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光伏发电王者:光电转换率决定谁将成为王者

2018-07-22 19:23 [28365365打不开] 来源于:网络整理
导读:中华机械网提供光伏,市场分析等各方面内容,是商人获得光伏,市场分析的最佳网络平台。

三安光电:CPV技术前沿

  三安光电(600703)是国内唯一一家基于第三代光伏电池技术路径的上市企业。三安光电以往是生产LED芯片的企业,这为其加入光伏发电领域提供了便利,其优势是LED和太阳能电池的生产设备基本相通,产能可以相互调剂。与晶硅和薄膜电池相比,其优势还在于产能扩张不需要大型设备。

  但三安光电的技术路线从诞生之日起就饱受争议:“所谓的第三代是自封的”、“第一代、第二代现在都无法达到平价上网,第三代完全是在做秀,不现实,有企业宣传上的目的”、“应用于卫星还可以,建设电站并网不经济”,针对这些质疑,该公司高层至今仍未出面释疑。

  三安光电的主导技术为多结聚光太阳能(MJCPV)技术,CPV技术是通过垂直聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统汇聚在一个狭小的区域(焦斑)。聚光倍率越高,所需太阳能电池面积越小。

  有业内专家介绍,发展CPV技术的原因很简单,就是减少使用昂贵的半导体器件,用其他低廉材料来降低光伏系统整体成本,同时提高效率。其主要思路包括多结叠层电池、聚光、扩展光谱响应(紫外、红外)。

  由于汇聚太阳光导致光斑上的温度较高,会使太阳能电池转换效率衰退,同时还会降低系统使用寿命。硅基太阳能电池随温度上升很快衰减,而耐热的GaAs(含剧毒,可能影响大面积使用)等三五族化合物电池成为高倍率CPV系统的合理选择。同时,对于该领域企业而言,尽快开发廉价的冷却系统也迫在眉睫。

  一般聚光电池都配备追踪器,业内人士表示,关键是追踪器的精度是否能够达到标准,差一度都有很大影响,比如500倍聚光器要求太阳能垂直照射误差小于0.3度,这一要求国内少有企业能够达到。

  由于温度和精度方面的限制,目前国际上先进的CPV系统最高仅限于1000倍,国内CPV另一代表性企业钟顺科技的聚光倍率仅为10-300倍(该公司在重庆和西昌建设有CPV并网电站)。三安光电现在500倍聚光和冷却系统都是针对配套三结面电池设计,如果增加放大倍数,首先需要对芯片重新设计,其次更改聚光系统、倍数和散热,以求在高倍时可以光热互补。

  目前产业化的三结面InGaP/GaAs/Ge太阳能电池(更大光谱范围吸收太阳能)转换效率达35%-40.7%,而三安光电称其目前GaAs电池转换率最高为36%,CPV整体系统转换率达到28%,2010年GaAs电池转换率目标为42%,2015年争取达到50%(目前的理论上限是70%)。

  高转换效率意味着单位土地面积上实现的发电功率远高于其他太阳能电池路径。三安光电人士认为,如果电池转换率上升到50%,光学元件效率到90%,就完全可以到达与火电平价上网的目标,但现在MJCPV产业链还有待完善。

  目前三安光电已研制出50KW的CPV发电系统,但由于单个模组功率较大(单个CPV模组为25KW),除核心芯片电池外,高聚光镜面和太阳光追踪器成本较高,小功率不具备成本优势,所以该技术定位于100KW以上应用市场。

  有研究员测算,三安光电CPV光伏项目系统单价约3.6欧元/瓦,相较系统成本2.4欧元/瓦,其组件应属暴利。而三安光电人士介绍,目前系统成本已降至1.8欧元/瓦左右,公司将来主要是销售整体系统,预期组件的正常利润率在20%-30%左右,但不排除在商业化初期没有利润的可能性。

  国际上CPV系统的运用示范电站项目屈指可数,处于起步阶段,市场并不成熟,而三安光电人士表示,“我们CPV系统主要在国内销售。”此前,三安光电与青海省电力公司签订战略合作协议,其中包括投资5亿元建设3-15MW并网CPV光伏电站前期示范项目,首期3MW电站(投资1亿元)争取在2009年底完成。

  对该项目,三安光电人士介绍,“我们只负责组件,青海省电力公司负责逆变、上网等。”而三安CPV系统中,太阳能电池芯片占成本比例为30%,结构硬体占30%,逆变器及电缆等占20%,人工及其他占20%。

  凯基证券分析师王志霖认为,以系统组件占总投资金额约60%,按20%利润率计算,本次15MW光伏示范电站预估将为三安光电带来6000万元利润。对此,三安光电人士表示,“只有等相关补贴政策明朗,才能得到相对准确的结果。”

