光伏市場(chǎng)與光伏支架
光伏行業(yè)發(fā)展前景及趨勢(shì)預(yù)測(cè)
光伏行業(yè)發(fā)展前景及趨勢(shì)預(yù)測(cè)
2020年12月12日，習(xí)近平主席在氣候雄心峰會(huì)上宣布，到2030年，中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右。為達(dá)到此目標(biāo)，在“十四五”期間，我國(guó)光伏年均新增光伏裝機(jī)或?qū)⒃?0-110GW之間。
為達(dá)成2030年碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，光伏行業(yè)將成為長(zhǎng)期處于高速發(fā)展的新能源行業(yè)之一，預(yù)期2027年將保持70-120GW左右的新增裝機(jī)量，2027年我國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)累計(jì)裝機(jī)量可能在827-938GW之間。
央國(guó)企加速光伏制造
或配合產(chǎn)業(yè)配套，或保障供應(yīng)鏈，在光伏制造領(lǐng)域，央國(guó)企開(kāi)始動(dòng)作頻頻。截至目前已有十余家央企和地方國(guó)企開(kāi)展光伏制造項(xiàng)目，六大發(fā)電集團(tuán)中僅大唐未見(jiàn)動(dòng)作。其中華能與中南光電、華電、國(guó)家電投等也開(kāi)始生產(chǎn)光伏支架。
值得重視的是，除了常見(jiàn)的合作模式外，自建模式逐漸增多。如國(guó)家電投以黃河公司為平臺(tái)，涉及多晶硅、硅片、電池、組件、支架、光伏電站規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、檢測(cè)評(píng)價(jià)及組件回收等全產(chǎn)業(yè)鏈。
2023年開(kāi)年，國(guó)家電投再投5GWHJT光伏電池及組件。華能自建“華能智鏈光伏組件OEM生產(chǎn)線”。華電洪湖光伏發(fā)電暨光伏裝備制造項(xiàng)目落戶湖北洪湖市...
海上光伏項(xiàng)目起步
隨著光伏電站用地矛盾凸顯，沿海省份開(kāi)始向深海挺進(jìn)。
2022年，新能源標(biāo)桿省份山東打響規(guī)模化海上光伏“第一槍”，將打造“環(huán)渤海、沿黃?！彪p千萬(wàn)千瓦級(jí)海上光伏基地，總裝機(jī)規(guī)模高達(dá)42GW。
與此同時(shí)，首批樁基固定式海上光伏項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)配置，正式打響全國(guó)海上光伏“第一槍”，10個(gè)項(xiàng)目總規(guī)模高達(dá)11.25GW，由國(guó)家電投、國(guó)家能源集團(tuán)、山東能源集團(tuán)等19家“首吃螃蟹”。按照政策，2022年和2023年的開(kāi)工規(guī)模分別為3.8GW和4.7GW。
| 序號(hào) | 項(xiàng)目編號(hào) | 投資主體 |
|---|---|---|
| 1 | HG1 |
中國(guó)電力國(guó)際發(fā)展有限公司（牽頭） 浙江正泰新能源開(kāi)發(fā)有限公司 |
| 2 | HG14 |
國(guó)家能源集團(tuán)新能源有限責(zé)任公司（牽頭） 遠(yuǎn)景能源有限公司 |
| 3 | HG15 |
山東能源集團(tuán)有限公司（牽頭） 明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司 |
| 4 | HG16 |
國(guó)家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司（牽頭） 萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司 天合光能股份有限公司 中鐵十四局集團(tuán)有限公司 |
| 5 | HG21 |
中國(guó)華能集團(tuán)有限公司（牽頭） 隆基綠能科技股份有限公司 山東海洋集團(tuán)有限公司 |
| 6 | HG30 | 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司 |
| 7 | HG32 |
