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[關鍵詞]中國;光伏產品;出口優勢;障礙
[中圖分類號]F746.12[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3283(2013)07-0013-02
一、我國光伏產品出口優勢
(一)成本價格優勢
成本價格優勢是我國光伏產品出口的主要優勢。光伏產品的生產屬于勞動密集型行業,我國勞動力資源豐富,勞動力成本相對較低,使產品具有價格競爭優勢。雖然近年來我國的勞動力成本有上升的趨勢,但是相對于歐美國家而言仍然較低。此外,我國硅礦資源和太陽能資源豐富,有利于降低成本。在產品質量相同的情況下,消費者傾向于選擇價格低的產品,低成本使我國光伏產品在國際市場上具有價格競爭優勢。
(二)產業集群優勢
近年來,我國許多地區都建立了光伏產業集群,主要分布在環渤海、長三角、珠三角和中西部四大區域。許多地方政府看中光伏產業的發展潛力,力求以光伏出口帶動本地區經濟增長。因此,政府積極扶植光伏產業集群的發展,在稅收、信貸、基礎設施建設等方面給予優惠政策,引導和鼓勵企業加入產業集群。產業集群內部產業鏈上下游企業協同合作,實現了資源的優化配置。產業集群的發展,實現了優勢互補和效率提升,進一步降低了生產成本,提高了技術整合能力,有利于提高光伏產品出口的國際競爭力。
(三)綠色能源優勢
節能減排是當今世界各國普遍倡導的主題。在鼓勵發展綠色經濟的時代背景下,綠色能源的開發和利用是各國政府政策支持的戰略重點和發展方向,各種利好政策不斷出臺。太陽能是一種可再生的清潔能源,無污染。太陽能光伏產品屬于綠色能源產品,一方面可以享受國家對綠色能源新興產業的各項優惠政策。另一方面,隨著消費者環保意識的提升,消費者更傾向于選擇綠色環保的產品,因此,作為綠色能源產品的光伏產品具有一定的市場競爭優勢。
(四)生命周期優勢
產品的生命周期有導入期、成長期、成熟期和衰退期。目前,晶體硅材料尚處于生命周期的導入期階段,太陽能電池處于成長期階段,導入期的產品在向成長期階段發展。處于導入期和成長期的產品的重要特征是產品迅速被消費者接受,產品需求量上升,市場潛力巨大。同時,隨著需求的擴大和產量不斷增加,帶來規模效益的提升,進而加速了光伏產品成本的下降。
二、我國光伏產品出口面臨的障礙
(一)內部障礙
1.生產能力過剩
生產能力過剩是我國光伏產業面臨的一個突出問題。近年來,隨著國家對光伏產業政策的大力支持,許多地區大力發展光伏產業,出臺了許多配套的支持政策,行業準入門檻普遍降低,導致光伏企業數量不斷增多,規模不斷擴大,重復建設和產品類型趨同等問題越來越嚴重。雖然中國市場規模巨大,但國內緩慢增長的需求無法消化過剩的產能,因此不得不大量依賴出口。而歐美市場近年來由于經濟持續低迷對我國光伏產品的進口需求下降,進一步導致了產能的過剩。目前,我國光伏組件的產能為40GW,而全球市場的需求也不過20GW~30GW。因此,國際市場競爭十分激烈,出口企業為了搶奪市場份額,往往競相壓價,在一定程度上導致了惡性競爭。貿易條件惡化,貿易摩擦頻發,使行業發展步入困境。
2.缺乏核心技術
缺乏核心技術是制約我國光伏產業發展的重要因素。技術是出口產品的核心競爭力,缺乏核心技術必然導致企業處于微利甚至虧損境地,從而受制于人。目前國內光伏產品生產的行業技術標準尚不明確,企業的產品生產沒有既定的標準可以參照。許多光伏企業多依靠技術引進或技術模仿,自主進行研發和創新的能力較弱,資金投入不足。以多晶硅為例,多晶硅的生產和提煉需要較高的技術門檻,而這些核心技術主要掌握在國際供應商手中。我國的多晶硅生產技術落后,因此產品質量較差,生產成本也較高。
3.材料依賴進口
光伏產品生產所需的原材料嚴重依賴進口。雖然目前我國在多晶硅的提煉和生產上取得了一定的發展,產量不斷提升,但仍大部分依賴進口。進口依賴性過高,導致市場風險加大,一旦出現進口受阻或國際市場原材料供應短缺的現象,企業的生產必然受到影響,進而影響到成品的出口。國際市場原材料價格的劇烈波動對產品成本的影響也較大。此外,原材料過度依賴進口及生產技術落后使我國在國際分工中充當加工者的角色,出口附加值很低,出口效益較差。
4.成品依賴出口,出口市場單一
目前,我國光伏產品除了滿足國內市場需求外,大部分用來出口。過度依賴出口,一旦國際市場需求出現波動或進口國實行貿易限制,出口企業的生存將受到威脅。并且目前許多光伏企業的出口主要集中于歐美等國家和地區,出口市場過于集中,在一定程度上加大了出口風險。
(二)外部障礙
1.技術壁壘
技術壁壘是影響我國光伏產品出口的第一大障礙,同樣影響著我國光伏產品的出口。我國光伏產品的出口主要集中在歐美等發達國家,這些發達國家往往都沒有嚴格的技術標準,達不到標準,產品就無法進入其市場。目前,我國的光伏產業尚未掌握核心技術,在技術上與發達國家仍存在一定差距,從而制約了產品出口。此外,企業為了達到技術標準,需要投入大量的財力和物力,從而加大了出口成本,削弱了我國光伏產品在國際市場上的競爭力。
2.雙反調查
雙反調查是近兩年我國光伏產品遭遇的另一個障礙。美國對我國太陽能電池板發起反傾銷、反補貼的雙反調查,2012年11月美國宣布對我國光伏電池及組件征收最高達249.96%的懲罰性關稅。計算懲罰性關稅后的我國光伏出口產品在美國市場完全失去價格競爭力,加之技術優勢不如發達國家產品,出口額大幅下跌,一些企業舉步維艱。此外,雙反貿易措施作為一種貿易壁壘具有連鎖效應,繼美國對我國光伏產品發起雙反調查后,歐盟也開始對我國光伏產品開展雙反調查,這對于已經遭遇重挫的我國光伏出口企業來說無疑是雪上加霜。
三、促進我國光伏產品出口的對策
(一)整合產業鏈
產業鏈的整合有利于提高整個產業鏈的經濟效益。上游產業鏈的晶體硅生產要在重視產量的基礎上重點提高質量,下游產業鏈的太陽能電池出口應重視核心技術的研發以切實提高質量和國際競爭力。實現產業鏈的一體化,上游企業可以通過整合下游企業實現利潤的增長和效益的提升。下游企業也可以通過整合上游企業控制原料的供應以降低生產成本并實現原料的穩定供應。
(二)實現自主創新
自主創新是實現我國光伏出口可持續發展的根本出路。不掌握核心技術就不可能真正實現產品質量的提升和體現差異化優勢。光伏技術的研發和創新應走“產、學、研”相結合的道路。因此應加快整合企業、高校、研究機構的優勢資源,加大資金投入,研發和創新產品。努力擁有自主知識產權,切實掌握光伏核心技術,從根本上提高產品的核心競爭力。
(三)開辟多元化出口市場
我國的光伏產業主要依賴出口帶動自身發展,出口是其核心業務。我國光伏產品的出口市場較為單一,主要集中在歐美等發達國家和地區,這些國家往往又是技術標準較高并經常實施貿易限制的國家。一旦產品在這些國家出口受阻,企業將陷入被動局面。因此,我國應該在繼續鞏固歐美出口市場的基礎上,深入開發亞、非、拉美等市場,實現市場的多元化以分散單一市場帶來的風險。
(四)積極應對貿易爭端
光伏產品的貿易爭端是近來導致中美經貿關系、中歐經貿關系緊張的重要因素,我國許多光伏企業因此受到巨大影響。對于貿易爭端,首先應該做好預警工作,多渠道搜集國外關于光伏產品的技術信息,對可能對我國光伏產品采取雙反措施的國家時刻保持警惕。在出現貿易爭端時,應加強政府間磋商,建立良好的溝通協調機制,同時也可利用WTO的爭端解決機制處理爭端雙方的爭議。行業協會要組織企業進行應訴和給予企業信息支持,企業要積極應訴,爭取和維護自身利益。
[參考文獻]
[1]張寧.中國光伏產業與發展戰略研究[D].北京:中國政法大學,2010.
