请教个问题,宇宙飞船用核反应堆做动力源,工作原理是怎样的?我的意思是,

   2023-06-20 07:30:26 网络780
核心提示:核分裂式推进系统之一,核分裂热推进引擎 这是以核分裂作动力源的推进系统。其燃料主要是铀235或是钸239。就能量利用方式的不同可以分几个支系。以火箭系统的支系而言,是以核分裂燃料产生热,加热燃烧室中的工作流质(即推进剂)使其喷出。通常采用分

请教个问题,宇宙飞船用核反应堆做动力源,工作原理是怎样的?我的意思是,

核分裂式推进系统之一,核分裂热推进引擎 这是以核分裂作动力源的推进系统。其燃料主要是铀235或是钸239。就能量利用方式的不同可以分几个支系。以火箭系统的支系而言,是以核分裂燃料产生热,加热燃烧室中的工作流质(即推进剂)使其喷出。通常采用分子量最低的氢作为获得反作用力的工作流质以求得最高的喷气速度。美国在六零年代曾经进行过一项称之为「核子引擎火箭推进系统应用」的研究计画,(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Applications,NERVA)测试过这类核子火箭的可能性。 NERVA没有实际升空测试,而是把引擎放在地上,喷气口朝天喷射的大规模引擎测试计画。这个计画中建造了十数部引擎,密集测试了数十次。其中测试机组中的最高出力约为1130MW,比冲约为 850秒,推力从一万磅到二十五万磅的都有。最高记录曾以全功率连续运转28分钟。而且这些只是以60年代的技术作出来的测试用引擎,便有90年代最先进化学火箭两倍以上的比冲量。以这个测试用引擎的能力,约可使标准太空船达到 794m/sec的ΔV。而此种引擎的理论理论比冲值约在750秒到1200秒之间。 NERVA 研究计画后来在80年代美国政府删减火星登陆计画预算时中止,所有设备皆被弃置,但宝贵的测试资料与经验都留下来了。如果需要的话,这种引擎是能在最短时间发展出来的优秀次代火箭引擎。和尚未成功的受控核融合火箭相比,这种核分裂火箭用的是已经成熟,相当实际的技术,只要投下经费,十年内便可建造出可靠的引擎装到太空船上。 另外一方面,即使NERVA 计画结束,大量理论方面的基础研究并未跟著停止。就核分裂热推进系统而言,理论上具有另一种较为优秀的引擎存在,即气态核心反应炉。这是相对于NERVA 计画中使用的固态(石墨)核心反应炉而言,以铀电浆与氢混和的气态炉心反应炉。其比冲潜力在5000秒~10000秒之间。这类引擎的困难与受控核融合炉有点类似,皆为炉心高温气体的处理相当麻烦。不过由于其并非欲进行核融合,气体温度仅约摄氏数万度,远较融合炉的数千万到上亿度为低,因而难度低了许多。若取理论平均值7000秒比冲来计算,则使用这类系统的标准太空船之ΔV可达到6538m/sec。但这类系统,包含固态炉心的 NERVA计画都有个相似的缺点,即其排气具有放射性,因此不能在地球上使用。在太空中则无妨,因放射性气体会很快扩散开来。核分裂系统的理想喷气值约为11200km/s。 3.核分裂式推进系统之二,核分裂电推进引擎 这种系统简单的来说,就是用核电厂发电,以电力来加速发射带电粒子来获得推力。当然这个核电厂的体积和重量必须缩小到能够装进太空船中才行。而小型核电厂已经算是相当成熟的技术了,例如目前最小的核子潜舰排水量才两千吨左右,因此基本上此类系统问题并不大。而发射的带电粒子则可从电子到各式离子与电浆等范围,视需求而有不同。基本上为求得较高的推力与较快的加速度,工作流质以质量较重的金属离子或电浆为主。若是要求效率的话则就以发射较轻的粒子如氢离子来得到较高的喷射速度。 要注意的问题是需保持太空船的电中性,若是一直制造并发射正离子的话,太空船就会累积负电荷,因此得在离子喷射口中一并喷射电子。若是用电浆推进系统的话则无此问题,电浆本身就是电中性的气体。这类电推进系统的比冲非常大,通常约在1000秒~10000秒之间,这是以光电池等一般动力输出得到的比冲值。但其潜力不止于此,若是能以核分裂动力提供源源不绝的能源来加速很轻带电粒子,则具有把比冲提高到100000秒的潜力。以具有100000秒比冲的引擎来计算,标准太空船约可达到 93404m/sec的ΔV。 这类系统的缺点是推力非常低,其为了效率必须使粒子加到极高的速度喷射,但粒子的质量非常小,单位时间内能喷射的粒子质量有限因此获得的推力很低。故采用此种系统的太空船加速度会非常低,一般大约在 10的负5次方个 G左右。因此必须持续数周到数月的加速才能达到设计上的最高速度,同时也不可能推动太空船从星球表面起飞。 