山東發(fā)展投資控股集團(tuán)有限公司 國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司 國(guó)家能源集團(tuán)新能源有限責(zé)任公司 |
| 8 | HG34 |
國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司 力諾集團(tuán)股份有限公司 |
| 9 | HG37 |
中國(guó)電力建設(shè)股份有限公司 山東海洋集團(tuán)有限公司 |
| 10 | HG38 |
中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司 中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司 隆基綠能科技股份有限公司 |
當(dāng)然，需要重視的是，當(dāng)下海上光伏在前期手續(xù)辦理、項(xiàng)目施工建設(shè)、后期運(yùn)維管理等各個(gè)階段均存在著挑戰(zhàn)。而行業(yè)困境也將進(jìn)一步倒逼企業(yè)創(chuàng)新，新一輪海上競(jìng)賽鳴槍。
光伏支架的選擇
根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和中國(guó)“十四五”規(guī)劃，太陽(yáng)能發(fā)電在“十四五”（2021~2025）期間，光伏發(fā)電總裝機(jī)量會(huì)從2.3億千瓦增長(zhǎng)至5.51億千瓦，平均每年的裝機(jī)量為0.642億千瓦（64.2GW）。
根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，每MW需求30~40噸光伏支架測(cè)算，每年光伏支架需求量為193~257萬(wàn)噸。目前市場(chǎng)上支架材料以鋼、鋁和復(fù)合材料為主。各具其優(yōu)缺點(diǎn)：
鋼材與鋁材支架之間的優(yōu)缺點(diǎn)
1、材料強(qiáng)度方面
支架一般采用Q235B鋼材與鋁合金擠壓型材6063 T6，兩者設(shè)計(jì)強(qiáng)度對(duì)比見(jiàn)下表：
表1：強(qiáng)度對(duì)比表（N/mm2）
| 材料名稱 | 抗拉、抗壓、抗彎 | 抗剪 |
|---|---|---|
| 鋼材Q235B | 215 | 125 |
| 6063 T6 | 150 | 85 |
強(qiáng)度方面，6063 T6鋁合金大概為Q235 B鋼材的68%-69%，所以一般在強(qiáng)風(fēng)地區(qū)、跨度比較大等情況下鋼材優(yōu)于鋁合金型材。
2、撓度變形方面
結(jié)構(gòu)的撓度變形與型材的形狀尺寸、彈性模量（材料固有的一個(gè)參數(shù)）有關(guān)系，與材料的強(qiáng)度沒(méi)有直接聯(lián)系。
表2：在同等的截面條件下兩者的綜合對(duì)比
| 材料名稱 | 彈性模量 | 密度 |
|---|---|---|
| 鋼材Q235B | 206 GPa | 7.85g/cm3 |
| 6063 T6 | 70GPa | 2.71g/cm3 |
在同等條件下，鋁合金型材變形量是鋼材的2.9倍，重量是鋼材的35%，造價(jià)方面在同等重量下，鋁材是鋼材的3倍。所以一般在強(qiáng)風(fēng)地區(qū)、跨度比較大、造價(jià)方面等條件鋼材優(yōu)于鋁合金型材。
3、防腐蝕方面
目前支架主要的防腐蝕方式鋼材采用熱浸鍍鋅55-80μm，鋁合金采用陽(yáng)極氧化5-10μm。
鋁合金在大氣環(huán)境下，處于鈍化區(qū)，其表面形成一層致密的氧化膜，阻礙了活性鋁基體表面與周圍大氣相接觸，故具有非常好的耐腐蝕性，且腐蝕速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。
鋼材在普通條件下（C1-C4類環(huán)境），80μm鍍鋅厚度能保證使用20年以上，但在高濕度工業(yè)區(qū)或高鹽度海濱甚至溫帶海水里則腐蝕速度加快，鍍鋅量需要100μm以上，并且需要每年定期維護(hù)。
在防腐蝕方面鋁合金遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)異于鋼材。
4、其他方面對(duì)比
外觀：鋁合金型材有很多種表面處理方式，如陽(yáng)極氧化、化學(xué)拋光、氟碳噴涂、電泳涂漆等。外表美觀并能適應(yīng)各種強(qiáng)腐蝕作用的環(huán)境。
