紀(jì)振雙：市場(chǎng)機(jī)制下，光伏發(fā)電技術(shù)朝哪走？

市場(chǎng)機(jī)制下，光伏發(fā)電應(yīng)有技術(shù)特征及產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向探究

北京鑒衡認(rèn)證中心副主任 紀(jì)振雙

以“發(fā)改價(jià)格〔2025〕136號(hào)”的發(fā)布為節(jié)點(diǎn)，光伏發(fā)電由“計(jì)劃體制”向“市場(chǎng)機(jī)制”轉(zhuǎn)變的大門(mén)已正式開(kāi)啟，產(chǎn)業(yè)正經(jīng)受轉(zhuǎn)型發(fā)展的大考，需要盡快找到突圍之道。本文從光伏發(fā)電優(yōu)、劣勢(shì)分析入手，從更好地滿足市場(chǎng)需要的角度，就光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展方向及其應(yīng)有的技術(shù)形態(tài)和特征進(jìn)行了探究。

一、光伏發(fā)電優(yōu)、劣勢(shì)分析及發(fā)展戰(zhàn)略探究

圖1為根據(jù)作者體會(huì)，給出的光伏發(fā)電“優(yōu)勢(shì)（Strengths）—劣勢(shì)（Weaknesses）—機(jī)會(huì)（Opportunities）—威協(xié)（Threats）”（SWOT）分析簡(jiǎn)圖。

圖1. 光伏發(fā)電“SWOT”分析簡(jiǎn)圖

拉長(zhǎng)板（Strengths）、補(bǔ)短板（Weaknesses）應(yīng)是未來(lái)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的主攻方向，也是優(yōu)勢(shì)企業(yè)脫穎而出的機(jī)會(huì)所在。另外，資源條件決定，光伏發(fā)電某些劣勢(shì)不可能完全彌合，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)角度，產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的總體戰(zhàn)略應(yīng)是“清潔+低價(jià)”。

二、光伏電站應(yīng)有技術(shù)特征及產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向簡(jiǎn)析

中長(zhǎng)期看，圍繞未來(lái)的市場(chǎng)需求，以光伏與儲(chǔ)能及其他功率和能量調(diào)節(jié)手段深度融合為基礎(chǔ)，以數(shù)字化和智能化手段為支撐，將電站作為“集成性產(chǎn)品”，用產(chǎn)品思維考慮未來(lái)的光伏或光儲(chǔ)發(fā)電，應(yīng)具備以下技術(shù)特征。

系統(tǒng)出力方面，源荷一體、時(shí)序匹配、精準(zhǔn)高效；

系統(tǒng)安全方面，風(fēng)險(xiǎn)主導(dǎo)、概率控制、主動(dòng)適配；

可信性管理方面，上下貫通、兼容有序、智能極簡(jiǎn)。

圍繞終端需求及電站應(yīng)有的技術(shù)特性，產(chǎn)業(yè)需要打破慣性思維，上下游協(xié)同，依靠技術(shù)進(jìn)步，不斷提升產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

1、通過(guò)光儲(chǔ)融合，抑制波動(dòng)、改善光伏出力形態(tài)并緩解發(fā)用電時(shí)序失配問(wèn)題，是解決當(dāng)下突出問(wèn)題的有效手段。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，太陽(yáng)能、光伏發(fā)電與其他能源生產(chǎn)設(shè)施強(qiáng)耦合、多品類(lèi)能源載體梯級(jí)轉(zhuǎn)換和循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)域能量自主平衡，是擴(kuò)展產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間和提高供電安全保證程度的重要選項(xiàng)。

圖2為太陽(yáng)能資源波動(dòng)情況示例，可以間接反應(yīng)光伏發(fā)電出力的波動(dòng)情況。間歇、波動(dòng)是光伏發(fā)電最大的劣勢(shì)，與儲(chǔ)能耦合，可以，

1）平滑光伏出力，即緩解光伏發(fā)電的波動(dòng)和受控問(wèn)題；

2）調(diào)整電能的時(shí)序分配，即緩解光伏發(fā)電和用電負(fù)荷時(shí)序錯(cuò)配問(wèn)題。

圖2. 太陽(yáng)能資源波動(dòng)情況示例

電化學(xué)主導(dǎo)的光儲(chǔ)融合，容量、時(shí)長(zhǎng)和成本限制，可以做到日內(nèi)有限調(diào)節(jié)；6小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，可以做到日間調(diào)節(jié)。但總體看，儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)能力有限， 圖中所示寬幅的日間波動(dòng)及月季波動(dòng)，無(wú)法靠?jī)?chǔ)能調(diào)節(jié)，需要另謀他路。

