發(fā)布時間：2022-04-27 瀏覽次數(shù)：811
早在上世紀(jì)80年代，bp、殼牌等國際石油公司就開始涉足光伏發(fā)電業(yè)務(wù)，但受油價、新能源盈利能力、公司經(jīng)營情況的影響，多數(shù)國際石油公司對光伏領(lǐng)域的投入并非一直持續(xù)，而是表現(xiàn)為螺旋式發(fā)展。但自2015年《巴黎協(xié)定》簽署后，隨著全球能源轉(zhuǎn)型持續(xù)推進(jìn)，各大國際石油公司積極調(diào)整經(jīng)營戰(zhàn)略，光伏發(fā)電也重新成為大石油公司的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。
在全球已形成碳排放管理共識、我國明確提出碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)背景下，我國石油公司逐步將新能源納入公司主營業(yè)務(wù)發(fā)展。現(xiàn)有業(yè)務(wù)與風(fēng)光發(fā)電的融合發(fā)展成為石油公司可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求。中國石油、中國石化、延長集團(tuán)紛紛進(jìn)行光伏業(yè)務(wù)的發(fā)展布局。
那么，我國石油企業(yè)發(fā)展光伏業(yè)務(wù)具備何種優(yōu)勢，面臨哪些制約因素，應(yīng)如何因地制宜拓展該項業(yè)務(wù)？本版特邀中國石油規(guī)劃總院戰(zhàn)略所新能源室主任岳小文為您解讀。
我國石油公司發(fā)展光伏業(yè)務(wù)具備哪些優(yōu)勢？
我國石油公司介入光伏領(lǐng)域較早?！笆晃濉逼陂g，中國石油就開展了一系列太陽能應(yīng)用實踐項目，包括開展油區(qū)風(fēng)能、太陽能資源評價，建設(shè)加油站太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電示范工程和太陽能照明采暖示范工程等。2021年底，中國石油首個集中式光伏電站——玉門油田200兆瓦光伏示范項目正式并網(wǎng)發(fā)電；中國石化西北油田自主研發(fā)的首座移動式光伏發(fā)電站也在2021年投運(yùn)，年發(fā)電量可達(dá)11.68萬千瓦時；延長集團(tuán)在戶用光伏項目市場全面發(fā)力。
國內(nèi)石油公司在光伏發(fā)電領(lǐng)域有著許多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。一是資源優(yōu)勢。石油公司的油田礦區(qū)主要分布在“三北”地區(qū)，與我國優(yōu)質(zhì)風(fēng)光資源區(qū)高度重合。同時，油田礦區(qū)及周邊擁有發(fā)展光伏業(yè)務(wù)的稀缺土地資源，具備發(fā)展集中式光伏以及井口、場站分布式光伏的有利條件。此外，石油公司數(shù)萬座加油終端也具備發(fā)展屋頂分布式光伏的條件。
二是消納優(yōu)勢。隨著我國新能源電力的快速發(fā)展，未來趨勢將由之前的資源為主轉(zhuǎn)向消納為主，石油公司自身就是用電大戶，具備在光伏領(lǐng)域發(fā)展源網(wǎng)荷儲一體化項目的條件。石油公司終端用能以電、熱為主，低碳發(fā)展趨勢下，石油公司生產(chǎn)用能的清潔替代提上日程，光伏發(fā)電、光熱應(yīng)用將在其中發(fā)揮重要作用。國內(nèi)石油公司已經(jīng)啟動綠電制綠氫的項目示范，綠氫業(yè)務(wù)的發(fā)展將進(jìn)一步提升石油公司對綠電的消納需求。
三是調(diào)峰優(yōu)勢。受風(fēng)光發(fā)電資源波動性、隨機(jī)性以及發(fā)電設(shè)備弱支撐性、低抗擾性影響，我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)將迎來高效消納、安全運(yùn)行等挑戰(zhàn)，迫切需要更多的靈活性電源支撐電網(wǎng)的新能源電力消納和安全運(yùn)行。氣電調(diào)峰具有低碳排放、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍寬、變負(fù)荷能力強(qiáng)、可實現(xiàn)日調(diào)峰與季節(jié)性調(diào)峰等特點(diǎn)，是最為優(yōu)質(zhì)的靈活性電源。石油公司能夠利用自身的天然氣資源優(yōu)勢，推進(jìn)氣電與風(fēng)光發(fā)電的融合發(fā)展，發(fā)揮天然氣對新型電力系統(tǒng)的重要支撐作用。
四是社會依托優(yōu)勢。我國積極推進(jìn)沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)大型風(fēng)光基地建設(shè)，石油公司的油田礦區(qū)很多位于“沙戈荒”（沙漠、戈壁、荒漠）地區(qū)，具備“沙戈荒”治理經(jīng)驗，并且在這些地區(qū)具備電網(wǎng)、場站、電網(wǎng)、管道等基礎(chǔ)設(shè)施，社會依托條件比較好。
作為后來者，我國石油公司進(jìn)入光伏行業(yè)存在哪些制約因素？
