1. Materiales de silicio cristalino y obleas de silicio
En términos de tecnología de preparación de material de polisilicio, mi país se centra en el desarrollo de tecnología de preparación de material de polisilicio a gran escala. En 2022, la capacidad de producción de una sola línea del método convencional de triclorosilano será principalmente de 50.000 toneladas/a?o, con un consumo eléctrico integral de 60 kWh/kg-Si y un consumo energético integral de 8,9 kgce/kg-Si; El método de silano para silicio granular adopta un reactor FBR con una capacidad de producción de 5.000 toneladas/a?o. Cada unidad está equipada con cuatro reactores FBR, que se combinan para formar un módulo de silicio granular de 20.000 toneladas/a?o. Los indicadores de tecnología y consumo energético de los dos métodos han alcanzado el nivel avanzado internacional.
En términos de tecnología de tracción de silicio monocristalino, se han mejorado aún más el diámetro y la longitud de las varillas de silicio. La longitud de las actuales varillas de silicio monocristalino convencionales para energía fotovoltaica en mi país ha superado los 5000 mm y están equipadas con un dispositivo de enfriamiento forzado optimizado y mejorado, que mejora en gran medida la tasa de crecimiento de los cristales. Se configuran múltiples dispositivos de alimentación dentro/fuera del horno de producto único, que pueden agregar materiales internamente/externamente varias veces sin detener el horno, mejorando así la eficiencia de producción y reduciendo el consumo de energía. El crecimiento de los cristales alcanza un nivel de crecimiento de 2 a 10 varillas por horno. El tama?o del campo caliente también se está desarrollando en una dirección más grande, de 18 pulgadas, 24 pulgadas, 26 pulgadas, 28 pulgadas, 32 pulgadas a 36 pulgadas, y la capacidad de carga ha aumentado a aproximadamente 100 kg. Las obleas de silicio monocristalino están evolucionando hacia tama?os mayores, de tipo n y más delgadas. El espesor habitual de las obleas de silicio utilizadas en las baterías PERC, TOPCON y HJT ha alcanzado los 150 um, 140 um y 130 um.
En términos de tecnología de corte de obleas de silicio, afectada por el aumento de los precios de los materiales de silicio, ha habido dos desarrollos importantes en la tecnología de corte con hilo de diamante. En primer lugar, el alambre de diamante se ha vuelto más delgado. En 2022, el diámetro de la barra colectora de acero al carbono se reducirá a 36 m, lo que está cerca del límite de diámetro del alambre del corte de la barra colectora de acero al carbono; En segundo lugar, los materiales de alambre de diamante han comenzado a probarse con alambre de acero de tungsteno en lugar de alambre de acero con alto contenido de carbono. A finales de 2022, las empresas nacionales como Xiamen Tungsten Industry y China Tungsten High-tech tenían una capacidad de producción de barras colectoras de alambre de tungsteno de 30 mil millones de metros/a?o: las empresas de alambre de diamante como Meichang, Dale y Jucheng tienen la capacidad de producción en masa de alambre de tungsteno y alambre de diamante. En la actualidad, el diámetro principal del alambre de diamante de tungsteno es de 32 y 34 um. Algunas empresas de alambre de diamante de tungsteno han producido en masa alambre de diamante de tungsteno de 28 y 30 m. El diámetro del alambre tiene ventajas obvias sobre el alambre de acero al carbono convencional.
2. Células y módulos solares de silicio cristalino
El avance más importante en la investigación de células de silicio cristalino es que las células de heterounión (HJT) producidas por Longi Green Energy tienen una eficiencia máxima de 26,81%, rompiendo el récord mundial de 26,76% establecido por la Corporación Kaneka de Japón en células HBC en 2015. Es particularmente digno de mención que las células de Longi establecen el récord de eficiencia para células solares producidas en obleas de silicio de tama?o comercial y tienen valor industrial.
