能源危機(jī)和環(huán)境破壞仍然是 21 世紀(jì)困擾人們的兩大問題。在“雙碳”背景下，發(fā)展可再生能源迫在眉睫。太陽能具有豐富性、可直接轉(zhuǎn)換性、無污染等優(yōu)點(diǎn)，而光伏組件可以利用太陽能發(fā)電且具有價(jià)廉、簡(jiǎn)單、耐用等特點(diǎn)。通過分析太陽能光伏技術(shù)及在城市建筑的應(yīng)用，結(jié)合目前國內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)以及在上海市松江區(qū)的典型案例，探索如何開展高效的分布式太陽能光伏電站的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)成本降低、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品迭代，進(jìn)一步推動(dòng)城市建筑的光伏電站建設(shè)。
關(guān)鍵詞：
城市建筑 ；光伏發(fā)電 ；碳達(dá)峰
隨著非再生能源不斷被消耗，環(huán)境污染、氣候變暖等問題已經(jīng)對(duì)地球生物造成巨大影響，能源資源短缺問題也日益嚴(yán)峻。世界各國正在竭盡全力進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，而可再生能源的利用無疑是人類解決這些問題的重要途徑。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中國銀行研究院統(tǒng)計(jì)，不丹、蘇里南已經(jīng)實(shí)現(xiàn)碳中和，其他國家和地區(qū)也相繼立法和政策宣示規(guī)劃年限實(shí)現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)。我國碳排放量將在2030年以前達(dá)到峰值，在2060年以前完全達(dá)到碳中和[1]。
為響應(yīng)國家“雙碳”目標(biāo)，上海市的能源使用也逐漸轉(zhuǎn)向以電力為主的供給結(jié)構(gòu)，太陽能光伏發(fā)電則是最有優(yōu)勢(shì)的可再生能源應(yīng)用之一。太陽能作為一種天然的清潔能源，是替代化石能源和核能實(shí)現(xiàn)碳中和的理想型能源。如何更好地利用太陽能，對(duì)我國制定的“雙碳”目標(biāo)起著重要作用。
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研究背景
1.1 國內(nèi)太陽能光伏的發(fā)展
2007年起，我國開始發(fā)展太陽能工業(yè)，隨著2012年歐美光伏產(chǎn)業(yè)陷入低谷，我國抓住此機(jī)遇蓬勃發(fā)展，逐漸成為世界光伏行業(yè)發(fā)展的主要力量。
目前，中國擁有全世界最大規(guī)模的光伏產(chǎn)業(yè)鏈，2015年，我國的光伏發(fā)電生產(chǎn)量已經(jīng)超越德國，位居世界第一。2017年，我國新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量已超過52.83 GW，超過全世界新增比例的一半，總?cè)萘吭鲋?30.25 GW，也成為第一個(gè)累計(jì)安裝光伏容量超過100.00
GW的國家[2]。截至2020年，中國光伏裝機(jī)規(guī)模超過歐盟和美國總和，全球光伏產(chǎn)業(yè)20強(qiáng)企業(yè)中有15個(gè)來自中國，中國在全球的占比均超過65%。中國已經(jīng)是全世界最強(qiáng)的光伏產(chǎn)業(yè)國，因此，中國也有條件將光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用在“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程中。
中國從1996年開始發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，最初，太陽能光伏的建設(shè)成本很高，發(fā)電效率較低，在東部沿海地區(qū)沒有太高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于中國西北地區(qū)。1997年，中國有7 565萬無電人口，這些人口分布在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的區(qū)域，分布較為分散，用電負(fù)荷非常小，如西藏地區(qū)無電戶比例高達(dá)78%，如果僅僅依靠電網(wǎng)的延伸來解決廣大人民群眾的用電問題，電力設(shè)施的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用巨大，且需要耗時(shí)幾十年。此時(shí)，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)有了非常合適的應(yīng)用場(chǎng)景，隨即迎來中國光伏產(chǎn)業(yè)的第一輪發(fā)展。
1.2 遇到的挑戰(zhàn)
目前，中國光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由東及西、由北至南覆蓋祖國大地，各種規(guī)?；娬疽呀?jīng)隨處可見。隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，太陽能光伏又迎來了新一輪發(fā)展，同時(shí)也面臨新一輪挑戰(zhàn)。