我國作為能源消耗大國,在2008年前后我國已經開始著手開發大型地面光伏電站,進入2011年光伏電站產業進入高速發展期,但限于需求量大、增速快、技術研發不到位等因素限制,現階段我國地面光伏電站項目工程建設、管理方面問題突出,存在一定質量和安全隱患。展開相應的研究和實踐,對于推動相關產業發展具有積極意義。
關鍵詞:
光伏電站;工程管理;建設
經濟社會的快速發展,使環境污染問題成為一個全球性突出問題。綠色經濟、清潔能源成為備受矚目的關鍵詞,現代經濟社會發展對于更為清潔和環保的能源需要越發強烈。太陽能作為可持續利用的自然資源,將陽光轉換為電能已經成為太陽能利用的主要方式。從應用角度分析,展開地面光伏電站項目工程管理研究具有一定實用性價值。
1大型地面光伏電站的項目特點
隨著大型地面光伏電站施工項目的增多,該項目的基本特點更加突出,其施工和管理他特點決定著光伏電站的發展未來。
1.1項目分布不夠平衡
我國主要的大型地面電站更多集中在西北地區,西北地區相對地廣人稀,基礎設施建設存在滯后問題,進而對電站建設造成影響。同時由于西北氣候特點、地質特點和環境情況,使得光伏電站施工面臨更多挑戰。由于西北地區冬季不適宜光伏電站的施工,進而使得大部分的地面光伏電站一般從4月份開始到11月份就已經結束了,施工期只有半年時間。
1.2政策導向因素突出
政策使得光伏電站項目階段性突擊開工建設的現象頻發,這一現象也成為該項目的一種主要特點。現階段我國國內光伏電站產業發展更多需要政策扶持和推動,每一個政策出臺后,都能夠引起項目的集中開工建設。尤其是政策利好落地之前,更是容易出現搶工建設情況。政策導向使得我國光伏電站總量呈現出跳躍式增長趨勢。根據中電聯統計信息,截至2013年末我國國內光伏累計裝機容量達到16.5GW,在2013一年當中就已經完成了10GW,2014年不完全統計,年內新增裝機總量已經超過10GW。
1.3大型地面光伏電站建設集成度高
限于建設周期短等因素,現階段我國國內大型地面光伏電站項目建設集成度高,短期采購量大,需要從系統管理角度將設計、采購、施工、管理高度集中,進而才能降低成本、提升效率。同時限于項目建設位置等因素影響,一般情況下,大型光伏電站項目因交通不便需要整體協調的工作非常多,形成系統化工作程序和流程有助于進一步提升工作效率,確保項目的整體質量。在光伏電站施工作業過程中因設備分散、需要實現分區域安裝,施工的區域范圍非常大,安裝工程則多集中在陣列區。一般情況下一個20WM的廣泛電站面積約為0.8平方公里,在施工中一部分工作屬于重復性作業,做好陣列區工程施工時確保電站項目能夠順利完工、控制施工成本的關鍵所在。
2大型地面光伏電站項目中存在的問題
目前在大型地面光伏電站項目工程管理過程中出現了管理效能低、管理不科學等問題,這些問題的出現一定程度上影響著施工作業進度,甚至容易影響工程質量,導致工程難以達到預期的實際效果。
2.1管理效能低
一些地名光伏電站項目當中存在管理效能低,施工成本控制不到位的情況,個別項目甚至出現管理滯后、違規操作的問題。相對于其他一些投資項目而言,光伏電站項目的投資回報率雖然較高,但是其投資的周期長,如果在建設過程中不注意成本控制,那么無疑將延長投資回收周期。施工項目管理要遵循基本的管理原則,同時也需要結合光伏電站的實際情況。造成管理效能低的主要原因是施工作業方存在不注重管理的問題,使得管理人員管理規范化意識弱化。
2.2成本控制不到位
地面光伏電站項目的整體投入高,如果做不好成本控制很容易導致項目的投資回報周期延長。對于成本控制而言,光伏電站施工方應結合施工要求和成本投入情況做好工程預算,避免額外非預算支出。一些項目最終的實際投入要超預算近20%左右,可以說較高的額外成本多數源于采購端成本控制不到位。
2.3施工標準化水平問題
地面光伏電站項目的施工標準化是決定項目有序展開和高質量達到施工建設目標的關鍵所在。但在實際的施工過程中標準化問題較為突出,限制了施工作業水平的提升。如存在材料縮水問題,工程項目施工過程中,原材料引起的質量問題往往都是隱性的,不容易被發現,如在光伏支架方面,地面光伏電站需要大量光伏支架,部分項目使用非標準厚度和參數的支架,進而降低了電站的承重、抗風和抗地震能力減弱,無法達到原先的項目設計要求。
3大型地面光伏電站項目工程管理的具體實施
3.1設計管理
大型地面光伏電站項目工程管理質量、效率高低,首要因素是設計管理水平,設計管理要將設計技術和現場實際情況結合起來,進而才能通過科學規劃和分析研究,設計出適合項目實際施工條件的技術方案。針對光伏電站項目而言,設計管理主要包括光伏陣列區設計、電氣設計、基礎土建設計、房建設計、輔助設施設計。科學實現設計管理才能使后續施工符合實際要求,進而提升光伏電站項目的整體質量。
3.2采購管理
采購管理是地名大型光伏電站項目能夠順利建設的基礎保障。采購管理關乎到成本控制和工程質量。一般情況下光伏電站項目的采購設備主要是光伏組件、組件支架、逆變器、光伏監控系統、箱變等電氣一次設備等。在建設過程中光伏組件、逆變器和箱變的用量非常大,采購成本高低對于對項目施工和項目運營所產生的經濟性影響大。在光伏電站項目當中要積極提升招標采購的規范性,提升采購的效率,嚴格按照采購標準實施采購,進而為施工提供優質材料,確保工程質量。
3.3施工管理
施工管理的基礎要求就是要嚴格按照施工計劃和方案開展施工,確保各個施工環節能夠達到標準要求。同時要做好定期的檢查和監管,對于地面光伏電站項目施工而言,必須突出環境因素影響,在施工中注重對環境的檢測,避免氣候和環境對施工造成影響。
結束語
地面光伏電站項目的工程管理是一個持續性話題,從安全、規范施工入手,結合項目特點展開管理已經成為必然。而科學做好設計管理、采購管理、施工管理等方面工作,將成為科學實現施工目標的關鍵。
作者:梁雅淼 單位:中國能源建設集團廣東火電工程有限公司
參考文獻
[1]余祖良,陳魁.光伏電站方陣基礎的施工方法探討[J].企業科技與發展,2013(9).
