光伏發(fā)電的原理分析

光伏發(fā)電的原理分析光伏發(fā)電的原理光伏為太陽能光伏效應(yīng)（Photovoltaics）的簡稱，又稱為光生伏特效應(yīng)，指光照時不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的部位間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。光伏發(fā)電系利用半導(dǎo)體界面的光伏效應(yīng)，將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。中國光伏發(fā)電行業(yè)中游分析（一）中國光伏發(fā)電市場現(xiàn)狀光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能，近年來，我國光伏發(fā)電行業(yè)快速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年1-7月中國光伏發(fā)電裝機(jī)容量34351萬千瓦，同比增長26．7%。光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量3773萬千瓦，同比增加1979萬千瓦。（二）太陽能電池板太陽能電池板是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，電池板包括電池片、光伏組件等。近年來，得益于我國鼓勵發(fā)展新能源的優(yōu)惠政策，太陽能電池片產(chǎn)量增長勢頭良好。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國太陽能電池片產(chǎn)量197．9GW，同比增長46．90%。隨著電池片環(huán)節(jié)的技術(shù)更迭速度日益加快，技術(shù)水平領(lǐng)先、產(chǎn)能結(jié)構(gòu)合理的企業(yè)持續(xù)擴(kuò)大市場份額，其所生產(chǎn)的光電轉(zhuǎn)換效率高、長期穩(wěn)定性好、具有成本優(yōu)勢的大尺寸電池片產(chǎn)品是下游組件市場需求的主流。預(yù)計(jì)2022年我國太陽能電池片產(chǎn)量有望達(dá)233．8GW。太陽能電池片處于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈中游，是光伏發(fā)電的核心器件。根據(jù)PVInfoLink調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年通威再度拿下全球電池片出貨量冠軍，愛旭股份緊隨其后，三四五名分別為潤陽、潞安、中宇。和此前PVInfoLink公布的2021年上半年電池片出貨量保持一致。隨著中國光伏新增裝機(jī)容量不斷增加，中國光伏組件產(chǎn)量也不斷增加。2020年光伏組件產(chǎn)量突破120GW，2021年光伏組件產(chǎn)量再創(chuàng)新高達(dá)到182GW，同比增長46．1%。據(jù)悉，我國光伏組件產(chǎn)量連續(xù)15年居全球首位。預(yù)計(jì)2022年光伏組件產(chǎn)量將達(dá)235GW。從企業(yè)生產(chǎn)情況來看，2021年，組件環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)集聚度繼續(xù)提升。前五家、前十家、前二十家企業(yè)的產(chǎn)量增速依次遞減，TOP5和之后的企業(yè)相比增速差距加大，TOP5企業(yè)市占率繼續(xù)上升至突破50%，達(dá)到56．2%，頭部企業(yè)規(guī)模優(yōu)勢明顯。（三）智能控制器近年來，得益于我國擁有廣闊的終端產(chǎn)品消費(fèi)市場、完善的電子產(chǎn)業(yè)配套體系以及充足的勞動力資源，全球智能控制器產(chǎn)業(yè)逐漸向國內(nèi)轉(zhuǎn)移，我國智能控制器市場規(guī)模不斷增長。數(shù)據(jù)顯示，2020年我國智能控制器市場規(guī)模達(dá)23746億元，同比增長10．2%。預(yù)計(jì)2022年我國智能控制器市場規(guī)模將達(dá)31813億元。目前，我國智能控制器企業(yè)眾多，競爭格局較為分散，主要原因是智能控制器產(chǎn)品迭代快。從市場份額來看，智能控制器行業(yè)龍頭企業(yè)分別是拓邦股份與和而泰，市場占有率分別為0．23%、0．