追光前行
——从黄河水电看我国光伏产业“加快度”
水穿巍巍昆仑,光洒莽莽祁连。
坐落于此的国度电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“黄河水电”),因水而生。17座梯级水电站串珠成链,将丰硕的水能资源转化为澎湃电能,点亮万家灯火。
如今的黄河水电,因清洁能源而兴。借助青海地域丰硕的光照资源,打造出光伏全产业链,成为我国践行双碳指标、建设新型电力系统的先行者。
2011年,随着拉西瓦水电站建成投产,黄河上游水电开发由顶峰转入低谷。拓展新领域,进军光伏产业链,成为黄河水电维持强劲发展势头的蹊径选择。然而彼时,企业面对的是光伏组件以多晶电池为主,价值高、光电转换效能低的市场困境。
蝶变,产生在特殊的一年。
2016年8月23日,习近平总书记来到黄河水电西宁分公司,殷切嘱托国有企业带头提高创新能力,致力形成更多更好的创新成就和产品,在创新发展方面阐扬更大引领作用。
“总书记的激励,让我们越发坚定了推进光伏产业大发展的信心,跑出了‘加快度’。”黄河水电党委书记、董事长姚幼彦说。
如今,黄河水电已成为全国唯一可同时量产PERC、TOPCon、IBC电池的企业,其中IBC电池产量80%销往海表。
黄河水电的光伏产业正以“加快跑”的姿势向新征程迈进。
5月9日,记者来到黄河水电,探访光伏产业“加快度”的动力地点。
“黄河效能”
“此刻想想,我是多么幸运,能够向总书记呈递硅片。”黄河水电西宁分公司工艺工程师魏蓉无比高慢。
将汗青的使仉倒拨至8年前,习近平总书记来到黄河水电西宁分公司,走进电池出产车间,观察制品展示,相识造绒、刻蚀、镀膜、丝网印刷、高温烧结等出产工艺。
“青海要抓住人才、技术、资金等关键环节,发展好光伏一条龙全产业链,让清洁能源更好造福人民。」剽是习近平总书记对奋战在一线的工作人员留下的深情付托与殷切进展。
“发展好光伏一条龙全产业链”,是嘱陀注是进展,更是指标。
只管彼时的魏蓉已在电池出产车间工作了4个年初,但对“研发”的概想依然有些吞吐。而从2016年至今,魏蓉亲自参加并见证了一块幼幼的电池组件为我国光伏产业带来的变动,她也从通常产耳目员成长为一名工艺工程师。
“2016年,我们立即进行了技术升级,首先在原资料大将多晶硅换成了单晶硅,光电转换效能从17%提升到了20.15%。”魏蓉回顾路。
然而,德国Fraunhofer钻研所早在2015年便研发出了转换效能25.1%的新一代TOPCon电池;美国SunPower公司的IBC电池光电转换效能达25.2%。
从20.15%到25.2%,路阻且长。
全面把握各项电池技术,黄河水电起头了PERC电池、TOPCon电池和IBC电池的“三足并杏妆,其中被誉为“转换效能之王”的IBC电池是黄河水电叩开世界大门的钥匙。
IBC电池组件技术科研团队成立后,魏蓉担任洗濯工艺工序的掌管人,“没有任何经验能够借鉴,只能泡在尝试室和车间,可能上百次尝试,能力使光电转换效能提升0.1个百分点。”
0.1个百分点,是个悠久博弈的过程。
“有一次,光电转换效能降低了0.8个百分点,经排查,是在我掌管的洗濯工序出现了沉大传染,这个问题不解决,IBC项主张投产就遥遥无期,这让我压力大到寝食难安。”说话间,魏蓉满怀感伤。
反复查对上百条信息、分析设备中的化学品后,终于检测出是盐酸金属离子超标所致。
“必须采取手动加盐酸的方式揪出传染源,我们穿戴干净服再套一层防酸服、防毒面具,里三层表三层包裹得严严实实,一次验证下来就已经湿透全身。经过反复改进,终于阻断了传染源,IBC电池效能复原了。”
2019年12月23日,黄河水电建成了国内首条量产规模的IBC电池组件出产线,均匀转换效能达23.5%,成为国内首家、全球第三家量产IBC电池组件的企业。
