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欧盟发布光伏战略研究与创新议程征求意见稿

作者:mg娱乐手机版网新闻中心 来源:CASEnergy 发布时间:2021-07-14 浏览:
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近日,欧洲光伏技术与创新平台(ETIP PV)发布《光伏战略研究与创新议程》向公众征求意见,指出欧洲光伏技术已具有经济和环境竞争力,但必须克服技术创新、装备制造、系统集成和材料循环利用过程中的一些障碍。该议程分析了光伏技术研究和创新面临的5方面挑战,提出了关键技术到2030年的绩效指标,并基于技术成熟度等级设定了技术路线图。该议程对于重点领域的划分不是基于技术类型,而是从提升光伏技术竞争力以推进完全市场化角度考虑,确定相应的关键技术,并基于技术的成熟度进行研发规划。具体绩效指标及优先事项如下:

一、提高性能和降低成本

1、硅基光伏???/strong>

(1)技术指标(到2030年)。①欧洲具备100吉瓦(GWp)硅基电池单体和??榈牡吞贾圃炷芰?。②公用事业规模光伏的平准化发电成本(LCOE)达到0.025欧元/千瓦时,集成光伏系统的LCOE低于0.05欧元/千瓦时。③欧洲成为高性能可持续硅基光伏技术的世界领先者,光伏??樽恍蚀锏?5%,寿命达到50年,南欧地区的能源投资回报率(EROI)大于50。

(2)研发重点。①技术成熟度(TRL)2-3级技术早期研发:2021-2026年,研发纳米光子结构使电池单体更??;2022-2030年,通过上下转换太阳电池、直接带隙薄膜等先进技术提高效率。②TRL 3-5级技术开发:2021-2023年,开发用于G12及更大尺寸硅片的拉晶技术;2021-2025年,推进??榭?。③TRL5-7级技术示范:2021-2026年,外延晶片/替代品的工艺及设备;2021-2030年,更高性能可持续??榧际酰ㄎ耷?、无氟、寿命更长等)。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2022-2027年,部署先进同质结、异质结电池/??榈氖缘阆钅?;2025-2030年,部署先进拉晶和外延晶片技术的试点项目。

2、钙钛矿基光伏???/strong>

(1)技术指标(到2030年)。①钙钛矿光伏的LCOE不高于晶硅(c-Si)光伏。②钙钛矿光伏的碳足迹低于晶硅光伏碳足迹的80%,且其??楸匦胪耆苫厥?。③商业钙钛矿光伏??樾矢哂?3%。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2025年,研发无铅薄膜光伏吸收层;2021-2026年,研发低成本高性能透明电极;2026-2030年,研发钙钛矿光伏回收策略。②TRL 3-5级技术开发:2021-2026年,开发??橹圃旒际?。③TRL 5-7级技术示范:2021-2023年,进行将钙钛矿光伏??橛τ糜诓AШ筒亩嘀钟猛局惺怨婺J痉?。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2023-2029年,在欧洲建立将钙钛矿光伏??橛τ糜诓AШ筒氖圆?。

3、薄膜(非钙钛矿)光伏???/strong>

(1)技术指标(到2030年)。①薄膜光伏技术的LCOE不高于晶硅光伏。②与2020年标准相比,薄膜光伏每瓦的铟或碲含量减少至1/3,效率增加20%。③欧洲薄膜光伏的全球市场份额达到10%。

(2)研发重点。①TRL2-3级技术早期研发:2021-2030年,筛选用于单结和多结光伏的新型薄膜吸收层材料。②TRL 3-5级技术开发:2021-2026年,开发用于特定集成应用的薄膜光伏;2023-2028年,通过??樯杓聘慕沙中?。③TRL5-7级技术示范:2021-2028年,大面积??榈纳?,降低“从实验室到工厂”(lab-to-fab)的损失;2023-2030年,用于集成光伏系统的大规模定制生产流程。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2021-2026年,更大尺寸??榈南乱淮璞?;2025-2030年,建立大批量定制产品的试产线。

