聚光光伏行业定义
聚光光伏(CPV)技术,作为聚光太阳能发电领域的杰出典范,其核心原理是通过高效光伏电池直接将聚集后的太阳光能转化为电能。该技术利用先进的光学组件,将大面积的太阳辐射聚焦到面积微小但转换效率极高的光伏单元上,从而显著提升单位面积下的光电转换效能。一套完整的聚光光伏系统主要由三个关键部分组成:首先,光学系统负责汇聚阳光;其次,跟踪系统能够根据太阳照射角度的变化自动调整电池板的位置和倾角,确保始终对准太阳以获取最大光照强度;最后,高转化效率的光伏电池系统则扮演着将聚焦光线转化为电能的关键角色。这一整合了智能追踪与高效转换功能的聚光光伏系统,不仅体现了太阳能利用技术的创新突破,也是推动清洁能源领域持续发展的关键技术之一。
聚光光伏行业分类
根据聚光方式的不同,聚光光伏系统可以分为折射式、反射式和混合式三种类型。折射式系统主要通过透镜等光学元件将光线聚焦到光伏电池上;反射式系统则利用反射镜将光线集中到电池表面;混合式系统则结合了折射和反射两种方式来提高聚光效率。
根据光学元件的不同,聚光光伏系统还可以分为非成像聚光和成像聚光两种类型。非成像聚光系统主要使用非成像光学元件如复眼透镜等,它们不关注成像质量,只追求最大化的光聚集效果;而成像聚光系统则使用成像光学元件如凸透镜或抛物面镜等,旨在形成高质量的光斑。
根据聚光倍数的不同,聚光光伏系统又可以分为低倍聚光、中倍聚光和高倍聚光三种类型。低倍聚光系统的聚光倍数一般在2到10之间;中倍聚光系统的聚光倍数在10到500之间;高倍聚光系统的聚光倍数可达到500倍以上。
聚光光伏行业发展历程
聚光光伏技术的发展历程可以追溯到20世纪70年代,当时全球正面临能源危机,各国政府和科研机构开始大力投入可再生能源技术的研究。在这一时期,聚光光伏技术作为一种高效的太阳能利用方式,受到了广泛关注。自20世纪80年代以来,聚光光伏技术得到了快速发展。研究人员通过改进光学元件和光伏电池的性能,不断提高系统的聚光效率和发电效率。同时,随着制造技术的不断进步,聚光光伏系统的成本也逐渐降低。进入21世纪后,聚光光伏技术进入了商业化发展阶段。许多企业和投资者看好其发展前景,纷纷投资建设聚光光伏电站。此外,各国政府也出台了一系列政策支持聚光光伏技术的发展,如补贴、税收优惠等。在我国,聚光光伏技术也取得了显著的成果。自“十五”以来,我国政府一直在科技计划中部署了CPV相关研发工作;“十一五”期间,中国科学院等单位承担了国家863计划重点项目,开展CPV关键技术攻关;“十二五”期间,我国进一步加强了CPV技术研发和产业化推广。
聚光光伏行业上中下游
聚光光伏(CPV)上游产业主要包括硅料、硅片、电池片、组件、银浆、EVA、背板、钢化玻璃、封装材料等环节。在下游应用行业方面,聚光光伏技术主要应用于太阳能发电领域。它可以用于集中式光伏发电站,为大规模电力系统提供清洁、高效的能源;也可以用于分布式光伏发电系统,如屋顶光伏、建筑一体化光伏等,满足各种不同场景下的能源需求。此外,随着技术的不断创新和发展,聚光光伏技术还有望应用于其他领域,如太阳能热利用、太阳能燃料等,进一步扩大其应用范围。
我国聚光光伏行业市场规模和增长率
第三代太阳能电池主要包括聚光光伏(CPV)和有机太阳能电池两大分支。其中,聚光光伏组件已实现了最高40%的转换效率突破,然而由于该技术尚处于发展阶段,成熟度相对较低,故在实际应用市场中的份额目前仅占约1%,仍有较大发展空间。储热功能集成的聚光太阳能热发电技术能够有效平抑电力输出的波动性,从而确保电力供应系统的稳定性,并支持高比例可再生能源在能源结构中的应用。近年来全球对聚光太阳能发电领域的投资与建设持续加速,到2022年底时,全球累计安装的聚光太阳能发电装机容量已显著跃升至6,501兆瓦,彰显了该行业在全球范围内强劲的发展势头和广阔的市场前景。
当前,中国光伏产业整体发展已趋于成熟稳定,行业内的竞争格局基本定型。在众多市场参与者中,一些规模宏大且技术领先的企业成功占据了显著的市场份额。以中国能源建设集团有限公司和中国电力建设集团有限公司为例,这两家企业作为中国光伏EPC(工程总承包)领域的领军企业,在光伏发电设施建设方面展现了强大的竞争力。与此同时,聚焦于产业链上游多晶硅生产环节,至2020年为止,永祥股份、保利协鑫能源和新特能源等主要生产商的表现尤为突出,其中,永祥股份占据市场份额的21.45%,保利协鑫能源紧随其后,市场份额达到20.26%,而新特能源也占有一定比例的重要份额。