我國電力體制改革已進(jìn)入深水區(qū)，市場化程度不斷提高，為更多的市場進(jìn)入者提供了條件，新能源發(fā)電業(yè)務(wù)成為眾多能源公司轉(zhuǎn)型發(fā)展的共同選擇，加上原有眾多電力企業(yè)的清潔化轉(zhuǎn)型，市場競爭愈加激烈。石油公司雖然擁有發(fā)展光伏發(fā)電業(yè)務(wù)的諸多條件，但也面臨一系列挑戰(zhàn)。
一是石油公司進(jìn)入光伏行業(yè)即面臨平價上網(wǎng)的挑戰(zhàn)，在發(fā)展初期要付出較高的管理成本、經(jīng)驗成本等非技術(shù)成本。近期光伏電站建設(shè)成本走高，盈利風(fēng)險增加，石油公司在發(fā)展時機(jī)、平衡短期回報與長期競爭優(yōu)勢等方面存在決策挑戰(zhàn)。
二是油氣生產(chǎn)作業(yè)對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性與連續(xù)性要求較高，與太陽能和風(fēng)能發(fā)電的間歇性供應(yīng)特點(diǎn)存在矛盾。同時，油田作業(yè)也存在用電負(fù)荷變化較大的情況，太陽能和風(fēng)能發(fā)電在實際應(yīng)用場景中面臨一定技術(shù)障礙。
三是作為市場后來者，要面對趨于白熱化的競爭環(huán)境，組織管理、市場規(guī)則適應(yīng)性、人才隊伍、技術(shù)支持等方面的準(zhǔn)備不足，業(yè)務(wù)開拓面臨較大難度。
如何因地制宜，將光伏業(yè)務(wù)融入油氣主業(yè)？
石油公司的光伏業(yè)務(wù)發(fā)展之路能否走穩(wěn)，還需要打破油氣業(yè)務(wù)發(fā)展的思維慣性，在發(fā)展模式、盈利模式、商務(wù)模式、合作模式上進(jìn)行更多的嘗試與探索。
首先，推進(jìn)光伏業(yè)務(wù)與油氣業(yè)務(wù)的協(xié)同發(fā)展。石油公司可以圍繞自身用電負(fù)荷，特別是新上產(chǎn)能的新增負(fù)荷，發(fā)展源網(wǎng)荷儲一體化光伏項目，實現(xiàn)生產(chǎn)用能的清潔替代與低碳建產(chǎn)，促進(jìn)油氣生產(chǎn)自身的綠色低碳發(fā)展。
其次，推進(jìn)老油氣田向清潔能源生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)型發(fā)展。在部分油氣資源面臨枯竭的油田、區(qū)塊可考慮在發(fā)展中后期規(guī)?；l(fā)展光伏發(fā)電，借助已有基礎(chǔ)設(shè)施，最大化提高土地利用效率、能源綜合利用效率，實現(xiàn)油田變“電田”。
再次，積極開展天然氣與風(fēng)光融合發(fā)電項目。單純發(fā)展氣電盈利性較差，如果與一定規(guī)模的風(fēng)光裝機(jī)融合發(fā)展，可實現(xiàn)項目的整體盈利。我國西部地區(qū)新能源資源豐富，是源網(wǎng)荷儲一體化、多能互補(bǔ)、“沙戈荒”治理風(fēng)光項目以及國家大型能源基地建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域，西部地區(qū)也是我國天然氣主力產(chǎn)區(qū)，具備利用天然氣建設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電為風(fēng)光項目調(diào)峰的潛力，可實現(xiàn)風(fēng)光氣儲多能互補(bǔ)，保障西部大型能源基地外送的可靠性。
最后，積極與光伏產(chǎn)業(yè)鏈各頭部企業(yè)開展合作。石油企業(yè)可與光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的頭部企業(yè)開展合作，充分利用自身發(fā)展優(yōu)勢的同時，借助外部成熟領(lǐng)先的技術(shù)和管理經(jīng)驗，實現(xiàn)光伏業(yè)務(wù)的快速突破與成長，共同推進(jìn)我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)。
光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)
我國光伏發(fā)電目前多項技術(shù)世界領(lǐng)先，但為了實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)及未來能源體系轉(zhuǎn)型，仍要大力推進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的創(chuàng)新及下一代太陽能電池關(guān)鍵核心技術(shù)的開發(fā)。
晶硅太陽能電池技術(shù)
當(dāng)前我國晶硅太陽能電池技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣，占據(jù)主要市場份額。當(dāng)前1千克多晶硅平均還原電耗為49千瓦時、平均綜合電耗為66.5千瓦時、平均綜合能耗11.5千克標(biāo)煤，且未來隨著技術(shù)進(jìn)步均將進(jìn)一步下降。在成本方面，2020年萬噸級三氯氫硅西門子法多晶硅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本約為1.02億元/千噸，新投電池片生產(chǎn)線設(shè)備已基本國產(chǎn)化，投資成本約為22.5萬元/兆瓦，組件生產(chǎn)線設(shè)備已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，投資成本約為6.3萬元/兆瓦。未來隨著電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高、設(shè)備性能及產(chǎn)能的提升，成本將進(jìn)一步降低。
