纪振双：市场机制下，光伏发电技术朝哪走？
市场机制下，光伏发电应有技术特征及产业技术发展方向探究
北京鉴衡认证中心副主任 纪振双
以“发改价格〔2025〕136号”的发布为节点，光伏发电由“计划体制”向“市场机制”转变的大门已正式开启，产业正经受转型发展的大考，需要尽快找到突围之道。本文从光伏发电优、劣势分析入手，从更好地满足市场需要的角度，就光伏发电技术发展方向及其应有的技术形态和特征进行了探究。
一、光伏发电优、劣势分析及发展战略探究
图1为根据作者体会，给出的光伏发电“优势（Strengths）—劣势（Weaknesses）—机会（Opportunities）—威协（Threats）”（SWOT）分析简图。
图1. 光伏发电“SWOT”分析简图
拉长板（Strengths）、补短板（Weaknesses）应是未来产业技术的主攻方向，也是优势企业脱颖而出的机会所在。另外，资源条件决定，光伏发电某些劣势不可能完全弥合，市场竞争角度，产业未来发展的总体战略应是“清洁+低价”。
二、光伏电站应有技术特征及产业技术发展方向简析
中长期看，围绕未来的市场需求，以光伏与储能及其他功率和能量调节手段深度融合为基础，以数字化和智能化手段为支撑，将电站作为“集成性产品”，用产品思维考虑未来的光伏或光储发电，应具备以下技术特征。
系统出力方面，源荷一体、时序匹配、精准高效；
系统安全方面，风险主导、概率控制、主动适配；
可信性管理方面，上下贯通、兼容有序、智能极简。
围绕终端需求及电站应有的技术特性，产业需要打破惯性思维，上下游协同，依靠技术进步，不断提升产业的竞争能力。
1、通过光储融合，抑制波动、改善光伏出力形态并缓解发用电时序失配问题，是解决当下突出问题的有效手段。长远看，太阳能、光伏发电与其他能源生产设施强耦合、多品类能源载体梯级转换和循环利用，实现不同时域能量自主平衡，是扩展产业发展空间和提高供电安全保证程度的重要选项。
图2为太阳能资源波动情况示例，可以间接反应光伏发电出力的波动情况。间歇、波动是光伏发电最大的劣势，与储能耦合，可以，
1）平滑光伏出力，即缓解光伏发电的波动和受控问题；
2）调整电能的时序分配，即缓解光伏发电和用电负荷时序错配问题。
图2. 太阳能资源波动情况示例
电化学主导的光储融合，容量、时长和成本限制，可以做到日内有限调节；6小时以上的长时储能，可以做到日间调节。但总体看，储能的调节能力有限， 图中所示宽幅的日间波动及月季波动，无法靠储能调节，需要另谋他路。
近几年，业内已将光伏制氢及氢延伸化工链作为解决消纳及能量转换及循环利用的主攻方向，见图3。长远看，光伏与其他能源设施强耦合，实现多品类能源载体梯级转换和循环利用及一定范围内、较长时域的能量自主平衡，应是一个重要的发展方向。
图3. 光伏制氢及氢延伸链工艺简图
特点决定，光伏发电与其他能源或生产设施耦合或直驱，实现光伏发电短流程、扁平化应用，是光伏发电的潜在优势之一，目前尚处于起步阶段，需要解决的问题还很多，以光伏制氢为例，需要解决，
1）光伏和制氢宽功率范围、双向动态响应和调节问题；
2）长链条能量转换效率问题；
2、发电成本、售电价格与产能及产量时序分配之间的平衡，将成为系统设计的主导因素，即需要将系统设计“产量牵引”切换为“价值主导”。
未来的电站设计需要技术、财务双维度考虑，多重因素叠加后，对电站设计能力的要求会有质的区别，“剪刀+浆糊”式的设计将成为过去。图4为未来电站设计过程需要考虑的价值点示例。
图4.电站设计价值调整示例
3、以“电网支撑”为主要目标，合理配置有功、无功调节和补偿设备，精准预测和调控光伏出力形态，大幅提升光伏电站的动态响应和调控能力，应是中短期内重点研究方向之一。