在東部城市建筑群中，太陽能光伏發(fā)電遇到了新的應(yīng)用場(chǎng)景和建設(shè)瓶頸。在建筑群中建設(shè)的太陽能光伏發(fā)電站通常規(guī)模較小，基本以200 kW以下的裝機(jī)容量為主，大量集中于總裝機(jī)100 kW以下，但配套建設(shè)費(fèi)用投入較高。全國民用領(lǐng)域電價(jià)通常集中于0.6元/kW·h至0.85元/kW·h之間，光伏發(fā)電上網(wǎng)的電價(jià)基本集中于0.35元/kW·h至0.45元/kW·h之間。結(jié)合目前太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的建設(shè)成本，在建筑群中建設(shè)的太陽能光伏發(fā)電站的經(jīng)濟(jì)效益很低，通常要10
a才能以上收回成本。如何將中國領(lǐng)先全球的太陽能產(chǎn)業(yè)技術(shù)應(yīng)用到城市建筑群中，開展高效的分布式太陽能光伏電站的建設(shè)，成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵，也成為城市發(fā)展和治理的新挑戰(zhàn)。
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太陽能光伏技術(shù)現(xiàn)狀
太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電，通常所說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電的原理是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋０唇ㄖ?yīng)用方式分類，光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為建筑結(jié)合型和光伏建筑一體化系統(tǒng)等。
2.1 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)
太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)研究，源于Chapin[3]和Tabor[4]。Chapin研究發(fā)現(xiàn)，在硅中添加少量的物質(zhì)就可使其對(duì)光變得更加靈敏并基于此生產(chǎn)出了具有6%實(shí)際使用效益的太陽能電池。Tabor提出選擇性吸收的技術(shù)原理并研制了太陽能選擇性吸收涂層。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要吸引力在于，它可以在不影響環(huán)境的情況下，直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。此外，光伏陣列成本的持續(xù)降低和效率的提高，意味著在不久的將來，光伏發(fā)電系統(tǒng)將具有更為廣闊的前景[5]。該系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。太陽能光伏發(fā)電的主體器件是太陽能電池，由于其光生伏特效應(yīng)，當(dāng)光照射到表面后，部分光子被硅原子吸引，將光子的動(dòng)力傳導(dǎo)給硅分子，使光和電進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生獨(dú)立電子對(duì)，在PN結(jié)兩端集中生成電勢(shì)差。當(dāng)外界線路接入后，在該電壓的影響下，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出功率，即通過太陽輻射能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換為電能。
圖片
太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是光伏電池片，由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件，按使用材料分為晶硅組件、非晶硅薄膜組件。晶硅組件光電轉(zhuǎn)化率很高，技術(shù)發(fā)展較為成熟，設(shè)備投資較低，國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)可以滿足電池片生產(chǎn)線大部分的需求。晶硅電池在光伏市場(chǎng)中長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位，2020年，晶硅組件的市場(chǎng)份額約為95%。
薄膜太陽能光伏是指在玻璃、柔性聚合物等基板上沉積一層薄膜感光材料，這層薄膜中含有PN結(jié)等形成的太陽電池。薄膜組件具有使用材料少、制造工藝簡(jiǎn)單、能耗低、可大面積連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。相比于晶硅組件，薄膜組件因其效率低、價(jià)格高導(dǎo)致市場(chǎng)參與者較少，單個(gè)公司的產(chǎn)能量也較小，市場(chǎng)占比在5%左右。
