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12月18日，在工業(yè)和信息化部電子第五研究所、深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)的指導(dǎo)下，由前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、前瞻碳中和戰(zhàn)略研究院、前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人主辦，華聯(lián)城市中心承辦的 “洞見(jiàn)趨勢(shì)「碳」望未來(lái)——2021前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)” 盛大召開(kāi)。 武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授、國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃首席科學(xué)家、加州大學(xué)伯克利分校博士肖旭東發(fā)表了《光伏發(fā)電與雙碳目標(biāo)》的主旨演講，在業(yè)內(nèi)引起廣泛關(guān)注。

一、我國(guó)面臨能源供應(yīng)挑戰(zhàn)和環(huán)境危機(jī) 我們國(guó)家本來(lái)是一個(gè)地大物博的國(guó)家，但是在能源方面，尤其化石能源方面，卻是個(gè)地大物“薄”的國(guó)家。 從能源儲(chǔ)備來(lái)看，我國(guó)的各類能源儲(chǔ)備幾乎都比不上美國(guó)，哪怕是煤炭?jī)?chǔ)量也僅僅是美國(guó)的一半多一點(diǎn)?！妒澜缒茉唇y(tǒng)計(jì)年鑒2021》以及美國(guó)能源情報(bào)署數(shù)據(jù)顯示：中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量為1350.69億噸，美國(guó)為2189.38億噸。 即使從世界占比來(lái)看，跟我們的人口相比，我們的能源儲(chǔ)備也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的。哪怕是煤炭?jī)?chǔ)量也僅占世界的12.6%（約1/8），而我們的人口卻占世界人口的1/5；更不用說(shuō)石油、天然氣等原材料。 肖旭東教授在峰會(huì)上提到，我們國(guó)家一次能源消耗方面，煤炭是最主要的，此外水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等等也占一定的比重。在以前，我們國(guó)家的煤還有輸出，但是過(guò)去十幾年我們必須要進(jìn)口。而像天然氣和石油則是一直依靠進(jìn)口，其中2/3石油依賴進(jìn)口。這說(shuō)明在能源方面，整個(gè)國(guó)家面臨挑戰(zhàn)。 從全球電力結(jié)構(gòu)來(lái)看，主要還是靠化石能源發(fā)電，占比達(dá)61.3%；然后是水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能電，占比為35.2%；其他能源占的比例相對(duì)比較少。 從裝機(jī)容量來(lái)講，中國(guó)煤電裝機(jī)容量大概54%，風(fēng)電、光電裝機(jī)容量10%左右，水電有19%。但是這并不是最后的結(jié)構(gòu)。像煤炭一天24小時(shí)可以發(fā)電，但是太陽(yáng)能發(fā)電一天平均下來(lái)發(fā)3-4個(gè)小時(shí)。太陽(yáng)能發(fā)電如果要解決電力問(wèn)題，裝機(jī)容量要比煤電、火電大的多得多才行。 我們國(guó)家在前些年，火力發(fā)電占整個(gè)電力結(jié)構(gòu)80%左右，這幾年稍微有所下降，降至70%，但 太陽(yáng)能占比依然非常低，去年只貢獻(xiàn)了3.4%的電力。

