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中国薄膜太阳能移动能源产业市场现状及发展前景分析

中国薄膜太阳能产业市场现状及发展前景分析

概述

现代化的社会发展过程中,对人们对舒适的环境的追求越来越高,导致建筑采暖和空调的能耗日益增长,对节能环保的呼声也日益提高。与此同时,越来越多的企业也开始逐渐意识到对节能环保和可持续发展的战略投资,将会对企业发展带来的经济效益和社会效益,从而将目光投向更有发展前景的清洁能源领域。

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic,缩写为PV),简称光伏。

移能能源是以可移动的分布式发电技术为基础,通过和储能、控制、信息通信等技术的有机结合,实现能源的可移动、全天候、高效率供应。移动能源是能源利用方式的一场革命,即用薄膜发电随时随地提供能源,这势必将成为我国一个新的经济增长极。薄膜电池由于理论效率高、材料消耗少、制备能耗低等被称为第二代太阳能电池技术。尤其是在柔性衬底上制备的薄膜电池,具有可卷曲折叠、不怕摔碰、重量轻、弱光性能好等优势,未来应用前景广阔。铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池易形成良好的背电极和高质量的PN结,且较容易制成柔性组件。目前,CIGS薄膜太阳能电池的实验室转换效率已达21.7%,组件全面积转换效率已接近16%,其产业化技术也在逐步完善。随着此技术大规模生产后良品率提升,国产化改进优化后生产成本降低,将越来越具有竞争力。此外,具有超高转换效率的砷化镓太阳能电池,凭借着其技术先进性,在特殊的应用场景具备很大的发展潜力,但是目前由于成本偏高,大规模的应用需要快速实现成本的降低。

一、薄膜太阳能电池现状

据博思数据发布《2016-2021年中国薄膜太阳能电池行业深度调研与市场调查报告》表明:2009年,中国薄膜太阳能电池产量增长较快,主要是2008年投产企业较多,众多薄膜太阳能电池企业生产步入正常轨道。2009年,中国薄膜太阳能电池产量达263MW;2010年,中国薄膜电池产量为380MW,同比增长44.5%;2011年,中国薄膜太阳能电池产量达565MW。2012年中国薄膜太阳能电池产量

为400MW;2013年中国薄膜太阳能电池产量达到了260MW,2014年中国薄膜太阳能电池产量达到了300MW,2015年中国薄膜太阳能电池产量达到了458MW。

2007-2015年中国薄膜太阳能电池产量情况

资料来源:博思数据整理中国的薄膜生产商在很大程度上要依靠外国的供应商,这有可能导致一些主要的原材料供不应求,例如一些目标材料、导电玻璃和硅烷气体。德国贺利氏(Heraeus)公司供应中国目标材料超过60%。在导电玻璃方面,日本的NSG集团和美国AFG工业公司占据中国相当大的市场份额。

薄膜电池的广泛应用也有市场障碍,当前多晶硅缺料的问题正在缓解,价格也大幅下降,这势必冲击各类薄膜电池在成本上的优势。此外,资料显示,薄膜太阳能电池的设备投资,几乎是晶体硅电池设备投资额的10倍,筹资难度增高。中国国内薄膜电池产业起步更晚,受生产设备和技术瓶颈的制约,产业发展一直缓慢。

薄膜太阳能电池生产设备复杂昂贵,尤其是关键设备,更是高达上千万美元,长期以来一直被欧洲、美国和日本的企业垄断。目前,生产设备制造成本占我国薄膜太阳能电池发电成本的七成左右,这导致电力上网价格比传统电价高出一大截,其产业化瓶颈十分明显。

二、发展前景

1、市场潜在蕴藏预估

根据国家统计局数据测算,到2020年,我国城乡房屋建筑面积约为890亿平方米,以东、南、西墙墙面积的15%、屋顶面积的10%计,直接市场规模超过10万亿元,间接市场规模达30万亿元,相当于我国汽车市场的3-5倍。即使按照10%的转化率和太阳能平均每年1300个发电小时计算,装机规模相当于368个葛洲坝或45个三峡,可替代全社会30%左右的年用电需求。而对于薄膜发电技术来说,凭借其独特的优势,在光伏建筑一体化(BIPV)领域是极具市场竞争力的。

随着移动互联网的普及,便携式电子设备成为人们生活中必不可少的部分,人们对移动能源的需求随之具增;在忙碌的工作之余,越来越多的人愿意感受自然享受生活,走出办公室与家人、朋友一起出游。当有了一件安全可靠的太阳能发电装备相伴时,我们便会多一份安心,轻松享受阳光。