4.核融合式推进系统之一,受控核融合推进系统 这是把前面的核分裂热推力引擎的能量来源改成核融合,基本原理是一样的。基本上较受到注意的反应方程序有以下这几个: D + D ->T + p + 3.25 MeV D + D ->He3 + n + 4.0 MeV D + T ->He4 + n + 17.6 MeV D + He3 ->He4 + p + 18.3 MeV 四个方程序中最有效率的是第四个氘与氦三融合的反应,且此一反应不产生中子,几乎毫无污染,安全性非常高。但地球上不产氦三,只在核子炉中有少量生产,因此价格较高。月球表面氦三倒是很多,但必须建立开采能量。而第一个两个氘之间的融合则原料比较便宜,氘可以从海水中提炼出来,不过这个反应效率较低。第二第三个反应则会产生中子,会有较大的中子射线屏蔽的的问题。 使用受控核融合引擎,则随著不同的需求会有不同的比冲值,理论比冲值潜力在1万秒到200万秒之间。比冲值的差异在于混入气体的调整。简单的来说,如果在融合炉开个出口,让氘与氦三反应产生的电浆慢慢泄漏出来,用融合反应产生的能量将这些电浆喷射出去,(也有直接用反应炉开洞喷射的方法),就可以得到秒速两万公里的极高的喷气速度,因此而能有约 200万秒的比冲值。但是基于与电推动系统相同的道理,电浆的单位流量质量非常小,所以虽然喷气速度高,推力却不高。但如果在从融合炉排出来的微量电浆里加入氢混和之后再一并排出去,则由于混入氢之后喷射气体的质量提高了,使喷气速度Vc下降,比冲值也跟著下降,但推力却可以大幅增加。将氦三-氘反应电浆与氢以 1:99的比例混和,即喷射排气中含有99%的氢的时候,喷气速度会降成秒速一百公里,比冲值约为 10000左右。 故此种受控核融合推进系统可以用调整氢气导入量来改变推力,在一些需要大推力如超越重力梯度的星球起飞或是紧急加速时非常方便。但这就会造成短时间内效率的下降,会稍微降低太空船的最终速度。附带一提的是,第四个公式的氘和氦三反应产生的是氦四,氦四是一种惰性气体,不含辐射线,所以第四个公式反应之引擎加上氢气喷射的标准太空船可以直接从地面起飞,不会有辐射污染的问题。唯一的问题是这种引擎的出力太大,起降场地面积要很大,且清场得清的干净一点,任何太靠近的人都会倒足大霉。以两百万秒的比冲值,秒速两万公里的喷气速度来算,则约可使标准太空船达到 1906km/sec的ΔV值。核融合基于其理论能量转换效率,其理想喷气值约为26800km/s。 5.核融合式推进系统之二,核融合脉冲推进系统 虽然受控核融合技术尚未完成,但目前也有可以立刻使用的核融合推进方法,就是引爆氢弹来推动太空船。这种方法被称为核融合脉冲推进或是爆震推进。基本上的设计是这个样子的,以数吨到数百吨TNT 威力等级的小威力氢弹做为燃料,作成微型氢弹燃料球,每个燃料球直径大约只有一两公分。然后在内藏或外部的燃烧室中央以高能聚焦电子束或是雷射束来点燃这些微氢弹来诱发爆缩式的核融合反应。这些氢弹爆炸后将会产生高温高压电浆,然后与混和的氢从燃烧室喷射出去获得推力。 这种系统构造惊人的简单,燃烧室强度不需要很大,因为每个氢弹球的威力是可以事先调整的,只有数吨TNT 甚至是只有公斤级TNT 等级威力的微氢弹也是可以作得出来的。以目前的技术,完全可以做出可以承受此种等级爆炸威力的燃烧室,当然燃烧室外层还是要装上超导线圈,弄出磁场来减少电浆对燃烧室壁的侵蚀,同时巧妙灌入的氢气也可以有效保护燃烧室壁。 即使是小威力的微氢弹,如果以每秒数十枚到数百枚的流量射入燃烧室内引爆便可获得相当高的总推力,且此推力可由调整氢弹流量而调整。这可以用简单的机车二行程引擎来想象,在二行程引擎中也是用混和油气的爆炸来提供动力,同时用调整油气流量来得到不同的加速度。驾驶员只要转动油门便可以加速。 这种系统除了氢弹燃料球流量外,与受控核融合引擎相同的也可以经由导入燃烧室混和的氢气数量来改变推力。这类推进系统已经经由成功的试飞实验证实,不过用的燃料不是氢弹而是炸药。刚开始实验时那些科学家曾不小心把测试火箭炸成碎片,不过后来经过一些调整,成功的把小火箭发射到数十公里的高空。由于是用连续的爆炸脉冲推动火箭,所以称这类推进系统为脉冲式推进或爆震式推进。 这类系统的比冲潜力约在一万秒到一百万秒之间。还有系统构造极为简单,造价非常低的优点。缺点是比起受控融合炉的液态燃料储存方式,固态的燃料球在贮存与运输上都会比较不方便,占的空间会相当大。