目前，市場(chǎng)上的薄膜組件產(chǎn)品主要有三種。一是非晶硅薄膜太陽能電池，適合生產(chǎn)大面積太陽能電池，可節(jié)約原料，不過其轉(zhuǎn)換效率低、工藝復(fù)雜、成本高。二是銅銦鎵硒薄膜太陽能電池（CIGS），該電池由四種元素構(gòu)成，性能穩(wěn)定，安全環(huán)保，但目前實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率不高，工藝復(fù)雜，無標(biāo)準(zhǔn)工藝方法，多用于衛(wèi)星、汽車太陽能貼膜等高端市場(chǎng)。三是碲化鎘薄膜太陽能電池（CdTe），其可吸收95%以上的陽光，低能耗、無污染、可回收，無論強(qiáng)弱均可發(fā)電。
2.2 太陽能光伏光熱技術(shù)
盡管光伏太陽能電池效率已經(jīng)很高，但是其發(fā)電效率卻在很大程度上受到環(huán)境溫度的影響，環(huán)境溫度越高，光伏發(fā)電的效率就越低，光伏板的熱量若無法被有效散掉，則每增加1 ℃其輸出功率就會(huì)降低0.4%～0.5%[6]。在此基礎(chǔ)上，光伏光熱一體化的概念應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)七八十年代，Kern和Russel首先提出了光伏光熱PV/T一體化的理念，并對(duì)多種PV/T系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)[7]。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)季杰教授對(duì)該領(lǐng)域展開了研究，得出光伏光熱PV/T系統(tǒng)整體性能優(yōu)于傳統(tǒng)的太陽能集熱器[8]。2016年起，國家能源局積極推動(dòng)光伏光熱發(fā)電工程建設(shè)，并推出第一批20項(xiàng)太陽能發(fā)電示范工程，我國由此邁入太陽能光伏光熱發(fā)電技術(shù)的新進(jìn)程。
平板式光伏光熱一體化主要由玻璃蓋板、光伏電池、吸熱材料、銅管、聚氨酯發(fā)泡保溫層、外金屬保護(hù)層等部分組成。吸熱板材與光伏電池板背面相粘，再將銅管排布粘貼于吸熱材料上，同時(shí)在排布好的銅管另一側(cè)增加保溫材料，以防止熱量散失降低其集熱效率，最后包上鍍鋅板保護(hù)層。該系統(tǒng)可以通過末端裝置利用太陽能收集熱能，同時(shí)也能降低光伏板表面溫度，提高發(fā)電效率。
2.3 建筑光伏
安裝在建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，稱為建筑光伏。建筑光伏有效利用了建筑物外表面積，不需要占用空間，節(jié)省了土地資源。白天是城市的用電高峰期，利用此時(shí)充足的太陽輻射發(fā)電，能夠緩解高峰電力需求以及由于電網(wǎng)峰谷供電產(chǎn)生的矛盾。
社會(huì)總能耗中的30%為建筑能耗[9]，隨著資源短缺，建筑類型正在向超低能耗建筑、近零能耗建筑以及零能耗建筑邁進(jìn)?！?030年碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出，在光伏建設(shè)領(lǐng)域，要加快可再生能源建設(shè)發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)光伏發(fā)電與建設(shè)的整合使用，打造集光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、直流供電、柔性電力于一身的“光儲(chǔ)直柔”工程。由此可見，光伏建筑將成為我國建筑節(jié)能的重要途徑。
建筑光伏系統(tǒng)與建筑物結(jié)合主要有兩種形式：一種是附著于建筑物上，稱為BAPV（building attached photovoltaic）；另一種是與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和安裝，與建筑物形成完美結(jié)合的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，稱為光伏建筑一體化（building
integrated photovoltaic，簡(jiǎn)稱BIPV）。
具體而言，BAPV與建筑物功能不發(fā)生沖突，不破壞或削弱原有建筑物的功能，也稱為“安裝型”太陽能光伏建筑，目前已建設(shè)完成的大多數(shù)光伏建筑一體化指的就是BAPV。在原有建筑體表面加裝光伏發(fā)電設(shè)施，除了發(fā)電沒有其他功能。以薄膜太陽能電池為主要部件的光伏系統(tǒng)雖然利于實(shí)現(xiàn)光伏建筑一體化，但光電轉(zhuǎn)化效率整體偏低。目前，BAPV多采用以晶硅組件形成的光伏方陣與建筑結(jié)合的形式，特別是與建筑屋面的結(jié)合。
BIPV作為建筑物外部結(jié)構(gòu)的一部分，既具有發(fā)電功能，又能承擔(dān)建筑構(gòu)件和建筑材料的功能，也稱為“構(gòu)件型”和“建材型”太陽能光伏建筑。BIPV可利用建筑本身作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)；光伏組件代替建筑物的外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)，使用光伏組件作為新型建筑圍護(hù)材料，增加了建筑物的美觀，與建筑物形成完美的統(tǒng)一體。光伏幕墻是BIPV的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一，可最大限度利用建筑的外表面。碲化鎘薄膜組件的應(yīng)用更適合建筑幕墻。
