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近年來，在全球可持續(xù)發(fā)展及國家政策的導向下，新能源話題實屬大熱。光伏儲能作為一種可再生能源利用技術，在全球能源結構中扮演著重要角色。當前，中國正在努力實現(xiàn)“碳中峰”“碳中和”目標，持續(xù)推進產(chǎn)業(yè)結構和能源結構調整，大力發(fā)展可再生能源。

中國是全球最大的光伏和儲能市場之一，80%以上的硅料由中國企業(yè)提供。中國在光伏儲能技術方面已經(jīng)具有領先地位，掌握了光伏板、光伏組串式逆變器和儲能變流器等核心技術，推動著新能源領域迅速發(fā)展。

在此背景下，2023(第三屆)中國電子熱點解決方案創(chuàng)新峰會以“聚焦新能源·蓄勢謀新篇”為主題于11月24日在深圳圓滿舉辦，就促進新能源發(fā)展為行業(yè)帶來了優(yōu)異的解決方案和科研成果展示。峰會期間，我們也針對光伏儲能技術話題與陽光電源和首航新能源等代表廠商進行了深入交流。

光伏儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展 覆蓋率達80%

相比于傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電，光伏儲能具有環(huán)保、清潔、安全、可持續(xù)的優(yōu)點。在當前的大環(huán)境下，光伏儲能技術發(fā)展具有很大的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬啊?/p>

簡單來說，光伏儲能技術是一種利用太陽能轉化為電能，并儲存于電池組中，之后將儲存的能量釋放出來實現(xiàn)充電或供電的技術。這種技術可以有效解決電力供需不平衡和電網(wǎng)波動等問題，提供穩(wěn)定可靠的電力供應，尤其在無電或離網(wǎng)地區(qū)發(fā)揮著重要作用。

回顧中國光伏儲能技術的發(fā)展，最早可追溯到2010年左右。經(jīng)過十多年的發(fā)展，中國光伏儲能的體量已經(jīng)相當驚人。根據(jù)國家能源局發(fā)布的1-10月份全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1~10月光伏新增裝機達到142.56GW，同比增長144.78%;截至10月底，全國累計發(fā)電裝機容量約28.1億千瓦，同比增長12.6%。

圖源國家能源局

目前，國內的光伏儲能產(chǎn)業(yè)已正處于快速發(fā)展階段。在應用市場需求拉動下，光伏產(chǎn)業(yè)鏈制造端的生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大。2022年相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，近年來，光伏儲能企業(yè)數(shù)量激增，注冊企業(yè)已達8萬家。首航新能源光儲解決方案高級專家吳明表示，大家都朝著這個方向發(fā)展，認為市場有利可圖，許多資本也朝著這個方向注資，這是儲能行業(yè)近兩年火爆的原因。

光伏儲能項目主要分為大型集中儲能、工商業(yè)儲能和戶用儲能。就中國正逐步提高的光伏覆蓋情況來看，西北地區(qū)已經(jīng)有大型的光伏基地，光伏板應用較多;而在中東部地區(qū)，則更傾向于屋頂光伏，裝在屋頂或工商業(yè)廠房上。目前，全國各地的工商業(yè)廠房和屋頂光伏已經(jīng)覆蓋了80%以上，企業(yè)仍在尋找更多屋頂進行安裝。而隨著光伏儲能知識的普及，普通老百姓也會慢慢開始考慮安裝光伏設備。

不過，光伏儲能市場發(fā)展也會受地區(qū)條件的限制。吳明認為，大儲發(fā)展受限的主要原因在于電價太低，沒有利潤，無法在國內大面積鋪開。任何產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)品都需要具備可靠的盈利模式才能持續(xù)向前發(fā)展。工商業(yè)儲能之所以在國內能夠有很好的發(fā)展，是因為它具備了盈利模式，業(yè)主能夠通過自己裝光伏在五年或六年之內收回成本。而戶儲的成本比較高，但隨著電池和電信成本的降低，未來有一段時間會促進戶儲的發(fā)展。

值得注意的是，工商業(yè)儲能單個項目規(guī)模相對較小，但同一地域趨同性相對較高，在項目數(shù)量與項目規(guī)模方面具有較高的可擴張性，因此具有廣泛渠道布局及地域資源的企業(yè)或將率先實現(xiàn)突破。另外，工商業(yè)儲能作為用戶側儲能，主要目標客戶為小工商業(yè)用戶，對產(chǎn)品性能、壽命、運維等方面均提出較高要求，具有核心技術優(yōu)勢與研發(fā)能力賽道企業(yè)可能更具競爭力。

光伏儲能技術面臨挑戰(zhàn)，也在創(chuàng)新

眾所周知，降低光伏儲能系統(tǒng)的成本，還可以進一步擴大應用領域。國內企業(yè)正是因為擅長降低成本，使得中國在光伏儲能技術發(fā)展迅速。

吳明認為，隨著國家對電力電子器件的重視和國內芯片技術的進步，中國光伏并網(wǎng)逆變器的國產(chǎn)化率已經(jīng)超過80%。這也使得美國在光伏儲能領域對中國的限制失效。