Las baterías TOPCon han alcanzado una producción en masa a gran escala, con una capacidad de producción de aproximadamente 80 GW y una producción de aproximadamente 28 GW. La eficiencia mundial certificada internacionalmente de las baterías TOPCon es 25,4%. China ha logrado avances importantes tanto en la eficiencia del laboratorio como en la línea de producción. Para 2022, la ruta de proceso de la tecnología TOPCon madurará y el rendimiento aumentará a más de 95%, logrando un costo más competitivo en comparación con los componentes PERC.
Las células HJT han logrado la industrialización de las células HJT microcristalinas de un solo lado, con una eficiencia promedio de la línea de producción que alcanza los 25%. La potencia de los componentes preparados es 40~50 W mayor que la del mismo tipo de células PERC. A medida que se introduce la tecnología de células microcristalinas bifaciales, todavía hay margen para mejorar la eficiencia. En 2022, la eficiencia de laboratorio de las baterías HJT continuó avanzando. Además de las eficiencias mundiales sucesivas de LONGi de 26.5% y 26.81%, la eficiencia de la batería de electrodo de cobre HJT de Maxsun y Sundrive de Australia alcanzó 26.41%, lo que demuestra el potencial de la tecnología de galvanoplastia de cobre.
Mayor industrialización de la tecnología de nudos traseros. Hay principalmente tres tipos de tecnologías de unión posterior (BC) que se introducirán en la producción en masa en 2022, a saber, la tecnología IBC de Yellow River Hydropower, la tecnología HPBC de Longi y la tecnología ABC de Aixu. A finales de 2022, no se han visto envíos a gran escala de dichos productos y el costo sigue siendo el problema central.
3. Células solares de película delgada
En términos de baterías de película delgada de cobre-acero-selenio (CIGS), la eficiencia récord de las baterías y módulos de sustrato rígido se mantuvo en 23,4% y 19,64%, y la eficiencia récord de las baterías de sustrato flexible se mantuvo en 21,4%. La eficiencia de la celda CIGS bifacial alcanzó 19,77% (arriba) y 10,89% (abajo), y la eficiencia certificada de la celda apilada de dos terminales de mineral de calcio/CIGS alcanzó 24,2%. La eficiencia certificada de las baterías CIGS de área peque?a de mi país sobre sustratos flexibles ha alcanzado 21.81%.
En términos de baterías de película delgada de Te dopado con cadmio (CdTe), los envíos mundiales de módulos de baterías de CdTe alcanzaron los 10 GW. La eficiencia de las baterías de área peque?a en mi país ha alcanzado 20% y la eficiencia de los módulos de área grande ha aumentado a 17%. La eficiencia récord de las baterías de First Solar es de 22,1% y la eficiencia de los nuevos módulos de gran tama?o y alta estabilidad alcanza los 19,3%.
En materia de baterías de película fina de cobre, zinc, esta?o y azufre (CZTS), mi país mantiene su liderazgo. El Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China ha obtenido una eficiencia de batería certificada de 13,6%, estableciendo un nuevo récord para la eficiencia de la batería CZTSSe. En materia de baterías de película fina de azufre a base de bromo, mi país mantiene su ventaja de pionero. La eficiencia récord de las baterías de sulfuro de seleniuro de bromo (Sb,(S,Se);) ha alcanzado 10,7%, la eficiencia récord de las baterías de sulfuro de bromo (Sb,S;) ha alcanzado 8,0%, la eficiencia récord de las baterías de seleniuro de sustrato rígido (S,Se;) ha alcanzado 10,57% y la eficiencia récord del sustrato flexible S,Se; Las baterías han alcanzado 8.43%.
4. Nuevas células solares
Las nuevas células solares incluyen principalmente células solares de criseno de calcio, células solares orgánicas, células solares de puntos cuánticos, células solares tándem y otras células solares que todavía se encuentran en la etapa de investigación experimental y a la vanguardia de la industrialización.
