光伏产业变革：智能光伏时代开启
发布时间：2023-09-16
来源：钛媒体
近日，工业和信息化部、财政部联合印发《电子信息制造业2023—2024年稳增长行动方案》（以下简称《方案》）。《方案》提出，深入实施《智能光伏产业创新发展行动计划（2021—2025年）》（以下简称《行动计划（2021—2025年）》），推动“智能光伏+储能”在工业、农业、建筑、交通及新能源汽车等领域创新应用，发布第四批智能光伏试点示范名单。
上一个计划周期是2018年4月由工信部、国家能源局等六部门印发的《智能光伏产业发展行动计划（2018-2020年）》。该计划使得我国在智能光伏工厂建设方面成效显著，行业向自动化、信息化、智能化发展。
本次《行动计划（2021—2025年）》指出，到2025年，光伏行业智能化水平显著提升，产业技术创新取得突破。新型高效太阳能电池量产化转换效率显著提升，形成完善的硅料、硅片、装备、材料、器件等配套能力。智能光伏产业生态体系建设基本完成，与新一代信息技术融合水平逐步深化。智能制造、绿色制造取得明显进展，智能光伏产品供应能力增强。支撑新型电力系统能力显著增强，智能光伏特色应用领域大幅拓展。智能光伏发电系统建设卓有成效，适应电网性能不断增强。在绿色工业、绿色建筑、绿色交通、绿色农业、乡村振兴及其它新型领域应用规模逐步扩大，形成稳定的商业运营模式，有效满足多场景大规模应用需求。
我国光伏制造以及光伏发电规模居于世界首位
截至目前，我国光伏制造以及光伏发电规模均位于世界首位，2022年我国太阳能光伏发电量达到了96.6 GW，占全球总量（231 GW）的42%，光伏发电装机容量累计达到462 GW，占全球总量（1233 GW）的37.5%。此外2022年中国新增能源中，太阳能光伏占比为44%，如果考虑到风电，可达到64%。随着技术的突破，我国光伏组件制造以及应用安装的成本不断降低，加上我国拥有着完整的光伏产业链，国内光伏企业加强了海外市场的拓展，今年上半年我国光伏产品出口总额达到289.2亿美元，同比增长11.6%。
目前我国光伏产业已经从成长期进入到成熟期。今年上半年我们不乏看到上游硅料企业的技术创新使得产能不断释放，甚至达到一定程度的产能过剩，从而引起硅料价格的巨幅下降。同时也看到光伏组件以及装机等相关企业受益于技术发展而降低成本，提高性能，因此获得订单量激增，海外订单与合作也取得突破性进展。我国光伏产业上下游制造转型和持续的技术创新是光伏产业发展的必须性与必要性。智能光伏不仅可以带动光伏产业降本增效，还能带动其他相关产业产值的增长，甚至还带动地域性平衡发展。
智能光伏应用场景
简单来说“智能光伏”就是在传统光伏发电系统应用互联网、大数据与人工智能等新兴技术，使电站设备及光伏系统数字化、智能化。
智能光伏是基于光伏发电和信息技术的创新融合，最终呈现出智能化光伏电站。智能光伏的实现需要对从电站建设到运维的全部流程进行优化和创新，将数字信息技术、互联网技术和光伏技术进行深度融合，最终实现优化初始投资、降低运维成本、提高系统发电量、增加投资回报率等，并且能够适应各种复杂的场景，例如大型地面电站、山地丘陵、农光互补和渔光互补等。
《行动计划（2021—2025年）》提到，推动“智能光伏+储能”在工业、农业、建筑、交通及新能源汽车等领域创新应用。充分利用其绿色性、可再生性、分布式建设优势、智能化管理、广泛适用性的特点。
智能光伏+工业
《行动计划（2021—2025年）》中提到鼓励工业园区、新型工业化产业示范基地等建设光伏应用项目，制定可再生能源占比的具体评价办法，新建工业厂房满足光伏发电系统安装要求，推动工业园区等绿色发展。鼓励建设工业绿色微电网，实现厂房光伏、分布式风电、多元储能、高效热泵、余热余压利用、智慧能源管控系统等集成应用，促进多能高效互补利用。
智能光伏在工业方面的应用，不仅可以使得高耗能工业绿色发展，减少碳排放，还可以使得其发电更加减少对传统化石能源的依赖，实现可持续发展。并且也可以利用其自身的智能化对工业用电进行智慧管理，达到更高的使用效率以及更合理的储能。