19%，其次是朗科智能與和晶科技，市場占有率均為0．07%，貝仕達(dá)克和振邦智能市場占有率均為0．04%。（四）光伏逆變器得益于國內(nèi)齊全的產(chǎn)業(yè)鏈、充分的政策支持、相對廉價優(yōu)質(zhì)的高素質(zhì)勞動力、充分的競爭等方面因素，國內(nèi)光伏廠商在過去十年在全球市場中迅速成長。2018年，國內(nèi)出臺531政策，大型電站項(xiàng)目規(guī)模驟減，國內(nèi)企業(yè)開始向海外市場發(fā)力。在國內(nèi)與海外市場共同的帶動下，中國光伏逆變器產(chǎn)量不斷突破新高，2020年達(dá)100．7GW，同比增長37%，預(yù)計(jì)2022年將增長至140GW。中國光伏逆變器市場集中度不斷提升。從產(chǎn)量來看，2020年陽光電源市場占有率超35%，上能電氣市場占有率為7．3%。正泰電器、科士達(dá)占有率分別為2．5%、1．7%。我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快光伏發(fā)電作為綠色能源的一種，是我國邁向碳中和碳達(dá)峰，進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型發(fā)展中的重要一環(huán)。從累計(jì)裝機(jī)容量方面來看，據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年以來，我國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量增長迅速。2015年，全國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量為4318萬千瓦，到2020年已經(jīng)增長至25300萬千瓦。從一定程度上說，我國的光伏發(fā)電正在迅速發(fā)展起來。戶用型光伏是分布式光伏發(fā)電的主要形式，戶用型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是太陽能電池板接收太陽能輻射，光伏陣列輸出直流電，經(jīng)逆變轉(zhuǎn)化為與市電電網(wǎng)同頻、同相的交流電，實(shí)現(xiàn)交流并網(wǎng)同時供本地交流負(fù)載使用。一個典型的戶用型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)一般由光伏電池陣列、接線箱、并網(wǎng)逆變裝置、電表、電網(wǎng)和負(fù)載組成。光伏發(fā)電是指利用光伏材料的光電特性，將光的輻照能量轉(zhuǎn)換為電能（直流），再通過逆變器并入三相交流電網(wǎng)的新能源發(fā)電。作為分布式光伏發(fā)電的主要形式，戶用光伏系統(tǒng)已在國外得到成功推廣。從光伏的全球應(yīng)用來看，分布式光伏發(fā)電是主流，分布式的應(yīng)用占比已經(jīng)達(dá)到79%。在日本和澳大利亞，分布式光伏發(fā)電占比超過99%，在應(yīng)用最成熟的德國，分布式占比也高達(dá)86%。中國光伏發(fā)電行業(yè)上游隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國工業(yè)硅行業(yè)總體運(yùn)行平穩(wěn)，行業(yè)供需兩旺，價格大幅上漲。2021年，中國工業(yè)硅產(chǎn)量261萬噸，同比增長24．3%。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年上半年，我國工業(yè)硅產(chǎn)量143．6萬噸，同比增長26．9%。（一）硅料多晶硅位于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)上游，是發(fā)展光伏發(fā)電不可或缺的材料。近年來，我國多晶硅產(chǎn)量持續(xù)擴(kuò)大。多晶硅產(chǎn)量由2017年的24．2萬噸增至2020年的39．2萬噸。2022年上半年，我國多晶硅產(chǎn)量約36．5萬噸，同比增長53．4%。中國多晶硅行業(yè)集中度較高，CR6占比77%，且有進(jìn)一步上升趨勢。由于多晶硅生產(chǎn)屬于高資金、高技術(shù)壁壘的行業(yè)，項(xiàng)目建設(shè)、投產(chǎn)周期通常長達(dá)兩年及以上，因此新廠商進(jìn)入該行業(yè)較為困難。