En términos de baterías de criseno de calcio, la eficiencia de las células solares de criseno de calcio de unión única de mi país en general es líder a nivel mundial. El récord de eficiencia más alto para células solares de criseno de calcio de unión simple es 25,7%, logrado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan en Corea del Sur, y el Instituto de Semiconductores de la Academia de Ciencias de China ha obtenido una eficiencia certificada por el NREL de 25,6%. En términos de estabilidad, mi país ocupa una posición de liderazgo en tecnología. La batería impresa de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong puede pasar la norma IEC61215:2016 y funcionar en el punto de máxima potencia de 55 ± 5 °C durante 9000 horas sin una degradación evidente del rendimiento. En términos de industrialización, mi país está a la vanguardia del nivel internacional en cuanto a capacidad empresarial y avances tecnológicos. Wuxi Jidian Photovoltaic Technology Co., Ltd. estableció un récord de eficiencia de 18,21 TP3T para baterías de nivel de 100 centímetros cuadrados en diciembre de 2022 (área ~756 cm2, certificada por JET), y China Huaneng Group Clean Energy Technology Research Institute Co., Ltd. estableció un récord de eficiencia de módulo fotovoltaico de mineral de calcio de nivel de mil centímetros cuadrados de 18,51 TP3T en diciembre de 2022 (área ~3500 cm2, certificada por TTL Laboratory); El módulo de mineral de 12 metros más grande del mundo, producido por GCL Optoelectronics en mayo de 2022, ha salido de la línea de producción; Se han completado las líneas de producción de muchas empresas y se han puesto en producción una tras otra.
En términos de baterías orgánicas de película delgada, mi país ha liderado el desarrollo de este campo y ha roto repetidamente el récord de eficiencia del NREL. La célula solar orgánica ternaria desarrollada por la Universidad de la Academia de Ciencias de China alcanzó una eficiencia de 19,22% (eficiencia certificada 18,8%). En términos de estabilidad, el progreso de la investigación en mi país se encuentra a un nivel líder a nivel internacional. La Universidad de Nankai ha logrado por primera vez una eficiencia de conversión fotoeléctrica de más de 18% y una estabilidad de más de 5000h. En términos de flexibilidad, gran superficie y translucidez, mi país ha alcanzado estándares internacionales. El dispositivo semitransparente preparado por la Universidad Tecnológica del Sur de China ha logrado una eficiencia de conversión de 10,01% y una transmitancia promedio de 30,53%, y la tasa de utilización de la luz es de 3,05%; La eficiencia de la célula solar orgánica flexible de 1 cm de la Universidad de Zhejiang ha alcanzado 15,56% y no hay atenuación de la eficiencia después de doblarla 100.000 veces con un radio de curvatura de 4 mm; La Universidad de Soochow tiene una célula solar orgánica de gran superficie de 36 cmCélulas solaresSe logró una eficiencia de 13.47% en el módulo.
En términos de baterías de puntos cuánticos, la investigación científica de mi país sobre varios tipos de células solares de puntos cuánticos ha alcanzado estándares internacionales. La Universidad Agrícola del Sur de China creó un registro de certificación de 15.2% para células solares sensibilizadas por puntos cuánticos de sulfuro de plomo. Beijing Aerospace logró una eficiencia de conversión de 16,53% para dispositivos de células solares basados en puntos cuánticos de criseno de calcio. En términos de estabilidad, mi país también ha alcanzado estándares internacionales. La Universidad de Ciencia y Tecnología de Taiwán preparó una célula solar sensibilizada por puntos cuánticos con una eficiencia de 8.96%, que aún puede mantener la eficiencia original de 90% después de 150 horas de funcionamiento continuo. Las células solares de puntos cuánticos de sulfuro de plomo alcanzaron una eficiencia de conversión fotoeléctrica de 10,5% y mantuvieron una eficiencia inicial de 89% después de estar colocadas en el aire durante 4000 horas sin embalaje.
