光伏如何改變能源領域

:去年，全球光伏發(fā)電量的年度增長額超過了100吉瓦。根據(jù)一個研究機構聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，多太瓦級市場正在崛起，光伏正在成為全球能源體系五個特別領域的“現(xiàn)狀改變因素”之一。

近年來，全球光伏的成本降低和產能擴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）的科學家們所說，他們使這項技術成為“改變全球能源體系現(xiàn)狀的力量”。但根據(jù)全球太陽能研究機構聯(lián)盟（GA-SERI）發(fā)表在《科學》雜志上的一份最新文章，這一發(fā)展在帶來更多機會的同時，也讓行業(yè)面對著更多的挑戰(zhàn)。

行業(yè)專家表示，光伏產業(yè)向多太瓦級市場的增長速度超過預期。截至去年年底，全球已安裝了500吉瓦的太陽能裝置。研究人員預計，全球規(guī)模將在2030年和2050年分別達到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年底時已經低于每瓦0.25美元，”Fraunhofer ISE負責人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認為，“我們能源體系的根本變化，促使我們發(fā)展儲能和驅動器互連等配套技術?！?/p>

在文章中，研究人員共提出了五個行動領域。第一個是“電網和電力電子”。這個領域的重點是協(xié)調消耗和生產，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相關服務，比如電壓調節(jié)和頻率控制。新一代逆變器也針對此目的應運而生。但研究人員表示，虛擬振動控制器等新技術也帶來了強大可靠的光伏系統(tǒng)。

第二個行動領域是儲能。在過去八年中，鋰離子電池價格下降了八成。鑒于產能擴張和技術開發(fā)，預計價格在未來將進一步降低。此外，科學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家將抽水蓄能電站視為另一種具有巨大技術潛力的選擇。

國際研究人員所確立的第三個行動領域是產業(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過程中的排放量。

第四個行動領域是電轉X和電轉氣。低成本的太陽能和風能可用于產生氫氣、甲烷和其他碳氫化合物，然后被用作化學工業(yè)的原料。借助電轉X技術，我們可以長時間捕獲并儲存以太瓦計的風力和光伏電能。與此同時，電轉X領域的科學家們仍在瞄準提高效率和降低成本的巨大潛力。

第五個行動領域涉及“研究和生產”。在過去的40年中，裝機容量每增加一倍，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頭正勁，這使得提高效率成為了可能。即使在薄膜電池領域，近年來的技術進步也使現(xiàn)在的效率提高了20%以上。科學家們預測，基于硅的多結太陽能電池的效率潛力將超過35%。對于發(fā)電領域而言，這樣的增加幅度可能催生新的研發(fā)任務。因此關于材料供應、可持續(xù)性和回收的問題越來越受到關注。

除Fraunhofer ISE外，GA-SERI的成員還包括來自日本國家先進工業(yè)科學與技術研究所（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面臨的挑戰(zhàn)。

原標題:光伏如何改變能源領域