其中，通威集團(tuán)以15%的產(chǎn)量占比位居第一，其次是新疆大全、新特能源占比14%，江蘇中能、東方希望占比13%，協(xié)鑫集成占比8%。（二）硅片近年來，我國硅片產(chǎn)量總體呈逐年增長態(tài)勢，2017年至2021年產(chǎn)量從92GW增長至194．7GW，約占全球比重的97%。我國硅片企業(yè)憑借在單晶連續(xù)拉棒和金剛線切割方面的技術(shù)創(chuàng)新以及低電價區(qū)位布局資源優(yōu)勢，建立了生產(chǎn)成本優(yōu)勢，進(jìn)一步鞏固了硅片產(chǎn)業(yè)在全球的領(lǐng)先地位。預(yù)計(jì)2022年我國硅片產(chǎn)量將達(dá)到234．8GW。全球硅片產(chǎn)能規(guī)模前十企業(yè)均為中國企業(yè)，這十家企業(yè)產(chǎn)能合計(jì)約227GW，占全球硅片總產(chǎn)能的91．7%，產(chǎn)量合計(jì)約156GW，占全球硅片總產(chǎn)量的92．9%。目前隆基綠能和中環(huán)股份在單晶硅片市場的占有率合計(jì)達(dá)50%以上，硅片行業(yè)呈現(xiàn)雙寡頭競爭格局。同時，由于光伏裝機(jī)需求持續(xù)增長，行業(yè)技術(shù)快速進(jìn)步，其他擁有客戶、技術(shù)、資金等優(yōu)勢的硅片企業(yè)仍有較大發(fā)展空間，硅片市場格局仍處于動態(tài)變化中。（三）銀漿光伏銀漿作為制備太陽能電池金屬電極的關(guān)鍵材料，其品質(zhì)直接影響著電池的光電性能。2021年全球光伏銀漿供應(yīng)量預(yù)計(jì)在3518噸左右，相較2020年增加13．2%。我國高溫光伏銀漿行業(yè)市場競爭格局中，帝科股份占比最大達(dá)13%，其次為蘇州固锝占比10%，常州聚合占比8%。2021年三大光伏銀漿企業(yè)總產(chǎn)能2700噸，總產(chǎn)量1708噸。中國光伏發(fā)電行業(yè)下游分析（一）集中式光伏電站2021年我國集中式光伏電站新增2560．07萬千瓦，截至2021年底，我國集中式光伏電站累計(jì)裝機(jī)1．98億千瓦。2022年一季度集中式光伏新增裝機(jī)容量434．1萬千瓦。截至2022年3月，集中式光伏裝機(jī)容量2．02億千瓦。（二）分布式光伏電站近年來，我國光伏新增裝機(jī)容量不斷增長。數(shù)據(jù)顯示，2021年全國光伏新增裝機(jī)容量54．88GW，其中分布式光伏容量29GW，約占全部新增光伏發(fā)電裝機(jī)的53．4%，首次超過集中式電站。2022年上半年，全國光伏新增裝機(jī)容量19．65GW，同比增長125%。根據(jù)《2022年上半年光伏發(fā)電建設(shè)運(yùn)行情況》，2022年上半年，集中式新增裝機(jī)11．23GW，占比36%；分布式新增裝機(jī)19．65GW，占比達(dá)到64%，其中，戶用新增裝機(jī)8．91GW，占比29%；工商業(yè)新增10．74GW，占比35%。工商業(yè)分布式光伏已逐步成為分布式裝機(jī)主力。（三）光伏產(chǎn)品光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，還有微波中繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源；二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是并網(wǎng)發(fā)電，在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施。中國光伏發(fā)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料，包括硅礦石、硅料、硅片、銀漿等；產(chǎn)業(yè)鏈中游為光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由太陽能電池板（組件）、控制器、蓄電池組（可無）、逆變器等設(shè)備組成，其中太陽能電池板由電池片和電池組件組成；產(chǎn)業(yè)鏈下游則是光伏發(fā)電站以及光伏應(yīng)用產(chǎn)品。從光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈上游來看，硅料領(lǐng)域供應(yīng)商主要有通威股份、新特能源、保利協(xié)鑫等；硅片領(lǐng)域供應(yīng)商有隆基股份、中環(huán)能源、晶科能源等。