近幾年，業(yè)內(nèi)已將光伏制氫及氫延伸化工鏈作為解決消納及能量轉(zhuǎn)換及循環(huán)利用的主攻方向，見(jiàn)圖3。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，光伏與其他能源設(shè)施強(qiáng)耦合，實(shí)現(xiàn)多品類(lèi)能源載體梯級(jí)轉(zhuǎn)換和循環(huán)利用及一定范圍內(nèi)、較長(zhǎng)時(shí)域的能量自主平衡，應(yīng)是一個(gè)重要的發(fā)展方向。

圖3. 光伏制氫及氫延伸鏈工藝簡(jiǎn)圖

特點(diǎn)決定，光伏發(fā)電與其他能源或生產(chǎn)設(shè)施耦合或直驅(qū)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電短流程、扁平化應(yīng)用，是光伏發(fā)電的潛在優(yōu)勢(shì)之一，目前尚處于起步階段，需要解決的問(wèn)題還很多，以光伏制氫為例，需要解決，

1）光伏和制氫寬功率范圍、雙向動(dòng)態(tài)響應(yīng)和調(diào)節(jié)問(wèn)題；

2）長(zhǎng)鏈條能量轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題；

3）制氫成本及綠氫與常規(guī)燃料性價(jià)比問(wèn)題。

2、發(fā)電成本、售電價(jià)格與產(chǎn)能及產(chǎn)量時(shí)序分配之間的平衡，將成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)因素，即需要將系統(tǒng)設(shè)計(jì)“產(chǎn)量牽引”切換為“價(jià)值主導(dǎo)”。

未來(lái)的電站設(shè)計(jì)需要技術(shù)、財(cái)務(wù)雙維度考慮，多重因素疊加后，對(duì)電站設(shè)計(jì)能力的要求會(huì)有質(zhì)的區(qū)別，“剪刀+漿糊”式的設(shè)計(jì)將成為過(guò)去。圖4為未來(lái)電站設(shè)計(jì)過(guò)程需要考慮的價(jià)值點(diǎn)示例。

圖4.電站設(shè)計(jì)價(jià)值調(diào)整示例

3、以“電網(wǎng)支撐”為主要目標(biāo)，合理配置有功、無(wú)功調(diào)節(jié)和補(bǔ)償設(shè)備，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和調(diào)控光伏出力形態(tài)，大幅提升光伏電站的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和調(diào)控能力，應(yīng)是中短期內(nèi)重點(diǎn)研究方向之一。

同常規(guī)電源一樣，光伏發(fā)電具備電網(wǎng)支撐能力已是必然。總體看，光伏電站這方面的研究工作還處在起步階段，還有許多工作要做。以一次調(diào)頻和慣量支撐為例，對(duì)應(yīng)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求（見(jiàn)圖5），將“光”和“儲(chǔ)”作為整體，還需要解決以下技術(shù)問(wèn)題。

1）對(duì)特定電站，如何準(zhǔn)確核定電站的額定功率，即圖5中的“PN”，并將其作為網(wǎng)側(cè)和場(chǎng)站側(cè)調(diào)控的基準(zhǔn)？

2）如何實(shí)現(xiàn)光伏瞬態(tài)出力的“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)”控制，即圖5中的“PO”，涉及光伏出力的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和控制？

3）如何合理地配置有功、無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備的安裝容量，滿足電網(wǎng)支撐的限值要求，即圖5中的“△P”？

4）如何提高電站的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，滿足圖5中各段“t”的時(shí)限要求？

圖5. 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新能源場(chǎng)站“一次調(diào)頻”和“慣量支撐”節(jié)點(diǎn)性要求

4、“拉長(zhǎng)板，補(bǔ)短板”是光伏發(fā)電技術(shù)研究的首要選項(xiàng)。其中，通過(guò)提效降本，成為最廉價(jià)的電力品種或成為光伏發(fā)電明確的戰(zhàn)略目標(biāo)；通過(guò)場(chǎng)景化設(shè)計(jì)，依托現(xiàn)代技術(shù)手段，全面提升電站各方面性能的可控程度和基礎(chǔ)保障能力，是光伏發(fā)電必補(bǔ)的一課。