全方位全過程推行綠色生產流通消費
到2025年,滄州市綠色低碳循環發展的生產體系、流通體系、消費體系初步形成,城市空氣質量優良天數比例比2020年提高10個百分點以上,單位GDP能耗下降15.5%、單位GDP二氧化碳排放下降19%,高新技術產業增加值占規模以上工業比重累計提高10%,非化石能源消費占比提高到11%
河北日報訊(記者王雅楠)日前,《滄州市建立健全綠色低碳循環發展經濟體系實施方案》印發,其中提出,滄州市將全方位全過程推行綠色規劃、綠色設計、綠色投資、綠色建設、綠色生產、綠色流通、綠色生活、綠色消費,使發展建立在高效利用資源、嚴格保護生態環境、有效控制溫室氣體排放的基礎上,統籌推進高質量發展和高水平保護,建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。
根據實施方案,到2025年,滄州市綠色低碳循環發展的生產體系、流通體系、消費體系初步形成,城市空氣質量優良天數比例比2020年提高10個百分點以上,單位GDP能耗下降15.5%、單位GDP二氧化碳排放下降19%,高新技術產業增加值占規模以上工業比重累計提高10%,非化石能源消費占比提高到11%。
健全綠色低碳循環發展的生產體系。推進鋼鐵、裝備制造、石化等重點行業和園區實施工業節能低碳改造、綠色化改造,打造一批綠色制造典型示范。推行產品綠色設計,爭創省級綠色設計產品、綠色工廠、綠色園區。推進汽車零部件、工程機械等領域再制造產業發展,加強再制造產品認證與推廣應用,加快推進河間創建國家再制造產業示范基地進度。以綠色產品為導向,發展生態種植、生態養殖,打造綠色優質農產品,加大認證開發力度,2025年“兩品一標”認證產品達到100個以上。發展生態循環農業,推進農業廢棄物資源化利用,全市規模養殖場糞污處理設施裝備配套率保持100%,2025年畜禽養殖糞污綜合利用率達到85%。探索構建“一張網、兩本賬”機制,推進農膜回收利用工作,加強肅寧縣、吳橋縣地膜回收試點建設,2025年農膜基本實現全回收。實施土壤改良工程,開展輕中度鹽堿耕地治理試驗,推進土壤污染治理修復,2021年至2025年建成高標準農田80萬畝。加快發展壯大信息智能、生物醫藥、汽車及零部件制造、新能源、新材料等戰略性新興產業,推動互聯網、大數據、人工智能與各產業深度融合。加快推進滄州臨港經濟技術開發區等9家園區實施循環化改造,推動企業循環式生產、產業循環式組合,搭建能源互濟、資源共享、廢物協同處置的公共平臺,推進能源梯級利用、水資源循環使用、廢物綜合利用。
健全綠色低碳循環發展的流通體系。推進港口集疏運鐵路、物流園區及大型工礦企業鐵路專用線等“公轉鐵”“公轉水”項目建設,推動大宗貨物及中長距離貨物運輸向鐵路、水路有序轉移。加快鐵水、公鐵、公水等聯運發展,加快布局建設“無水港”,2025年具有鐵路專用線的大型工礦企業大宗貨物綠色運輸比例達到95%以上。繼續推進港口岸電設施建設和電驅動貨物裝卸。加快5個智慧物流園區建設,引導企業使用單元化、廂式化物流載具,鼓勵采用“掛車池”“托盤池”等共享模式。健全廢舊物資回收網絡,合理布局建設“交投點、中轉站、分揀中心”三級回收體系,推進垃圾分類與再生資源回收“兩網融合”。以汽車產品為重點落實生產者責任延伸制度。引導再生資源回收龍頭企業建立信息平臺,推行“互聯網+回收”模式,發展智能回收終端,創新商業模式,提升行業競爭力。優化貿易結構,鼓勵企業擴大高質量、高附加值的高新技術產品、機電產品和農產品出口,嚴控高污染、高耗能產品出口。強化綠色絲綢之路合作,引導企業對接多雙邊節能環保、清潔能源合作機制,帶動先進技術、裝備、產能走出去。
健全綠色低碳循環發展的消費體系。大力宣傳綠色消費,倡導設立綠色產品銷售專區,鼓勵企業和居民選購綠色產品,提倡有條件的縣(市、區)采取補貼、積分獎勵等方式促進綠色消費。引導企業開展綠色產品、有機產品等高端品質認證,探索創建質量認證示范區,強化認證機構信用監管。嚴格執行機關食堂制止餐飲浪費管理規范,大力倡導“光盤行動”,提高收儲運等各環節節糧力度。推進生活垃圾分類,2025年滄州市城區基本建成生活垃圾全程分類和處理系統。繼續推動塑料污染治理工作,加大監督執法、替代產品推廣和宣傳引導力度。組織開展限制商品過度包裝執法行動、計量監督檢查執法行動,嚴厲打擊計量器具不準等違法行為。推進快遞包裝綠色轉型,2025年電商快件基本不再二次包裝。
加快基礎設施綠色升級。加快新能源發展,積極開發利用光伏發電、地熱能、生物質能、氫能等非化石能源。推動黃驊市南排河鎮140兆瓦漁光互補、泊頭市齊橋鎮120兆瓦農光互補復合發電等光伏項目建設,合理有序推進農村地區分布式光伏發電。推動城鎮污水處理設施及配套管網建設,推廣“廠—網—河(湖)”一體化、專業化運行維護,因地制宜布局污水資源化利用設施,2025年城市、縣城生活污水基本實現全收集、全處理,污泥無害化處理率分別達到97%、95%以上。全力推進城市黑臭水體長治久清,對城區內5條河流開展全面排查“回頭看”,杜絕水質反彈。確保建成的7座垃圾發電項目穩定運行,肅寧縣垃圾發電項目開工建設,2025年生活垃圾焚燒處理實現全覆蓋,“原生垃圾”零填埋。將生態環保理念貫穿交通基礎設施規劃、建設、運營和養護全過程,集約利用土地、海域、岸線等資源,加強生態紅線區域與交通線網規劃協調,積極推進綠色鐵路、綠色公路、綠色港口建設。
一、總體要求
以新時代中國特色社會主義思想為指引,全面貫徹“四個革命、一個合作”的能源戰略思想,以及視察時提出“爭當全國能源排頭兵”的重要指示,按照省、市能源革命綜合改革的統一部署,堅持穩中求進工作總基調,堅持新發展理念,堅持推動高質量發展,以能源供給側結構改革為重點,以構建現代能源體系為目標,爭當全省、全市能源革命綜合改革先行縣,實現從“一煤獨大”到“能源革命排頭兵”的歷史性跨越。
二、工作目標
以“綠色引領、改革創新、市場主導、重點突破”為原則,根據全縣資源稟賦、能源發展現狀和優勢,把握能源發展的新機遇,深入開展能源革命綜合改革,在推動煤炭清潔高效開發利用、推動非常規天然氣高質量發展、提升清潔電力發展水平、增強新能源可持續發展能力、構建綠色能源消費體系等方面積極探索并取得突破,率先走出具有特色的資源型經濟轉型發展新路。
三、工作任務
(一)啟光2×35萬千瓦低熱值煤發電項目,1#、2#機組分別通過168小時試運轉,試運轉達到預期目標,同時該項目正在辦理相關手續,籌備竣工驗收,爭取今年進入正常商業運營。
(二)持續推進電力市場化進程。進一步支持我縣符合條件的新能源發電企業積極參與市場直接交易,擴大電力市場化交易規模,營造公平競爭市場環境。
(三)深化清潔低碳用能模式改革。2020年我縣將分別以不同方式推進冬季清潔取暖,目前已制定2020年冬季清潔取暖方案,下一步將進入實施階段。
(四)做強“新能源”產業。加快綠色能源供給體系建設,目前正在和天合光能股份有限公司洽談在縣境內的光伏項目,已完成考察測繪,正在進行評估,如能達成協議,預計今年將進行施工建設。
(五)積極有序化解煤炭過剩產能,力爭在“十四五”期間去產能200萬噸/年。關閉退出60萬噸以下煤礦,全縣煤礦單井產能達60萬噸/年。
(六)積極推進煤炭產業優化升級。大力發展先進產能,促進產業優化升級,加快推進技改提能項目建設,努力為煤炭行業的持續健康發展注入新動力,全面提升我縣煤礦先進產能占比,在“十四五”期間優質產能占比達到60%以上。在安全高效礦井方面,全面提升我縣煤炭工業安全高效礦井先進產能占比,在“十四五”期間,全縣煤炭工業安全高效特級礦井達到70%。
(七)加快煤礦智能化改造。大力推進煤炭“減”、“優”、“綠”發展,促進綠色、智能化開采應用創新和技術融合,高標準推動煤炭綠色、智能化開采試點,全面推動煤炭工業的轉型升級,加快煤礦智能化礦井改造,推動煤機裝備產業向智能化、高端化發展。
(八)積極推進煤炭綠色開采即“矸石返井、充填開采、保水開采、煤與瓦斯共采”等綠色開采試點。
四、保障措施
(一)健全工作機制
成立縣能源局“能源革命綜合改革試點”工作領導組,指導協調相關重大事項。各股室要高度重視、統一思想、提高認識,深入理解加快推動能源革命的重要性、緊迫性和艱巨性,切實負起責任,密切協調配合,強化信息共享,形成強大合力,抓好工作落實,確保完成各項任務。
(二)加強宣傳引導
縣能源局各股室要加大宣傳力度,做好政策解讀,大力營造開展能源革命的良好氛圍,傳遞有利于加快能源革命的好聲音和正能量,推動形成社會共識和自覺意識,不斷把能源革命向縱深推進。
市場預期,新能源產業振興規劃是全國兩會后值得期待的產業政策,2010年將是低碳經濟的提速之年。作為嗅覺靈敏的投資機遇發現者,中國的風險投資家們對新能源產業的最新變化有何想法,作何謀劃?道杰資本管理合伙人俞鐵成、德信豐益資本執行合伙人姚錦聰3月做客《董事會》雜志,探討低碳投資新攻略。
《董事會》:您擔心中國新能源產業泡沫化嗎,如何正確看待這一產業的產能過剩問題?