目前已開發(fā)多種晶硅太陽能電池，其中單晶硅實驗室太陽能電池最高光電轉(zhuǎn)化效率為26.1%，異質(zhì)結(jié)硅（HJT）26.7%，多晶硅為23.3%。其中光電轉(zhuǎn)換效率超過25%的主要有發(fā)射極鈍化和背面接觸（PERC）電池、交指式背接觸（IBC）電池、HJT電池、異質(zhì)結(jié)背接觸（HBC） 電池、隧穿氧化層鈍化接觸（TOPCon）電池等。其中PERC技術(shù)比較成熟，是主要的量產(chǎn)技術(shù)，市場占比86.4%。規(guī)模化生產(chǎn)的P型單晶PERC平均光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)22.8%，部分先進(jìn)企業(yè)技術(shù)已達(dá)23%。進(jìn)一步提升效率、降低成本、雙面PERC技術(shù)等將成為PERC未來的主要發(fā)展方向。預(yù)計隨著技術(shù)的進(jìn)步、電池光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提升及成本的大幅降低。
N型電池技術(shù)將會是未來的主要方向之一。但其大規(guī)模走向市場仍需突破量產(chǎn)化技術(shù)瓶頸、提高技術(shù)成熟度、促進(jìn)核心設(shè)備國產(chǎn)化以及降低生產(chǎn)成本。
鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）相比傳統(tǒng)太陽能電池，具有原料豐富、工藝簡單、成本低、能耗低、效率高、載流子壽命長、環(huán)保等優(yōu)勢。尤其是對雜質(zhì)不敏感、吸光能力強(qiáng)、不需高溫工藝，其理論成本遠(yuǎn)低于當(dāng)前主流技術(shù)，極具成本優(yōu)勢及經(jīng)濟(jì)性。
PSC技術(shù)發(fā)展迅猛，光電轉(zhuǎn)換效率提升速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他光伏技術(shù)，在短短12年間，其轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8%提升至當(dāng)前的25.7%，迅速成為當(dāng)前國際光伏的前沿及產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，被認(rèn)為是“最具潛力的下一代光伏發(fā)電技術(shù)”，目前處于小規(guī)模試驗及中試階段。
我國在PSC電池領(lǐng)域與國際同步，多項技術(shù)保持世界前列。PSC未來發(fā)展需攻克光電轉(zhuǎn)換效率及長期穩(wěn)定性、疊層技術(shù)、無鉛鈣鈦礦、大面積組件方面的關(guān)鍵技術(shù)。
薄膜太陽能電池技術(shù)
薄膜太陽能電池相比晶硅太陽能電池，具有材料消耗少、能耗低、成本低、可柔性、重量輕、弱光性好、可透光等優(yōu)勢，在BIPV、分布式電站、移動電源、便攜式可穿戴等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，目前占據(jù)10%左右的市場份額。傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池主要包括硅基、砷化鎵（GaAs）、銅銦鎵硒（CIGS）、碲化鎘（CdTe）等。硅基薄膜太陽能電池包括非晶硅、微晶硅等薄膜太陽能電池，但當(dāng)前與晶硅太陽能電池相比，在電池性能及成本上無明顯優(yōu)勢，技術(shù)提升空間相對較為有限。GaAs具有最高的轉(zhuǎn)換效率、帶隙合適、吸收效率高、抗輻照能力強(qiáng)、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，在空間應(yīng)用、無人機(jī)等領(lǐng)域具有很大的發(fā)展前景。
目前能夠商品化的薄膜太陽能電池主要有CIGS及CdTe電池。CIGS穩(wěn)定性好、成本低、不衰退、弱光性能好，目前實驗室光電轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄為23.4%。由于CdTe本身技術(shù)壁壘較高，目前全球CdTe組件量產(chǎn)主要是美國First Solar，占全球約99%以上份額。CdTe穩(wěn)定性高，弱光性能好，熱斑效應(yīng)小，無光致衰減效應(yīng)、適合柔性，光電轉(zhuǎn)換效率未來仍有較大提升空間。但目前CdTe本身材料具有一定的局限性，表現(xiàn)為原料Te儲量有限、CdTe材料存在污染問題。未來需要開發(fā)環(huán)境友好替代材料、高效回收循環(huán)利用等技術(shù)，突破技術(shù)瓶頸，在提高量產(chǎn)組件光電轉(zhuǎn)換效率的同時，推動產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，進(jìn)一步降低成本。