使用这种推进系统的标准太空船之ΔV是受控融合系统的一半,约953km/s左右 另外必须一提的是,脉冲推进法也可以用在化学燃料与核分裂燃料上。对于化学燃料使用这种方法的效果尚在研究,但是就核分裂燃料而言,使用此法有一些先天缺陷存在。就核融合而言,当量是没有限制的。大到太阳等级的核融合反应,小到只有几毫克电浆的融合反应都没问题。所以可以把单次爆炸威力减低到燃烧室可以承受的地步,再用多次爆炸来维持推力。但对于核分裂而言则存在著一个临界质量,只有在超过临界质量的情况下才会产生连锁式核分裂反应。因此至少要有一定质量的分裂物质才能产生核分裂,换句话说,爆炸威力是有一个下限的。这个下限随著分裂原料的不同,大约是数千吨到上万吨TNT 当量左右。而一般的燃烧室无法承受这么大的威力,因此必须使用开放式的外部爆震推进法,而这会造成能量的浪费。且即使是使用此种方法,想承受每次数千吨威力的爆炸,对于太空船的结构将是一个很大的考验,更伤脑筋的是中子源等辐射屏蔽的问题了。因此在技术上,反而是核融合脉冲推进系统较为简单易于被接受。 6.正反物质的对消灭--光子火箭系统 此种推进系统乃是火箭系统理论上的极致。以正反物质对消灭来获得能量的光子火箭,可以极限速度光速来喷射光子或光波获得推力。因此其理论喷气速度达到上限,为每秒三十万公里,比冲值上限约为三千万秒。装备这个系统的标准太空船可获得约 28600km/sec 的ΔV,远高于前述任何推进系统。但同样的,光子的等效质量非常低,因而推力会很低。想增加推力唯有靠老方法,于对消灭反应炉中导入氢气,代价就是降低比冲值。 不过与核融合反应炉不同的是在对消灭火箭中这是两个不同的反应过程,需要用不同的系统。就核融合炉而言,进行反应后产生能量,并融合成氦四的电浆气体仍是以电浆形式存在,其以热能的方式提供能量,之后可以直接将这些融合后的电浆气体以热能喷射或以电推进的方式推动喷射,是否加入氢气并不影响这个过程。但在正反物质对消灭中,燃料将完全消灭,剩下来的是以光子型态的能量,使用反射镜将这些光子集中成一束单向发射来进行光子推进获得推力,这就使得此类系统必须以光子这种极低等效质量的粒子为唯一的推进剂。若是想用导入氢气增加推力的方法,则必须回到类似于融合炉之类的密封燃烧室设计,只不过在其中以正反物质歼灭来取代核融合反应,但这种设计将无法进行最高效率的光子推进。换句话说,高效率光子推进系统和可变推力系统是两种不兼容的系统,必须独立存在。 也就是说若是太空船想以反物质燃料同时获得高效率推进与大幅推力调整的能力,则必须同时装备这两种引擎。当然两者可共享同样的反物质燃料槽与液氢槽,但液氢槽容量将远比反物质储量大,其中将只有少部份用于对消灭反应,绝大部份则是供给推力调整引擎作为被喷射出去的推进剂。这实际上已经可以算是一种混合式推进系统了。光子火箭的缺点是推力太低(不考虑可变推力系统的话),反射高能光子(γ射线)的反射镜制作极为困难,还有反物质燃料十分昂贵。 就燃料而言反物质是可以人工制造的,而且不需要任何特殊原料。物质和反物质实际上便是冻结了的能量,因此可将能量转换成反物质。目前在回旋加速器进行高能粒子碰撞中已可产生并收集反粒子,但由于所需能量太高因而产量极低。以目前的技术水平,反物质的生产成本为每毫克三千亿美金,这当然是不可能被接受的价格。但由于反物质的能量转换效率是理论上最高的一种,具有极高的应用价值,因而将来反物质的生产可会能成为一个大规模的产业。构想中的方法是,在水星以内的环日轨道上建造超大型的回旋加速器,并配置大量太阳能光电板与太阳热电力的方式发电,以太阳的巨大的能量来生产反物质。整个系统的建造成本会很高,不过维护操作成本就会很低了,原料则完全不需要,只要太阳没有停止发光就成了。 7.太阳能火箭的最新发展,太阳能电推进系统 这是与核能电推进系统完全相同的系统,只不过动力源改成太阳能。此类系统是目前人类的技术结晶,且已有现货。已于98年10月24日发射第一艘使用此类系统的太空船,即Deep Space 1深太空一号。将来的行星探测太空船大部分都会装上此类系统。它使用新型更轻更薄的高效能太阳能板,发电效率远比旧式太阳能板高,故可以让离子引擎在远地行星如海王星,冥王星一带有效运作。将来的大型太空船也可以装上此类系统。这可以说是将来太空船的主要推进系统,因为可以直接由日光中取得能量,故效率在第一类推进系统中排名第一。自然在需要更高加速度与远离太阳的地方需要与其它推进系统如核融合系统配合。核能电推进系统的推进器与太阳能电推进系统是完全相同的,所以可以使用同样的推进器,同时装设太阳能与核能两种动力源,这也可以减低系统的重量。