俞鐵成:所謂過剩問題我認為只是發生在具體產業鏈上的某個環節,而且存在一個理論產能和有效產能的統計口徑問題。以風電行業為例,據統計,去年風電的總裝機只有1200萬千瓦,占電力總裝機容量的1.5%,發電量只占全國發電總量的0.3%,因此從整體產能上看沒有過剩。但是由于國內企業一窩蜂上風電項目,造成在風電某些環節出現產能過剩,比如在葉片和整機組裝兩個領域這幾年上了許多項目,總產能已經超出近兩、三年國內的風電裝機計劃。此外,有關部門在統計時經常把理論產能作為統計基礎而忽略有效產能。我們都知道一個企業考慮到未來可能的市場增長,一定會留出一定的有效產能發展空間,否則等到市場爆發性增長時臨時新建生產線就來不及了。因此,在葉片和整機組裝領域的過剩更多的是理論產能而不是有效產能過剩。在風電的核心控制系統、變槳系統、高端精密鑄件等核心部件領域,目前國內能生產符合國際標準要求的廠家還非常少,根本不存在所謂過剩問題。我們目前仍然看好這些核心部件領域的投資機會。
姚錦聰:中國新能源產業的過剩是一種特定的相對過剩。我們注意到直到現在電網所能承受的新能源占比遠遠未到設計的可承受的靜態百分比,更不要說將來引入智能電網后電網所能承受的提升后的新能源占比的動態百分比。一方面因為個別領域的新能源產業具有兩頭在外的特征,國內的新能源應用鼓勵措施仍未到位,導致了一些新能源加工產業相對過剩,另外是由于國家電網作為一個唯一的電場客戶,在一些新能源電場的電力接入和接收上存在實際的困難以及積極性有待提高等等原因,導致了一些新能源設備提供上的相對過剩。我們相信隨著低碳經濟的深入開展,這些都將日趨合理化。
《董事會》:能否用PE投資者的眼光,預測一下未來幾年中國低碳經濟的成長空間。
俞鐵成:中國低碳經濟在未來幾年有巨大增長空間。目前核電已經提前實現2020年裝機4000萬千瓦的目標,我們預期國家很可能于近期上調2020年核電裝機規劃至8000萬千瓦。未來3年有望迎來核電投資高峰,預計未來3年核核電總投資將達到3500億元,年復合增長60%。
中國光伏市場在2009年正式大規模啟動,全球太陽能市場將在2010年開始走入下一輪高速成長期,預計2009-2011年全球光伏市場復合增速40%左右。相比前一輪純政策市,本輪將有經濟利益支持,更具成長空間和持續性。
中國風電行業預計2009-2011年平均增長20%左右,待消化現有產能后又會迎來快速發展機會。高效電機潛在市場容量400億元,高壓變頻器未來3年復合增速30%。另外,能源合同管理領域也會孕育巨大投資機會。
《董事會》:這么樂觀的預期之下,您掌握的資金想怎么花?
俞鐵成:作為國內少數長期以新能源為主的投資機構,曾投資尚德電力、天威英利等,我們將在未來3-5年內繼續加大以新能源為核心的低碳經濟板塊投資,重點是光伏、風電和核電。
光伏領域在“多晶硅-拉晶-切片-電池-組件”這條產業鏈主線上的每個環節已經形成幾大巨頭割據的局面,新進入者沒有太大機會成長,而且行業集中度會進一步加深,我們不會參與。我們依舊看好為上述主產業鏈配套的零配件和消耗品企業,在已有成功投資案例基礎上進一步加大投資力度,通過對若干核心光伏輔料配件企業的投資影響和推動中國光伏產業的發展;另外,我們很看好具有成熟技術和成功案例的光伏電站系統集成商。
風電領域我們主要關注2MW以上風機核心鑄件以及風機核心變頻系統、變槳系統、風電逆變器等細分領域,對于葉片、塔架、總裝類企業興趣不大。核電領域目前為國有大型企業和外資壟斷,我們關注的是能切入核電配套體系的少數民營企業。
姚錦聰:我們的新能源投資重點關注方向包括新能源汽車動力組件、超高智能電網與電表、光伏建筑一體化所需特種薄膜組件和特玻材料、新一代核電設備、能取代紙質印刷作為新一代電子化信息傳播和教育應用的系統等,投資策略是重點投資一些即使在政策鼓勵措施減弱的背景下,仍然真正能作為大規模引領新能源替代產品群的企業與行業。
《董事會》:除了行業前景,人的因素將決定投資成敗。您最喜歡從事新能源產業的企業家具備哪些素質?
俞鐵成:首先要能建立起企業的“護城河”,擁有獨到技術和商業模式,建立和穩定核心大客戶。比如光伏配套領域原來某核心輔料都是外資壟斷,我們3年前投資的一家公司成功研發出替代產品,用3年時間就占據了中國該細分市場壟斷性的份額,靠的就是高性價比和高質量。
其次要善于和資本合作,在企業產品成型和有初步客戶基礎上要盡早引進有產業資源和其他增值服務的資本合作以實現快速擴張。我們關注到許多新能源企業在起步階段都差不多,但一旦有資本介入后成長速度就明顯拉開。
作為一項重要的戰略決策,我國提出的碳達峰、碳中和目標(以下簡稱“雙碳”目標)不僅是技術問題,也不僅是單一的能源、氣候環境問題,而是一個影響廣泛和復雜的經濟社會問題,勢必對今后發展產生重大影響。
從長遠看,實現“雙碳”目標有利于實現經濟高質量發展和促進生態環境改善。
一是倒逼產業轉型升級,提高經濟增長質量。“雙碳”目標將推動我國工業制造業尤其是初級制造業向綠色低碳轉型升級,并將大大增加綠色發展相關新技術的研發投資,鞏固我國在此領域的優勢地位。
二是加速我國能源轉型和能源革命進程。通過大幅提升能源利用效率和大力發展非化石能源,逐步擺脫對化石能源的依賴,以更低的能源消耗和更清潔的能源,支撐我國經濟社會發展和居民生活水平提高,在倒逼能源清潔轉型的同時保障我國能源安全供應。
三是加快高耗能、重化工業等產業去產能和重組整合步伐。鋼鐵、石化、建材、水泥、有色金屬等高能耗、高排放產業,產能擴張力度將受到較為嚴格的碳排放限制,產能退出和壓減速度加快。而且,產業內技術、設施更為先進的龍頭企業有望進一步占據競爭優勢,兼并重組整合趨勢加強。
四是新增大量綠色投資需求,改善投資結構。為實現“雙碳”目標將新增三大投資需求:新增大量風電、光伏等非化石能源投資;高耗能、高排放產業為降低排放,需要新增大量清潔能源設備、低碳排放設備等技術改造投資;為實現快速降低碳排放,需要新增大量綠色、低碳、零碳等技術投資。這三大新增投資需求分布在能源、工業、建筑、交通等眾多行業領域。
五是有利于打破“碳壁壘”,推動產品出口。未來,在碳減排倒逼下,為滿足本國環保團體要求并保護本國產業,部分國家或將碳減排與貿易聯系在一起,動用“碳壁壘”、嚴格審查發展中國家基礎設施投資的可能性增大。我國提出“雙碳”目標,可打破“貿易壁壘”,消除出口產品被征收碳稅的潛在風險。
同時也要認識到,我國仍處于工業化發展階段,工業化和城市化持續推進,二氧化碳排放量在一定時間里還會有所增加。在以產業結構調整、行業節能和非化石能源發展為主要減排手段的前提下,短期內碳減排或對經濟運行帶來某些壓力和挑戰。
企業生產成本增加可能帶來商品價格上漲。在現有技術條件下,傳統化石能源的碳減排以及大力發展風電、光伏,提高風、光的電力電量,將增加終端電價上漲壓力,并導致整個能源使用成本的上升。
高碳企業面臨相應發展壓力。我國將在2060年前實現碳中和,要求大部分行業在30年至40年間大幅度降低碳排放,對此,煤炭、油氣等高碳產業和企業應保持清醒認識,并積極應對。
區域協調發展面臨新挑戰。我國地區經濟發展差異大,不同地區資源稟賦、產業優勢和經濟發展水平的差異性,造成不同區域綠色低碳發展的成本有著顯著差異。“雙碳”將給不同地區、不同人群帶來不同程度的影響。
關鍵詞:光伏發電;線路保護;短路電流;電網系統;重合閘;
中圖分類號:TV212文獻標識碼: A
引言:
地球上太陽能資源豐富、分布廣泛,是21世紀最具發展潛力的可再生能源。在此背景下,全球光伏發電產業增長迅猛,產業規模不斷擴大,質量提出了更高的要求。