将柔性薄膜太阳能发电技术与电子产品、日常用品、户外装备、户外家具、公共设施、应急救灾设备等向融合,真正实现办公、户外活动、野外作业等场景“源源”不绝的梦想,提供轻量、高效、零噪音、智能化、可循环使用的电力保障。

2、技术发展潜力

薄膜电池行业在最近几年才成规模,不论技术水平、行业成熟度、供应链等均处于逐渐成熟的过程中。从近几年薄膜电池的发展势头来看,铜铟镓硒是其中唯一增长的薄膜类电池。薄膜电池材料消耗少、制备能耗低、组件生产可在一个车间内完成,成本优势明显。如果薄膜电池组件效率与晶硅电池相差无几,其性价比将是无可比拟的。在柔性衬底上制备的薄膜电池,具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势,将来的应用前景将会更加广阔。加之光伏建筑一体化等分布式光伏的应用,预计5-10年后,薄膜电池将占据30%以上的市场份额。

首先从供应链看,薄膜电池产业链也处于新建过程中,薄膜电池中的CIGS 铜铟镓硒电池较具发展潜力。薄膜涂层电池由于低成本特点,转换效率不断提升,未来市场份额势必会明显增长,薄膜电池行业增速将继续高于晶硅电池行业增速。虽然薄膜电池尚未形成产业化,在转化效率方面也低于晶硅电池(美国

MiaSole15.5%、德国Manz14.6%),但CIGS薄膜电池转化效率以1-1.5%/年提升。因此,五年后薄膜电池转化效率有望超过晶硅电池,加之规模化的形成,届时综合成本将低于晶硅电池,将会成为市场的主流选择。

其次,设备成本是制约的关键。其设备接近专业设备,价格高昂,设备商的利润空间很高,因此生产和检测设备需重点关注。实现薄膜产业高端装备国产化,扩大薄膜电池的产量,以规模化带动成本降低。

我国企业汉能经过多年努力,在投入大量研发资金后,现在已经形成了拥有完全自主知识产权的高端装备制造能力。汉能Miasolé、Solibro两种技术路线,已经具备GW级产线年度交付能力;像MOCVD等自主核心装备,还可以应用在我国半导体工业的其他领域,实现替代进口。

第三、晶硅电池是第一代太阳能电池,薄膜电池是第二代、第三代太阳能电池。薄膜和晶硅的区别,打个比方,就是286、386电脑和苹果iPad的区别。薄膜的优势在于,无污染、低耗能、广应用、低成本。目前,薄膜的度电成本已经低于晶硅,而薄膜的转化率也已跟晶硅不相上下,甚至有所超越。此外,薄膜还在温度系数、弱光发电方面有明显优势。在可预计的10—20年内,很难有技术替代薄膜。

值得借鉴的是,目前欧美从事晶硅技术研发的企业越来越少,对薄膜技术研发的投入越来越大。德国、日本作为世界光伏产业的领导者,通过政府电力生产成本补贴和对先进技术研发进行持续的公共投资,扶持了光伏产业的持续领先和发展。

3、国家政策扶持

随着环境和能源问题的日益突出,国家在光伏发电的支持力度也不断加大。有国家、省级、市县级财政补贴政策。

2012年2月24日,工业和信息化部印发《太阳能光伏产业"十二五"发展规划》。《规划》将高纯多晶硅、硅碇/硅片、晶硅电池、薄膜电池、高效聚光太阳能电池、BIPV组件、光伏生产专用设备、配套辅料、并网及储能系统、公共服务平台建设十项列为发展重点。

2012年3月27日,科技部印发了《太阳能发电科技发展"十二五"专项规划》。《太阳能发电科技发展"十二五"专项规划》非常系统、全面,对太阳能发电科技进行了全产业链规划布局,材料、器件、系统及装备4个方向都有详细布局,促进太阳能发电的规模化应用。

2017年以来央视已累计报道12次,力挺光伏发电。

4、龙头企业带动

作为全球薄膜太阳能发电领导者,汉能控股集团通过全球技术整合和自主创新,持续保持五项世界纪录。目前,该集团在国内以及欧美、中东、亚太、非洲等地区设有分支机构,业务横跨水电、风电、薄膜太阳能发电,其中的薄膜太阳能技术已达国际领先水平。

汉能项目汇总

目前国家大力扶持的分布式,2013年以后,汉能在国内先后建成了广东河源农夫山泉光伏项目、广州广汽本田分布式光伏项目、广东佛山一汽大众汽分布式光伏项目、广东江门南车分布式光伏发电项目、宜家分布式光伏项目等项目。此外,汉能在国外市场也斩获颇丰,英国大众汽车项目、意大利拉圭拉分布式电站项目等众多项目也收获了诸多好评。

