光伏產業變革：智能光伏時代開啟
發布時間：2023-09-16
來源：鈦媒體
近日，工業和信息化部、財政部聯合印發《電子信息制造業2023—2024年穩增長行動方案》（以下簡稱《方案》）。《方案》提出，深入實施《智能光伏產業創新發展行動計劃（2021—2025年）》（以下簡稱《行動計劃（2021—2025年）》），推動“智能光伏+儲能”在工業、農業、建筑、交通及新能源汽車等領域創新應用，發布第四批智能光伏試點示范名單。
上一個計劃周期是2018年4月由工信部、國家能源局等六部門印發的《智能光伏產業發展行動計劃（2018-2020年）》。該計劃使得我國在智能光伏工廠建設方面成效顯著，行業向自動化、信息化、智能化發展。
本次《行動計劃（2021—2025年）》指出，到2025年，光伏行業智能化水平顯著提升，產業技術創新取得突破。新型高效太陽能電池量產化轉換效率顯著提升，形成完善的硅料、硅片、裝備、材料、器件等配套能力。智能光伏產業生態體系建設基本完成，與新一代信息技術融合水平逐步深化。智能制造、綠色制造取得明顯進展，智能光伏產品供應能力增強。支撐新型電力系統能力顯著增強，智能光伏特色應用領域大幅拓展。智能光伏發電系統建設卓有成效，適應電網性能不斷增強。在綠色工業、綠色建筑、綠色交通、綠色農業、鄉村振興及其它新型領域應用規模逐步擴大，形成穩定的商業運營模式，有效滿足多場景大規模應用需求。
我國光伏制造以及光伏發電規模居于世界首位
截至目前，我國光伏制造以及光伏發電規模均位于世界首位，2022年我國太陽能光伏發電量達到了96.6 GW，占全球總量（231 GW）的42%，光伏發電裝機容量累計達到462 GW，占全球總量（1233 GW）的37.5%。此外2022年中國新增能源中，太陽能光伏占比為44%，如果考慮到風電，可達到64%。隨著技術的突破，我國光伏組件制造以及應用安裝的成本不斷降低，加上我國擁有著完整的光伏產業鏈，國內光伏企業加強了海外市場的拓展，今年上半年我國光伏產品出口總額達到289.2億美元，同比增長11.6%。
目前我國光伏產業已經從成長期進入到成熟期。今年上半年我們不乏看到上游硅料企業的技術創新使得產能不斷釋放，甚至達到一定程度的產能過剩，從而引起硅料價格的巨幅下降。同時也看到光伏組件以及裝機等相關企業受益于技術發展而降低成本，提高性能，因此獲得訂單量激增，海外訂單與合作也取得突破性進展。我國光伏產業上下游制造轉型和持續的技術創新是光伏產業發展的必須性與必要性。智能光伏不僅可以帶動光伏產業降本增效，還能帶動其他相關產業產值的增長，甚至還帶動地域性平衡發展。
智能光伏應用場景
簡單來說“智能光伏”就是在傳統光伏發電系統應用互聯網、大數據與人工智能等新興技術，使電站設備及光伏系統數字化、智能化。
智能光伏是基于光伏發電和信息技術的創新融合，最終呈現出智能化光伏電站。智能光伏的實現需要對從電站建設到運維的全部流程進行優化和創新，將數字信息技術、互聯網技術和光伏技術進行深度融合，最終實現優化初始投資、降低運維成本、提高系統發電量、增加投資回報率等，并且能夠適應各種復雜的場景，例如大型地面電站、山地丘陵、農光互補和漁光互補等。
《行動計劃（2021—2025年）》提到，推動“智能光伏+儲能”在工業、農業、建筑、交通及新能源汽車等領域創新應用。充分利用其綠色性、可再生性、分布式建設優勢、智能化管理、廣泛適用性的特點。
智能光伏+工業
《行動計劃（2021—2025年）》中提到鼓勵工業園區、新型工業化產業示范基地等建設光伏應用項目，制定可再生能源占比的具體評價辦法，新建工業廠房滿足光伏發電系統安裝要求，推動工業園區等綠色發展。鼓勵建設工業綠色微電網，實現廠房光伏、分布式風電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控系統等集成應用，促進多能高效互補利用。
智能光伏在工業方面的應用，不僅可以使得高耗能工業綠色發展，減少碳排放，還可以使得其發電更加減少對傳統化石能源的依賴，實現可持續發展。并且也可以利用其自身的智能化對工業用電進行智慧管理，達到更高的使用效率以及更合理的儲能。