例如工业园区综合能源系统，太阳能电池板可以与储能系统、智能微电网等相结合，为工业园区提供稳定、可靠的电力供应，同时降低能源消耗和碳排放；钢铁行业与采矿业应用智能光伏可以减少化石能源依赖，发电成本降低，碳排放降低。除此之外，制造业也将受益，在江苏省镇江市某金属制品加工企业，通过将光伏发电与工业生产相结合，企业每年可减少能源消耗和污染排放达30%以上。
目前下列光伏企业在智能光伏应用到工业领域上拥有一些经验，部分产品已在市场中得到广泛应用。例如派能科技、固德威、阳光电源、许继电气、海螺新材等。
智能光伏+农业
《行动计划（2021—20225年）》中提到加快农业绿色低碳循环发展，推动有条件地区在农业设施棚顶安装太阳能组件发电，棚下开展农业生产，将光伏发电与农业设施有机结合，在种养殖、农作物补光、光照均匀度与透光率调控、智能运维、高效组件开发等方面开展深度创新。鼓励探索光伏农业新兴模式，推进农业绿色发展，促进农民增收。
将光伏技术应用到农业生产中，可以实现农业生产的智能化和绿色化升级。例如光伏种植可以利用光伏发电技术，为设施农业提供电力，支持高效农业的发展；光伏养殖可以在养殖业中应用光伏发电技术提高土地和水资源的利用率；光伏水利可以利用光伏发电技术为水利设施提供电力，实现农田灌溉、水产养殖等农业生产的智能化和绿色化升级；光伏村舍可以利用光伏发电技术为农村居民提供电力，同时结合智能家居、智能安防等信息技术，实现农村生活的智能化和绿色化升级等。
此外，还可以将光伏技术与其他农业生产方式相结合，例如菌菇光伏、蔬菜（瓜果）光伏、畜禽（牧业）光伏、林光、药材光伏等，建立生态复合模式，提高农业生产效率和经济效益。
智能光伏+建筑
《行动计划（2021—2025年）》中提到在有条件的城镇和农村地区，统筹推进居民屋面智能光伏系统，鼓励新建政府投资公益性建筑推广太阳能屋顶系统。开展以智能光伏系统为核心，以储能、建筑电力需求响应等新技术为载体的区域级光伏分布式应用示范。提高建筑智能光伏应用水平。积极开展光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑建设示范。
目前光伏应用到建筑中主要以光伏与建筑一体化（BIPV）与光伏与建筑结合（BAPV）为主。光伏与建筑一体化（BIPV）指将光伏板集成到建筑立面或屋顶上，使其成为建筑的一部分，以实现建筑的自给自足和节能减排。BIPV既可以是永久性的，也可以是可拆卸的，具有灵活性和可维护性。光伏与建筑结合（BAPV）是在建筑立面或屋顶上安装光伏发电系统，不改变建筑本身的结构和功能，也不影响建筑的美观和实用性。BAPV可以实现建筑的绿色化升级，提高能源利用效率。而智能光伏应用到建筑可以将光伏发电系统与建筑智能化系统相结合，实现建筑的智能化和绿色化升级。智能光伏建筑可以利用太阳能资源，优化能源利用，提高能源效率，同时可以降低建筑能耗和排放，提高建筑的经济和社会效益。
目前涉及到相关概念的上市公司有森特股份、东南网架、天合光能、金刚玻璃、中装建设、瑞和股份等。
智能光伏+交通
《行动计划（2021—2025年）》中提到加快“光伏+交通”等融合发展项目推广应用，推动交通领域光伏电站及充电桩示范建设。坚持充分论证、因地制宜、试点先行的原则，鼓励光伏发电在公路服务区(停车场)、加油站、公路边坡、公路隧道、公交货运场站、港口码头、航标等导助航设施、码头趸船、海岛工作站点等领域的应用。
在此前我国已发展了光伏公路、光伏停车场、光伏机场、光伏铁路以及光伏地铁等等，此外，光伏发电技术也应用到公交车站、桥隧、高速公路等交通基础设施中，实现交通系统的多元化和绿色化发展。随着进一步的发展，光伏将更大程度的融入到交通中，并且智能光伏将有效的使之升级，使得道路的各个元素不仅降本增效、绿色升级，还可以通过智能化达到有效控制，使得道路交通发展满足社会发展需要，提供强力保障的同时自身可以有效、智能管理，增加效率。
目前相关上市公司有英利集团、申通地铁、中能电气等。