4、串联光伏???/strong>

(1)技术指标(到2030年)。①串联光伏的效率至少比相应的单结技术高5个百分点。②串联光伏的寿命与单结技术相当。③增加结的生产成本低于8欧元/平米。

(2)研发重点。①TRL 3-5级技术开发:2021-2024年,开发稳定的高质量复合层和电荷选择层;2022-2026年,改进三结(3T)和4结(4T)串联??楦拍?。②TRL 5-7级技术示范:2021-2026年,开发??榧兜母卟可ひ?;2022-2028年,开发双面多结器件。③TRL 7-8级技术旗舰项目:2023-2030年,在欧洲建立不同串联技术及应用的试产线。

5、辅助系统(BoS)及提高能量输出

(1)技术指标(到2030年)。①BoS组件需确保完整光伏系统的运行寿命达到50年。②BoS组件将确保光伏具备竞争力,即光伏系统LCOE达到0.025欧元/千瓦时,集成光伏系统的LCOE达到0.05欧元/千瓦时。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2022-2029年,研发具有更高功率密度和可靠性的宽带隙逆变器。②TRL 3-5级技术开发:2022-2027年,将传感器集成到光伏??橹?;2024-2030年,开发新型安装固定结构,其材料更少,灵活性更高。③TRL 5-7级技术示范:2021-2024年,示范具有优化电网管理功能的逆变器;2026-2030年,组件老化和能量输出的联合分析。

6、光伏制造数字化

(1)技术指标(到2030年)。评估和连接从组件生产到光伏电站建设运营的数据,使用基于人工智能(AI)的数据分析实现工厂自学习和自优化。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2027年,研发基于AI的自学习数据分析软件;2022-2029年,研发制造工艺和产品的多尺度模型。②TRL 3-5级技术开发:2022-2029年,开发用于设备和生产数据的智能传感器。③TRL 5-7级技术示范:2021-2025年,AI支持的预测性维护概念;2026-2030年,数字化方法的产业化。

7、光伏系统数字化

(1)技术指标(到2030年)??⑿滦褪止夥低?,将光伏与光子学、微电子和电力电子学、传感器、储能、无线通信和计算机科学结合。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2025年,进行真实条件下的性能建模;2022-2029年,研发光伏系统的无线通信和传输。②TRL 3-5级技术开发:2022-2030年,通过AI和大数据分析改进能量输出、预测及预测性维护。③TRL 5-7级技术示范:2021-2025年,建立光伏系统和电站的综合数据集;2025-2030年,自动化和预测性光伏资产管理。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2026-2030年,光伏系统和电站的数字孪生。

二、提高寿命、可靠性和可持续性

1、低环境影响材料、产品和工艺

(1)技术指标(到2030年)。①生产冶金级硅(MGS)所需能量低于20千瓦时/千克(目前为32千瓦时/千克)。②串联光伏系统的碳足印低于40克CO2当量/千瓦时,薄膜单结光伏系统低于20克CO2当量/千瓦时。③增加从欧洲生产商购买光伏材料。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2025年,光伏碳足迹评价;2022-2029年,量化材料高价值回收的收益。②TRL 3-5级技术开发:2022-2029年,开发低/零有害物质的高品质/可靠性晶硅???。③TRL 5-7级技术示范:2021-2025年,铜基连接系统;2026-2030年,在??樽樽爸惺褂每苫厥站酆衔?。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2024-2030年,建立欧洲原材料弹性供应链。