En términos de células solares en tándem, mi país es líder mundial en tándem de criseno de calcio/criseno de calcio. La eficiencia certificada de la célula solar en tándem de criseno totalmente de calcio preparada por la Universidad de Nanjing en mi país alcanzó 29,01 TP3T (certificación JET); La mayor eficiencia certificada de las células solares en tándem de mineral/silicio es 32,5%, obtenida por el Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) en Alemania. La celda tándem de silicio cristalino/criseno de calcio 2T desarrollada por Beijing Yaoneng Technology Co., Ltd. en mi país ha logrado un gran avance en eficiencia, llegando a 32,44%; La eficiencia de conversión de la célula solar en tándem orgánica/criseno de calcio inorgánico preparada por la Universidad de Soochow es 23,17% (área de apertura 0,062 cm) y 21,69% (área de apertura 1,004 cm), que también se encuentra en el nivel líder internacional.
5. Tecnología de integración y aplicación de sistemas fotovoltaicos
En 2022, la industria fotovoltaica mundial marcó el comienzo de un desarrollo histórico, con una capacidad instalada acumulada que superó los mil millones de kilovatios, un aumento de 24,3% con respecto al a?o anterior. China, Estados Unidos, Japón, India, Alemania, Australia, Corea del Sur, Italia, Espa?a y Brasil son los diez principales mercados fotovoltaicos en 2022, con una capacidad instalada total que representa alrededor del 80% de la mundial. La capacidad recién instalada de mi país fue de 87,4 millones de kilovatios, un aumento interanual de 28,11 TP3T. La capacidad instalada acumulada de energía fotovoltaica fue de 390 millones de kilovatios, lo que la convierte en la tercera fuente de energía más grande de mi país. La tecnología de integración y aplicación de sistemas fotovoltaicos se centra en las tendencias de desarrollo a gran escala, de alta proporción y diversificadas, y desarrolla aún más tecnologías de sistemas fotovoltaicos centralizados y distribuidos. Las tecnologías de aplicación "fotovoltaica+", como la producción de hidrógeno fotovoltaico, se enriquecen constantemente y respaldan una serie de nuevas formas de aplicaciones de integración de sistemas fotovoltaicos. En términos de centrales fotovoltaicas centralizadas, el mundo ha propuesto una variedad de soluciones de integración fotovoltaica a gran escala con interfaces MMC, y ha propuesto un nuevo modelo de disposición de matriz fotovoltaica vertical que puede aumentar la generación de energía hasta en 15%. Mi país ha desarrollado una tecnología de diagnóstico en línea basada en la curva IV del inversor de cadena AI. Su aplicación real puede aumentar la generación de energía de las centrales eléctricas en más de 3%, realizar el funcionamiento de nuevas unidades de fuente de voltaje de energía sin soporte de almacenamiento de energía en China y verificar la "tecnología de control de fuente de voltaje auto-sincrónica" de nuevas unidades de energía sin almacenamiento de energía.
En términos de sistemas fotovoltaicos distribuidos, la comunidad internacional ha desarrollado un modelo de consumo "fotovoltaico comunitario", ha desarrollado una integración fotovoltaica que tiene en cuenta la clasificación de carga y ha dise?ado productos fotovoltaicos verticales adecuados para aplicaciones en tejados. Mi país ha desarrollado una "solución fotovoltaica para balcones residenciales de gran altura" y una solución de dise?o optimizada para centrales eléctricas domésticas, y el tiempo de dise?o de una sola central eléctrica se puede acortar a 10 minutos.
En términos de sistemas compuestos fotovoltaicos, el mercado global de centrales fotovoltaicas complementarias agrícolas-fotovoltaicas creció en 12,31 TP3T, y la capacidad recién instalada de energía fotovoltaica flotante en la superficie del agua superó las 501 TP3T. Los escenarios de aplicación diversificados de la "fotovoltaica+" están en auge en todo el mundo. China, Estados Unidos, Europa, el Reino Unido y Japón han formulado o actualizado la hoja de ruta de desarrollo de la energía solar basada en el espacio. Mi país ha construido el primer sistema fotovoltaico marino coubicado que combina energía eólica y solar en aguas profundas. Se han demostrado y aplicado más de 30 proyectos de "fotovoltaica + transporte", "fotovoltaica + comunicaciones" y almacenamiento fotovoltaico, directos y flexibles. Se ha dise?ado un sistema de gestión energética y arquitectura integrada, directa y flexible, de almacenamiento fotovoltaico rural de doble voltaje. El sistema de verificación terrestre de energía solar basado en el espacio ha logrado una potencia de transmisión de microondas de 2081 vatios, una distancia de transmisión de 55 metros y una eficiencia de 15,5%.