我国聚光光伏产业在地区分布上呈现出东部沿海和西部地区并重的格局。华东地区,尤其是江苏、浙江和安徽等省份,凭借其完备的产业链、地理优势、政策支持和产业集聚效应,成为光伏企业技术突破和产业发展的重要基地。西北地区,包括内蒙古、青海和宁夏等省份,由于其丰富的太阳能资源,已成为大型光伏基地建设的前沿地带。西南地区,如四川和云南,靠近上游原料产地,同时也拥有丰富的绿色电力资源,为光伏产业的发展提供了有力支撑。此外,广东和山东等省份也有不少光伏产业链企业分布,而新疆、青海、西藏等省份虽然有企业分布,但数量较少。整体来看,我国聚光光伏产业的地理分布与地区的自然资源禀赋、地方政府的政策扶持和产业规划密切相关,随着技术的不断进步和市场需求的增长,预计这些地区的聚光光伏产业将继续发展壮大。
聚光光伏行业政策
聚光光伏(CPV)行业作为全球可再生能源领域的重要分支,一直以来得到了各国政府的高度重视和政策支持。在中国,政府对该行业的扶持政策主要体现在技术研发、市场准入、项目审批、财政补贴以及电价机制等多个层面。自“十二五”规划以来,国家发改委、科技部等政府部门相继出台了一系列鼓励和引导聚光光伏产业发展的政策措施,如提供专项科研经费支持关键技术的研发与创新,设立示范项目以推动技术的实际应用,并对符合条件的聚光光伏电站建设给予一定的资金补贴或税收优惠。
日期政策内容
2005年《可再生能源法》明确了国家鼓励和支持包括聚光光伏发电在内的各种可再生能源的开发利用,规定了一系列优惠和扶持政策,如上网电价保障、税收优惠、财政补贴等。
2013年7月4日《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》提出要积极培育市场,优化光伏产业发展环境,对包括聚光光伏在内的各类高效光伏技术的研发及产业化给予支持。
2022年7月15日《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》旨在引导行业智能升级,促进光伏产业健康发展,并推动光伏发电的大规模应用,以保持中国在全球光伏制造领域的领先地位。
聚光光伏行业存在的问题
聚光光伏(CPV)行业虽然具有高效率、低度电成本的潜力,但在实际发展过程中仍面临一系列挑战和问题。首先,技术成熟度方面,尽管聚光光伏在实验室条件下可实现高达40%以上的光电转换效率,但实际应用中的系统稳定性与规模化生产的技术难题尚未完全解决,如高效聚光器设计复杂、易受环境因素影响且维护成本相对较高。其次,市场应用受限。聚光光伏系统的发电效率虽高,却高度依赖于直射阳光,适合安装在光照强度大且晴天较多的地区,这大大限制了其应用场景,尤其是在多云或阴雨天气频繁的地区,应用效果不佳。
再者,经济性问题突出。虽然聚能光伏组件的单位面积输出功率高于传统光伏,但系统总体成本包括高精度跟踪系统和高性能太阳能电池的成本较高,使得初期投资较大,回收周期较长,加之目前市场份额较小,导致规模化效应未能有效发挥,进一步加大了经济效益的压力。
最后,政策支持及配套基础设施尚不完善。相较于已经较为成熟的晶硅光伏产业,聚光光伏行业的政策扶持力度和相关标准规范建设滞后,同时电网接入、电力消纳等配套设施的建设和优化也需加强,以利于该行业健康发展。
聚光光伏行业发展前景预测
聚光光伏(CPV)行业在未来发展中展现出广阔的前景和多重机遇。随着全球对清洁能源需求的持续增长以及应对气候变化政策的推动,高效能、低环境影响的技术路线备受瞩目。聚光光伏技术通过采用高倍聚光器将太阳光聚焦到高效率太阳能电池上,能够显著提升光电转换效率,并在日照资源丰富的地区具有突出优势。
预计随着技术进步,聚光光伏系统的稳定性、耐候性及经济性将进一步改善。研发领域中新型光学材料、更高效率的多结太阳能电池、智能化跟踪系统等关键技术的进步,将有力推动聚光光伏产业成本降低和性能提升。此外,储能技术的发展也将与聚光光伏形成良好互补,解决电力输出波动问题,提高能源供应稳定性。
政策层面,各国政府对可再生能源的支持力度不断加大,未来可能出台更多针对聚光光伏行业的鼓励政策和财政补贴措施,以促进该领域的技术研发、项目示范和规模化应用。同时,对于土地资源紧张的城市或偏远无电地区,聚光光伏由于其占地小、发电效率高的特点,有望成为重要的解决方案之一。
综合以上因素,聚光光伏行业有望在未来数年内实现商业化应用的重大突破,不仅在大型地面电站建设中发挥重要作用,也可能逐步渗透至分布式能源系统和特定工业应用场景中,为构建绿色低碳的能源体系提供强大支撑。

