(zhuǎn)化效率。穩(wěn)定性方面，我國也達(dá)到了國際水平，臺灣科技大學(xué)制備了效率為8.96%的量子點(diǎn)敏化太陽能電池，連續(xù)工作150小時(shí)后仍能保持原始效率的90%;鉛硫族量子點(diǎn)太陽能電池實(shí)現(xiàn)10.5%的光電轉(zhuǎn)換效率，并在未封裝條件下空氣中放置4000小時(shí)保持89%的起始效率。在疊層太陽電池方面，我國在鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層上世界領(lǐng)先，我國南京大學(xué)制備的全鈣鈦礦疊層太陽電池認(rèn)證效率達(dá)到29.0%(JET認(rèn)證);鈣鈦礦/硅疊層太陽電池的最高認(rèn)證效率為32.5%,由德國柏林亥姆霍茲研究中心(HelmholtzZentrumBerlin,HZB)獲得，我國北京曜能科技有限公司研發(fā)的2T鈣鈦礦/晶硅疊層電池效率獲得突破，達(dá)到32.44%;蘇州大學(xué)制備的無機(jī)鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽電池轉(zhuǎn)換效率為23.17%(孔徑面積0.062cm2)和21.69%(孔徑面積1.004cm2),5.光伏系統(tǒng)集成與應(yīng)用技術(shù)2022年，全球光伏行業(yè)迎來里程碑式發(fā)展，累計(jì)裝機(jī)突破10億千瓦，較上年增長24.3%。中、美、日、印、德、澳、韓、意、西及巴西為2022年十大光伏市場，總裝機(jī)約占全球八成。我國新增裝機(jī)8740萬千瓦，同比增長28.1%,光伏累計(jì)裝機(jī)3.9億千瓦，成為我國第三大電源。光伏系統(tǒng)集成與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)圍繞在集中式光伏電站方面，國際上提出了多種MMC接口大型光伏集成方案，并提出了最高可提升15%發(fā)電量的垂直式光伏陣列排列新模式。我國開發(fā)了基于AI組串逆變器IV曲線在線診斷技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用可提高電站發(fā)電量超3%,實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)無儲能支撐的新能源電壓源機(jī)組運(yùn)行，驗(yàn)證了無儲能構(gòu)網(wǎng)型新能源機(jī)組“自在分布式光伏系統(tǒng)方面，國際上發(fā)展了“社區(qū)光伏”消納模式，開發(fā)了考慮負(fù)荷分類的光伏集成，設(shè)計(jì)了適用于屋頂應(yīng)用的垂直光伏產(chǎn)品。我國開發(fā)了“高層住宅陽臺光伏解決方案”及戶用電站優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，單電站設(shè)計(jì)時(shí)間可縮短至10分鐘。在光伏復(fù)合系統(tǒng)方面，全球農(nóng)光互補(bǔ)光伏電站市場增長12.3%,水面漂浮光伏新增裝機(jī)超50%,“光伏+”多樣化應(yīng)用場景在全球蓬勃發(fā)展，中、美、歐、英、日制定或更新了天基太陽能發(fā)展路線圖。我國建成了全球首個(gè)深遠(yuǎn)海風(fēng)光同場海上光伏系統(tǒng)，30多個(gè)“光伏+交通”、“光伏+通信”、光儲直柔等項(xiàng)目示范應(yīng)用，設(shè)計(jì)了雙電壓等級農(nóng)村光儲直柔集成架構(gòu)及能量管理系統(tǒng)，天基太陽能地面驗(yàn)證系統(tǒng)達(dá)到了微波發(fā)射功率2081瓦、傳輸距離55米、效率15.5%。光儲氫系統(tǒng)方面，國際上分別提出了適用于離網(wǎng)光儲及并網(wǎng)光儲充系統(tǒng)的三端口DC-DC變換新拓?fù)浜托滦图赏負(fù)?，國?nèi)外均研發(fā)了面向大中小型系統(tǒng)的全系列光儲產(chǎn)品，我國戶用光儲部分產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。全球綠氫電解槽裝機(jī)達(dá)140萬千瓦，較上年增長1.72倍，正在研發(fā)單槽產(chǎn)氫量4460標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)的19.5兆瓦堿性電解槽；我國光伏風(fēng)電制氫項(xiàng)目新增58項(xiàng)，配套建設(shè)光伏約1400萬千瓦。6.光伏功率變換器及平衡部件在逆變器技術(shù)發(fā)展方面，針對光伏并網(wǎng)高滲透率引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題及電網(wǎng)主動(dòng)支撐要求，構(gòu)網(wǎng)型逆變技術(shù)研究正逐步受到關(guān)注。采用基于阻抗自適應(yīng)的構(gòu)網(wǎng)型逆變技術(shù)及雙模式自適應(yīng)切換逆變控制策略，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和示范應(yīng)用。針對多逆變器電站協(xié)調(diào)控制問題，提出了一種基于多逆變器光伏電站的分層模式控制技術(shù)和基于無源性理論的分布式協(xié)同穩(wěn)定控制技術(shù)，可有效提升系統(tǒng)對復(fù)雜電網(wǎng)變化的適應(yīng)能力。針對高效率、低成本大型光伏電站的需要，開展了光伏中壓發(fā)電單元模塊化技術(shù)及裝備研究，兩臺集裝箱式6兆瓦樣機(jī)完成了35千伏掛網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)證研究，該級聯(lián)型中壓光伏逆變器具備300路MPPT。在逆變器產(chǎn)品發(fā)展方面，集中式逆變器、組串式逆變器和光儲逆變器在單機(jī)功率等級、功率密度和功能等方面變化不大。微型逆變技術(shù)有所發(fā)展，推出了采用交流耦合的戶用儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)把電池和基于微逆技術(shù)的雙向變換器進(jìn)行了集成。7.光伏系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)智能化運(yùn)維已成為光伏運(yùn)維技術(shù)的必然趨勢，可大幅提高發(fā)電量和運(yùn)維效率。智能化運(yùn)維技術(shù)可分為數(shù)字化運(yùn)維和智能化設(shè)備兩方面。