儲能逆變器在光伏系統(tǒng)，發(fā)揮著交/直流轉換、功率控制、并/離網(wǎng)切換等重要功能。而隨著光伏儲能技術的壽命和穩(wěn)定性的提高，半導體和磁元件等器件的要求也被相應提高。據(jù)嗶哥嗶特產(chǎn)業(yè)研究室報告，儲能逆變器里半導體器件主要包括IGBT、MOS管、MCU、電源管理IC、電容、PCB板等，其中IGBT、MOS管、電源管理IC在儲能逆變器里占比高、數(shù)量多，是必不可少的器件。

MCU是逆變器中不可或缺的關鍵部件，而MPPT(最大功率點跟蹤)又是光伏發(fā)電效率最大化的關鍵技術。為了滿足光伏逆變器高效率、高可靠性要求，主控MCU更需要配備多路高精度ADC用于采集電壓和電流信號、高精度定時器用于輸出PWM控制及頻率捕獲功能、并支持硬件乘除法器、浮點運算、三角函數(shù)加速器等模塊高效運行控制算法。

值得關注的是，未來光伏儲能系統(tǒng)的效率和功率密度可能是最制約未來產(chǎn)品競爭力的重要因素。如何應對這樣的高功率密度、最小的溫升的挑戰(zhàn)，成為光伏儲能系統(tǒng)的一大難題。英飛凌電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部應用管理高級經(jīng)理徐斌曾提到，他強烈推薦使用SiC MOS，也就是第三代半導體。這主要得益于SiC MOS的體積較小，可以很好地提升功率密度和效率;而且它非常靈活，其pin腳或者使用方法都可以跟硅的系統(tǒng)做到無縫連接。

有專家提到，磁性材料可能占整個光伏儲能系統(tǒng)體積的20%到30%，甚至更多。一般而言，磁材和繞組材料的性能做得越高，就越有利于提高功能密度。然而，目前針對立式線材的測量標準、測試規(guī)范和性能指標并不全面。陽光電源高級工程師蔡國慶提到：“如果能把現(xiàn)有的材料做得更好，例如通過改進燒結工藝來增加磁性尺寸，以及使粒子線更接近理想狀態(tài)，這對我們來說就已經(jīng)非常好了。”

儲能逆變器也在不斷優(yōu)化效率，降低系統(tǒng)成本，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。吳明補充道：“針對新材料開發(fā)和磁性元器件制造，為了提高設備穩(wěn)定性和可靠性，以及延長易老化、損耗器件的壽命，相關行業(yè)已經(jīng)開始進行這方面的嘗試。”

隨著行業(yè)越來越成熟，各家逆變器廠家也更加關注成本和體積的降低。例如中央光伏濾波器從整個系統(tǒng)層面進行更新，高頻變壓器直接取代了原有的工頻變壓器，將頻率從50赫茲提高到20K赫茲，大幅降低了體積；用硅代替銅，實現(xiàn)了“硅進銅退”的概念。

由于發(fā)展的時間較短，目前國內在工藝制造方面還與國外技術存在一定的差距。對于關鍵元器件的國產(chǎn)化替代過程，國內半導體廠商還需要提高產(chǎn)品的性能和功能，包括效率、成品率和可靠性等方面。

當被問及如何縮短國內與海外的差距時，吳明表示：“目前我們主要學習別人的技術，雖然有自己的研發(fā)團隊并努力自主研發(fā)，但技術的突破需要時間。我們學習別人的東西，需要將其轉化為自己的東西，才能進行優(yōu)化和更新?lián)Q代。隨著時間的推移，中國人才的崛起將逐漸縮短與海外的差距。目前，中國與海外某些領域的差距已經(jīng)小于5年，但還有一些差距較大。”

總體而言，光伏儲能市場前景是好的，但國內企業(yè)仍需要努力。吳明樂觀表示，從整個市場前景來看，芯片、功率器件等產(chǎn)品的利潤率各方面都很好，市場發(fā)展前景可觀。因為不僅光伏和現(xiàn)有的智能化設備會使用這些技術，未來的所有智能化設備都將使用這些技術。

要想實現(xiàn)光伏儲能技術的創(chuàng)新，可能還會涉及更多領域和技術。新材料就是一個重要的方向。研發(fā)具有更高能量密度、更長壽命的新型電池材料，有助于提高光伏儲能系統(tǒng)的性能和降低成本。

AI和大數(shù)據(jù)技術也將在光伏儲能領域發(fā)揮重要作用。通過對大量數(shù)據(jù)的分析處理，可以實現(xiàn)光伏儲能系統(tǒng)的智能優(yōu)化運行和故障預測，提高其運行效率和穩(wěn)定性。

蔡國慶對此也提到，硬件工程師需要重點參與產(chǎn)品設計。使用AI協(xié)助設計可以縮短打樣時間和研發(fā)周期，但目前還沒有相關工具可用。AI可能在軟件控制算法方面具有優(yōu)勢。由于產(chǎn)品設計是模塊化的，需要很多級數(shù)控制單元，使用AI算法協(xié)助控制和通信是非常有潛力的。