2、设计、系统及运行维护以用于再利用

(1)技术指标(到2030年)。①对于运行寿命低于15年的光伏系统,确保报废时在相关回收处理部门实施明确的分类协议,并确保维修/重复利用量增加60%。②重复利用的??橹辽僭诵?0年,到2030年累积寿命达到40年以上水平。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2025年,光伏系统的可逆材料和“材料护照”[1];2022-2029年,再利用和回收的系统/??椴鸾饧际?。②TRL 3-5级技术开发:2022-2029年,新一代光伏面板和背板材料及可重复使用的涂层。③TRL 5-7级技术示范:2021-2025年,光伏??槲藜际?;2025-2028年,弹性和自修复互连技术;2026-2030年,非破坏性光伏健康表征技术。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2024-2030年,下一代可重复使用面板和背板材料的质量和可靠性验证。

3、回收技术

(1)技术指标(到2030年)。①从切割硅锭的废料中回收40%的纯硅。②从光伏组件废料中回收90%以上的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。③报废回收率(EOL-RR)达到硅90%、铟30%、银70%。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2025年,研究光伏材料的环境、社会和治理影响;2022-2029年,开发车辆/建筑集成光伏的回收工艺。②TRL 3-5级技术开发:2022-2029年,开发特定材料高价值回收工艺。③TRL 5-7级技术示范:2021-2024年,聚合物材料回收工艺;2025-2030年,报废光伏中硅的高价值回收。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2024-2030年,从工业及用户报废光伏中回收玻璃用于新光伏产品。

4、生态标签和能源标签

(1)技术指标。每年更新生命周期清单(LCI)数据库。

(2)研发重点。①TRL 5-7级技术示范:2022-2026年,通过生态设计加强光伏逆变器的可修复性;可持续性的整体评估。②TRL 7-8级技术旗舰项目:2022-2030年,进一步升级动态数据库,大规模实施生态标签。

5、质量保证以提高使用寿命和可靠性

(1)技术指标(到2030年)。①提高新技术(例如双面光伏)和新系统设计(例如浮动式光伏)的优良率评估准确性,不确定性小于5%(典型值为5%-10%)。②经扩展测试验证的光伏组件使用寿命达到40年。③在欧洲建立组合或顺序压力测试的测试能力。

(2)研发重点。①TRL 3-5级技术开发:2022-2028年,开发预测光伏组件及系统的数据驱动和/或物理模型;2022-2026年,开发确定长期退化的方法;2022-2024年,开发创新方法降低干热气候下的??榛肪澄露?,以增加能量输出。②TRL 5-7级技术示范:2021-2030年,示范涵盖新技术和系统设计的更准确优良率评估方法;2024-2027年,开发与天气或环境条件相关的材料和组件选择数据/设计工具。③TRL 7-8级技术旗舰项目:2022-2026年,建立组合或顺序压力测试设施;2025-2030年,确立光伏??槿≈し椒?;2026-2030年,通过虚拟原型工具预测热-机械失效可能性。

6、提高现场性能和可靠性

(1)技术指标。②到2030年,确保在40年内经过验证的系统能量输出至少维持在初始水平的80%。②成本降低15%,到2025年光伏性能数据库中50吉瓦机组平均运行时间至少达到3年,到2030年100吉瓦机组运行时间至少达到7年。

(2)研发重点。①TRL 3-5级技术开发:2021-2030年,开发预测性维护算法;开发嵌入式传感器,使用现场自主无人机。②TRL 5-7级技术示范:2022-2028年,工程总包和运行维护友好型光伏组件及系统设计,开发复合或集成监控诊断图像解决方案;2022-2026年,运维优化指标的大规模有效使用,开发完全诊断方法。③TRL 7-8级技术旗舰项目:2024-2030年,开发数据驱动和或物理模型/可靠性模型,建立光伏电站性能的大规模数据库。

7、可融资性、保证和合同条款

(1)技术指标(到2030年)。①与基准水平相比,公用事业规模光伏的典型加权资本成本降低1%。②确定具有相关风险的???、逆变器和支撑结构的保修级别。

(2)研发重点。①TRL 3-5级技术开发:2021-2025年,基于统计分析得出产品保证。②TRL 5-7级技术示范:2021-2025年,新的运行维护策略;2025-2030年,通过工程总承包合同提供具有不同成本的多种保修选项。③TRL 7-8级技术旗舰项目:2021-2025年,开发去风险平台;2023-2030年,开发渐进式重新授权方案。