En términos de sistemas de almacenamiento de hidrógeno fotovoltaico, la comunidad internacional ha propuesto una nueva topología de conversión CC-CC de tres puertos y una nueva topología integrada adecuada para sistemas de almacenamiento fotovoltaico fuera de la red y sistemas de almacenamiento y carga fotovoltaicos conectados a la red. Tanto China como otros países han desarrollado una gama completa de productos de almacenamiento fotovoltaico para sistemas grandes, medianos y peque?os. Los indicadores técnicos de algunos productos de almacenamiento fotovoltaico de uso doméstico en mi país han alcanzado el nivel líder internacional. La capacidad instalada global de electrolizadores de hidrógeno verde alcanzó los 1,4 millones de kilovatios, un aumento de 1,72 veces respecto al a?o anterior. Se está desarrollando un electrolizador alcalino de 19,5 megavatios con una producción de tanque único de 4.460 metros cúbicos estándar por hora: mi país ha agregado 8 nuevos proyectos de producción de hidrógeno con energía fotovoltaica y eólica, y está construyendo una capacidad fotovoltaica de apoyo de alrededor de 14 millones de kilovatios.
6. Convertidor de energía fotovoltaica y componentes de equilibrio
En términos de desarrollo de tecnología de inversores, la investigación sobre la tecnología de inversores conectados a la red está ganando gradualmente atención en respuesta a los problemas de estabilidad del sistema causados por la alta tasa de penetración de la energía fotovoltaica conectada a la red y los requisitos de soporte activo de la red eléctrica. La tecnología de inversor formador de red adaptativo de impedancia y la estrategia de control de inversor de conmutación adaptativo de modo dual se utilizaron para aplicaciones de verificación y demostración experimentales. Con el objetivo de abordar el problema del control coordinado de centrales eléctricas de múltiples inversores, se propuso una tecnología de control de modo jerárquico basada en centrales eléctricas fotovoltaicas de múltiples inversores y una tecnología de control de estabilidad colaborativo distribuido basada en la teoría de pasividad, que puede mejorar de manera efectiva la adaptabilidad del sistema a cambios complejos en la red eléctrica. En respuesta a la necesidad de centrales fotovoltaicas a gran escala, de alta eficiencia y bajo coste, se llevó a cabo una investigación sobre tecnología modular y equipos para unidades de generación de energía fotovoltaica de media tensión. Dos prototipos tipo contenedor de 6 MW completaron un estudio empírico sobre la operación conectada a la red de 35 kV. El inversor fotovoltaico de media tensión en cascada tiene 300 MPPT. En términos de desarrollo de productos inversores, ha habido pocos cambios en el nivel de potencia de una sola máquina, la densidad de potencia y las funciones de los inversores centralizados, los inversores de cadena y los inversores de almacenamiento fotovoltaico. La tecnología de microinversor ha desarrollado e introducido un sistema de almacenamiento de energía doméstico acoplado a CA que integra baterías y un convertidor bidireccional basado en tecnología de microinversor.
7. Tecnología de operación y mantenimiento de sistemas fotovoltaicos
La operación y el mantenimiento inteligentes se han convertido en una tendencia inevitable en la tecnología de operación y mantenimiento fotovoltaico, que puede mejorar en gran medida la generación de energía y la eficiencia de operación y mantenimiento. La tecnología de operación y mantenimiento inteligente se puede dividir en dos aspectos: operación y mantenimiento digital y equipos inteligentes. La operación y el mantenimiento digitales incluyen diagnóstico de salud, detección de grietas ocultas, escaneo de puntos calientes, detección de desajustes serie-paralelo, etc. El equipo inteligente incluye eliminación inteligente de polvo, desmalezado inteligente, remoción inteligente de nieve, repelente de aves inteligente, inspección con drones y tecnología de percepción, etc.