例如工業園區綜合能源系統，太陽能電池板可以與儲能系統、智能微電網等相結合，為工業園區提供穩定、可靠的電力供應，同時降低能源消耗和碳排放；鋼鐵行業與采礦業應用智能光伏可以減少化石能源依賴，發電成本降低，碳排放降低。除此之外，制造業也將受益，在江蘇省鎮江市某金屬制品加工企業，通過將光伏發電與工業生產相結合，企業每年可減少能源消耗和污染排放達30%以上。
目前下列光伏企業在智能光伏應用到工業領域上擁有一些經驗，部分產品已在市場中得到廣泛應用。例如派能科技、固德威、陽光電源、許繼電氣、海螺新材等。
智能光伏+農業
《行動計劃（2021—20225年）》中提到加快農業綠色低碳循環發展，推動有條件地區在農業設施棚頂安裝太陽能組件發電，棚下開展農業生產，將光伏發電與農業設施有機結合，在種養殖、農作物補光、光照均勻度與透光率調控、智能運維、高效組件開發等方面開展深度創新。鼓勵探索光伏農業新興模式，推進農業綠色發展，促進農民增收。
將光伏技術應用到農業生產中，可以實現農業生產的智能化和綠色化升級。例如光伏種植可以利用光伏發電技術，為設施農業提供電力，支持高效農業的發展；光伏養殖可以在養殖業中應用光伏發電技術提高土地和水資源的利用率；光伏水利可以利用光伏發電技術為水利設施提供電力，實現農田灌溉、水產養殖等農業生產的智能化和綠色化升級；光伏村舍可以利用光伏發電技術為農村居民提供電力，同時結合智能家居、智能安防等信息技術，實現農村生活的智能化和綠色化升級等。
此外，還可以將光伏技術與其他農業生產方式相結合，例如菌菇光伏、蔬菜（瓜果）光伏、畜禽（牧業）光伏、林光、藥材光伏等，建立生態復合模式，提高農業生產效率和經濟效益。
智能光伏+建筑
《行動計劃（2021—2025年）》中提到在有條件的城鎮和農村地區，統籌推進居民屋面智能光伏系統，鼓勵新建政府投資公益性建筑推廣太陽能屋頂系統。開展以智能光伏系統為核心，以儲能、建筑電力需求響應等新技術為載體的區域級光伏分布式應用示范。提高建筑智能光伏應用水平。積極開展光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑建設示范。
目前光伏應用到建筑中主要以光伏與建筑一體化（BIPV）與光伏與建筑結合（BAPV）為主。光伏與建筑一體化（BIPV）指將光伏板集成到建筑立面或屋頂上，使其成為建筑的一部分，以實現建筑的自給自足和節能減排。BIPV既可以是永久性的，也可以是可拆卸的，具有靈活性和可維護性。光伏與建筑結合（BAPV）是在建筑立面或屋頂上安裝光伏發電系統，不改變建筑本身的結構和功能，也不影響建筑的美觀和實用性。BAPV可以實現建筑的綠色化升級，提高能源利用效率。而智能光伏應用到建筑可以將光伏發電系統與建筑智能化系統相結合，實現建筑的智能化和綠色化升級。智能光伏建筑可以利用太陽能資源，優化能源利用，提高能源效率，同時可以降低建筑能耗和排放，提高建筑的經濟和社會效益。
目前涉及到相關概念的上市公司有森特股份、東南網架、天合光能、金剛玻璃、中裝建設、瑞和股份等。
智能光伏+交通
《行動計劃（2021—2025年）》中提到加快“光伏+交通”等融合發展項目推廣應用，推動交通領域光伏電站及充電樁示范建設。堅持充分論證、因地制宜、試點先行的原則，鼓勵光伏發電在公路服務區(停車場)、加油站、公路邊坡、公路隧道、公交貨運場站、港口碼頭、航標等導助航設施、碼頭躉船、海島工作站點等領域的應用。
在此前我國已發展了光伏公路、光伏停車場、光伏機場、光伏鐵路以及光伏地鐵等等，此外，光伏發電技術也應用到公交車站、橋隧、高速公路等交通基礎設施中，實現交通系統的多元化和綠色化發展。隨著進一步的發展，光伏將更大程度的融入到交通中，并且智能光伏將有效的使之升級，使得道路的各個元素不僅降本增效、綠色升級，還可以通過智能化達到有效控制，使得道路交通發展滿足社會發展需要，提供強力保障的同時自身可以有效、智能管理，增加效率。
目前相關上市公司有英利集團、申通地鐵、中能電氣等。
智能光伏+通信