从20.15%到25.5%,行则将至。
2020年,IBC电池均匀转换效能突破23.6%;2021年,均匀转换效能达24%;2022年,均匀转换效能达24.5%;2023年,IBC电池研发效能超过25.06%。
一串串数据不仅是转换效能,更是“黄河效能”,印证了黄河水电发展过程中极为不易、极不平庸的八年。
基于IBC电池产线工艺,2023年,黄河水电叠加TOPCon技术,实现TBC电池技术开发,光电转换效能超过25.5%;今年10月,TBC高效电池组件量产线将开建。
“圈粉”海表
机械人穿梭自若、机械臂矫捷翻转,每天10多万张硅片在这里洗濯、造绒、刻蚀、镀膜、测试,走出出产车间,走向市场。
“老子有钱lzyq88出产线24幼时不间断,即便如此,产量依然满足不了市场需要。”IBC电池造作分厂副主任宋标说。
2019年底,黄河水电IBC电池组件出产线建成当日,意大利驰名光伏产品供给商FuturaSun公司便预约了5万千瓦的IBC电池组件产品,这是黄河水电IBC产品初次扬帆出海。
降本增效是技术更迭的驱动成分,也是黄河水电光伏产品在海表市场实现“弯路超车”的法宝之一。
IBC电池技术研发由黄河水电与德国康斯坦茨国际太阳能钻研中心(ISC)合作进行,怪异的扩散工艺、激光图形化技术,让IBC电池以单一的11路工序步骤,完胜国表近20路工序步骤。
维持质量的同时降低成本,削减工序步骤是突破口,出产设备的选择同样是突破口。
在其中一路关键工序中,当黄河水电研发人员提出使用国产设备以降低出产成本时,遭到了德国研发人员的强烈否决,他们以为国表设备的温控精度高于国产设备。
“随着国内设备造作技术的不休突破,目前产线所有进口设备都被国产设备代替,并且光电转换效能没有受到任何影响。”宋标说。
相对单一的工艺步骤、低成本的丝网印刷方式、国产设备及原辅资料的选取,让出产成本大幅度降低,归一化成本仅有美国SunPower公司的一半。
颜值出多是黄河水电光伏产品在海表市场实现“弯路超车”的另一法宝。
随着光伏组件走进海表的千家万户,用户对自家屋顶的整体美观度也提出了更高要求,兼具发电职能和建材属性的构筑光伏一体化(BIPV)项目逐步盛行,因而,“黑膜色”的IBC电池组件需要也越来越多。
与布满栅线的PERC电池组件分歧,IBC电池组件光滑无瑕,所有栅线及正负极全数暗藏于电池组件的背面,色彩、图案均可轻易定造。
电池组件的色彩重要受造绒工序的影响,绒面越幼,膜色越深。“我们必要创新研发出更均匀的‘幼绒面’新工艺,提高电池效能的同时实现‘黑膜色’组件成效。”宋标说。
每次工艺的调整,并非简略一单地对设备、辅料进行调试,而是要进行一次次长达30个幼时的膜色验证,验证尝试涉及几百张电池编码和排序,挨次错乱或者出现膜色异常只能重新做起。
经过持续一个月的研发与验证,研发人员成功将黑膜色占比提高到80%,突破了他们对“IBC电池只能做大绒面”的固化思想。
物美价廉,让黄河水电IBC电池组件迅速“圈粉”海表千家万户,每年80%产量的电池组件被运往德国、迪拜、意大利等市场。
中国之“光”
从西宁市区到海南州兴海县,黄河水在深山峡谷间蜿蜒流淌。由黄河水电投资建设的羊曲水电站已进入施工建设后期阶段。该电站选取“光伏+储能”作为施工电源,开创了国内先河。
用“绿电”建设“绿色电站”,光伏产业不遗余力。2023年3月,我国光伏累计装机容量超过水电,成为全国装机第二大电源,这与中国光伏产业强劲的发展势头密不成分。
一次次的创新创效和技术突破,黄河水电回应着总书记的殷殷嘱托和切切进展,也书写着中国光伏行业的荣光。
据中国光伏行业协会统计,从2014年至今,我国企业、钻研机构在光伏电池尝试室效能上,共突破世界纪录62次。在光伏重要出产环节产能的全球占比均超过80%,出产了全球90%以上的多晶硅和约98%的太阳能硅片、90%以上的太阳能电池和80%以上的光伏组件。
