基于陶瓷輥道的光伏電池燒結節能降碳
1.案例概述
發展可再生能源是推動能源生產和消費變革、加快能源轉型升級、應對氣候變化、盡早實現3060碳達峰碳中和目標的重要途徑。2022年3月22日，國家發展改革委、國家能源局印發《“十四五”現代能源體系規劃》提出，展望2035年，綠色生產和消費模式廣泛形成，可再生能源發電成為主體電源。
發展光伏是推動可再生能源規模發展的重要路徑。浙江省《可再生能源發展“十四五”規劃》指出，截至2020年底，全省可再生能源裝機容量達到3114萬千瓦，其中光伏1517萬千瓦，占比接近50%。同時，光伏行業日益成熟，根據全球光伏《2022年光伏產業鏈超全解析》顯示，2022年光伏全球裝機量將超過225GW，同比增長近40%。
太陽能光伏電池是光伏發電的關鍵，但當前，業界以傳統金屬網帶燒結爐為主，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展的相關要求。
基于陶瓷輥道的超低能耗太陽能光伏電池燒結爐，通過材料創新與工藝創新，使用陶瓷輥道代替金屬網帶，將太陽能光伏電池燒結環節能耗從200kW降低至90kW，節能達到50%至60%，單臺爐每年節約電能100萬千瓦時。當前解決方案已在南昌大學等院校及研究機構，順風光電、天合、隆基、晶澳、晶科、陽光中科、騰暉等上市公司中使用。
2.應用場景
場景1：光伏電池片生產環節節能降碳
基于陶瓷輥道的光伏電池燒結解決方案重點面向兩大主體，一是面向太陽能光伏領域院校及研究機構，支撐面向光伏產業的節能降碳研究。二是賦能太陽能光伏電池生產企業，直接實現光伏電池生產環節的節能降碳。
材料創新與工藝創新，實現節能減碳。使用陶瓷輥道，代替原有金屬網帶，實現綠色節能科技創新。采用高純陶瓷輥道代替金屬網帶傳輸電池片，因為進出爐子的只有質量很輕的電池片，帶走的熱量極少，因此比鏈式爐節能可達50%，單臺爐每年可節電100萬度。
來源：山東金晟光伏設備有限公司
解決滑動摩擦帶來的技術難點。金屬網帶電池片是靜態傳輸，與網帶沒有相對移動，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，甚至會造成卡片。
此外數字化信息化技術的應用，使傳輸精度大幅提高，并實現精準掌控。一方面，實現實時各產線運行狀況監控。另一方面，通過自動化調節，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（金屬網帶鏈式燒結爐片內溫差為9.8℃，EL云片和黑斑不良率約3%）。
解決問題與實施成效：一是節能。基于陶瓷輥道的太陽能光伏電池燒結爐能耗低，運行功率僅90kW，與鏈式燒結爐相比，節能約50%-60%，每年單臺設備節能達100萬千瓦時，減碳量達997噸。二是增效。基于精準控制，陶瓷輥道太陽能光伏電池燒結爐可采用雙軌燒制，產能達到8500至9000片每小時，相比鏈式爐增加10%-30%。三是提質。基于數字化信息化技術的應用，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。由于陶瓷輥道具備高度靈活性，瓷環長短、大小、間距均可靈活適配，已與國際超大產能絲印機配套成功，并支持TOPCon等新興光伏技術裝備升級。
3.案例總結
陶瓷輥道爐的推廣對“光伏平價上網”具有重要意義。通過材料創新與工藝創新，使用陶瓷輥道代替金屬網帶，基于陶瓷輥道的太陽能光伏電池燒結爐，將太陽能光伏電池燒結環節能耗從200kW降低至90kW，節能達到50%至60%。以河北工業用電0.667元每度為例，截至2021年11月，陶瓷輥道爐共節約電能超過1900萬千瓦時，節約電費高達1200萬元。
陶瓷輥道技術能有效降低光伏產業碳排放水平。全國22省在“十四五”能源相關規劃中明確提出，光伏設備新增總產能將超過400GW。若新增燒結設備70%采用陶瓷輥道替代金屬網帶，將每年節能2.8億千瓦時，減碳超過27萬噸。若新增設備全部采用陶瓷輥道替代金屬網帶，將每年節能達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業低碳化綠色化發展具有深遠意義。截至2021年11月，采用陶瓷輥道爐技術的企業，當年已節約電能超過1900萬千瓦時，初步估算減碳量達到1.894萬噸。
陶瓷輥道技術有利于解決光伏設備平滑替代技術難題。燒結爐是太陽能光伏電池制造過程中一個環節，由于當前業界各環節設備間缺乏統一標準，金屬網帶燒結爐面臨適配難產等問題，導致光伏效能升級需大面積更替設備，造成資源浪費。陶瓷輥道爐的推廣，對產業生態平滑升級具有積極意義。陶瓷輥道技術先后獲得SNEC2021“十大亮點”評選“兆瓦級翡翠獎”、山東省第三屆智能制造創新創業大賽二等獎、山東省第三屆創業大賽優勝獎等榮譽，圍繞陶瓷輥道技術已形成專利37項。
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