三、多样化的应用和集成

1、建筑光伏

(1)技术指标(到2030年)。①建筑能源覆盖:需求覆盖率>50%,能源自给率>30%,电力自消费>80%。②建筑光伏成本比2020年水平降低50%以上。③产品运行寿命超过35年。④与2020年水平相比,产品可回收性提高50%,并符合建筑行业标准。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,研发超长寿命产品及组件,形成可定制的工业产品,成为建筑行业价值链的一部分。②TRL 3-5级技术开发:2021-2027年,开发具有不同尺寸、抗脱落、美观的光伏??榛チ际?。③TRL 5-7级技术示范:2022-2028年,用于智能光伏及双面光伏的透明和不透明围护部件。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2024-2030年,建立可批量生产定制建筑光伏的生产线。

2、车辆集成光伏

(1)技术指标(到2030年)。①开发不同的电池、互连以及封装技术和材料。②车辆能源覆盖:平均续航里程增加40%,充电次数减少50%。③支持欧洲光伏价值链深度融入汽车行业。④根据欧盟道路和车辆要求以及安全/维修/维护标准,在安全性、电磁兼容性、可回收性等方面调整光伏性能。⑤产品外观和美学符合汽车行业标准。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,超快最大功率点追踪技术和耐部分遮挡性能。②TRL 3-5级技术开发:2022-2027年,产品适合车辆安全和回收标准,开发与寿命、外观和维修相关的互连和封装。③TRL 5-7级技术示范:2023-2028年,车辆集成光伏的试生产线。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2025-2030年,示范集成光伏产品的汽车生产线。

3、农业光伏和景观集成

(1)技术指标(到2030年)。通过生命周期分析,到2025年确定最具协同作用的电厂-光伏技术-农业布局,到2027年进一步评估,到2030年在公用事业规模发电厂部署,具体将实现:①正协同平衡,即能源和作物的综合产出超过任何单一产出;②通过区域内不同作物-能源的组合优化使产品多样化;③通过光伏电池板优化收集来改善用水。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,光伏生产适应优化作物的透明条件。②TRL 3-5级技术开发:2022-2027年,开发适合景观集成以及公众接受的光伏产品。③TRL 5-7级技术示范:2023-2028年,中试规模农业-光伏电站的区域多样化示范。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2025-2030年,优化作物-能源的实际规模示范。

4、浮动式光伏

(1)技术指标(到2030年)。①与2020年相比,将浮动式光伏成本降低50%以上。②发挥浮动式光伏的固有优势,如冷却、跟踪等。③增加浮动式光伏的使用寿命,使其接近或与陆上光伏相当(大于35年)。④与2020年相比,可回收性提高50%以上。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,改进??榧癇oS组件的寿命。②TRL 3-5级技术开发:2022-2027年,开发浮动式光伏的能量输出性能预测技术,示范浮动式光伏的中性或正生态影响。③TRL 5-7级技术示范:2023-2028年,中等波浪高度浮动式光伏试点电站的示范,浮动式光伏结合风能或氢能的试点示范。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2025-2030年,海上浮动式光伏示范。

5、基础设施集成光伏

(1)技术指标(到2030年)。与2020年相比:①将基础设施集成光伏成本降低50%以上,同时维持基础设施的主要功能;②将基础设施集成光伏运行寿命提高80%以上;③可回收性提高50%以上。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,开发特定应用的包装/封装/连接器,改进在交通繁忙路段集成光伏的耐磨性。②TRL 3-5级技术开发:2022-2027年,测试防撞栏集成光伏的安装。③TRL 5-7级技术示范:2022-2028年,示范隔音屏集成光伏。