光伏儲能技術的創(chuàng)新不僅將推動自身的發(fā)展，縮短海內外的差距，而且對產(chǎn)業(yè)鏈上下游也產(chǎn)生積極的影響，帶動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級，推動整個能源系統(tǒng)的綠色轉型和智能化升級。

關于產(chǎn)業(yè)鏈上下游間的合作，蔡國慶也提出了自己的看法：“我們希望我們的上游供應商能夠更好地了解其更上游的供應商。如果整個行業(yè)能夠互相了解，對自己的方向理解更透徹，合作可能會更加高效。我們希望上游供應商能夠給予我們一些指導建議。”

另外，蔡國慶也提及，光伏儲能技術已經(jīng)發(fā)展到相對穩(wěn)定的階段。目前大家在比較成本的同時，更關注系統(tǒng)技術方案，尤其是中壓技術。因為光伏與儲能是密不可分的，中壓型能量路由器有很大的應用前景，它可以同時兼顧光伏、風電、儲能等多端口，具有多方面的技術優(yōu)勢，未來前景非常廣闊。

助力能源結構轉型 發(fā)展前景可觀

隨著技術的不斷進步和成本的不斷降低，光伏儲能技術目前主要應用在電力、交通、家庭、工業(yè)等領域，同時光伏儲能技術已經(jīng)融入了其他技術領域。目前，人工智能化對光伏領域的影響很大，設備智能化和人工智能化的用電設備管理平臺將更加貼近人們的生活。未來將實施分時電價政策，用戶可以通過智能化的方式在電價低時儲存電力，在高峰期釋放電力，達到調節(jié)作用。這種趨勢將慢慢改變人們的生活和工作環(huán)境。

從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來看，盡管目前國內光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了不錯的發(fā)展，但市場前景仍然廣闊，因為光伏產(chǎn)業(yè)的體量足夠大，足以支撐整個上下游行業(yè)的發(fā)展，未來至少20年到30年的時間里都將處于不斷發(fā)展的階段。另外，因為中國仍然存在大量的化石能源產(chǎn)業(yè)結構，如果進行電氣化和能源結構的調整，勢必會引入更多的可再生能源如光伏和風電等，那么市場體量還將會進一步擴大。

蔡國慶在采訪中也表示：“雖然我具體的數(shù)值了解不詳細，但根據(jù)我們公司的發(fā)展情況來看，近幾年發(fā)展速度非常快，尤其是光儲和光戶儲領域。我們對這個行業(yè)非常有信心，認為它具有很好的發(fā)展前景。”

未來儲能技術會朝著什么方向發(fā)展？儲能作為一個媒介，整體趨勢將仍然是朝著電氣化和能源結構調整的方向發(fā)展。隨著中國不再接受燃油車，光儲充預計會成為一個巨大的市場。對于傳統(tǒng)的高能耗企業(yè)，例如電競、鋁廠等，他們需要進行電氣化改造以減少能耗。在此過程中，類似的應用場景也會更多一些。

此外，由于電網(wǎng)結構不可能一直無序地增加，儲能對電網(wǎng)有支撐作用，所以當電氣化程度足夠高時，例如家庭從僅使用一臺煮飯的設備發(fā)展到需要支持電視機、冰箱等能耗高的設備時，電網(wǎng)就會承受不住，便需要儲能來補充電網(wǎng)，從而延緩電網(wǎng)結構的改造并減少費用。這或許是光伏儲能技術未來需要做的事情。

結語：

整體來看，全球可持續(xù)發(fā)展及國家政策的導向下的新能源發(fā)展呈現(xiàn)出一片大好的前景。成本下降、效率提高、應用場景擴大以及政策支持等無疑將成為光伏儲能技術未來的發(fā)展趨勢。各國政府也將出臺更加有力的政策來支持光伏儲能技術的發(fā)展，以促進可再生能源的利用和發(fā)展。2023(第三屆)中國電子熱點解決方案創(chuàng)新峰會的圓滿舉辦，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游間協(xié)同發(fā)展提供了良好的信息交流平臺，也為推動新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了積極作用。

“一開始，我沒有預料到這次展會的規(guī)模如此之大，但它的確非常好，專家們的介紹與我們息息相關。未來，我肯定會更多地參與此類活動。我們主要從事前沿技術的開發(fā)，因此需要深入了解該領域的最新進展，例如磁性材料和繞組材料等。這種交流非常有益。我們希望展示我們的成果，因為僅憑個人推廣方案會面臨很大阻力。我們研究變壓器的原因是在尋找供應商時，他們無法進行這方面的設計，我們因此承擔了責任。如果我們能向整個產(chǎn)業(yè)公開需求，共同推動該領域的發(fā)展，可能會有更好的效果。”這是陽光電源高級工程師蔡國慶當天的參會感受和體驗。