智能光伏+通信
《行动计划（2021—2025年）》中提到面向数据中心、5G等新型基础设施不同应用场景需求，在光能资源丰富区域，积极探索开发技术先进、经济适用的智能光伏产品及方案，支持智能光伏在信息通信领域的示范应用，促进网络设施智能化改造和绿色化升级，推动信息通信行业节能创新水平提升。
智能光伏系统可以通过与通信技术的深度融合，将电站设备、发电系统以及整个光伏生态系统进行数字化、智能化升级。首先可以提高电力电子设备的利用率，通过引入先进的通信技术，智能光伏系统可以实现电力电子设备的实时监测、控制和优化，提高设备的利用率和可靠性。其次优化能源管理，实现对光伏发电系统的智能调度和管理，通过精准预测、优化运行等手段，降低系统的能量损失和管理成本，提高整体能效。最后提高电网稳定性，在新能源占比逐渐提高的新型电力系统中，高比例新能源接入和大规模电力电子设备应用使得系统更加复杂，电网运行面临电力电量平衡的不确定性增大、系统惯量水平下降等挑战。在此情况下，智能光伏+通信可以发挥重要作用，提高电网的稳定性和可靠性。
目前，应用于智能光伏+通信的通信方式主要包括无线通信、有线通信和卫星通信等。其中，无线通信是最常用的方式，如ZigBee、LoRa、NB-IoT等低功耗广域网（LPWAN）技术已被广泛应用于智能光伏领域。
目前涉及相关概念的上市公司有中贝通信、亨通光电、通威股份、晶科科技、特变电工等。
智能光伏+新能源汽车
智能光伏与新能源汽车的结合，可以实现新能源汽车的绿色、智能化发展。首先是光伏充电站，利用太阳能资源为新能源汽车提供充电服务，可以大大降低新能源汽车的使用成本，同时减少对传统能源的依赖。智能光伏的升级可以使得其增加效率，更为智慧的管控与连接区域的电站，用过数字化使其更为有效的储能。
此外智能光伏储能系统的应用可以将光伏发电与储能系统相结合，可以在用电高峰期时释放电能，缓解电力系统的压力，同时提高新能源汽车的用电可靠性。
智能光伏可以为新能源汽车提供更加智能化的服务。例如，蔚来在祁连山国家公园的V2G光伏自循环补能体系，通过光伏发电设施实现电网间的高效互联，为新能源汽车提供更加智能、高效的充电服务。
上一个计划周期是2018年4月由工信部、国家能源局等六部门印发的《智能光伏产业发展行动计划（2018-2020年）》。该计划使得我国在智能光伏工厂建设方面成效显著，行业向自动化、信息化、智能化发展。
本次《行动计划（2021—2025年）》指出，到2025年，光伏行业智能化水平显著提升，产业技术创新取得突破。新型高效太阳能电池量产化转换效率显著提升，形成完善的硅料、硅片、装备、材料、器件等配套能力。智能光伏产业生态体系建设基本完成，与新一代信息技术融合水平逐步深化。智能制造、绿色制造取得明显进展，智能光伏产品供应能力增强。支撑新型电力系统能力显著增强，智能光伏特色应用领域大幅拓展。智能光伏发电系统建设卓有成效，适应电网性能不断增强。在绿色工业、绿色建筑、绿色交通、绿色农业、乡村振兴及其它新型领域应用规模逐步扩大，形成稳定的商业运营模式，有效满足多场景大规模应用需求。
我国光伏制造以及光伏发电规模居于世界首位
截至目前，我国光伏制造以及光伏发电规模均位于世界首位，2022年我国太阳能光伏发电量达到了96.6 GW，占全球总量（231 GW）的42%，光伏发电装机容量累计达到462 GW，占全球总量（1233 GW）的37.5%。此外2022年中国新增能源中，太阳能光伏占比为44%，如果考虑到风电，可达到64%。随着技术的突破，我国光伏组件制造以及应用安装的成本不断降低，加上我国拥有着完整的光伏产业链，国内光伏企业加强了海外市场的拓展，今年上半年我国光伏产品出口总额达到289.2亿美元，同比增长11.6%。