2017年1月5日,山西省委书记骆惠宁、省长楼阳生分别在太原会见了汉能控股集团董事局主席李河君一行。李河君一行此行主要是就汉能集团与太原市、转型综改示范区进行战略合作进一步商谈。双方就移动能源产业园、薄膜发电装备研发制造、太阳能全动力汽车、总部小镇等合作达成了高度共识。2017年5月18日,汉能集团移动能源产业园项目落户四川绵阳涪城。四川省政府副省长朱鹤新,市委书记彭宇行,汉能控股集团董事局主席李河君,涪城区领导出席签约仪式。

2016年,知名物流厂商使用MiaSolé柔性薄膜电池铺设于物流卡车顶,为卡车停车时提供电力替代柴油,减轻营运成本。

2016年底,汉能美洲公司应厄瓜多尔Kara Solar公司成功建造太阳能全动力船;2017年4月,汉能与福耀玻璃与汽车光伏车顶的合作也浮出水面。

2017年4月20日,汉能还与欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance签署了合作备忘录,双方第一个目标产品为世界第一条能将阳光转变为电力的公路。

2017年5月22日凌晨4点25分,汉能为登顶珠穆朗玛峰的登山队提供了便携太阳能发电产品,登山队员在高原、极寒环境下摆脱对传统电源依赖。

2017年5月2日,汉能控股集团旗下汉能移动能源控股有限公司与摩拜单车在北京汉能总部签署战略合作协议,双方宣布将在移动能源领域进行全方位深度合作,包括共同组建联合实验室,研究移动能源与能源互联网解决方案等。双方

联合开发的产品、技术与解决方案,将优先使用于双方独立运营或合资运营的产品与市场。(移动能源+互联网,汉能移动能源为摩拜出海添翼!“抢滩”万亿量级市场)

三、市场潜力

在常规光伏市场应用上,汉能布局广泛。目前汉能的业务涵盖了分布式商业屋顶、户用屋顶、光伏农业、光伏扶贫以及光伏建筑一体化和地面电站等。移动能源,进入百姓生活,不拘于集中发电,将引起能源生产和消费革命。

汉能的产业布局还涵盖了太阳能汽车的陆路交通、太阳能船的水运交通、太阳能无人机的航空领域,以及民用便携式能源系列产品等移动能源市场。

汉能薄膜太阳能项目展示截图

附件

汉能亮相2017阿斯塔纳世博会,移动能源产品收获好评

时间:2017-07-14 09:45:20 来源:

7月7日,汉能控股集团受山西省邀请,携其自主研发的多款薄膜太阳能产品亮相2017年阿斯塔纳世博会山西活动周,参展当日即吸引5000余人参观。

汉能参加世博会展览的展品包括太阳能无人机、薄膜太阳能建筑一体化系统、薄膜太阳能发电纸、薄膜太阳能发电背包等。展台引人注目的太阳能无人机,其机翼表面均铺设有汉能美国子公司Alta Devices的砷化镓薄膜太阳能电池芯片,这种芯片具有轻、薄、柔及

高效率的特性,特别适用于太阳能无人机系统。目前,汉能砷化镓薄膜太阳能电池最高转换效率高达31.6%。

汉能薄膜太阳能发电纸

参展的薄膜太阳能发电纸,被媒体誉为“一张神奇低调的纸”,采用的是MiaSolé的铜铟镓硒(CIGS)芯片,官方数据显示,该款发

19.5%,量产转化率为17.3%。参加阿斯塔纳世博会展览的是M8、M12和M15三款薄膜太阳能发电纸。其中M12薄膜太阳能发电纸采取了三折式设计,轻薄、柔软、防水、扛污,折叠收起时面积小于一张

A4纸,厚度只有1毫米。包装盒内还额外配备了4枚挂扣,可将发电纸悬挂于帐篷、背包上,边走边发电。将汉能太阳能发电纸M12展开放在户外阳光直射处,当光照满足条件时,即刻点亮蓝色指示灯(指示灯显示为蓝色时开始发电),就能连上数据线为您的电子设备充电。

汉能便携式薄膜太阳能发电背包

展出的还有便携式薄膜太阳能发电背包。该款背包外形设计时尚大方,包体由锦纶配以牛皮制成。背包正面是一张使用MiaSolé芯片的太阳能发电纸,在其下方还有一张发电纸,可抽拉出使用,增大受光面积,提升发电效能。材料和发电纸环保、安全,可以随身通过机场、高铁安检。在今年5月的华耐家居攀登珠峰启动盛典上,汉能将其技术领先的便携式太阳能发电背包赞助给华耐登山队,凭借其全球领先的移动能源应用技术,解决登山队员在高海拔、极寒条件下的生活、通讯等用电需求,于5月22日成功登顶珠峰。