數(shù)字化運(yùn)維包括健康度診斷、隱裂檢測、熱斑掃描、串并聯(lián)失配檢測等，智能化設(shè)備包括智能除灰、智能除草、智能除雪、智能驅(qū)鳥和無人機(jī)巡檢及感知技術(shù)等。健康度診斷主要是在智能算法方面，基于迭代優(yōu)化的序列模式挖掘算法，具有一定的先進(jìn)性，可以直觀展示電站運(yùn)行維護(hù)情況。故障識別主要是在借助于無人機(jī)搭載高清相機(jī)，實(shí)現(xiàn)故障識別自動(dòng)化，提高檢測效率，以及基于機(jī)器視覺的人工智能技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)分析的串并聯(lián)失配檢測技術(shù)，可使故障識別精度達(dá)到95%以上。光功率預(yù)測技術(shù)，主要進(jìn)展是基于歷史天氣數(shù)據(jù)和發(fā)電數(shù)據(jù)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等智能算法組合，實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)。智能清掃方面，主流的清掃機(jī)器人有干掛式和履帶式，干掛式的特點(diǎn)是沿著組件邊框行走，在相鄰支架間安裝橋架幫助機(jī)器人跨排。履帶式的特點(diǎn)是在履帶式移動(dòng)底盤上配備清掃裝置，通過高速轉(zhuǎn)動(dòng)的毛刷來對表面進(jìn)行清潔，可實(shí)現(xiàn)高精度定位、自主規(guī)劃最優(yōu)路徑、全自動(dòng)清洗等。無人機(jī)巡檢及感知技術(shù)主要在故障智能精確識別、故障智能精準(zhǔn)定位、智能算法等方面取得了一定的進(jìn)展，故障識別準(zhǔn)確率達(dá)到97%以上，故障漏檢率低于8.國內(nèi)外光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)證測試技術(shù)在光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)方面，截至2022年底，我國的全國太陽能光伏能源系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC90)已發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)32項(xiàng)；中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)已發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)94項(xiàng)，2022年度發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)行標(biāo)3項(xiàng)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)已發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，2022年度發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)；國際電工委員會(huì)(IEC)TC82工作組已發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)194項(xiàng)，2022年度發(fā)布光伏領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)29項(xiàng)。在光伏發(fā)電實(shí)證測試技術(shù)方面，為提升光伏部件及系統(tǒng)運(yùn)行性能評價(jià)的準(zhǔn)確性，國內(nèi)外均開展了光伏戶外實(shí)證技術(shù)研究及戶外實(shí)證場的建設(shè)。在國內(nèi)，依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，中科院電工研究所、中國電力科學(xué)研究院有限公司等單位在全國各典型氣候區(qū)內(nèi)建設(shè)了光伏系統(tǒng)實(shí)證測試平臺；同時(shí)，各發(fā)電集團(tuán)也依托其投資光伏電站，開展光伏戶外實(shí)證平臺建設(shè)，其中國家電力投資集團(tuán)有限公司在黑龍江大慶建設(shè)了光儲一體化實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺于2022年12月發(fā)布了前三季度運(yùn)行報(bào)告。附件.太陽電池中國效率表自2022年8月中國可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)啟動(dòng)CPVS太陽電池中國最高效率征集活動(dòng)，共收到光伏企業(yè)、科研單位提交的23份太陽電池效率檢測報(bào)告，包括單晶硅異質(zhì)結(jié)(HJT/SHJ)電池、單晶硅TOPCon電池、鈣鈦礦單結(jié)電池、鈣鈦礦/晶硅疊層兩端電池、鈣鈦礦/晶硅疊層四端電池、鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層兩端電池共6種太陽電池類型。經(jīng)CPVS專家委員會(huì)審定，產(chǎn)生2022年CPVS太陽電池中國最高效率進(jìn)展表(附表1)和進(jìn)展圖(附圖1)。附表12022年CPVS太陽電池中國最高效率進(jìn)展情況單位中文備注隆基隆基隆基隆基Microquanta,7cells隆基隆基隆基四川大學(xué)34.50%德融31.60%漢能27.18%隆基29.55%隆基28.80%漢能28.90%漢能29.10%漢能26.50%隆基26.40%四川大學(xué)28%南大29.10%南大仁爍25.56%半導(dǎo)體所28.20%南大仁爍26.40%南京大學(xué)26.81%隆基23.70%半導(dǎo)體所24.85%漢能25,11%漢能26.30%隆基26.56%降基23.32%半23.32%半導(dǎo)體所25%天合24.58%天合25.71%降基23.70%漢能24.03%降基24.40%晶科25.40%晶科24.50%南大仁爍23.20%微系統(tǒng)所23.80%阿特斯23.40%南開大學(xué)22.60%天合22.00%晶科22.92%收能22.30%天合21.30%天合22.80%阿特斯22.20%南京大學(xué)21.70%南京大學(xué)21.80%杭州纖納21.00%漢能21.20%漢能