太阳能发电,现在趋势好吗?

随着NASA的恒心号漫游车停在红色星球上,地面工程师正在为首次人类火星任务开发潜在的推进技术。NASA正在研究两种类型的核推进系统-核电和核热推进。

核电推进系统比化学火箭更有效地使用推进剂,但推力小。他们使用反应堆发电,使氙气或k气等气体推进剂带正电,并通过推进器将离子推出,推动推进器前进。通过有效地利用低推力,核电推进系统可以延长航天器的飞行时间,并可以将火星飞行任务推向高推力系统的一部分推进剂。

火星过境栖息地和核推进系统的插图,有一天可能会将宇航员带到火星。

核热推进技术可提供高推力,是化学火箭的推进效率的两倍。该系统通过将热量从反应堆转移到液体推进剂来工作。热量将液体转化为气体,该气体通过喷嘴膨胀以提供推力并推动航天器。

美国国家航空航天局(NASA)与能源部(DOE)协调,要求工业界提供用于核热推进系统的初步反应堆设计概念。这些机构计划资助一些 探索 不同方法的努力。未来的后续合同将产生更详细的反应堆设计并建立初步的测试硬件。NASA的当务之急是通过Artemis计划使人类重返月球,同时我们也在投资高杆技术,这些技术可以使载人航天飞机执行火星飞行任务, NASA太空技术任务部(STMD)的副署长Jim Reuter说。 。我们期待通过即将提出的有关该技术的提案请求,来看到创新产业在核推进以及裂变表面能方面提供什么。

迄今为止,只有机器人探险者才前往火星,而无需返回地球。等待回程的最佳行星对准将需要宇航员在火星上游荡一年以上,从而使往返飞行任务延至三年以上。

NASA的目标是将机组人员在地球和火星之间的旅行时间缩短到实际可行的最短两年。太空核推进系统可以缩短总任务时间,并为任务设计人员提供更高的灵活性和效率。

为了使往返人员的飞行时间至少保持两年左右,美国宇航局正在研究具有核动力的运输系统,以促进短途水面飞行任务。该系统将利用最佳的行星对准技术,以实现行程的一个行程的低能量过渡,以及新技术的增强性能,使行程的另一个行程具有较高的能量过渡。