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太陽能光伏發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國對(duì)能源環(huán)境問題的重視以及各項(xiàng)政策的支持，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅速增長(zhǎng)擴(kuò)大。中國財(cái)政部、科技部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)和國家能源局先后發(fā)布政策大力扶持光伏發(fā)電項(xiàng)目，光伏電站規(guī)?？焖贁U(kuò)大，據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，我國光伏發(fā)電量預(yù)計(jì)在2025年達(dá)到110 GW，可滿足3.3億戶家庭的用電需求[10]。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，我國已經(jīng)在能源結(jié)構(gòu)供給上做出巨大努力。不過，由于光伏發(fā)電的平均容量系數(shù)相對(duì)較低，平均為17%，故對(duì)我國的電力總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。據(jù)清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，到2025年，我國的發(fā)電方式仍為煤油燃燒驅(qū)動(dòng)，光伏發(fā)電僅占3%，預(yù)計(jì)到2060年，光伏發(fā)電占比才會(huì)成為主力，占比將達(dá)23%[11]。中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型如圖2所示。
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從圖2可以看到，我國光伏發(fā)電仍有較大的進(jìn)步空間，應(yīng)進(jìn)一步研究如何提高光伏發(fā)電效能，擴(kuò)大光伏發(fā)電在實(shí)際商業(yè)和居民用戶應(yīng)用的場(chǎng)景，為加快我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型、盡快實(shí)現(xiàn)“碳中和”做出巨大貢獻(xiàn)，從而進(jìn)一步為保護(hù)地球自然資源、應(yīng)對(duì)全球氣候等問題承擔(dān)應(yīng)有的大國責(zé)任。
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太陽能光伏應(yīng)用場(chǎng)景
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)新變局、形成新發(fā)展格局、貫徹新戰(zhàn)略思想的重要布局。上海市作為改革開放的“排頭兵、先行者”，明確表示力爭(zhēng)到2025年，實(shí)現(xiàn)碳排放總量達(dá)峰[12]。這對(duì)于上海市來說，既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。上海市堅(jiān)持碳排放總量與強(qiáng)度雙控，使用光伏、風(fēng)電等可再生的清潔能源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。為了加快能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，上海市提出實(shí)施一批“光伏+”工程。
上海市松江區(qū)某建筑屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)如圖3所示。
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上海市地處北亞熱帶季風(fēng)區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)，光照充足，雨水豐沛，四季分明。較為充足，太陽能資源比較豐富。該建筑屋頂上除采光井、空調(diào)外機(jī)及排風(fēng)口外無其他設(shè)備及障礙物，屋頂傾斜角度較小，具備光伏屋頂安裝條件，安裝的光伏系統(tǒng)面積約為960 m2，采用290片540 W單晶硅電池片太陽能光伏組件，電池效率在20.9％以上，裝機(jī)容量為156.6 kW，預(yù)計(jì)首年發(fā)電量為16.0萬 kW·h，光伏發(fā)電系統(tǒng)總效率約為70%。該發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件安裝在光伏專用支架上，然后通過逆變器將光伏電池所發(fā)直流電轉(zhuǎn)換為電能質(zhì)量高、諧波小且符合國家并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電，最后經(jīng)過開關(guān)控制柜將清潔的電能優(yōu)先優(yōu)惠供用戶使用。不過，考慮到維護(hù)成本和資金使用成本，其動(dòng)態(tài)回收時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15