目前我国光伏产业已经从成长期进入到成熟期。今年上半年我们不乏看到上游硅料企业的技术创新使得产能不断释放，甚至达到一定程度的产能过剩，从而引起硅料价格的巨幅下降。同时也看到光伏组件以及装机等相关企业受益于技术发展而降低成本，提高性能，因此获得订单量激增，海外订单与合作也取得突破性进展。我国光伏产业上下游制造转型和持续的技术创新是光伏产业发展的必须性与必要性。智能光伏不仅可以带动光伏产业降本增效，还能带动其他相关产业产值的增长，甚至还带动地域性平衡发展。
智能光伏应用场景
简单来说“智能光伏”就是在传统光伏发电系统应用互联网、大数据与人工智能等新兴技术，使电站设备及光伏系统数字化、智能化。
智能光伏是基于光伏发电和信息技术的创新融合，最终呈现出智能化光伏电站。智能光伏的实现需要对从电站建设到运维的全部流程进行优化和创新，将数字信息技术、互联网技术和光伏技术进行深度融合，最终实现优化初始投资、降低运维成本、提高系统发电量、增加投资回报率等，并且能够适应各种复杂的场景，例如大型地面电站、山地丘陵、农光互补和渔光互补等。
《行动计划（2021—2025年）》提到，推动“智能光伏+储能”在工业、农业、建筑、交通及新能源汽车等领域创新应用。充分利用其绿色性、可再生性、分布式建设优势、智能化管理、广泛适用性的特点。
智能光伏+工业
《行动计划（2021—2025年）》中提到鼓励工业园区、新型工业化产业示范基地等建设光伏应用项目，制定可再生能源占比的具体评价办法，新建工业厂房满足光伏发电系统安装要求，推动工业园区等绿色发展。鼓励建设工业绿色微电网，实现厂房光伏、分布式风电、多元储能、高效热泵、余热余压利用、智慧能源管控系统等集成应用，促进多能高效互补利用。
智能光伏在工业方面的应用，不仅可以使得高耗能工业绿色发展，减少碳排放，还可以使得其发电更加减少对传统化石能源的依赖，实现可持续发展。并且也可以利用其自身的智能化对工业用电进行智慧管理，达到更高的使用效率以及更合理的储能。
例如工业园区综合能源系统，太阳能电池板可以与储能系统、智能微电网等相结合，为工业园区提供稳定、可靠的电力供应，同时降低能源消耗和碳排放；钢铁行业与采矿业应用智能光伏可以减少化石能源依赖，发电成本降低，碳排放降低。除此之外，制造业也将受益，在江苏省镇江市某金属制品加工企业，通过将光伏发电与工业生产相结合，企业每年可减少能源消耗和污染排放达30%以上。
目前下列光伏企业在智能光伏应用到工业领域上拥有一些经验，部分产品已在市场中得到广泛应用。例如派能科技、固德威、阳光电源、许继电气、海螺新材等。
智能光伏+农业
《行动计划（2021—20225年）》中提到加快农业绿色低碳循环发展，推动有条件地区在农业设施棚顶安装太阳能组件发电，棚下开展农业生产，将光伏发电与农业设施有机结合，在种养殖、农作物补光、光照均匀度与透光率调控、智能运维、高效组件开发等方面开展深度创新。鼓励探索光伏农业新兴模式，推进农业绿色发展，促进农民增收。
将光伏技术应用到农业生产中，可以实现农业生产的智能化和绿色化升级。例如光伏种植可以利用光伏发电技术，为设施农业提供电力，支持高效农业的发展；光伏养殖可以在养殖业中应用光伏发电技术提高土地和水资源的利用率；光伏水利可以利用光伏发电技术为水利设施提供电力，实现农田灌溉、水产养殖等农业生产的智能化和绿色化升级；光伏村舍可以利用光伏发电技术为农村居民提供电力，同时结合智能家居、智能安防等信息技术，实现农村生活的智能化和绿色化升级等。
此外，还可以将光伏技术与其他农业生产方式相结合，例如菌菇光伏、蔬菜（瓜果）光伏、畜禽（牧业）光伏、林光、药材光伏等，建立生态复合模式，提高农业生产效率和经济效益。
智能光伏+建筑
《行动计划（2021—2025年）》中提到在有条件的城镇和农村地区，统筹推进居民屋面智能光伏系统，鼓励新建政府投资公益性建筑推广太阳能屋顶系统。开展以智能光伏系统为核心，以储能、建筑电力需求响应等新技术为载体的区域级光伏分布式应用示范。提高建筑智能光伏应用水平。积极开展光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑建设示范。