光伏發電系統的并網,使海南電網從單系統放射狀網絡變為分布有中小型系統的有源網絡,對電網的短路電流和繼電保護造成一定的影響。在進行電網設備選擇、校驗和繼電保護配置、整定時,應該考慮光伏系統對短路電流的影響。
目前,光伏系統的研究以光伏發電系統本身以及對外部電網的影響為主。因此,很有必要分析不同位置和容量的光伏發電系統并網對海南電網繼電保護和自動重合閘的影響。
1光伏發電系統模型
基于換流器并網的三相光伏發電系統由光伏陣列、逆變器及交流電路組成。其中,交流電路由濾波器和變壓器組成。
1.1光伏陣列模型
光伏陣列由大量光伏組件組成, 其輸出電流:
式中V、I 光伏陣列輸出電壓和電流;
N 光伏組件串的串聯數;
M 光伏組件串的并聯數;
Il 單位光伏組件產生的光電流;
I0 二極管反向飽和電流;
A光伏組件的理想因子;
Rs、 Rsh 單位光伏組件的串聯和并聯阻抗;
k 玻爾茲曼常數;
q 電荷常數;
Tp電池表面溫度。
1.2逆變器模型
采用基于電壓源逆變器的光伏并網系統, 根據圖 1 由KCL 和 KVL 得到一組方程
θ=ωt-δu=Uc/2
式中: ua 、ub 、uc交流母線電壓基波分量;
ia、ib 、ic逆變器三相輸出電流;
r、l電阻、電抗;
ω系統基波角速度;
Uc逆變器輸出電壓的基波分量;
δu 和 Uc 之間的相角差
2含光伏發電系統的電網短路電流分析
2.1傳統的電網保護主要采用速斷和過電流兩種保護方式
考慮到電網大部分故障為瞬時性故障,通常主饋線上裝設三相一次自動重合閘裝置以提高供電可靠性。光伏發電系統并入電網后,當線路發生故障時,如光伏系統未能從系統解列,則光伏并網系統會對瞬時電流速斷保護和一次自動重合閘產生影響。
含光伏發電系統的仿真系統圖:
2.2不同位置和不同容量光伏發電系統接入電網后短路計算
根據傳統電網保護配置情況,在快速切除光伏系統的前提下,電網出現故障時,光伏系統只對電流速斷保護產生影響。光伏并網并網對保護產生的影響,主要取決于光伏系統的接入位置和容量。
取基準容量100MVA,含光伏發電的系統在節點1、3、4、6不同位置發生短路時流過保護的電流如下:
短路節點 名稱 短路點的 短路電流 流過保護B的電流
B1 B2 B3
節點1 9701.5 0 0 0
節點3 4271.8 4279.0 4271.3 0
節點4 3002.8 3002.3 3007.9 0
節點6 1889.4 1926.7 1909.8 1889.1
接入不同系統容量的含光伏發電系統,在節點2、3兩個位置發生短路時流過保護的電流如下:
光伏系統容量/MW 短路點的 短路電流 流過保護B的電流
B2 B3
0 1889.4 1909.8 1889.1
1.5 2943.0 1316.8 2942.6
3 2972.1 1291.1 2971.6
5 3002.3 1265.8 3001.8
3光伏并網對系統電流保護的影響
3.1當光伏系統在保護范圍, 故障點在保護下游時, 由于光伏系統對短路電流的助增作用,短路電流會增大電流速斷保護的靈敏度, 但如果線路為非終端線路,光伏系統距離故障點越近, 短路電流增加越明顯,則相鄰下一級線路故障有可能使保護失去選擇性。
3.2如果容量沒有加以限制隨著保護距離的不斷增大,保護延伸至下一級線路, 可能會引起誤動,失去保護選擇性。
3.3光伏電站對重合閘的影響
光伏系統接入海南電網后,一旦保護因故障動作跳閘,在光伏系統未從線路解列的情況下,形成由光伏系統供電的電力孤島。這些電力孤島雖然能夠保持功率和電壓在額定值附近運行,但是將對自動重合閘產生以下兩種潛在的威脅。
(1)非同期合閘:電網形成電力孤島后,在線路斷路器斷開至重合閘動作這段時間內,光伏系統與系統電源 的電勢角會擺開,當電勢角達到一定值時,導致非同期重合閘,進而在光伏系統和系統電源之間形成很大的沖擊電流或電壓。
沖擊電流的作用下,保護設備很可能誤動,使自動重合閘失去迅速恢復瞬時故障的能力。同時,沖擊電流也很可能對主電網和未解列的光伏并網系統中的逆變器等設備產生致命的沖擊。
(2)故障點電弧重燃
當電網失去系統電源后,未解列的光伏系統會繼續對故障點供電, 進行重合閘時,光伏系統提供的故障電流阻礙了故障點電弧的熄滅, 引起故障點持續電弧,可能導致原本的瞬時故障變為永久性故障。
4采取的措施
4.1為減小光伏系統對海南電網保護的影響,在光伏電站上網線路(即恒基偉業光伏至共和變、蓓翔光伏至恒基偉業光伏以及黃河特許共和光伏)配置光纖差動保護,當線路出現故障時立即跳閘,保證了保護的選擇性和靈敏性。
4.2為減小光伏系統對重合閘的影響,光伏系統側需裝設檢同期裝置, 系統側需裝設檢無壓裝置。
根據光伏系統并網控制目標:控制逆變器輸出的交流電流為穩定的高質量的正弦波,且與電網電壓同頻、同相,逆變器通常選擇輸出電流為控制對象,即光伏系統逆變器本身就具有不斷調節輸出電流以跟蹤系統電流的功能,當逆變器的輸出與系統同步后再進行重合閘,實現準同期重合閘。另外,光伏系統側裝設低周、低壓解列裝置,在保護拒動時將光伏系統切除。
5結語:
光伏發電已成為太陽能利用的主要形式,光伏電站大規模在海南電網并網,對電網結構和短路電流分布產生深刻影響,由此給傳統電網繼電保護帶來一些影響,本論文結合海南電網系統內光伏發電的實際,結合保護及安全自動裝置理論,得出不同容量、位置光伏發電系統并網對繼電保護和重合閘的影響,并提出相應改進辦法,有效地控制了光伏電站接入海南電網的影響,提高了海南電網的安全可靠穩定運行,為2013年普及光伏發電并網提供了更好的依據和保證。
參考文獻:
[1]王曉舟,陳鑫.分布式發電與配電網保護協調性研究[J].繼電器, 2011,34(3)
關鍵詞:太陽能 發電方式 規模化
引言
人類社會已進入21世紀,在新千年開始之際,熱門正面臨著一系列重大的挑戰,全球經濟發展,人口迅速增加,需要提供更多的食物、住房和原料,因而對能源的需求量也不斷增加。在過去20年中,全世界能源消耗量增加了40%,其中85%以上使用的是礦物燃料。這些礦物燃料燃燒時要產生大量溫室氣體,全球單是CO2排放量每年就超過500億噸,而且還在不斷擴大。形成的酸雨造成土壤退化,危害動植物。全球氣候變暖可能會產生災難性后果,必須采取堅決措施,減少溫室氣體的排放。因此,治理環境污染,已成為當務之急。同時,礦物燃料的儲藏量是有限的,按目前探明的儲藏與開發速度的比例計算,地球上可再開采的能源,石油為40年,天然氣約為60年,煤炭為200年。如不采取有效措施,到本世紀中葉,人類必將面臨礦物燃料枯竭的嚴重局面。
為了減少大氣污染、保護人類生態環境、保證能源的長期穩定供應,必須實施可持續發展戰略,逐步改變現有的能源結構,大力開發利用新能源。這已成為各國的共識。
在新能源中,公認技術含量最高、最有發展前途的是太陽能發電。下面就這兩大類太陽能發電方式逐一介紹。
1. 太陽能發電的類型及其優點
太陽能發電可分為太陽能熱發電和太陽能光發電兩大類。
1.1 太陽能熱發電
聚光式系統的集熱部分由聚光器、跟蹤定位器、吸收器構成,不同的技術常在此部分有所區別;傳輸部分由管道和介質構成,介質常是空氣或水;儲熱部分用來保證發電的連續性,介質多為熔鹽。聚光式系統可分為塔式太陽能熱發電系統、槽式太陽能熱發電系統以及碟式太陽能熱發電系統。
1.1.1 塔式太陽能熱發電系統