a。這是由于民用建筑領(lǐng)域電力價(jià)格偏低，分布式太陽能電站建設(shè)的配套費(fèi)用較高等情況，這導(dǎo)致民用建筑領(lǐng)域太陽能光伏電站投資回收期時(shí)間較長(zhǎng)，投資回報(bào)率不理想。
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結(jié)語
在全球能源資源緊張的背景下，我國積極發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)有著重大意義，可以有效助力“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并快速實(shí)現(xiàn)我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，大幅降低對(duì)于化石能源的依賴，助力全球“節(jié)能減排”的同時(shí)實(shí)現(xiàn)我國光伏經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)。在“十四五”和“十五五”的發(fā)展中，東部地區(qū)各個(gè)主要城市都將在城市建筑群中開展大量的光伏電站建設(shè)，推進(jìn)此類小型的分布式光伏電站建設(shè)的工作，應(yīng)該注意投資回報(bào)的經(jīng)濟(jì)性，只有保持一定的經(jīng)濟(jì)效益，建筑領(lǐng)域的光伏電站建設(shè)才能更市場(chǎng)化、更高效、更綠色。
目前，我國東部地區(qū)各個(gè)主要城市已經(jīng)針對(duì)既有建筑領(lǐng)域開展太陽能光伏建設(shè)項(xiàng)目，出臺(tái)多項(xiàng)補(bǔ)貼政策和激勵(lì)措施，并且更新了新建建筑的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，力爭(zhēng)新建建筑在建設(shè)期就完成太陽能光伏的應(yīng)用。從上海市松江區(qū)太陽能光伏建設(shè)項(xiàng)目來看，雖然該項(xiàng)目對(duì)節(jié)約傳統(tǒng)能源、保護(hù)環(huán)境做出了積極示范作用，但是該項(xiàng)目投資回報(bào)期長(zhǎng)。隨著政府相關(guān)部門的大力推動(dòng)，一大批項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入建設(shè)期，市場(chǎng)效應(yīng)將會(huì)逐步顯現(xiàn)。隨著大量項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的積累，產(chǎn)業(yè)上游的成本會(huì)逐步降低，并會(huì)出現(xiàn)更適用于城市建筑群的產(chǎn)品應(yīng)用方案，尤其是建筑房頂、外墻等平臺(tái)的復(fù)合開發(fā)利用，從而進(jìn)一步推動(dòng)城市建筑的光伏電站建設(shè)，使行業(yè)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)進(jìn)步。
Enerji krizi ve ?evreye verilen zarar, yirmi birinci yüzy?lda insanlar? rahats?z eden iki büyük sorun olmaya devam etmektedir. "?ifte karbon" arka plan? alt?nda, yenilenebilir enerjinin geli?tirilmesi acildir. Güne? enerjisi bolluk, do?rudan d?nü?türülebilirlik,
kirlilik yaratmama vb. avantajlara sahiptir ve fotovoltaik modüller elektrik üretmek i?in güne? enerjisini kullanabilir ve dü?ük maliyet, basitlik ve dayan?kl?l?k ?zelliklerine sahiptir. Güne? fotovoltaik teknolojisini ve kentsel binalardaki uygulamas?n?
analiz ederek, mevcut yerel kalk?nma e?ilimini ve ?angay'?n Songjiang B?lgesi'ndeki tipik bir vakay? birle?tirerek, yüksek verimli da??t?lm?? güne? fotovoltaik enerji santrallerinin in?as?n?n nas?l ger?ekle?tirilece?ini, maliyet azaltman?n, teknolojik
ilerlemenin ve ürün yinelemesinin nas?l sa?lanaca??n? ve kentsel binalarda fotovoltaik enerji santrallerinin in?as?n?n nas?l daha da te?vik edilece?ini ara?t?r?yoruz.
