基于陶瓷輥道的光伏電池?zé)Y(jié)節(jié)能降碳
1.案例概述
發(fā)展可再生能源是推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)變革、加快能源轉(zhuǎn)型升級、應(yīng)對氣候變化、盡早實(shí)現(xiàn)3060碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要途徑。2022年3月22日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，展望2035年，綠色生產(chǎn)和消費(fèi)模式廣泛形成，可再生能源發(fā)電成為主體電源。
發(fā)展光伏是推動可再生能源規(guī)模發(fā)展的重要路徑。浙江省《可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》指出，截至2020年底，全省可再生能源裝機(jī)容量達(dá)到3114萬千瓦，其中光伏1517萬千瓦，占比接近50%。同時，光伏行業(yè)日益成熟，根據(jù)全球光伏《2022年光伏產(chǎn)業(yè)鏈超全解析》顯示，2022年光伏全球裝機(jī)量將超過225GW，同比增長近40%。
太陽能光伏電池是光伏發(fā)電的關(guān)鍵，但當(dāng)前，業(yè)界以傳統(tǒng)金屬網(wǎng)帶燒結(jié)爐為主，面臨能耗高、污染大等問題，無法完全滿足國家對綠色能源綠色發(fā)展的相關(guān)要求。
基于陶瓷輥道的超低能耗太陽能光伏電池?zé)Y(jié)爐，通過材料創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新，使用陶瓷輥道代替金屬網(wǎng)帶，將太陽能光伏電池?zé)Y(jié)環(huán)節(jié)能耗從200kW降低至90kW，節(jié)能達(dá)到50%至60%，單臺爐每年節(jié)約電能100萬千瓦時。當(dāng)前解決方案已在南昌大學(xué)等院校及研究機(jī)構(gòu)，順風(fēng)光電、天合、隆基、晶澳、晶科、陽光中科、騰暉等上市公司中使用。
2.應(yīng)用場景
場景1：光伏電池片生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)能降碳
基于陶瓷輥道的光伏電池?zé)Y(jié)解決方案重點(diǎn)面向兩大主體，一是面向太陽能光伏領(lǐng)域院校及研究機(jī)構(gòu)，支撐面向光伏產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降碳研究。二是賦能太陽能光伏電池生產(chǎn)企業(yè)，直接實(shí)現(xiàn)光伏電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能降碳。
材料創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減碳。使用陶瓷輥道，代替原有金屬網(wǎng)帶，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能科技創(chuàng)新。采用高純陶瓷輥道代替金屬網(wǎng)帶傳輸電池片，因?yàn)檫M(jìn)出爐子的只有質(zhì)量很輕的電池片，帶走的熱量極少，因此比鏈?zhǔn)綘t節(jié)能可達(dá)50%，單臺爐每年可節(jié)電100萬度。
來源：山東金晟光伏設(shè)備有限公司
解決滑動摩擦帶來的技術(shù)難點(diǎn)。金屬網(wǎng)帶電池片是靜態(tài)傳輸，與網(wǎng)帶沒有相對移動，電池片即使歪斜也不影響傳輸，無電池片碎片卡片等問題。陶瓷輥道電池片高速向前移動，電池片歪斜會影響電池片傳輸，甚至?xí)斐煽ㄆ?/span>
此外數(shù)字化信息化技術(shù)的應(yīng)用，使傳輸精度大幅提高，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)掌控。一方面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時各產(chǎn)線運(yùn)行狀況監(jiān)控。另一方面，通過自動化調(diào)節(jié)，使電池片整個燒制過程溫差控制在0.4℃，確保太陽能電池成品沒有EL云片和黑斑，電池的不良比率幾乎為0（金屬網(wǎng)帶鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐片內(nèi)溫差為9.8℃，EL云片和黑斑不良率約3%）。
解決問題與實(shí)施成效：一是節(jié)能。基于陶瓷輥道的太陽能光伏電池?zé)Y(jié)爐能耗低，運(yùn)行功率僅90kW，與鏈?zhǔn)綗Y(jié)爐相比，節(jié)能約50%-60%，每年單臺設(shè)備節(jié)能達(dá)100萬千瓦時，減碳量達(dá)997噸。二是增效。基于精準(zhǔn)控制，陶瓷輥道太陽能光伏電池?zé)Y(jié)爐可采用雙軌燒制，產(chǎn)能達(dá)到8500至9000片每小時，相比鏈?zhǔn)?/span>爐增加10%-30%。三是提質(zhì)。基于數(shù)字化信息化技術(shù)的應(yīng)用，電池片燒制溫差從9.8度大幅減小至0.4度，電池片壞品率由3%降低至接近0%。四是可調(diào)。由于陶瓷輥道具備高度靈活性，瓷環(huán)長短、大小、間距均可靈活適配，已與國際超大產(chǎn)能絲印機(jī)配套成功，并支持TOPCon等新興光伏技術(shù)裝備升級。
3.案例總結(jié)
陶瓷輥道爐的推廣對“光伏平價上網(wǎng)”具有重要意義。通過材料創(chuàng)新與工藝創(chuàng)新，使用陶瓷輥道代替金屬網(wǎng)帶，基于陶瓷輥道的太陽能光伏電池?zé)Y(jié)爐，將太陽能光伏電池?zé)Y(jié)環(huán)節(jié)能耗從200kW降低至90kW，節(jié)能達(dá)到50%至60%。以河北工業(yè)用電0.667元每度為例，截至2021年11月，陶瓷輥道爐共節(jié)約電能超過1900萬千瓦時，節(jié)約電費(fèi)高達(dá)1200萬元。
陶瓷輥道技術(shù)能有效降低光伏產(chǎn)業(yè)碳排放水平。全國22省在“十四五”能源相關(guān)規(guī)劃中明確提出，光伏設(shè)備新增總產(chǎn)能將超過400GW。若新增燒結(jié)設(shè)備70%采用陶瓷輥道替代金屬網(wǎng)帶，將每年節(jié)能2.8億千瓦時，減碳超過27萬噸。若新增設(shè)備全部采用陶瓷輥道替代金屬網(wǎng)帶，將每年節(jié)能達(dá)4億千瓦時，減碳超過39萬噸。推廣陶瓷輥道爐，對減少太陽能光伏電池碳足跡，乃至更廣范圍的太陽能整體產(chǎn)業(yè)低碳化綠色化發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。截至2021年11月，采用陶瓷輥道爐技術(shù)的企業(yè)，當(dāng)年已節(jié)約電能超過1900萬千瓦時，初步估算減碳量達(dá)到1.894萬噸。
陶瓷輥道技術(shù)有利于解決光伏設(shè)備平滑替代技術(shù)難題。燒結(jié)爐是太陽能光伏電池制造過程中一個環(huán)節(jié)，由于當(dāng)前業(yè)界各環(huán)節(jié)設(shè)備間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，金屬網(wǎng)帶燒結(jié)爐面臨適配難產(chǎn)等問題，導(dǎo)致光伏效能升級需大面積更替設(shè)備，造成資源浪費(fèi)。陶瓷輥道爐的推廣，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)平滑升級具有積極意義。陶瓷輥道技術(shù)先后獲得SNEC2021“十大亮點(diǎn)”評選“兆瓦級翡翠獎”、山東省第三屆智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎、山東省第三屆創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎等榮譽(yù)，圍繞陶瓷輥道技術(shù)已形成專利37項(xiàng)。
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