2016—2030年太阳能技术发展方向

发布时间：2016/7/6 15:58:53

能源技术革命创新行动计划（2016—2030）下光伏、热发电的技术目标

近日，国家发改委、国家能源局下发了《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》（下称《计划》），并同时发布了《能源技术革命重点创新行动路线图》（下称《路线图》）。

计划中列举了包括“非常规油气和深层、深海油气开发技术创新”、“煤炭清洁高效利用技术创新”、“二氧化碳捕集、利用与封存技术创新”、“先进核能技术创新、乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新”、“氢能与燃料电池技术创新”、“先进储能技术创新”、“能源互联网技术创新”、“高效太阳能利用创新”等15项重点任务。而《路线图》则明确了上述15项重点任务的具体创新目标、行动措施以及战略方向。

战略方向

【路线图中指出了关于高效太阳能利用技术创新的战略方向，其中包括：】
1、智能光伏电站与风光热互补电站。重点在高能效、低成本智能光伏电站，智能化分布式光伏和微电网应用，50MW级储热的风光热互补混合发电系统等方面开展研发与攻关。
2、太阳能高效晶体硅电池及新概念光电转换器件。重点在开发平均效率≥25%的晶体硅电池产线（如异质结（HIT）电池和叉指背接触（IBC）电池或二者的结合），探索更高效率、更低成本的新概念光电转换器件及面向产业化技术等方面开展创新与攻关。
3、太阳能热化学制备清洁燃料。重点在太阳能热化学反应体系筛选、热化学在非平衡条件下的反应热力学和动力学机理及其与传热学和多项流的耦合作用机理探索、太阳能制取富含甲烷的清洁燃料等方面开展研发与攻关。
4、高参数太阳能热发电与太阳能综合梯级利用系统。重点在超临界太阳能热发电、空气吸热器、固体粒子吸热器、50~100MW级大型全天连续运行太阳能热电站及太阳能综合梯级利用、100MWe槽式太阳能热电站仿真与系统集成等方面开展研发与攻关。

发展目标

【同时，路线图中提出了相关目标成果。】

2020年目标：

1、掌握分布式太阳能热电联供系统的集成和控制，以及太阳能热化学制备燃料机理
2、突破三五（III-V）族化合物电池和铁电-半导体耦合电池的产业化关键技术，建成100MW级HIT太阳能电池示范生产线；

3、突破光热-光伏-风电集成设计和控制技术，促进风光互补利用技术产业化。

4、掌握智能光伏电站设计和建造成套技术，实现发电效率≥80%；掌握50MW 级塔式光热电站整体设计及关键部件制造技术；

2030年目标：

1、HIT电池国产化率≥85%并达到批产化水平；
2、突破太阳能热化学反应器技术，研制出连续性工作样机；

3、大幅提高铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）电池的效率，建立完整自主知识产权生产线，实现在建筑中规模应用并达到国际前沿水平；
4、掌握高参数太阳能热发电技术，全面推动产业化应用；建成50MW 太阳能热电联供系统，形成自主知识产权和标准体系；
5、大幅提高铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）电池的效率，建立完整自主知识产权生产线，实现在建筑中规模应用并达到国际前沿水平。

2050年展望

1、开发出新型高性能光伏电池，大幅提升光电转换效率并降低成本，至少一种电池达到世界最高效率；

2、实现光电转化和储能一体化；

3、太阳能热化学制备清洁燃料获重大突破并示范。

创新行动

【另外，路线图中指出了高效太阳能利用创新行动：】

1、大型槽式太阳能热发电站仿真与系统集成技术

建立100MWe 槽式太阳能热发电站仿真系统，搭建槽式集热器、导热油系统、储热系统、蒸汽发生系统、汽轮机仿真模型；研究大型槽式太阳能热发电站系统集成技术，实现气象条件与集热、储热、蒸汽发生与汽轮发电协同控制与调节技术，研究可复制、模块化的系统集成与集成控制技术，电站参数优化方法等。

2、薄膜太阳能电池产业化关键技术。

研究碲化镉、铜铟镓硒及硅薄膜等薄膜电池的产业化关键技术、工艺及设备，掌握铜铟镓硒薄膜电池原材料国产化技术；建成产能100MWp示范生产线，组件平均效率各为≥17%、≥17%、≥15%。