目前光伏应用到建筑中主要以光伏与建筑一体化（BIPV）与光伏与建筑结合（BAPV）为主。光伏与建筑一体化（BIPV）指将光伏板集成到建筑立面或屋顶上，使其成为建筑的一部分，以实现建筑的自给自足和节能减排。BIPV既可以是永久性的，也可以是可拆卸的，具有灵活性和可维护性。光伏与建筑结合（BAPV）是在建筑立面或屋顶上安装光伏发电系统，不改变建筑本身的结构和功能，也不影响建筑的美观和实用性。BAPV可以实现建筑的绿色化升级，提高能源利用效率。而智能光伏应用到建筑可以将光伏发电系统与建筑智能化系统相结合，实现建筑的智能化和绿色化升级。智能光伏建筑可以利用太阳能资源，优化能源利用，提高能源效率，同时可以降低建筑能耗和排放，提高建筑的经济和社会效益。
目前涉及到相关概念的上市公司有森特股份、东南网架、天合光能、金刚玻璃、中装建设、瑞和股份等。
智能光伏+交通
《行动计划（2021—2025年）》中提到加快“光伏+交通”等融合发展项目推广应用，推动交通领域光伏电站及充电桩示范建设。坚持充分论证、因地制宜、试点先行的原则，鼓励光伏发电在公路服务区(停车场)、加油站、公路边坡、公路隧道、公交货运场站、港口码头、航标等导助航设施、码头趸船、海岛工作站点等领域的应用。
在此前我国已发展了光伏公路、光伏停车场、光伏机场、光伏铁路以及光伏地铁等等，此外，光伏发电技术也应用到公交车站、桥隧、高速公路等交通基础设施中，实现交通系统的多元化和绿色化发展。随着进一步的发展，光伏将更大程度的融入到交通中，并且智能光伏将有效的使之升级，使得道路的各个元素不仅降本增效、绿色升级，还可以通过智能化达到有效控制，使得道路交通发展满足社会发展需要，提供强力保障的同时自身可以有效、智能管理，增加效率。
目前相关上市公司有英利集团、申通地铁、中能电气等。
智能光伏+通信
《行动计划（2021—2025年）》中提到面向数据中心、5G等新型基础设施不同应用场景需求，在光能资源丰富区域，积极探索开发技术先进、经济适用的智能光伏产品及方案，支持智能光伏在信息通信领域的示范应用，促进网络设施智能化改造和绿色化升级，推动信息通信行业节能创新水平提升。
智能光伏系统可以通过与通信技术的深度融合，将电站设备、发电系统以及整个光伏生态系统进行数字化、智能化升级。首先可以提高电力电子设备的利用率，通过引入先进的通信技术，智能光伏系统可以实现电力电子设备的实时监测、控制和优化，提高设备的利用率和可靠性。其次优化能源管理，实现对光伏发电系统的智能调度和管理，通过精准预测、优化运行等手段，降低系统的能量损失和管理成本，提高整体能效。最后提高电网稳定性，在新能源占比逐渐提高的新型电力系统中，高比例新能源接入和大规模电力电子设备应用使得系统更加复杂，电网运行面临电力电量平衡的不确定性增大、系统惯量水平下降等挑战。在此情况下，智能光伏+通信可以发挥重要作用，提高电网的稳定性和可靠性。
目前，应用于智能光伏+通信的通信方式主要包括无线通信、有线通信和卫星通信等。其中，无线通信是最常用的方式，如ZigBee、LoRa、NB-IoT等低功耗广域网（LPWAN）技术已被广泛应用于智能光伏领域。
目前涉及相关概念的上市公司有中贝通信、亨通光电、通威股份、晶科科技、特变电工等。
智能光伏+新能源汽车
智能光伏与新能源汽车的结合，可以实现新能源汽车的绿色、智能化发展。首先是光伏充电站，利用太阳能资源为新能源汽车提供充电服务，可以大大降低新能源汽车的使用成本，同时减少对传统能源的依赖。智能光伏的升级可以使得其增加效率，更为智慧的管控与连接区域的电站，用过数字化使其更为有效的储能。
此外智能光伏储能系统的应用可以将光伏发电与储能系统相结合，可以在用电高峰期时释放电能，缓解电力系统的压力，同时提高新能源汽车的用电可靠性。
智能光伏可以为新能源汽车提供更加智能化的服务。例如，蔚来在祁连山国家公园的V2G光伏自循环补能体系，通过光伏发电设施实现电网间的高效互联，为新能源汽车提供更加智能、高效的充电服务。
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