Anahtar Kelimeler:
Kentsel binalar ; Fotovoltaik enerji üretimi
; Karbon zirvesi
Yenilenemeyen enerji kaynaklar? sürekli olarak tüketildi?i i?in ?evre kirlili?i, iklim ?s?nmas? ve di?er sorunlar dünyan?n biyolojisi üzerinde büyük bir etki yaratm?? durumda ve enerji kaynaklar?n?n k?tl??? giderek daha ciddi
bir hal al?yor. Dünyan?n d?rt bir yan?ndaki ülkeler enerji yap?lar?n? d?nü?türmek i?in ellerinden geleni yap?yor ve yenilenebilir enerji kullan?m? ?üphesiz insano?lunun bu sorunlar? ??zmesi i?in ?nemli bir yol. Prospektif Endüstri Ara?t?rma Enstitüsü
ve ?in Bankas? Ara?t?rma Enstitüsü'nün istatistiklerine g?re, Bhutan ve Surinam karbon n?trlü?üne ?oktan ula?m??t?r ve di?er ülkeler ve b?lgeler de mevzuat ve politika yoluyla planlama y?llar?nda karbon n?trlü?üne ula?acaklar?n? art arda ilan etmi?lerdir.
?in'in karbon emisyonlar? 2030 y?l?na kadar zirve yapacak ve 2060 y?l?na kadar karbon n?trlü?üne ula?acakt?r [1].
Ulusal "?ifte karbon" hedefine yan?t olarak, ?angay'?n enerji kullan?m? kademeli olarak elektrik temelli bir tedarik yap?s?na
kaym?? olup, güne? fotovoltaik (PV) enerji üretimi en avantajl? yenilenebilir enerji uygulamalar?ndan biridir. Do?al ve temiz bir enerji olan güne? enerjisi, karbon n?trlü?üne ula?mak i?in fosil enerji ve nükleer enerjiye ideal bir alternatiftir. Güne?
enerjisinden nas?l daha iyi yararlan?laca?? ?in'in "?ift karbon" hedefinde ?nemli bir rol oynamaktad?r.
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Arka plan
1.1 ?in'de güne? enerjisinin geli?imi
2007 y?l?ndan bu yana ?in güne? enerjisi endüstrisini
geli?tirmeye ba?lad? ve Avrupa ve Amerika fotovoltaik endüstrisi 2012 y?l?nda bir ?ukura dü?tü?ünde, ?in geli?me f?rsat?n? yakalad? ve yava? yava? dünya fotovoltaik endüstrisinin geli?iminde ?nemli bir gü? haline geldi.
?u anda ?in, dünyan?n
en büyük PV endüstri zincirine sahiptir ve 2015 y?l?nda ?in'in PV enerji üretimi Almanya'y? ge?erek dünyada ilk s?rada yer alm??t?r. 2017 y?l?nda ?in'in yeni PV enerji üretimi kurulu kapasitesi 52,83 GW'? a?arak dünyadaki yeni oran?n yar?s?ndan fazlas?n?
olu?turmu? ve toplam kapasite 130,25 GW'a yükselmi?tir ve ayn? zamanda 100,00 GW'?n üzerinde PV kapasitesinin ilk kümülatif kurulumu haline gelmi?tir. GW'? a?an ilk kümülatif PV kapasitesi kurulumu olmu?tur [2]. 2020 itibariyle, ?in'in PV kurulu kapasitesi
AB ve ABD'nin toplam kapasitesini a?maktad?r ve küresel PV endüstrisindeki en büyük 20 ?irketin 15'i ?in'dendir ve her ikisi de küresel pay?n %65'inden fazlas?n? olu?turmaktad?r. ?in halihaz?rda dünyadaki en gü?lü PV endüstrisidir ve bu nedenle ?in, "?ift
karbon" hedefini ger?ekle?tirme sürecinde PV enerji üretim teknolojisini daha fazla uygulamak i?in iyi bir konumdad?r.