从“跟跑”到“领跑”,光伏行业的逾越式发展为国内能源保供、全球能源转型注入澎湃动能。
2022年12月,由中国电建投资建设的缅甸京荣光伏电站并网发电;2023年5月,由三峡集团投资建设的哥伦比亚首个光伏项目巴拉诺瓦Ⅰ主体工程开工建设;2024年5月,中国大唐获得孟加拉国福里德布尔10万千瓦光伏项目开发权……在“四个革命、一个合作”能源安全新战术的指引下,一座座海表光伏电站建成落地,见证着中国光伏产业步入世界舞台。
随着全球光伏产业的加快升级,当前,光伏组件回收已逐步成为光伏产业实现绿色循环发展的必要蹊径。
对准光伏组件回收领域,黄河水电着手发展关键技术和设备钻研。2021 年底,该公司在西宁市建成了全国首条光伏组件回收中试线,这是一条衔接钻研成就和正式工业出产的试验线,为了提升产品质量,热解去除质量占比5%~7%的胶膜后,齐全组件回收率可达 94%以上,齐全破碎组件综合回收率可达 92.5%以上,回收技术评价为国际当先。
“我们会不休索求与创新,持续提升自己的技术优势,同时早日实现贸易化运营。”国度电投光伏(储能)产业创新中心组件回收中试线主任郑璐说。
如今,国度电投光伏造作、系统集成、工程建设、运营守护、组件回收和实证尝试的绿色循环全产业链根基建成。
国度电投党组书记、董事长刘明胜暗示,将持续发展光伏技术研发,创新发展多能互补清洁能源基地、光伏治沙新模式、综合智慧零碳电厂,不休深入光伏产业国际开发合作。
金色高原,阳光闪灼。在担任提高创新能力、阐扬更大引领作用这一使命上,黄河水电风尘仆仆、铿锵前行;在引领绿色发展、让清洁能源更好造福人民这一征程上,中国光伏坚韧不拔、阔步前行。
记者手记
肯定要将光伏产业做好
冯聪聪
青海,生长了黄河、长江、澜沧江的“中华水塔”,以其无可代替的资源优势,走出了一条绿意盎然的发展路路。
从“夏都”西宁启程,沿着湟水河一路向东,黄河水电西宁分公司依山而立。
电池出产线上,忙乱一如既往;等送创┧,机械臂有序抓取,一片片薄如纸翼的硅片被“梳妆服装”后,走出车间、走出青海、走出国门。
12年前,宋标刚刚踏入光伏行业时,我国光伏产品光电转换效能仅为17%。
“巨变产生在2016年,从多晶电池技改为单晶电池,光电转换效能提升至20.15%,尔后险些一年上升一个台阶。”如今,已担任黄河水电IBC电池造作分厂副主任的宋标,是见证者,也是参加者。
8年间,这里上升的每一个台阶,都助力着我国光伏产业的发展:
——2017年,PERC工艺升级刷新,光电转换效能提升至21.35%以上,达到国内先进水平;
——2019年,建成国内首条IBC高效电池组件量产示范线,光电转换效能达到23%,处于国内当先水平;
——2021年,IBC电池量产均匀转换效能达24%,跻身国际先进行列;
——2023年,实现IBC与TOPCon相结合的TBC技术自主研发,光电转换效能突破25.5%。
何以如此?
走进西宁分公司办公大楼,一幅巨型的照片里蕴含答案——习近平总书记和一线员工的合影。
2016年8月23日,在青5鞑榈南敖阶苁榧亲呓绯爻霾导,相识企业发展光伏全产业链及科技研发、出产经营情况,并嘱托干部职工“发展好光伏一条龙全产业链”。
回顾起为总书记呈递硅片的场景,工艺工程师魏蓉满是高慢。“那一刻我呈递的是对责任的交付、对产品质量的交付,甚至是对产业的交付。”她激励自己:必须在技术创新、降本增效的领域做出成就!
近3000个昼夜的钻研,光电转换效能从2016年的20.15%到如今的25.5%,魏蓉做到了,黄河水电做到了。
一张幼幼的硅片,沐一缕阳光,撬动一条产业链,也撬动着这个充斥朝气的新能源时期。
作者:冯聪聪 李东海
视频:冯聪聪
(转自《中国电力报》)