從產(chǎn)業(yè)鏈中游來看，電池片方面我國通威股份、恒星科技、中利集團(tuán)等企業(yè)已處在領(lǐng)先地位；光伏組件方面，隆基股份、晶澳科技為龍頭企業(yè)；光伏逆變器方面，陽光能源、錦浪科技、上能電氣排名前列。中國光伏發(fā)電行業(yè)市場規(guī)模及未來發(fā)展趨勢中國的光伏發(fā)電行業(yè)已經(jīng)取得了快速發(fā)展，成為全球最大的光伏發(fā)電市場。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國光伏發(fā)電安裝量約為21．2GW，較去年增長了4．4GW，同比增長25．8%。與2018年相比，2019年中國光伏發(fā)電安裝量將超過30GW，較2018年增長了40．9%。隨著中國積極發(fā)展可再生能源，未來的光伏發(fā)電市場規(guī)模將會進(jìn)一步擴(kuò)大。中國政府強(qiáng)調(diào)推進(jìn)新能源發(fā)電，政策支持更加穩(wěn)定，投資環(huán)境更加優(yōu)越。政府支持政策包括電價補(bǔ)貼、建設(shè)補(bǔ)貼、財政補(bǔ)貼、運(yùn)行補(bǔ)貼、社會財政補(bǔ)貼等。根據(jù)市場調(diào)研在線發(fā)布的2023-2029年中國光伏發(fā)電行業(yè)競爭現(xiàn)狀及投資機(jī)會分析報告分析，，到2020年，中國光伏發(fā)電安裝量將達(dá)到約715GW，增長率達(dá)到50%以上。到2030年，中國光伏發(fā)電安裝量將達(dá)到約1430GW，增長率達(dá)到20%左右。由于政府支持、技術(shù)進(jìn)步和成本降低，中國光伏發(fā)電市場的發(fā)展將會越來越快。此外，中國的光伏發(fā)電市場也將朝著智能化發(fā)展。智能控制可以更有效地調(diào)節(jié)光伏電站的運(yùn)行，提高發(fā)電量和節(jié)能減排，延長設(shè)備使用壽命，提高運(yùn)行效率，提高電站經(jīng)濟(jì)效益。隨著技術(shù)的發(fā)展，中國的光伏發(fā)電市場將朝著智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效可持續(xù)的發(fā)展?？偟膩碚f，中國光伏發(fā)電行業(yè)的市場規(guī)模正在不斷增長，隨著政府支持、技術(shù)進(jìn)步和成本降低，未來的發(fā)展趨勢將會更加迅速。此外，中國的光伏發(fā)電市場也將朝著智能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高效可持續(xù)的發(fā)展。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。隨著可持續(xù)發(fā)展觀念不斷深入人心，中國光伏發(fā)電市場規(guī)模迅速擴(kuò)大，技術(shù)不斷進(jìn)步，成本顯著降低，光伏發(fā)電呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。分布式光伏裝機(jī)量占比逐漸增大近年來，國家光伏發(fā)展政策逐漸向分布式光伏發(fā)電傾斜。在太陽能資源優(yōu)良、電網(wǎng)接入消納條件好的農(nóng)村地區(qū)和小城鎮(zhèn)，推進(jìn)居民屋頂光伏工程，結(jié)合新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、舊城鎮(zhèn)改造、新農(nóng)村建設(shè)、易地搬遷等統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)屋頂光伏工程，形成若干光伏小鎮(zhèn)、光伏新村。據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年以來，我國分布式光伏發(fā)電市場份額穩(wěn)步提升，2013年，分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量占總體的16．0%，到2018年，增長至占總體的29%。2019年市場份額進(jìn)一步提升，分布式光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量占總體比重上升至30．7%;截至2020年底，全國分布式光伏裝機(jī)7831萬千瓦，占光伏總裝機(jī)比重30．9%，高于全球均值近10