圖6為節(jié)選自NERL的光伏電池效率圖例。從圖中可以看出，有望成為中期換代產(chǎn)品的晶硅—鈣鈦礦疊層電池或組件，提效空間在5%以上，界時(shí)，按目前組件單位效率提升在系統(tǒng)降本中的貢獻(xiàn)率、配儲(chǔ)比例及成本計(jì)算，大部分區(qū)域，光儲(chǔ)發(fā)電成本有望顯著低于燃煤發(fā)電成本；長(zhǎng)期看，“多結(jié)”電池會(huì)成為另外一個(gè)高地，其效率水平可以突破40%，降本空間會(huì)更大?？偠灾?，提效和降本潛力大，是光伏發(fā)電在未來(lái)電力市場(chǎng)中取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的核心。

“應(yīng)用范圍廣、靈活多樣”是光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)之一。對(duì)照?qǐng)D7給出的應(yīng)用場(chǎng)景框圖，目前，各類(lèi)場(chǎng)景均得到不同程度的應(yīng)用，光伏發(fā)電多元、多樣的發(fā)展格局已經(jīng)形成，但是，存在以下兩方面突出問(wèn)題：

1）對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn)和應(yīng)用需求的研究不夠系統(tǒng)和深入，場(chǎng)景融合度不高；

2）跨界研究和雙向整合的能力不強(qiáng)，復(fù)合應(yīng)用“貌合神離”。以不同場(chǎng)景的終端需求為導(dǎo)向，圍繞“寬范圍”的場(chǎng)景條件，包括太陽(yáng)能資源和其他自然環(huán)境、電力市場(chǎng)環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施及其他條件，進(jìn)行場(chǎng)景化的深度設(shè)計(jì)，包括電站設(shè)備場(chǎng)景化功能基線再分配和性能要求的適配性選擇，將逐步替代“基于現(xiàn)有貨架拼裝式設(shè)計(jì)和集成”的建設(shè)模式。

圖6. 光伏電池效率圖（例）

圖7. 光伏發(fā)電分類(lèi)及應(yīng)用場(chǎng)景示例

高效、安全、可靠是對(duì)光伏底層管理的基本要求。目前，在某些棄光嚴(yán)重的地區(qū)，出現(xiàn)了“聽(tīng)之任之，破罐子破摔”的傾向，值得注意。市場(chǎng)條件下，企業(yè)需要的是轉(zhuǎn)變管理思路，細(xì)化、深化電站的底層管理，而不是反之。

1）發(fā)電性能及其可靠性方面，“測(cè)不準(zhǔn)、斷不明、控不精”的問(wèn)題一直困擾著行業(yè)。如何使“光伏發(fā)電功率、電量預(yù)測(cè)和控制精度”滿足電力調(diào)度和市場(chǎng)交易的雙重需要，已是當(dāng)務(wù)之急?？傮w看，目前多數(shù)電站的光功率預(yù)測(cè)尚處在“指哪打哪、后知后覺(jué)”的狀態(tài)，已不能滿足未來(lái)的市場(chǎng)需要，為改變這種狀態(tài)，圍繞圖8所示的核心內(nèi)容和邏輯，進(jìn)行細(xì)分條件下性能水平的初始和定期標(biāo)定，并將其作為模型參數(shù)整定或修正的輸入，或成為性能管理的重要選項(xiàng)。

圖8. 光伏發(fā)電性能標(biāo)定邏輯框圖

2）電站安全及其可靠性方面，近些年，火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，已引發(fā)社會(huì)層面的擔(dān)憂，特別是以建筑光伏為主體的分布式電站。總體看，電站安全，特別對(duì)電氣火災(zāi)，尚存在機(jī)理研究不夠、防控重點(diǎn)和方向不明，“有病亂投醫(yī)”的情況；現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)“東抄西借，缺少根源性、針對(duì)性防控要求”的問(wèn)題比較突出。追溯已往火災(zāi)事故發(fā)生的原因，大多是由于點(diǎn)故障未被有效識(shí)別和控制，誘發(fā)其他安全故障，各類(lèi)故障交替發(fā)生、交織作用的結(jié)果，見(jiàn)圖9?；谏鲜龇治觯Y(jié)合光伏發(fā)電工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)及現(xiàn)有技術(shù)條件，宜突出 “電氣安全故障的監(jiān)測(cè)與保護(hù)”這一環(huán)節(jié)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和管理。

圖9. 電氣安全故障FMEA分析框圖

三、結(jié)語(yǔ)

光伏發(fā)電全面入市大勢(shì)所趨，產(chǎn)業(yè)需要堅(jiān)定信心、轉(zhuǎn)變思路、明確方向、主動(dòng)作為。