塔式太陽能熱發電系統也稱為集中式太陽能熱發電系統。它利用定日鏡將太陽光聚焦在中心吸熱塔的吸熱器上,在那里將聚焦的輻射能轉變成熱能,然后將熱能傳遞給熱力循環的工質,再驅動熱機做功發電。
1.1.2 槽式太陽能熱發電系統
槽式太陽能熱發電系統是利用槽式拋物面反射鏡聚光的太陽能熱發電系統的簡稱。該聚光鏡面從幾何上看是將拋物線平移而形成的槽式拋物面,它將太陽光聚在一條線上,在這條焦線上安裝有管狀集熱器,以吸收聚焦后的太陽輻射能,并常常將眾多的槽式拋物面串并聯成聚光集熱器陣列。該系統中機熱油回路和動力蒸汽回路分離開來,經過一系列換熱器來交換熱量。當太陽能供應不足時,利用一個輔助加熱器將油回路中的導熱油加熱,從而實現系統的穩定連續運行。
1.1.3 碟式太陽能熱發電系統
碟式太陽能熱發電系統借助雙軸跟蹤,利用旋轉拋物面反射鏡,將入射的太陽輻射進行點聚集,聚光點的溫度一般為500—1000℃,吸熱器洗手這部分輻射能并將其轉換成熱能,加熱工質以驅動熱機(如燃氣輪機、斯特林發動機或其他類型透平等),從而將熱能轉換成電能。該方式的優點是:轉化效率最高;可模塊化;可以混合發電。
除了上述幾種聚光式太陽能熱發電方式以外,太陽池發電、太陽能塔熱氣流發電等新領域的研究也有進展。
1.2 太陽能光發電
太陽能光發電是指無需通過熱過程直接將光能轉變為電能的發電方式。它包括光伏發電、光化學發電、光感應發電和光生物發電。光伏發電是利用太陽能級半導體電子器件有效地吸收太陽光輻射能,并使之轉變成電能的直接發電方式,是的那股勁太陽光發電的主流。目前世界上應用最廣泛的太陽電池是單晶體硅太陽電池、多晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。
1.2.1 單晶硅電池
單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的加工處理工藝基礎上的。它的轉換效率最高,技術也最為成熟。在實驗室里最高的轉換效率為23%,而規模生產的單晶硅太陽能電池,其效率為15%。硅電池進展的重要原因之一是表面鈍化技術的提高。此外,倒金字塔技術、雙層減反射膜技術以及陷光理論的完善也是高晶硅電池發展的主要原因。
1.2.2 多晶硅電池
多晶硅電池與單晶硅比較,由于所使用的硅遠比單晶硅少,其成本遠低于單晶硅電池,具有獨特的優勢。但是由于它存在著晶粒界面和晶格錯位的明顯缺陷,造成多晶硅電池光電轉換率一直無法突破20%的關口,低于單晶硅電池。薄膜太陽能電池
薄膜太陽能電池發電是另一種光伏發電方式。由于受到原材料、加工工藝和制造過程的制約,若要再大幅度地降低單晶硅太陽電池成本是非常困難的。作為單晶硅電池的替代產品,現在發展了薄膜太陽電池。目前薄膜電池主要有硅基薄膜太陽電池、化合物半導體薄膜電池、燃料敏化TiO2太陽電池等。
太陽能光伏發電系統的主要優點是:可以有效利用建筑物屋頂和幕墻,無需占用土地資源;可原地發電,原地使用,減少電力輸送的線路損耗;各種彩色光伏組件可取代和節約外飾材料(如玻璃幕墻等)在白天用電高峰期供電,從而舒緩高峰電力需求;配備蓄電池后,還能滿足安全用電設施的不斷電要求;太陽能發電板陣列直接吸收太陽能,降低墻面及屋頂的溫升,減輕建筑空調負荷。
2. 太陽能發電面臨的困難和解決措施
前面介紹了幾種太陽能熱發電技術,除碟式發電系統外,都屬于大規模發電系統,只有做成幾十到幾百兆瓦級的發電站,成本才可能降下來。太陽能塔熱氣流發電和太陽池發電占地面積大,利用效率不高,僅僅在1%左右。因此太陽能塔熱氣流發電應放在土地廣闊、人口稀少的沙漠地區使用;而太陽池發電應適合放在日照條件好、鹽資源比較豐富的地區使用。總體來看,槽式發電系統技術上最為成熟,且其跟蹤機構比較簡單易于實現,總體成本最低。太陽能熱發電系統要實現的是低成本的投資和技術上的高可靠性運行。這要求未來在技術上要進行新型集熱材料的研究和開發,快速提高跟蹤機構的技術并降低其實現成本。同時發電產業要努力實現規模化,建立大規模的并網系統,既節約成本,又保證系統平穩安全運行。
對于光伏發電來說,總體來看,該產業尚處于起步階段,主要是由于太陽能發電初期投資大,控制成本高,而太陽能轉化效率比較低,且容易受天氣等多種因素影響。根據目前光伏發電發展狀況和其技術難點,未來的光伏發電研究需要重視以下幾個方面:一是加快太陽能原材料晶體硅生產技術的研究和新型替代材料的開發,降低材料成本并提高其轉化效率;二是提高系統控制技術,如達到光伏電池陣列的最優化排列組合、實現太陽光最大功率跟蹤等;三是研究光伏發電的并網技術,減少光伏電能對電網的沖擊;四是研究光伏發電與其他可再生能源發電技術的結合應用,保證供電持續性。
3. 我國太陽能發電的優勢和難點
發展太陽能發電的需求主要來自滿足農村和邊遠地區的生產與生活用電和21世紀中持續發展我國電力事業兩個方面。在太陽能發電上我國具有得天獨厚的有利條件:
(1)豐富的太陽能資源。我國總面積2/3以上的地區年平均日照時數在2000h以上,年平均日輻射量在4000MJ/m2以上,要優于歐洲和日本,與美國相近。如此豐富的太陽能資源可以節省太陽能電池的用量,有利于太陽能發電在較低成本下加以推廣。
(2)我國太陽能電池的生產能力超過日本、美國和歐洲,居世界第一位,2007年我國太陽能電池的產量約為1180兆瓦。2007年在全球太陽能生產企業16強中,我國占據了6席。
(3)逆變技術是太陽能發電的關鍵技術之一,由于在大功率開關器件開發和逆變技術的應用等方面,我國已取得長足進步,生產出適用于光伏并網、高效率、高可靠性、低污染、低成本的逆變器成為可能。
但為了太陽能發電產業的快速發展,必須解決以下幾個問題:
(1)我國生產太陽能電池的原材料主要依靠進口,而絕大多數太陽能電池和切片用于出口,這種不利于產業發展的加工業局面必須盡快扭轉。
(2)太陽能發電的成本在每千瓦小時3元以上,遠遠高于目前居民電網用店家的每千瓦小時0.5元。這也是發展太陽能發電的不利一面。
(3)目前,太陽能電池的光電轉換效率比較低,比如小尺寸(1 cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉換效率為19.8%,而大尺寸(1000 cm2)多晶硅太陽能電池的光電轉換效率為12%,為了降低太陽能發電的成本必須提高太陽能電池的光電轉換效率。
(4)我國的太陽能發電產業起步于獨立型太陽能發電設備(10kW以下),主要用于解決太陽能資源豐富而又無電的邊遠地區的居民用電。而更大容量(MW級)的并網型太陽能發電設備的投產是降低成本的途徑之一。
(5)截止到2005年,我國的風力發電總裝機容量為1500MW左右,是太陽能發電總裝機容量的20倍,到2020年規劃總裝機容量為30000MW,也是規劃太陽能發電總裝機容量的15倍。但兩者特點各異。夏季日照足風速低,冬季日照弱風速強;同樣白天日照強時風小,夜晚無光照時風大。太陽能發電與風力發電并網是提高電能質量和降低成本的另一途徑。
4. 結束語
太陽能發電對于我國農村與邊遠地區發展的重要性已經深入人心,取得了顯著成績。在近期內,應用的重點仍應是解決農村及邊遠地區的供電。太陽能發電對于我國電力發展的重要作用也已開始被認識,獨立光伏站已開始示范運行,今后有關工作應繼續加強,給予更大的支持。而且經過十多年的持續努力,我國已建立了太陽能發電的研究發展,設備制造與應用的良好基礎,制定了至2010年的發展規劃。積極開拓市場,光電市場的增長比預期的快。與此同時,加強國際交流合作也是十分重要的。
我國太陽能發電的前景將會十分光明!