  据中投证券对三安光电关键数据进行调研后推算,三安光电目前的太阳能电池发电系统的发电成本为1.5元/度左右,和多晶硅电池的发电成本相比劣势仍较大。

  2.5代:光伏电池革命

  “如果一个企业是买设备做产品,就已经落后了,国外的好技术是不会卖给你的。中国做光伏发电的企业,买进的设备没有什么两样,那最后谁能享有高估值呢?”有此质疑的人是美国Optony公司的创始人兼CEO于平荣博士,该公司是薄膜聚光太阳能电池的首创者。于平荣将基于此技术的光伏发电产品归类为2.5代。

  于平荣认为,要做一个成功的太阳能企业,低成本和高转换率是目标,过去的半个世纪里,没有任何一个企业能够同时做到这二者。当今世界有各种高效高成本、低效低成本的太阳能电池技术路径,如果竖轴是成本,横轴是转换率,人们会发现,各种技术的连线是在同一条斜线上,没有一个技术走出这条“死线”。“但我们做到了”。

  之所以称薄膜聚光太阳能电池为2.5代,是因为其基于二代薄膜电池的材质基础,却嫁接了第三代太阳能电池的聚光技术。“低价的光学材料会把太阳光聚焦在很小的薄膜电池上,进一步减少半导体的应用,也节省了电池面积和成本。而普通的太阳能电池没有用光学材料帮助采光,进而生产成本很高”。

  Optony公司对外宣称产品转换率在20%以上(目前最高达到21.1%),而这一转换率是建立在比所有太阳能电池更低成本的基础上:与晶硅电池路径相比,薄膜电池能够显著降低成本,从工艺本质、生产流程上要简单得多。据了解,Optony公司电池板的生产成本仅是传统薄膜电池板的25%左右。

  分析师符彩霞认为,Optony公司的技术能否成功,关键看它的工业化生产后的转化效率能否保持在20%以上。对此,于平荣肯定地表示,“转化率远远高于硅薄膜的6%,同时也高于普通晶体硅电池的17%,而且绝对没有衰退。”

  于平荣在美国国家可再生能源实验室工作过5年,该团队2009年5月份获得了ENI奖(被誉为能源研究领域的诺贝尔奖)。该实验室里证明了第三代太阳能电池可以达到60%以上的光转换率,其原理是通过多激子过程让一个光子激发多个电子。

  依靠2.5代薄膜聚光太阳能发电技术,Optony公司目前已经得到多家天使投资人的投资,美国能源部也奖励其25万美元的经费,以加速其产品的产业化进程。据了解,Optony公司已经打算在国内设厂,“具体选址可能会在杭州”。

  据悉,Optony公司的薄膜电池材料属于铜铟镓硫硒三五族化合物薄膜(CIGS)的一种,其中必然包含铟元素,而铟属于稀有战略性金属,在地壳中的含量与银相似,但产量仅为银的1%。业界质疑,如果该材料需求扩大,必然引发巨幅涨价。对此,于平荣认为,哪种材料运用多了都会涨价,需要具体测算未来产能运用规模及储量。

  从目前来看,尚不存在其他可替代铟元素金属。铟的全球储量约1.6-1.9万吨,中国储量1.3万吨,是全球第一大原生铟供应国。液晶显示器是目前铟的主要应用领域(占83%),未来太阳能薄膜电池、LED有望成为新的应用行业。

  从CIGS薄膜电池的材料构成来看,每MW的CIGS薄膜电池消耗铟45公斤。目前全球CIGS薄膜电池的产能为300MW左右,耗铟14吨,远低于产出量。但有券商分析师预计2015年CIGS对铟的需求量将达到200-250吨/年,包括其他行业总需求量为3000吨/年。虽然铟目前占CIGS电池成本约2%,但它并非是CIGS可以长期利用的元素。

  在销售上,Optony公司将目光首先放在商用太阳能市场(占比60%),准备采取“有竞争力的定价策略”。依托其低成本高转换率的太阳能电池技术,一旦大规模产业化成为现实,很可能使传统技术受到严重挑战。

  对国内的太阳能产业现状,于平荣表示,“中国在产能上已经超越了其他国家,这是个事实,但却是个没有很大意义的事实。中国在加工生产上超越其他国家的东西多了,但谁有高额利润?两头在外是做不了第一的。太阳能电池的超越需要有一个意愿,包括企业、政府有没有意愿超越别人做第一。”

  于平荣认为,“太阳能电池企业之间不该相互间争风吃醋,互相揭短,而是需要一起跟传统能源去争。谁比无锡尚德做得好没有意义,只有比传统电力成本低才是方向。”

(来源: 和讯网-证券市场周刊)

(编辑:www.adminbuy.cn)

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