鋼材則一般采用熱浸鍍鋅、表面噴涂、油漆涂層等方式。外觀差于鋁合金型材。在防腐蝕方面也差于鋁型材。
截面多樣性：鋁合金型材一般加工方式有擠壓、鑄造、折彎、沖壓等方式。擠壓生產(chǎn)是目前主流生產(chǎn)方式，通過(guò)開(kāi)擠壓模的方式，可以達(dá)到生產(chǎn)出任意任意截面型材，并且生產(chǎn)速度比較快。
鋼材則一般采用輥壓、鑄造、折彎、沖壓等方式。目前輥壓是生產(chǎn)冷彎型鋼的主流生產(chǎn)方式。截面則需要通過(guò)輥壓輪組來(lái)調(diào)節(jié)，但一般機(jī)器定型后只能生產(chǎn)同類產(chǎn)品，尺寸方面調(diào)節(jié)，而截面形狀無(wú)法改變，如C型鋼、Z型鋼等截面。輥壓生產(chǎn)方式則比較固定，生產(chǎn)速度比較快。
5、綜合性能對(duì)比
- 鋁合金型材質(zhì)量輕、外表美觀、防腐蝕性能極佳，一般用于對(duì)承重有要求的屋頂電站、強(qiáng)腐蝕環(huán)境、化工廠電站等采用鋁合金做支架則會(huì)有更好的效果。
- 鋼材強(qiáng)度高、承受荷載時(shí)撓度變形小，一般用于普通情況下的電站或用于受力比較大的部件。
- 造價(jià)方面：一般情況下，基本風(fēng)壓在0.6kN/m2，跨度在2m以下，鋁合金支架造價(jià)為鋼結(jié)構(gòu)支架的1.3-1.5倍。在小跨度體系中，（如彩鋼板屋頂）鋁合金支架與鋼結(jié)構(gòu)支架造價(jià)相差比較小，并且在重量方面鋁合金比鋼支架要輕很多，所以非常適合用于屋頂電站。
在大風(fēng)地區(qū)、跨度要求比較大則采用鋼支架在經(jīng)濟(jì)上有明顯的效益。
復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、可設(shè)計(jì)性好、耐腐蝕、絕緣等特點(diǎn)，復(fù)合材料支架應(yīng)運(yùn)而生。
復(fù)合材料是由多種材料高溫聚合而成，其質(zhì)量受成型工藝、原輔材料、環(huán)境、工人素質(zhì)等多方面因素影響，質(zhì)量的不穩(wěn)定及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失困擾著復(fù)合材料光伏支架的推廣及應(yīng)用，尤其是戶外惡劣環(huán)境，抗老化性有待檢驗(yàn)。
| 材質(zhì) | 密度g/cm3 | 元/噸 | 元/米 | 耐久年 | 優(yōu)缺點(diǎn) |
|---|---|---|---|---|---|
| 鋼材（鋅鋁鎂） | 7.85 | 6500-8000 | 13-18 | 25 | 強(qiáng)度高，耐腐蝕差。適用風(fēng)力大電站 |
| 鋁材 | 2.71 | 24000 | 14-23 | 25 | 強(qiáng)度一般，耐腐蝕較好。適用分布式屋頂 |
| 復(fù)合材料 | 2.12 | 35000 | 12-30 | 30 | 強(qiáng)度高，耐腐蝕好。適應(yīng)性強(qiáng) |
綜上所述 ，三種材料支架在內(nèi)陸干燥地區(qū)均可適用。鋼材支架是已知應(yīng)用較早且獲得認(rèn)可的光伏支架。如果鍍層低于65μm，3年左右會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕，15年會(huì)發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。
如果防腐涂層能達(dá)到30年耐久性，在海上光伏應(yīng)用將成為首選。因?yàn)殇X材抗風(fēng)強(qiáng)度低，且成本較高；復(fù)合支架雖然宣傳不錯(cuò)，成本比鋼架高，實(shí)際應(yīng)用效果有待檢驗(yàn)，特別是耐老化性能。
確定目標(biāo)市場(chǎng)
陸地光伏市場(chǎng)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，空間會(huì)越來(lái)越小，海上光伏潛力巨大。陸地光伏支架現(xiàn)有的防腐工藝不適應(yīng)海上環(huán)境。目前光伏尤其是海上光伏防腐還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。推動(dòng)并建立海上光伏防腐標(biāo)準(zhǔn)及體系，必將主導(dǎo)巨大的海上光伏市場(chǎng)。