3、智能化分布式光伏及微电网应用技术

研究分布式光伏智能化技术、分布式光伏直流并网发电技术，以及区域性分布式光伏功率预测技术，开展区域内基于不同类型智能单元的分布式光伏系统设计集成技术、光伏微电网互联技术的研究及示范。

4、高效、低成本晶体硅电池产业化关键技术。

研究低成本晶体硅电池、HIT 太阳电池、IBC 电池产业示范线关键技术和工艺，推进HIT太阳电池设备及原材料国产化，开发IBC与HIT结合型高效电池；建成设备国产化率≥80%的百兆瓦级电池示范生产线，产线电池平均效率各为≥21%、≥23%、≥23%。研制太阳能电池关键配套材料，开发高效电池用配套电极浆料关键技术，包括正银浆料制备技术，以及无铅正面银电极、低成本浆料银/铜粉体功能相复合电极材料等。

5、高参数太阳能热发电技术。

研究高温高效率吸热材料、超临界蒸汽发生器、二氧化碳透平；研发高温承压型空气吸热器、50kW级高温空气-燃气联合发电系统、高性能太阳能粒子吸热器；研究高温粒子储热、粒子蒸汽发生器的设计方法及换热过程、粒子空气换热装置的高温粒子与空气间换热规律。

6、新型高效太阳能电池产业化关键技术。

研发铁电-半导体耦合电池、钙钛矿电池及钙钛矿/晶体硅叠层电池产业化的关键技术、工艺及设备，建立电池组件生产及应用示范线，建成产能≥2MWp的中试生产线，组件平均效率各为≥14%、≥15%、≥21%；探索新型高效太阳能电池技术，探索研发更高效、更低成本的铁电-半导体耦合电池、铁电-半导体耦合/晶体硅叠层电池、钙钛矿电池、染料敏化电池、有机电池、量子点电池、新型叠层电池、硒化锑电池、铜锌锡硫电池和三五（III-V）族纳米线电池等电池技术，实现至少一种电池达到世界最高效率。

7、分布式太阳能热电联供系统技术

研究不同聚光吸热的分布式太阳能热电联供系统长周期蓄热材料、部件和系统，研制单螺杆膨胀机、斯特林发动机、有机工质蒸汽轮机等低成本高效中小功率膨胀动力装置，提出不同聚光吸热的高效中小功率热功转换热力循环系统；建设1~1000kW 级分布式太阳能热电联供系统集成示范，掌握电站的动态运行特性和调控策略。

8、太阳能热化学制取清洁燃料关键技术

研究热化学反应体系筛选及反应热力学和动力学，以及金属氧化物还原反应制取清洁燃料、甲烷（催化）干湿重整过程、含碳物料的干湿重整过程等的反应热力学和动力学机理；研究太阳能高温热化学器内传热学与反应动力学的耦合作用机理、太阳能热化学制取清洁燃料的多联产系统热力学机理和动态过程。

9、50~100MW 级大型太阳能光热电站关键技术研究与集成应用

研究定日镜及大型定日镜场技术、塔式电站大型镜场在线检测技术、大型吸热器技术及大型高效储换热技术、适合光热发电系统的热力装备技术，研究塔式电站系统集成与控制技术、光热发电系统参与电网调节的主动式控制技术，建立可全天连续发电的50MW级槽式太阳能高效梯级利用示范电站；研究20MW 级直接产生过热蒸汽型的多塔集成调控塔式太阳能热发电站集成应用。

10、高能效、低成本智能光伏电站关键技术研究及示范

研究智能光伏电站设计集成和运行维护技术、高可靠智能化平衡部件技术、兆瓦级光伏直流并网发电系统关键技术，开展百万千瓦级大规模智能光伏电站群的运行特性及对电网的影响研究。

11、50MW级储热光伏、光热、风电互补的混合发电示范应用

研究储能光热电站（>10MW）与光伏（>20MW）/风电（>20MW）混合发电站的整体设计技术，研究储能光热电站与光伏/风电互补发电的协调技术；研究混合发电站的控制技术及自动化运维技术，实现各种工况下光热-光伏/风电混合发电站的平稳发电以及突变条件下的快速响应；研究50MW级储能光热电站与光伏/风电混合发电站整体系统集成、工程化及运营技术，实现示范应用。