《行動計劃（2021—2025年）》中提到面向數據中心、5G等新型基礎設施不同應用場景需求，在光能資源豐富區域，積極探索開發技術先進、經濟適用的智能光伏產品及方案，支持智能光伏在信息通信領域的示范應用，促進網絡設施智能化改造和綠色化升級，推動信息通信行業節能創新水平提升。
智能光伏系統可以通過與通信技術的深度融合，將電站設備、發電系統以及整個光伏生態系統進行數字化、智能化升級。首先可以提高電力電子設備的利用率，通過引入先進的通信技術，智能光伏系統可以實現電力電子設備的實時監測、控制和優化，提高設備的利用率和可靠性。其次優化能源管理，實現對光伏發電系統的智能調度和管理，通過精準預測、優化運行等手段，降低系統的能量損失和管理成本，提高整體能效。最后提高電網穩定性，在新能源占比逐漸提高的新型電力系統中，高比例新能源接入和大規模電力電子設備應用使得系統更加復雜，電網運行面臨電力電量平衡的不確定性增大、系統慣量水平下降等挑戰。在此情況下，智能光伏+通信可以發揮重要作用，提高電網的穩定性和可靠性。
目前，應用于智能光伏+通信的通信方式主要包括無線通信、有線通信和衛星通信等。其中，無線通信是最常用的方式，如ZigBee、LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網（LPWAN）技術已被廣泛應用于智能光伏領域。
目前涉及相關概念的上市公司有中貝通信、亨通光電、通威股份、晶科科技、特變電工等。
智能光伏+新能源汽車
智能光伏與新能源汽車的結合，可以實現新能源汽車的綠色、智能化發展。首先是光伏充電站，利用太陽能資源為新能源汽車提供充電服務，可以大大降低新能源汽車的使用成本，同時減少對傳統能源的依賴。智能光伏的升級可以使得其增加效率，更為智慧的管控與連接區域的電站，用過數字化使其更為有效的儲能。
此外智能光伏儲能系統的應用可以將光伏發電與儲能系統相結合，可以在用電高峰期時釋放電能，緩解電力系統的壓力，同時提高新能源汽車的用電可靠性。
智能光伏可以為新能源汽車提供更加智能化的服務。例如，蔚來在祁連山國家公園的V2G光伏自循環補能體系，通過光伏發電設施實現電網間的高效互聯，為新能源汽車提供更加智能、高效的充電服務。
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上一個計劃周期是2018年4月由工信部、國家能源局等六部門印發的《智能光伏產業發展行動計劃（2018-2020年）》。該計劃使得我國在智能光伏工廠建設方面成效顯著，行業向自動化、信息化、智能化發展。
本次《行動計劃（2021—2025年）》指出，到2025年，光伏行業智能化水平顯著提升，產業技術創新取得突破。新型高效太陽能電池量產化轉換效率顯著提升，形成完善的硅料、硅片、裝備、材料、器件等配套能力。智能光伏產業生態體系建設基本完成，與新一代信息技術融合水平逐步深化。智能制造、綠色制造取得明顯進展，智能光伏產品供應能力增強。支撐新型電力系統能力顯著增強，智能光伏特色應用領域大幅拓展。智能光伏發電系統建設卓有成效，適應電網性能不斷增強。在綠色工業、綠色建筑、綠色交通、綠色農業、鄉村振興及其它新型領域應用規模逐步擴大，形成穩定的商業運營模式，有效滿足多場景大規模應用需求。
我國光伏制造以及光伏發電規模居于世界首位
截至目前，我國光伏制造以及光伏發電規模均位于世界首位，2022年我國太陽能光伏發電量達到了96.6 GW，占全球總量（231 GW）的42%，光伏發電裝機容量累計達到462 GW，占全球總量（1233 GW）的37.5%。此外2022年中國新增能源中，太陽能光伏占比為44%，如果考慮到風電，可達到64%。隨著技術的突破，我國光伏組件制造以及應用安裝的成本不斷降低，加上我國擁有著完整的光伏產業鏈，國內光伏企業加強了海外市場的拓展，今年上半年我國光伏產品出口總額達到289.2億美元，同比增長11.6%。
