光伏如何改變?nèi)蚰茉大w系

　　近年來，全球光伏的成本降低和產(chǎn)能擴(kuò)大開辟了全新的可能性。正如德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）的科學(xué)家們所說，他們使這項技術(shù)成為“改變?nèi)?a href="http://www.msthinker.com/" target="_blank">能源體系現(xiàn)狀的力量”。但根據(jù)全球太陽能研究機(jī)構(gòu)聯(lián)盟（GA-SERI）發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一份最新文章，這一發(fā)展在帶來更多機(jī)會的同時，也讓行業(yè)面對著更多的挑戰(zhàn)。

　　行業(yè)專家表示，光伏產(chǎn)業(yè)向多太瓦級市場的增長速度超過預(yù)期。截至去年年底，全球已安裝了500吉瓦的太陽能裝置。研究人員預(yù)計，全球規(guī)模將在2030年和2050年分別達(dá)到10太瓦和30-70太瓦。

　　“光伏組件的成本在過去40年中下降了兩個數(shù)量級，到2018年底時已經(jīng)低于每瓦0.25美元，”Fraunhofer ISE負(fù)責(zé)人Andreas Bett說。這樣的成本讓太陽能在世界許多地方“具有絕對的競爭力”。與此同時，隨著電力組合中光伏所占份額的增加，發(fā)電和輸電系統(tǒng)將發(fā)生變化。Bett認(rèn)為，“我們能源體系的根本變化，促使我們發(fā)展儲能和驅(qū)動器互連等配套技術(shù)。”

　　在文章中，研究人員共提出了五個行動領(lǐng)域。第一個是“電網(wǎng)和電力電子”。這個領(lǐng)域的重點是協(xié)調(diào)消耗和生產(chǎn)，即使是在更長的輸電距離范圍中。光伏系統(tǒng)將越來越多地采用電網(wǎng)相關(guān)服務(wù)，比如電壓調(diào)節(jié)和頻率控制。新一代逆變器也針對此目的應(yīng)運而生。但研究人員表示，虛擬振動控制器等新技術(shù)也帶來了強(qiáng)大可靠的光伏系統(tǒng)。

　　第二個行動領(lǐng)域是儲能。在過去八年中，鋰離子電池價格下降了八成。鑒于產(chǎn)能擴(kuò)張和技術(shù)開發(fā)，預(yù)計價格在未來將進(jìn)一步降低。此外，科學(xué)家們正在研究采用更便宜的材料、具有更高的能量密度的替代方案?？茖W(xué)家將抽水蓄能電站視為另一種具有巨大技術(shù)潛力的選擇。

　　國際研究人員所確立的第三個行動領(lǐng)域是產(chǎn)業(yè)耦合。為了給運輸部門和建筑物供暖系統(tǒng)通電，可再生能源的使用在將來一定會大大增加。除了熱泵和能源效率提高外，氫和氨也將發(fā)揮重要作用。后者有助于減少鋼鐵及化肥生產(chǎn)過程中的排放量。

　　第四個行動領(lǐng)域是電轉(zhuǎn)X和電轉(zhuǎn)氣。低成本的太陽能和風(fēng)能可用于產(chǎn)生氫氣、甲烷和其他碳?xì)浠衔?，然后被用作化學(xué)工業(yè)的原料。借助電轉(zhuǎn)X技術(shù)，我們可以長時間捕獲并儲存以太瓦計的風(fēng)力和光伏電能。與此同時，電轉(zhuǎn)X領(lǐng)域的科學(xué)家們?nèi)栽诿闇?zhǔn)提高效率和降低成本的巨大潛力。

　　第五個行動領(lǐng)域涉及“研究和生產(chǎn)”。在過去的40年中，裝機(jī)容量每增加一倍，組件成本就降低23%。研究人員表示，這種趨勢將持續(xù)下去。對于晶體硅光伏行業(yè)而言，采用鈍化接觸的低成本太陽能電池風(fēng)頭正勁，這使得提高效率成為了可能。即使在薄膜電池領(lǐng)域，近年來的技術(shù)進(jìn)步也使現(xiàn)在的效率提高了20%以上。科學(xué)家們預(yù)測，基于硅的多結(jié)太陽能電池的效率潛力將超過35%。對于發(fā)電領(lǐng)域而言，這樣的增加幅度可能催生新的研發(fā)任務(wù)。因此關(guān)于材料供應(yīng)、可持續(xù)性和回收的問題越來越受到關(guān)注。

　　除Fraunhofer ISE外，GA-SERI的成員還包括來自日本國家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)與技術(shù)研究所（AIST）和美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員。自2016年以來，這一國際專家組織定期探討光伏技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。