參考文獻
[1] 魯華永、袁越、陳志飛等,太陽能發電技術探討[J]. 江蘇電機工程, 2008, 2( 1).
關鍵詞:太陽能電池;表面織構;制絨設備;機械手
Research and Development of an Automatic Equipment for Solar Cell Surface Texturing
ZHAO Yongjin,ZHU Fusheng,FENG Xiaoqiang
(The 45th Research Institute of CETC,Beijing 101601,China)
Abstract:This paper briefly introduces the current status of Photovoltaic industry and the principle of solar cell surface Texturing . The mechanical structure and function divisions of this automatic texturing &cleaning equipment were respectively described in detail. Detailed introduction emphasizes on the design method and keypoint technique of the two important buildup components-texturing bank and manipulator. By solving the technical problems encountered in the production process, it makes the epuipment more improved and excellent.
Key Words: Solar Cell;Texturization; Texturing Equipment;Manipulator
1.引言
隨著全球社會經濟的發展,每年常規化石能源的消耗量巨大且不斷增加,世界范圍內的能源緊缺問題和環境污染問題日益嚴重。人類迫切的需要尋找潔凈的可再生的新能源,以逐步緩解和解決社會經濟可持續發展中的能源問題。太陽能是人類利用已久的能源,具有取之不盡用之不竭的特點。通常人類利用太陽能的途徑是將太陽能轉換成熱能,這大大限制了太陽能的應用范圍。從人類發現光伏效應,制造出能將太陽光能直接轉換成電能的太陽能電池,太陽能的利用揭開了新的篇章。太陽能光伏發電以其無污染、無噪聲、安全可靠、維護簡便、資源永不枯竭等優點,被認為是21世紀最重要的新能源發展方向。
太陽能光伏技術的日趨成熟,使其應用領域不斷拓寬,商業推廣應用也有了長足的進展。許多發達國家和地區紛紛制定了光伏發展規劃。各種太陽能光伏應用的鼓勵政策和龐大的光伏工程計劃,給太陽能電池產業的發展提供前所未有的發展機遇,為太陽能光伏產業創造了巨大的市場空間。全球光伏行業進入了一個飛速發展的階段,整個光伏行業從源頭產品的硅片到太陽能電池片,到終端產品組件都出現了供不應求的局面,而且未來若干年整個太陽能光伏行業仍將繼續高速發展。太陽能光伏制造設備是光伏產業高速發展的保障,全球光伏裝機容量的大幅增長將拉動全球市場對光伏設備的需求,也為生產和加工太陽能電池的設備制造商提供了快速發展的大好機遇。
2.工藝原理
從現有的光伏行業市場發展來看,單晶硅和多晶硅太陽能電池占據了光伏市場的主導地位。在世界光伏市場的電池和組件中,單晶硅和多晶硅的比例超過80%,而且預計在未來的10年內,高效晶硅材料太陽能電池的主導地位不會改變。如何優化生產工藝,制造出高效的晶體硅太陽能電池是生產企業不斷追求的目標。
晶硅太陽能電池片的生產工藝質量直接影響到成品太陽能電池的發電效率、斷路電壓、短路電流、使用壽命等性能。在其生產工藝中,太陽能電池片表面織構化(又稱“制絨”)技術是太陽能電池片生產工藝中的第一道關鍵工藝。太陽能電池表面織構化是指在一定的工藝條件下,在太陽能電池片表面形成眾多凹凸起伏的角錐狀“金字塔”形的微結構,其作用可以降低電池片表面的反射率,還可以在電池片的內部形成光陷阱,從而顯著的提高太陽能電池的光電轉換效率。處理后的表層絨面如圖1所示。
圖1 電子顯微鏡下的單晶硅表層絨面
單晶硅太陽能電池片與多晶硅太陽能電池片的制絨的方法是不同的。通常單晶硅電池片制絨是利用堿性溶液對單晶硅的各向異性腐蝕,在單晶硅片表面形成“金字塔”狀的微結構。目前單晶硅的制絨腐蝕大都采NaOH 或 KOH 、水、異丙醇、添加劑的混合溶液,制絨成本較低,腐蝕效果好、可重復性和可操作性好。多晶硅制絨面則一般采用酸腐蝕的方法。
3.自動制絨清洗機主要結構和功能設計
3.1 概述
針對市場的需求,中國電子科技集團公司第四十五研究所研制開發出了適應于工業化生產、高效率、高可靠性的SFQ-1508ZT型單/多晶硅太陽能電池片自動制絨清洗機。單臺設備即可滿足20MW太陽能電池生產線的需求。本文以單晶硅太陽能電池片制絨生產線為例,介紹一下自動制絨清洗機主要結構功能的設計。目前槽式制絨設備,仍然是太陽能電池生產廠家廣泛使用的,本設備也采用槽式的制絨工藝。操作人員在上料位手動上料后全過程由程序控制,自動完成硅片的預清洗、制絨、酸洗等工藝過程。設備的外型如圖2所示
3.2 機架
由于制絨工藝過程需采用濕法化學方法,其所用溶液具有不同程度的腐蝕性還伴有加熱等功能,極易造成工作環境的污染。因此,需要設備提供既能保證工藝過程的潔凈度要求,又耐腐蝕、易清理的工藝環境。本設備主體框架采用碳鋼型材,外部包覆工程塑料PP(聚丙烯,具有良好的耐化學腐蝕性能和物理性能)板材的結構。設備除觀察窗口處需使用透明材料PVC(聚氯乙稀)外,其他造型構件也均使用PP板材焊接而成。此外由于設備尺寸較長,整體采用分段結構,最后組裝在一起。設備的內部功能結構如圖3所示。
圖3 自動制絨清洗機內部結構示意圖
3.3 工藝槽體
(1)制絨設備的工藝槽中,制絨槽是最關鍵的。作為太陽能電池片制絨化學反應的容器,其工藝處理質量直接影響到整個太陽能電池片生產線產品的質量和成品率。在制絨的工藝過程中,溶液成分配比、反應溫度、反應時間、添加劑等因素對太陽電池片絨面的形成質量都有較大影響。制絨工藝對于制絨槽的要求主要是對反應溫度和溶液均勻性的控制。設備的制絨槽結構如圖4所示。
圖4 單晶硅制絨槽結構示意圖
制絨槽為內外雙層結構,內槽材料為316L不銹鋼板材,外殼材料為PP(聚丙烯)板材,中間夾層添加保溫材料,可降低熱能的損耗。槽體配有氣缸驅動的折疊式自動蓋,可減少槽內水份和化學藥劑的揮發,利于保持槽內溶液成分的穩定。折疊式的自動蓋還能有效的減少工藝槽所占用的工作空間,從而減少機械手臂的移動距離,縮短工藝籃在工藝槽體間移動的時間,提高電池片處理效率和質量。槽體底部安裝有若干獨立的易拆卸的加熱管,保證加熱功能的可靠和易維護性。加熱管上部安裝有勻流隔板,起混流和支撐工藝籃的作用。側壁安裝有高精度的鉑電阻溫度傳感器以及浮球式的液位傳感器。槽體的廢液排放口設置在后下部,底面向后稍傾斜,易于槽內廢液廢渣的清理排放。