El diagnóstico de salud se basa principalmente en algoritmos inteligentes y se apoya en un algoritmo de minería de patrones de secuencia optimizado iterativamente. Es bastante avanzado y puede mostrar intuitivamente el estado de operación y mantenimiento de la central eléctrica.
La identificación de fallas se basa principalmente en el uso de drones equipados con cámaras de alta definición para automatizar la identificación de fallas y mejorar la eficiencia de detección, así como en tecnología de inteligencia artificial basada en visión artificial y tecnología de detección de desajustes serie-paralelo basada en análisis de big data, que puede lograr una precisión de identificación de fallas de más de 95%.
El principal progreso de la tecnología de predicción de potencia óptica es lograr un pronóstico meteorológico numérico de alta precisión basado en datos meteorológicos históricos y datos de generación de energía a través de una combinación de algoritmos inteligentes como redes neuronales, aprendizaje automático y aprendizaje profundo.
En términos de limpieza inteligente, los robots de limpieza más convencionales son los de tipo colgado en seco y los de tipo oruga. El tipo de colgado en seco se caracteriza por caminar a lo largo del marco del componente e instalar un puente entre los soportes adyacentes para ayudar al robot a cruzar las filas. La característica del tipo de oruga es que en el chasis móvil de la oruga está equipado un dispositivo de limpieza que limpia la superficie a través de un cepillo giratorio de alta velocidad. Puede lograr un posicionamiento de alta precisión, una planificación autónoma de la ruta óptima y una limpieza completamente automática.
La tecnología de inspección y percepción con drones ha logrado ciertos avances en las áreas de identificación inteligente y precisa de fallas, posicionamiento inteligente y preciso de fallas y algoritmos inteligentes. La tasa de precisión de identificación de fallas ha alcanzado más de 97% y la tasa de detección de fallas omitidas es menor a 2%.
8. Normas nacionales e internacionales de generación de energía fotovoltaica y tecnologías de pruebas empíricas
En términos de estándares de generación de energía fotovoltaica, para fines de 2022, el gobierno nacional de mi paísenergía solar fotovoltaicaEl Comité Técnico de Normalización de Sistemas de Energía (SAC/TC90) ha emitido 32 normas nacionales e industriales relacionadas con el campo fotovoltaico; El Consejo de Electricidad de China ha emitido 94 normas nacionales e industriales relacionadas con el campo fotovoltaico, y emitirá 3 normas industriales relevantes en el campo fotovoltaico en 2022. La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha publicado siete normas relacionadas con la fotovoltaica, y publicará tres normas relacionadas con la fotovoltaica en 2022. El grupo de trabajo TC82 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CE) ha publicado 194 normas relacionadas con la energía fotovoltaica y publicará 29 normas relacionadas con la energía fotovoltaica en 2022.
En términos de tecnología de pruebas empíricas de generación de energía fotovoltaica, con el fin de mejorar la precisión de los componentes fotovoltaicos y la evaluación del desempe?o operativo del sistema, se han llevado a cabo investigaciones de tecnología empírica fotovoltaica al aire libre y construcción de campos empíricos al aire libre tanto en el país como en el extranjero. En China, basándose en proyectos clave del programa nacional de I+D y en proyectos del programa nacional de apoyo a la ciencia y la tecnología, el Instituto de Ingeniería Eléctrica de la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica de China Co., Ltd. y otras unidades han construido plataformas de pruebas empíricas de sistemas fotovoltaicos en zonas climáticas típicas en todo el país; Al mismo tiempo, diversos grupos de generación eléctrica también han recurrido a su inversión en centrales fotovoltaicas para llevar a cabo la construcción de plataformas empíricas fotovoltaicas al aire libre. Entre ellos, la Corporación Estatal de Inversión en Energía construyó una plataforma experimental empírica integrada de energía fotovoltaica y almacenamiento en Daqing, Heilongjiang, y publicó su informe de operaciones de los primeros tres trimestres en diciembre de 2022.
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