6、低功率能量收集光伏

(1)技术指标(到2030年)。①在200-500勒克斯白光照明范围内,将光伏??榈牡凸庹展庾恍侍岣?5%;②与2020年水平相比,成本降低50%以上;③运行寿命延长5年以上;④与2020年水平相比,可回收性提高50%以上,并符合室内或消费品标准。

(2)研发重点。①TRL 2-3级技术早期研发:2021-2026年,开发高效的低光照光伏,采用替代材料基板(如塑料、纸张)。②TRL 3-5级技术开发:2022-2028年,将光伏与储能元件集成。③TRL 5-7级技术示范:2024-2028年,集成完全能量自主设备。④TRL 7-8级技术旗舰项目:2025-2030年,将能量自主设备用于信息和通信领域。

四、智慧能源系统集成

1、分布式智能控制

(1)技术指标(到2030年)。①开发支持储能的光伏准确预测工具;②通过智能逆变器支持系统频率控制;③智能逆变器的并网能力。

(2)研发重点。①TRL 5-8级技术开发、示范及旗舰项目:2021-2026年,智能逆变器并网能力的开发及示范。②TRL 6-8级技术示范及旗舰项目:2021-2025年,精确预测工具;2022-2025年,智能逆变器支持系统频率的示范。

2、光伏集成到直流网以提高效率

(1)技术指标(到2030年)。①直流供电系统直接用于供应热、冷和热水;②建筑物混合交/直流系统标准化;③通过混合交/直流能源社区系统实现效率提高30%。

(2)研发重点。①TRL 6-8级技术示范及旗舰项目:2021-2025年,建筑物混合交/直流系统标准化,通过混合交/直流能源社区系统实现效率提高30%。

3、复合系统(包括需求灵活性)

(1)技术指标(到2030年)。①开发复合可再生能源解决方案以发挥低成本光伏的益处;②开发复合可再生能源解决方案以利用储能系统的附加优势;③开发复合可再生能源解决方案以发挥负荷灵活性益处。

(2)研发重点。①TRL 6-8级技术示范及旗舰项目:2021-2025年,将光伏与其他发电结合以发挥低成本光伏的益处;2022-2027年,开发包含储能的复合可再生能源系统;2022-2030年,开发灵活性负荷的复合可再生能源系统。

4、聚合能源和虚拟电厂

(1)技术指标(到2030年)。①为系统提供聚合服务的工具组合;②能源社区标准化运行模式;③集成电网分级控制的标准化。

(2)研发重点。①TRL 6-8级技术示范及旗舰项目:2021-2025年,开发为系统提供聚合服务的工具组合;2022-2027年,开发能源社区的标准化运行模式;2022-2030年,实现集成电网分级控制的标准化。

5、可再生能源智能电网通信和运行的互操作性

(1)技术指标(到2030年)。①基于逆变器的互操作控制系统;②系统通信协议连通性;③完全互操作的先进(远程可控)逆变器服务。

(2)研发重点。①TRL 6-8级技术示范及旗舰项目:2021-2025年,开发基于逆变器的互操作控制系统;2022-2027年,开发系统通信协议连通性技术;2022-2030年,开发先进的逆变器服务。

五、转型的社会经济效益

1、太阳能光伏部署的广泛社会参与

(1)主要目标。①可再生能源/光伏合作社;②可再生能源/光伏能源社区。

(2)重点举措。①利益相关者:2021-2030年,简化监管;2023-2030年,为个人或集体的光伏部署提供机会。②研究:2021-2030年,增强实施吸引力的因素研究;2022-2030年,简化实施的流程。

2、促进在城市的部署

重点举措。①城市、区域、能源社区:2021-2030年,设计监管和行政环境的举措。②居民和供应者:2022-2029年,科学界和市政利益相关者之间的协作;2023-2030年,融资和众筹解决方案的可行性。③国家监管机构:2023-2030年,确保光伏行业和建筑业光伏的发展空间。

[1]材料护照(materialpassport),记录了材料的生产、组成、使用等信息,为材料报废和再利用提供相关信息,用于材料的循环经济。

关键字:光伏

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