要實現電池片絨面工藝質量的可控性和穩定性,要求制絨槽在結構的設計上利于實現較高精度的溫度控制和溶液均勻性控制,保證工藝試驗條件的重復性。在實際生產中,由于槽體尺寸較大且一次性處理的硅片數量很多,如何使槽內各處的溶液溫度和溶液成分均勻一致是制絨槽能否應用于大批量生產的關鍵。為滿足這個要求,本設備制絨槽有三項獨特的設計。第一,每個制絨槽都配有外循環泵。通過循環管路的多個注入管在底部均勻注入溶液,通過槽體上部吸出口導出溶液,加速槽內溶液的循環流動,消除加熱管區域溶液溫度較高而槽面溶液溫度較低的現象。第二,在加熱管上方區域設置勻流隔板,使底部加熱后的循環溶液通過勻流隔板散布混合均勻后再向槽面上方流動。第三,在槽體的底面上安裝有可產生大量均勻細密氣泡的鼓氮氣裝置,增加槽內溶液的攪動,利于槽內溶液與電池片的化學反應。根據實際生產中工藝人員的實測結果顯示,槽內各處溶液溫度的偏差不超過±0.3 ℃。制絨后的電池片絨面效果很好,一致性也很好。制絨槽完全滿足大批量、高質量的制絨生產線要求。
(2)按照制絨工藝過程的要求,除制絨槽外設備還應配有超聲槽、溢流槽、快排槽、酸槽等。槽體的數量由設計產能決定。由于采用的是濕法化學處理方法,其他工藝槽體與傳統工藝槽結構相似,就不再贅述了。
3.4 機械手的設計
設備配置有3套獨立運行的機械手,它們擔負著抓取料籃并按照工藝流程將料籃在工藝槽體間依次轉移的任務。本設備對于機械手的要求主要是高速、平穩、安全可靠。機械手的外形結構如圖5所示。
3.4.1機械手的結構 機械手主體采用厚鋁板組裝而成。電機、導軌、絲杠、傳感器等元件固定在主體上。機械手的橫向平移機構采用齒輪齒條方式。設備底部框架上鋪設有長尺寸的鋁型材支架。由于設備尺寸較長,齒條和直線導軌通過多根拼接成一根的方式分別固定在型材上。齒輪則安裝在機械手底部與齒條嚙合。運行后,齒輪運轉帶動機械手實現在設備長度方向上較長距離的移動。機械手的上下升降機構則使用滾珠絲杠和直線導軌機構,可執行快速平穩的抬升、下放動作。機械手臂的開合采用汽缸驅動,結構簡單,工作可靠。
3.4.2機械手的防護
設備的工藝槽中放有多種化學溶液,部分酸液有強烈的腐蝕性且容易揮發擴散在設備內部。機械手要長期工作在這種惡劣的環境中,要保證它們可靠穩定的運行,必須解決其防腐蝕的問題。對于前下部區域的機械手主體采用的是負壓保護的方式。對于手臂的保護,采用在不銹鋼手臂上噴涂特氟龍材料的方法。手爪則使用PP材料制做,具有良好的耐腐蝕性能。
3.4.3手部噴淋裝置
在實際生產中,機械手將料籃從工藝槽體中提升出來后,應盡快進入下一道工藝槽,減少料籃暴露在空氣中的時間。否則電池片表面的水份揮發,極易出現水紋印和“邊緣花片”的現象。為解決這個問題,在機械手臂上安裝了DI水噴淋裝置。當料籃從槽內提升出來后,DI水以霧狀噴射的方式噴淋到電池片的表面,保持電池片表面的潤澤,有效的消除了這些質量隱患。
3.5 料籃
料籃用做承載多個片盒同時進行工藝處理。由于處理過程中需要長時間浸入在多種化學溶液中,需要其即耐強酸又耐強堿。本設備的料籃采用聚四氟乙烯材料做側邊框架,連接桿和片盒支撐桿則采用不銹鋼管外噴覆聚四氟乙烯的結構,使其具有輕質、高強度、耐腐蝕的優點。同時為滿足設備兼容性的需要,料籃結構采用獨特的設計,可以兼容常見的125mm×125mm或者156mm×156mm尺片硅片的片盒。該料籃可同時承載8盒-12盒電池片,每次200片-300片。單晶硅和多晶硅工藝處理時均可使用。其外形結構如圖6所示。
圖6 料籃
3.6 上下料臺
設備的上下料臺與主機分離獨立設計。安裝時將其從主機的接口插入固定好,形成設備內、外兩部分。上料工作時,操作人員將料籃放置在料臺的外部塑料拖鏈上。按動上料確認按鈕后,拖鏈帶動料籃移動至設備內部的上料位,等待機械手的抓取。下料工作時,傳感器檢測到料籃被機械手放置在下料位。拖鏈啟動,帶動料籃移出設備,移動方向與上料方向相反。上下料臺工作可靠,獨特的設計使其耐腐蝕,不漏液,易維護。其外形結構如圖7所示。
圖7 上下料臺外形結構示意圖
3.7 廢氣廢液處理
設備在運行過程中,工藝處理時的化學反應和加熱等功能會導致大量的化學藥劑蒸騰和揮發,產生大量的有害氣體。需要及時清除,防止其擴散對操作人員及設備環境產生不良影響。本設備的廢氣處理是由廠房的循環抽風系統產生負壓,再通過槽體后上方的夾層引風板把有害氣體導入專用廢氣管道來完成的。酸槽和堿槽的廢液含有較多有害化學藥劑,需通過專用的排放管道集中回收再處理后排放。其余廢液則通過設備底部的主排液管道直接排放至廢液池。
3.8 安全與防護
設備設置有較為完善的故障報警功能和安全保護裝置。針對設備在實際運行過程中出現的問題,對關鍵部位設有安全檢測和監控功能,例如氣路報警、漏液報警、風壓報警、維修狀態報警、超溫報警等功能,保證設備的運行安全穩定。對于運動的機械部件,如機械手、折疊槽蓋、上下料門等則設有位置檢測和保護裝置,防止設備在誤動作時發生破壞性的事故,避免造成不可挽回的損失。
3.9 高級功能
可以按照用戶獨有的生產工藝要求,為設備提供包括自動補液、配液功能、制冷恒溫功能、濃度在線檢測、工藝模擬等高級功能。
4.電控系統
本設備使用可編程控制器PLC結合觸摸顯示屏的方式實現整機系統的控制及自動化運行。設備配有專用的電氣柜,安裝有PLC、空氣開關、電磁閥、繼電器、電機驅動器等電氣元件,設置在設備的后部。工藝人員的操作控制部分包括觸摸顯示屏、電源開關、照明開關、手/自切換按鈕等則設置在設備前部的控制面板上。同時在設備相關部位設置有安全開關、工藝操作按鈕、溫控器和手動操作接口等。
整機控制系統以高性能的PLC為核心。設備的多個傳感器、控制按鈕、電機驅動器、溫控器、電磁閥等均接入PLC的I/O口。觸摸顯示屏與PLC的通訊接口相連接。設備啟動運行后,PLC掃描接入的電氣元件的狀態信號和觸摸屏通訊信號。按照編制的軟件程序進行邏輯運算,輸出整機系統的控制信號,控制執行元件的動作,實現整機的自動化運行生產。
設備的人機界面采用可圖形化設計編程的液晶觸摸顯示屏。工藝人員可通過觸摸屏上的圖形菜單對設備的相應工藝參數和功能進行設置。在設備運行過程中,觸摸屏與PLC保持實時通訊,可以直觀形象的實時顯示設備的工藝進程和運行狀態。
5.結束語
制絨設備是太陽能電池片生產線的關鍵設備。SFQ-1508ZT型單/多晶硅太陽能電池片自動制絨清洗機已經成功的應用在國內多條太陽能電池片生產線上。通過與用戶實際生產工藝相結合,進行不斷的技術改進和完善,設備在整體性能上表現出色。與國產同類設備相比,具有技術先進、生產效率高、工藝質量好、性能穩定可靠、兼容性好等優勢。隨著中國太陽能光伏產業的高速發展,該設備有著巨大的市場應用空間。
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