太阳能光伏的未来——趋势,难题及解决方案

2020-01-16 10:20 来源: 北极星太阳能光伏网 

  国际可再生能源署(IRENA)发布了《太阳能光伏未来展望》报告。报告基于国际可再生能源署气候弹性路径(REmap Case),总结了太阳能光伏(PV)发电在全球能源系统转型中的重要性,具体表明未来需要加大太阳能光伏发电的部署,以在未来的三十年内实现巴黎气候目标。本文将对报告主要结论进行简要介绍。

  《全球能源转型:2050年路线图》报告中指出,可再生能源、深层电气化以及能效提升三者是能源转型的重要方向,而可再生能源逐渐成为全球能源转型的核心。在所有低碳技术选择中,仅加速部署太阳能光伏就能够在2050年显著减少490亿吨二氧化碳(CO2)的排放,这一数值占能源部门减排潜力总量的21%。实现巴黎目标需要一系列在不同领域技术的明显加速。到预计2050年,太阳能光伏发电将成为仅次于风能的第二大发电来源,引领全球电力行业的转型。

  1.光伏发电装机市场发展势头良好

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  图1 按照REmap路径的光伏发展前景预计(全球发电量占比;总装机容量以及年部署情况)

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  图2 光伏发电新增装机量趋势图

     就装机现状而言,2018年,全球光伏发电累计装机容量已经超过480GW,全年新增装机容量达到最高,超过94GW。按照光伏技术发展与全球能源战略转型发展预计,2030年全球光伏装机量将达到2.48TW,全年新增装机容量将达到270GW,光伏发电在总发电量中的占比达到13%。2050年全球光伏装机量将达到8.5TW,全年新增装机容量将达到372GW,光伏发电在总发电量中的占比达到25%。

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  图3 未来至2050年全球光伏发电装机量增长的地区分布概况

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  图4 全球太阳能光伏项目投资地区分布概况

     就地区而言,未来亚洲地区国家依旧主导着太阳能光伏市场,其次是美国和欧洲。此外,新兴市场将不断涌现,“一带一路”沿线国家将成为热门,南美、中东等地区的国家可能成为未来市场增量的主要来源。目前,光伏发电已经成为澳大利亚、智利、埃及、法国、南非、西班牙、阿联酋等国家最具竞争力的产品之一。2.光伏成本将持续下降

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  图5 光伏成本与投资情况(装机成本;产电成本;年均总投资以及新增就业岗位)

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  图6 2010-2018太阳能项目开发成本变化趋势

      据IRENA预测,太阳能项目开发成本(每千瓦装机成本)将从2018年的1210美元降至2030年的340-834美元(降幅约31%~72%),到2050年将下降至165-481美元(降幅约60%~86%)。期间,全球范围内的中标电价也将快速下降。

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  图 7 各国光伏装机成本变化趋势,可以看出2018年各国的装机成本基本降至同一水平

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  图8 太阳能度电成本(LCOE)下降趋势

  太阳能度电成本将从2018年0.085美元/kWh降至2030年的0.02-0.08美元/kWh,到2050年将下降至0.01-0.05美元/kWh。分布式光伏的发电成本间逐渐接近甚至低于零售电价,分布式光伏的经济性对个人投资者的吸引力与日俱增。2018年,光伏产业投资额约为1140亿美元,到2050年,光伏投资将上升至每年1,920亿美元(增幅约68%),扩大太阳能光伏能源投资对于未来十年的光伏装机增长至关重要。

  3.光伏发电技术发展与攻关难点

  在过去的几十年里,太阳能光伏在效率和发电量方面有了很大的提高。2018年,多晶光伏效率达到17%,单晶光伏效率达到18%。这一增长趋势预计将持续到2030年。然而,随着全球光伏市场的增长,防止面板退化以及管理大量已退役光伏面板的必要性也随着循环经济的实践而开展。这包括减少材料使用和组件降解的创新与替代方法,以及在其使用寿命结束时重复使用技术和增加光伏面板的回收。技术解决方案和对光伏发展支持的市场环境是为未来太阳能光伏并网占比持续提高做准备的基础。为了有效管理大规模间歇性可再生能源,必须利用能源系统所有部门的灵活性。这包括从发电到输配电系统、储存(电力和热能),以及能量需求灵活性的逐步提高(需求侧管理和部门耦合)。

  4.未来光伏发展的政策支持

  多种迹象表明,能源转型可以带来巨大的社会经济效益。到2050年,太阳能行业将雇用1800多万人(其中1400万人将受雇于太阳能光伏),比2018年的440万个工作岗位(太阳能光伏360万)高出四倍。然而,为了最大限度地实现能源转型的成果,一个全面的政策框架显得尤为必要。部署策略需要与并网和扶持策略进行协调。在扶持性政策框架下,需要特别注重工业、金融、教育和技能政策,以最大限度地实现转型效益。教育和技能政策可以帮助劳动力掌握足够的技能,并增加当地就业机会。同样,以当地供应链为基础,健全的产业政策可以通过利用现有的经济活动支持太阳能光伏产业的发展,促进收入和就业增长。

  此外,报告中指出释放太阳能光伏的巨大潜力对于实现气候目标至关重要。只有通过在不同方面(政策、市场和经济、技术、监管、政治和社会)上消除目前的障碍,才能达到这一目标。并网和电网灵活性、规模经济、资金获取渠道、有关标准的缺乏和质量保障措施、消费者意识是未来30年可能阻碍太阳能光伏发电能力部署的主要障碍。通过一系列支持性政策和实施措施(包括创新的业务模式)消除现有障碍,同时,开发新的金融工具对于促进未来太阳能光伏发电能力的部署至关重要,从而能够完成低碳、可持续的未来能源转型。