同常规电源一样，光伏发电具备电网支撑能力已是必然。总体看，光伏电站这方面的研究工作还处在起步阶段，还有许多工作要做。以一次调频和惯量支撑为例，对应现行标准要求（见图5），将“光”和“储”作为整体，还需要解决以下技术问题。
1）对特定电站，如何准确核定电站的额定功率，即图5中的“PN”，并将其作为网侧和场站侧调控的基准？
2）如何实现光伏瞬态出力的“准稳态”控制，即图5中的“PO”，涉及光伏出力的精准预测和控制？
3）如何合理地配置有功、无功调节设备的安装容量，满足电网支撑的限值要求，即图5中的“△P”？
4）如何提高电站的动态响应能力，满足图5中各段“t”的时限要求？
图5. 现行标准对新能源场站“一次调频”和“惯量支撑”节点性要求
4、“拉长板，补短板”是光伏发电技术研究的首要选项。其中，通过提效降本，成为最廉价的电力品种或成为光伏发电明确的战略目标；通过场景化设计，依托现代技术手段，全面提升电站各方面性能的可控程度和基础保障能力，是光伏发电必补的一课。
图6为节选自NERL的光伏电池效率图例。从图中可以看出，有望成为中期换代产品的晶硅—钙钛矿叠层电池或组件，提效空间在5%以上，界时，按目前组件单位效率提升在系统降本中的贡献率、配储比例及成本计算，大部分区域，光储发电成本有望显著低于燃煤发电成本；长期看，“多结”电池会成为另外一个高地，其效率水平可以突破40%，降本空间会更大。总而言之，提效和降本潜力大，是光伏发电在未来电力市场中取得竞争优势的核心。
“应用范围广、灵活多样”是光伏发电的优势之一。对照图7给出的应用场景框图，目前，各类场景均得到不同程度的应用，光伏发电多元、多样的发展格局已经形成，但是，存在以下两方面突出问题：
1）对不同应用场景特点和应用需求的研究不够系统和深入，场景融合度不高；
2）跨界研究和双向整合的能力不强，复合应用“貌合神离”。以不同场景的终端需求为导向，围绕“宽范围”的场景条件，包括太阳能资源和其他自然环境、电力市场环境、基础设施及其他条件，进行场景化的深度设计，包括电站设备场景化功能基线再分配和性能要求的适配性选择，将逐步替代“基于现有货架拼装式设计和集成”的建设模式。
图6. 光伏电池效率图（例）
图7. 光伏发电分类及应用场景示例
高效、安全、可靠是对光伏底层管理的基本要求。目前，在某些弃光严重的地区，出现了“听之任之，破罐子破摔”的倾向，值得注意。市场条件下，企业需要的是转变管理思路，细化、深化电站的底层管理，而不是反之。
1）发电性能及其可靠性方面，“测不准、断不明、控不精”的问题一直困扰着行业。如何使“光伏发电功率、电量预测和控制精度”满足电力调度和市场交易的双重需要，已是当务之急。总体看，目前多数电站的光功率预测尚处在“指哪打哪、后知后觉”的状态，已不能满足未来的市场需要，为改变这种状态，围绕图8所示的核心内容和逻辑，进行细分条件下性能水平的初始和定期标定，并将其作为模型参数整定或修正的输入，或成为性能管理的重要选项。
图8. 光伏发电性能标定逻辑框图
2）电站安全及其可靠性方面，近些年，火灾事故时有发生，已引发社会层面的担忧，特别是以建筑光伏为主体的分布式电站。总体看，电站安全，特别对电气火灾，尚存在机理研究不够、防控重点和方向不明，“有病乱投医”的情况；现行标准“东抄西借，缺少根源性、针对性防控要求”的问题比较突出。追溯已往火灾事故发生的原因，大多是由于点故障未被有效识别和控制，诱发其他安全故障，各类故障交替发生、交织作用的结果，见图9。基于上述分析，结合光伏发电工程建设和运营特点及现有技术条件，宜突出 “电气安全故障的监测与保护”这一环节的技术开发和管理。
图9. 电气安全故障FMEA分析框图
三、结语
光伏发电全面入市大势所趋，产业需要坚定信心、转变思路、明确方向、主动作为。