目前我國光伏產業已經從成長期進入到成熟期。今年上半年我們不乏看到上游硅料企業的技術創新使得產能不斷釋放，甚至達到一定程度的產能過剩，從而引起硅料價格的巨幅下降。同時也看到光伏組件以及裝機等相關企業受益于技術發展而降低成本，提高性能，因此獲得訂單量激增，海外訂單與合作也取得突破性進展。我國光伏產業上下游制造轉型和持續的技術創新是光伏產業發展的必須性與必要性。智能光伏不僅可以帶動光伏產業降本增效，還能帶動其他相關產業產值的增長，甚至還帶動地域性平衡發展。
智能光伏應用場景
簡單來說“智能光伏”就是在傳統光伏發電系統應用互聯網、大數據與人工智能等新興技術，使電站設備及光伏系統數字化、智能化。
智能光伏是基于光伏發電和信息技術的創新融合，最終呈現出智能化光伏電站。智能光伏的實現需要對從電站建設到運維的全部流程進行優化和創新，將數字信息技術、互聯網技術和光伏技術進行深度融合，最終實現優化初始投資、降低運維成本、提高系統發電量、增加投資回報率等，并且能夠適應各種復雜的場景，例如大型地面電站、山地丘陵、農光互補和漁光互補等。
《行動計劃（2021—2025年）》提到，推動“智能光伏+儲能”在工業、農業、建筑、交通及新能源汽車等領域創新應用。充分利用其綠色性、可再生性、分布式建設優勢、智能化管理、廣泛適用性的特點。
智能光伏+工業
《行動計劃（2021—2025年）》中提到鼓勵工業園區、新型工業化產業示范基地等建設光伏應用項目，制定可再生能源占比的具體評價辦法，新建工業廠房滿足光伏發電系統安裝要求，推動工業園區等綠色發展。鼓勵建設工業綠色微電網，實現廠房光伏、分布式風電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控系統等集成應用，促進多能高效互補利用。
智能光伏在工業方面的應用，不僅可以使得高耗能工業綠色發展，減少碳排放，還可以使得其發電更加減少對傳統化石能源的依賴，實現可持續發展。并且也可以利用其自身的智能化對工業用電進行智慧管理，達到更高的使用效率以及更合理的儲能。
例如工業園區綜合能源系統，太陽能電池板可以與儲能系統、智能微電網等相結合，為工業園區提供穩定、可靠的電力供應，同時降低能源消耗和碳排放；鋼鐵行業與采礦業應用智能光伏可以減少化石能源依賴，發電成本降低，碳排放降低。除此之外，制造業也將受益，在江蘇省鎮江市某金屬制品加工企業，通過將光伏發電與工業生產相結合，企業每年可減少能源消耗和污染排放達30%以上。
目前下列光伏企業在智能光伏應用到工業領域上擁有一些經驗，部分產品已在市場中得到廣泛應用。例如派能科技、固德威、陽光電源、許繼電氣、海螺新材等。
智能光伏+農業
《行動計劃（2021—20225年）》中提到加快農業綠色低碳循環發展，推動有條件地區在農業設施棚頂安裝太陽能組件發電，棚下開展農業生產，將光伏發電與農業設施有機結合，在種養殖、農作物補光、光照均勻度與透光率調控、智能運維、高效組件開發等方面開展深度創新。鼓勵探索光伏農業新興模式，推進農業綠色發展，促進農民增收。
將光伏技術應用到農業生產中，可以實現農業生產的智能化和綠色化升級。例如光伏種植可以利用光伏發電技術，為設施農業提供電力，支持高效農業的發展；光伏養殖可以在養殖業中應用光伏發電技術提高土地和水資源的利用率；光伏水利可以利用光伏發電技術為水利設施提供電力，實現農田灌溉、水產養殖等農業生產的智能化和綠色化升級；光伏村舍可以利用光伏發電技術為農村居民提供電力，同時結合智能家居、智能安防等信息技術，實現農村生活的智能化和綠色化升級等。
此外，還可以將光伏技術與其他農業生產方式相結合，例如菌菇光伏、蔬菜（瓜果）光伏、畜禽（牧業）光伏、林光、藥材光伏等，建立生態復合模式，提高農業生產效率和經濟效益。
智能光伏+建筑
《行動計劃（2021—2025年）》中提到在有條件的城鎮和農村地區，統籌推進居民屋面智能光伏系統，鼓勵新建政府投資公益性建筑推廣太陽能屋頂系統。開展以智能光伏系統為核心，以儲能、建筑電力需求響應等新技術為載體的區域級光伏分布式應用示范。提高建筑智能光伏應用水平。積極開展光伏發電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔”建筑建設示范。