汉能薄膜太阳能户用系统

2017年阿斯塔纳世博会于6月10至9月10日在哈萨克斯坦首都阿斯塔纳举行,主题为“未来的能源”,这也是首次由中亚国家举办世博会,共有115个国家和20个国际组织参展,预计将有500多万人次参观。

“一带一路”沿线国家和地区已经成为不少光伏企业开疆拓土的新标的,一直致力于用薄膜太阳能改变世界的汉能也早已布局,包括意大利的拉奎拉光伏电站项目、希腊的太阳能光伏项目、英国大众汽车物流中心屋顶分布式发电项目、约旦600MW的光伏项目群和400MW的风电项目群以及土耳其昌克勒省300MW太阳能产业园区项目。

2013年,习近平在哈萨克斯坦首次提出了建设“丝绸之路经济带”倡议,“一带一路”合作由此发端。作为该倡议的见证者和参

与者,哈萨克斯坦在产能、能源、互联互通等领域与中国不断增进

合作,成为丝绸之路经济带的重要枢纽。

6月7日至10日,国家主席习近平对哈萨克斯坦共和国进行国

事访问并出席上海合作组织成员国元首理事会第十七次会议和阿斯

塔纳专项世博会开幕式。访问期间,习近平同哈萨克斯坦总统纳扎

尔巴耶夫就双边关系、发展战略对接、共建“一带一路”等问题深

入交换意见,共同签署并发表《中哈联合声明》。

此次汉能亮相阿斯塔纳世博会,将为汉能开拓哈萨克斯坦以及中

亚市场,布局“一带一路”沿线国家起到关键作用。

移动能源互联网的支柱

“能源互联网”概念,最开始由杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中提出。他是这样说的:“数以亿计的人们将在自己的家里、办公室里、工厂里生产出自己的绿色能源,并在能源互联网上与大家分享,就像现在我们在网上发布和分享消息一样。”

“如果以人打个比方,现在人们常说的‘互联网’常是的是信息的互联网,可以理解为人的‘神经’系统,而能源互联网则是为人提供能量的‘血液’,智慧交通让人再‘动’起来,这些构成了智慧城市的大社会”。汉能控股高级副总裁张彬对记者补充说。

能源互联网有五大支柱:能源将向可再生方向发展;建筑物成为微型电站;开发新型储能技术,解决间歇式能源生产和存储的问题;利用互联技术使分布式微电网相互连接成为能源互联网,以便将多余电力销售给电网;而移动的电动汽车融入电网后形成移动互联网。

里夫金的洞察力足够敏锐。人类历史上几次重大的经济革命,都是在新的通信技术和新的能源系统结合之后发生的。第一次是蒸汽机与纸媒,第二次是发电机与电报电话,现在是全球新能源开发与互联网,他把这叫做人类上的“第三次工业革命”。

只是,学者离产业实践还是有一段距离。比如,里夫金就预测,到了2030年,电动汽车和氢燃料电动车会普及,为城市主电网输电、送电提供分散式的基

础设施。但如果他见到了汉能的全太阳能汽车,认知可能会被刷新,对未来的构想也会改变。

简而言之,电动汽车既是交通工具,也是用电设施和储能设施,最能体现能源互联网的关键特征,如果这辆汽车还能自发电,就相当于一座移动的小型电站。而“能源互联网”概念也就继续往前推进一步,变成了“移动能源互联网”。

从此可以看出汉能提供的,是一种颠覆性的清洁能源技术解决方案。

与一般的硬质晶硅电池最大的不同是,太阳能薄膜电池具柔性可弯曲和半透明独特性,可以根据车体形态贴身随意变换,车体是什么形状,薄膜就可以做成什么形状。薄膜太阳能电池在高温和弱光条件下都可以发电,局部损坏而整体仍然正常工作,性能优越。加上薄膜太阳能电池重量轻,发电转换效率高,天然跟电动汽车能够有机结合。

电动汽车配备汉能的太阳能发电纸,到了一个地方,把太阳能发电纸打开,可以为手机、平板电脑、相机等充电,晚上宿营,还可以提供照明电力。这种全方位的能源服务,给用户带来上佳的使用体验。

移动能源互联网,是分布式能源互联网的最高境界,到了这一阶段,信息流、能源流、交通流、人文流才真正大融合。能源是人类生存和发展的基础,当人类可以随时随地生产和利用能源,也就意味着空前自由的、丰裕的能源时代的到来,这无疑是巨大的革命。

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