现在说什么推进系统将第一批宇航员带到火星上还为时过早,因为每种方法仍需要大量发展。

带有核动力推进系统的航天器的插图。

NASA位于阿拉巴马州汉斯维尔的马歇尔太空飞行中心与美国能源部团队合作,领导了该机构的太空核推进项目,该团队包括来自爱达荷国家实验室,洛斯阿拉莫斯国家实验室和橡树岭国家实验室的科学家和工程师。STMD的技术示范任务计划为技术开发提供资金。

核电推进器的基础是NASA为Artemis开发的太阳能电推进器和系统,以及月球表面裂变动力的发展。在小型地面反应堆的相关燃料和反应堆技术方面也进行了重大投资,这些技术可适用于空间反应堆来为电力推进提供动力。美国政府旨在建立燃料制造能力的目标具有一系列应用,包括核推进和裂变表面能。

位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔太空飞行中心的核热火箭元素环境模拟器使用非核加热而不是裂变来测试核火箭燃料原型。

60多年来,核热推进一直是NASA的 雷达工作。通过在2021年2月12日发布的提案征询书中寻求新的硬件设计和开发阶段,该阶段建立在现有的努力基础上,以成熟核热推进系统的关键要素。

美国国家航空航天局(NASA)与美国能源部(DOE)合作,正在开发和测试使用低浓铀进行太空应用的新型燃料,以查看它们在核热推进所需的极端热和辐射环境下的性能。美国国家航空航天局(NASA)与能源部,工业界和大学紧密合作,将燃料样品放入爱达荷州国家实验室的瞬态反应堆测试(TREAT)设施和麻省理工学院核反应堆实验室进行核试验的研究堆中。该小组还在马歇尔试验设施的模拟反应堆中进行无核试验。

满足核动力性能目标所需的非常高的运行温度,支撑核热动力系统的反应堆是一项重大的技术挑战,美国国家航空航天局(STMD)的核技术投资组合主管安东尼·卡洛米诺(Anthony Calomino)解释说。

尽管大多数发动机在适度的温度下运行,但与反应堆燃料直接接触的材料必须能够承受4600华氏度以上的温度。NASA和DOE一直在与工业界一起研究一种可行的方法,并且工业界现在将开发初步设计来应对这一挑战。

卡洛米诺说:我们正在为载人的火星飞行任务 探索 核电和核热推进方案。每种技术都有其独特的优势和挑战,在确定最终偏好时需要仔细考虑。

无论最终选择哪种推进系统,核推进的基本原理都可以实现月球以外的强大而有效的 探索 。NASA将继续开发,测试和完善各种推进技术,以降低风险并为火星运输体系提供信息。

我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。本文主要梳理了中国光伏发电行业的产业链、发展现状、竞争格局等内容。

光伏发电行业主要上市公司:目前国内光伏发电行业主要上市公司有保利协鑫(03800.HK),中环股份(002129)、隆基股份(601012)、通威股份(600438)等。

本文核心数据:光伏装机容量、发电成本、竞争格局

产业概况

1、定义

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统主要分为两类,一种是集中式,如大型西北地面光伏发电系统一种是分布式(以>6MW为分界),如工商企业厂房屋顶光伏发电系统,民居屋顶光伏发电系统。

经过多年发展,太阳能光伏发电在我国的应用范围逐渐扩大,从家庭用户太阳能电源到通讯/通信以及石油、海洋、气象等众多领域都可以见到太阳能光伏发电的应用。

2、产业链剖析: 布局完整,硅片已经呈现双寡头格局

光伏发电的产业链主要有上游主要为光伏电池相关原材料组成,包括形成电池的单晶硅和多晶硅中游主要为电池片、电池组件生产企业和系统集成企业下游为光伏发电应用领域,包括分布式光伏发电和集中式电站。

目前,上游多晶硅和单晶硅生产业企业主要有保利协鑫、隆基股份、通威股份、中环股份等。而硅片生产企业已经呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据全球市场份额的大部分,而中国的市场中,主流的厂商主要有包括隆基、中环、中晶等,产能格局仍高度集中,2020年中环股份、隆基股份硅片对外销售规模约分别为168.29亿元和155.13亿元,两家公司占据绝对领先地位。

中游电池片和组件生产企业主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中逆变器生产厂商主要有阳光电源等企业涉及系统集成的包括亿晶光电、正泰电器等。部分企业,如隆基股份基本已经形成从单晶硅到组件到电站光伏运营一套完整的光伏发电产业链。