目前光伏應用到建筑中主要以光伏與建筑一體化（BIPV）與光伏與建筑結合（BAPV）為主。光伏與建筑一體化（BIPV）指將光伏板集成到建筑立面或屋頂上，使其成為建筑的一部分，以實現建筑的自給自足和節能減排。BIPV既可以是永久性的，也可以是可拆卸的，具有靈活性和可維護性。光伏與建筑結合（BAPV）是在建筑立面或屋頂上安裝光伏發電系統，不改變建筑本身的結構和功能，也不影響建筑的美觀和實用性。BAPV可以實現建筑的綠色化升級，提高能源利用效率。而智能光伏應用到建筑可以將光伏發電系統與建筑智能化系統相結合，實現建筑的智能化和綠色化升級。智能光伏建筑可以利用太陽能資源，優化能源利用，提高能源效率，同時可以降低建筑能耗和排放，提高建筑的經濟和社會效益。
目前涉及到相關概念的上市公司有森特股份、東南網架、天合光能、金剛玻璃、中裝建設、瑞和股份等。
智能光伏+交通
《行動計劃（2021—2025年）》中提到加快“光伏+交通”等融合發展項目推廣應用，推動交通領域光伏電站及充電樁示范建設。堅持充分論證、因地制宜、試點先行的原則，鼓勵光伏發電在公路服務區(停車場)、加油站、公路邊坡、公路隧道、公交貨運場站、港口碼頭、航標等導助航設施、碼頭躉船、海島工作站點等領域的應用。
在此前我國已發展了光伏公路、光伏停車場、光伏機場、光伏鐵路以及光伏地鐵等等，此外，光伏發電技術也應用到公交車站、橋隧、高速公路等交通基礎設施中，實現交通系統的多元化和綠色化發展。隨著進一步的發展，光伏將更大程度的融入到交通中，并且智能光伏將有效的使之升級，使得道路的各個元素不僅降本增效、綠色升級，還可以通過智能化達到有效控制，使得道路交通發展滿足社會發展需要，提供強力保障的同時自身可以有效、智能管理，增加效率。
目前相關上市公司有英利集團、申通地鐵、中能電氣等。
智能光伏+通信
《行動計劃（2021—2025年）》中提到面向數據中心、5G等新型基礎設施不同應用場景需求，在光能資源豐富區域，積極探索開發技術先進、經濟適用的智能光伏產品及方案，支持智能光伏在信息通信領域的示范應用，促進網絡設施智能化改造和綠色化升級，推動信息通信行業節能創新水平提升。
智能光伏系統可以通過與通信技術的深度融合，將電站設備、發電系統以及整個光伏生態系統進行數字化、智能化升級。首先可以提高電力電子設備的利用率，通過引入先進的通信技術，智能光伏系統可以實現電力電子設備的實時監測、控制和優化，提高設備的利用率和可靠性。其次優化能源管理，實現對光伏發電系統的智能調度和管理，通過精準預測、優化運行等手段，降低系統的能量損失和管理成本，提高整體能效。最后提高電網穩定性，在新能源占比逐漸提高的新型電力系統中，高比例新能源接入和大規模電力電子設備應用使得系統更加復雜，電網運行面臨電力電量平衡的不確定性增大、系統慣量水平下降等挑戰。在此情況下，智能光伏+通信可以發揮重要作用，提高電網的穩定性和可靠性。
目前，應用于智能光伏+通信的通信方式主要包括無線通信、有線通信和衛星通信等。其中，無線通信是最常用的方式，如ZigBee、LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網（LPWAN）技術已被廣泛應用于智能光伏領域。
目前涉及相關概念的上市公司有中貝通信、亨通光電、通威股份、晶科科技、特變電工等。
智能光伏+新能源汽車
智能光伏與新能源汽車的結合，可以實現新能源汽車的綠色、智能化發展。首先是光伏充電站，利用太陽能資源為新能源汽車提供充電服務，可以大大降低新能源汽車的使用成本，同時減少對傳統能源的依賴。智能光伏的升級可以使得其增加效率，更為智慧的管控與連接區域的電站，用過數字化使其更為有效的儲能。
此外智能光伏儲能系統的應用可以將光伏發電與儲能系統相結合，可以在用電高峰期時釋放電能，緩解電力系統的壓力，同時提高新能源汽車的用電可靠性。
智能光伏可以為新能源汽車提供更加智能化的服務。例如，蔚來在祁連山國家公園的V2G光伏自循環補能體系，通過光伏發電設施實現電網間的高效互聯，為新能源汽車提供更加智能、高效的充電服務。