?in 1996 y?l?nda güne? PV endüstrisini geli?tirmeye ba?lam??t?r. Ba?lang??ta güne? PV'nin in?aat maliyeti ?ok yüksek, enerji
üretim verimlili?i dü?üktü ve do?u k?y? b?lgelerinde yüksek bir ekonomik de?ere sahip de?ildi ve ?in'in kuzeybat? b?lgesinde yayg?n olarak kullan?l?yordu. 1997 y?l?nda ?in'de 75.65 milyon insan elektriksizdi ve bu nüfus elektrik ?ebekesinden uzak b?lgelerde
bulunuyordu ve da??l?m nispeten da??n?kt?, elektriksiz hane oran?n?n yüzde 78'e kadar ??kt??? Tibet b?lgesinde oldu?u gibi ?ok kü?ük bir yük vard?. Bu oran %78 gibi yüksek bir orand?r, e?er insanlar?n ?o?unlu?unun elektrik sorununu ??zmek i?in sadece
elektrik ?ebekesinin geni?letilmesine güveniliyorsa, enerji tesisleri, altyap? maliyetleri ?ok büyüktür ve onlarca y?l sürmesi gerekir. ?u anda, güne? fotovoltaik enerji üretim teknolojisi ?ok uygun bir uygulama senaryosuna sahiptir ve daha sonra ?in'in
fotovoltaik endüstrisinin ilk geli?im turunu ba?latm??t?r.
1.2 Kar??la??lan zorluklar
?u anda, ?in'in fotovoltaik endüstrisi anavatan? do?udan bat?ya ve kuzeyden güneye kaplam??t?r ve her yerde ?e?itli büyük ?l?ekli enerji
santralleri bulunabilir. "?ifte karbon" hedefinin ilerlemesiyle birlikte, solar PV yeni bir geli?im süreci ba?latm?? ve ayn? zamanda yeni zorluklarla kar?? kar??ya kalm??t?r.
Do?u ?ehri bina kompleksinde, güne? fotovoltaik enerji üretimi yeni
uygulama senaryolar? ve in?aat darbo?azlar?yla kar??la?m??t?r. Bina kümelerinde in?a edilen güne? enerjisi santralleri genellikle kü?ük ?l?eklidir, temelde 200 kW'tan daha az kurulu kapasiteye sahiptir, büyük bir k?sm? 100 kW'tan daha az toplam kurulu
kapasiteye odaklanmaktad?r, ancak yard?mc? in?aat maliyetlerine yüksek yat?r?m yap?lmaktad?r. Sivil sekt?rdeki ulusal elektrik fiyat? genellikle 0,6 RMB/kW-h ile 0,85 RMB/kW-h aras?nda yo?unla?m??t?r ve ?evrimi?i PV enerji üretimi i?in elektrik fiyat?
temel olarak 0,35 RMB/kW-h ile 0,45 RMB/kW-h aras?nda yo?unla?m??t?r. Güne? PV endüstrisinin mevcut in?aat maliyetleri ile birle?ti?inde, bina komplekslerinde in?a edilen güne? PV enerji santrallerinin ekonomik faydalar? ?ok dü?üktür ve maliyetlerin geri
kazan?lmas? genellikle 10 y?ldan fazla sürer. ?in'in dünya lideri güne? enerjisi endüstrisi teknolojisi kentsel bina kümelerine nas?l uygulanarak yüksek
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