产业发展历程:光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展

我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。

上游供给情况:多晶硅和硅片供应充足

我国多晶硅产业2005年以来在政策推动下起步,一路历经产能过剩、淘汰兼并,行业集中度不断提高。部分先进企业的生产成本已达全球领先水平,产品质量多数在太阳能级一级品水平。据中国光伏协会统计数据显示,2012年以来,我国多晶硅产量持续增长,2020年,全国多晶硅产量为41.95万吨,同比增长22.7%。

在硅片产量方面,我国更是占有绝对优势,国内产量占全球产量的90%以上。硅片环节产业规模化效应强、产业集中度高,前十家硅片企业产量占比60%以上。2020年,国内硅片产量为161.3GW,同比增长19.8%。

下游发展情况:集中式电站仍为主流,分布式占比预期提升

从2013-2020年中国光伏装机结构看,分布式光伏占比在33%以下,集中式电站依然是光伏发电的主流。但是分布式光伏的占比从2016年开始已经逐年增高,随着国家对于分布式光伏的大力推广,分布式光伏占比预期将仍处于提升状态。

产业发展现状

1、光伏累计装机容量:持续稳定增长

据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长至204.68GW。在2013-2019年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年上半年,全国光伏发电累计装机267.08GW。

2、光伏新增装机容量:2021年上半年同比增长12.93%

据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高,2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降16.58%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年光伏装机量大幅回升。2021年上半年,全国光伏发电新增装机13.01GW,同比增长12.93%。

3、光伏发电量:2020年较2013年增长28倍

根据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.40%。

4、发电成本:连续下降,平价上网时代到来

随着技术进步和政策扶持,中国的光伏发电成本迅速下降。2019年光伏发电成本较2015年下降了40%多。2021年起,国家对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目不再补贴,平价上网时代正式到来。

注:数据截止2019年,2020年数据暂未公布。

5、弃光率:西藏和青海弃光率仍较高

全国新能源消纳监测预警中心发布数据显示,截止2021年8月,全国光伏利用率为98.1%,弃光率低于2%。从省市来看,2021年1-8月,部分省市的弃光率依然较高,西藏弃光率为20.8%,青海弃光率为13%。

产业竞争格局

1、区域竞争:山东、河北和江苏名列前茅

根据国家能源局2021年上半年各省市光伏累计装机量数据显示,截止2021年上半年,山东、河北和江苏名列全国光伏装机量前三,其中山东省累计装机量达到26.06GW排名第一。

注:以上统计不包括港澳台。

2、企业竞争:隆基股份在2020年中国光伏企业10强榜单中拔得头筹

由365光伏统计的2020年中国光伏企业10强榜单已出炉。其中,隆基绿能科技股份有限公司排名第一,2019年营业收入达到328.97亿元。此外,协鑫(集团)控股有限公司、晶科能源有限公司、天合光能股份有限公司、阿特斯阳光电力有限公司分列第二、第三、第四、第五位。

注:1、此榜单营业收入为2019年光伏相关企业的关键材料设备全球收入(组件、逆变器、支架、辅材)、全球电站出售收入、全球电费收入、全球电站EPC收入、全球电站设计及电站运维等服务收入2、本榜单依据365光伏能够调研到的数据形成。

产业发展前景及趋势预测

1、政策持续推动行业发展

“十四五”规划纲要提出要构建现代能源体系,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。大力提升光伏发电规模,加快发展东中部分布式能源,建设一批多能互补的清洁能源基地,“十四五”期间非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。

2021年5月11日,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高,确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。

2、分布式光伏发展提速

分布式光伏发电贴近用户侧,能够提高大用电量区域对太阳能的利用率,自发自用余电上网的形式符合太阳能本身分布式的特点,因此,分布式光伏发电也是光伏发电产业发展与推进的必然趋势。为推进分布式光伏发电的发展,浙江、山东、吉林、广东等省份将分布式光伏发展作为推动能源转型的重要部分,写进“十四五”规划之中。

2、2026年光伏累计装机容量或超700GW

在政策推动和光伏发电成本下降的利好之下,光伏装机容量将持续攀升。根据中国光伏行业协会的预测,在“十四五”期间,我国光伏年均新增光伏装机或将在70-90GW之间,为达成2030年碳达峰,2060年前实现碳中和,光伏行业将成为长期处于高速发展的新能源行业之一,据此预测2026年我国光伏发电行业累计装机量可能在673-793GW之间。

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告

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