除了資源方面面臨挑戰(zhàn)，使用化石能源對(duì)環(huán)境也造成了一些嚴(yán)峻問(wèn)題，例如霧霾、冰川消融、氣候變暖等等。肖旭東教授表示，碳排放是此次前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)上討論的主題之一，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)需要減排。但目前我國(guó)碳排放占全世界的26-28%，比我們?nèi)丝谡急纫?，減排過(guò)程中我們有很多事情要做。 二、實(shí)現(xiàn)碳減排最主要的手段之一是靠太陽(yáng)能光伏發(fā)電 肖旭東教授指出，2020年，國(guó)際上來(lái)講已經(jīng)是碳達(dá)峰。我們國(guó)家因?yàn)槭前l(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)還要繼續(xù)有增量，現(xiàn)在要控制碳排放不現(xiàn)實(shí)，所以我們國(guó)家提出的目標(biāo)是比國(guó)際晚十年碳達(dá)峰。我們爭(zhēng)取在2030年的時(shí)候碳排放達(dá)到最高。從今天到2030年我們還有幾年時(shí)間可以有一點(diǎn)增量，但到2030年之后，我們就要開(kāi)始減排放。 為了實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，在此次前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)上，劉科院士已經(jīng)提出了多種方式（詳見(jiàn)前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人文章 《2021前瞻碳中和峰會(huì)專家劉科院士：電動(dòng)車的盲目擴(kuò)張是在增加碳排放，而非減少碳排放》 ）。但肖旭東教授聚焦于光伏發(fā)電，他認(rèn)為實(shí)現(xiàn)碳減排，其中一個(gè)最主要的手段是靠太陽(yáng)能光伏發(fā)電。 2030年，整個(gè)世界要裝7-10TW的光伏發(fā)電裝置，如果我們用的電全部用光伏提供，要多少裝機(jī)容量？約等于30TW。而到了2050年，目標(biāo)是全球70%發(fā)電量是光伏和風(fēng)能提供的。我們國(guó)家是到2060年達(dá)到碳中和，國(guó)際目標(biāo)是2050年達(dá)到碳中和， 這要求以后30-40年內(nèi)我們要大力發(fā)展光伏發(fā)電。 為什么要大力發(fā)展光伏發(fā)電？這是因?yàn)槊堪l(fā)一度電， 如果用火電發(fā)的話，每生產(chǎn)一千瓦時(shí)電力(即一度電)，煤炭發(fā)電需要排放900g二氧化碳當(dāng)量，但是如果用光伏發(fā)電的話約等于10-30g。 所以用光伏發(fā)電的碳排放率是火力、煤的1/30-1/50，這還包括了生產(chǎn)光伏太陽(yáng)能所有設(shè)備過(guò)程中造成的碳排放。 從這個(gè)結(jié)果可以看到，光伏發(fā)電確確實(shí)實(shí)應(yīng)該能幫助我們實(shí)現(xiàn)減排，不管相對(duì)于煤發(fā)電或者石油發(fā)電或者氣發(fā)電，而且下降的倍數(shù)相當(dāng)大。 太陽(yáng)能發(fā)電的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它是取之不盡的，只要有太陽(yáng)，我們就可以向太陽(yáng)要能源。 在過(guò)去十幾年內(nèi)，我們國(guó)家一直是太陽(yáng)能，尤其是光伏組件最大生產(chǎn)國(guó)，在國(guó)際上占比通常是60-80%。這些年光伏產(chǎn)業(yè)的科學(xué)家、技術(shù)員、企業(yè)家們竭盡全力把光伏組件做到世界頂尖水平，把光伏組件成本做到全世界最低水平，使得我們用光伏發(fā)電成為一件有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的事情。 肖旭東教授在峰會(huì)上感慨道：若干年前我去歐洲講課的時(shí)候，我說(shuō)‘我們自己是把污染留給了自己，把潔凈帶給了歐洲、美國(guó)’，原因是什么？那個(gè)時(shí)代我們自己制造光伏太陽(yáng)能板。但是我們自己用不起，都賣到德國(guó)、意大利、西班牙，甚至賣給印度我們都自己不一定用得起。 但2013年開(kāi)始，我們國(guó)家裝機(jī)容量開(kāi)始顯著增加，到過(guò)去這兩年每年增加量已經(jīng)達(dá)到世界最高?，F(xiàn)在我們的裝機(jī)容量按國(guó)家來(lái)算的話，是全世界最多的，很快將接近全世界裝機(jī)容量的一半。數(shù)據(jù)顯示： 全球累計(jì)光伏安裝量達(dá)700GW，而到今年年底，中國(guó)累計(jì)光伏安裝量將超過(guò)300GW。 那么，需要多少太陽(yáng)能光伏板才夠發(fā)全球現(xiàn)在所需要的電？ 肖旭東教授在峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)算了一下： 大概30TW的光伏板， 哪怕到本世紀(jì)中期都可以滿足全世界所需要的電量。全球每年的光伏裝機(jī)容量大約為100多個(gè)GW，中國(guó)今年可能增加50-60GW安裝量。30TW，平均一年裝一個(gè)TW（一個(gè)TW是一個(gè)GW的1000倍），哪怕現(xiàn)在一年裝300GW，也還要兩三年，因此有很大的發(fā)展空間。 另外，光伏電磁板通常壽命30年左右，等裝完這30個(gè)TW，就發(fā)現(xiàn)第一年裝的一個(gè)TW又要進(jìn)行替換，因此這個(gè)行業(yè)里面的工作可以永遠(yuǎn)做下去。 根據(jù)加州理工大學(xué)一個(gè)教授繪制的一張圖表，中國(guó)需要裝5個(gè)TW左右的光伏板。到今年年底，我國(guó)累計(jì)裝機(jī)量可達(dá)300個(gè)GW，就是0.3TW，0.3到5還有很長(zhǎng)的路程要走。我們每年安裝速度也就50-60GW左右，所以如果不加快速度幾十年都裝不過(guò)來(lái)。 針對(duì)峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)觀眾提到的‘光伏行業(yè)會(huì)不會(huì)熱鬧兩三年就死掉了’，肖旭東教授斬釘截鐵地稱， “只要要解決電力問(wèn)題、要解決世界碳排放問(wèn)題，這是非常長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)，30年干不完。”

另外，肖旭東教授還計(jì)算了下‘如果中國(guó)電力都要光伏來(lái)解決的話，需要多少土地’？ 算下來(lái)大概要28000平方公里， 約等于千分之三國(guó)土面積。 28000平方公里相當(dāng)于14個(gè)深圳大小面積， 這些土地從哪來(lái)？ 答案是，不同的地方貢獻(xiàn)不同的土地。光伏可以在沙漠上大規(guī)模鋪設(shè)、可以在山上安裝、也可以在屋頂上安裝，甚至可以在水面上安裝。所以有很多不同方式解決所需的土地問(wèn)題。 三、光伏行業(yè)五大技術(shù)之“爭(zhēng)” 現(xiàn)在市場(chǎng)上主要有這幾種形式的商用太陽(yáng)能電池：?jiǎn)尉Ч?、多晶硅、非晶硅，非晶硅過(guò)去幾年已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰了；還有另外兩種薄膜肽。 但是近兩年，尤其今年主要 被單晶硅占了主要市場(chǎng)，多晶硅都在逐漸萎縮。 因?yàn)閱尉Ч璩杀緝?yōu)勢(shì)更大。若干年前薄膜太陽(yáng)能電池成本最低，但是現(xiàn)在已經(jīng)趕不上硅電池下降速度。 當(dāng)我們考慮太陽(yáng)能發(fā)電的時(shí)候，太陽(yáng)能電池需要考慮三個(gè)因素，一個(gè)就是轉(zhuǎn)化效率。轉(zhuǎn)化效率低必然帶來(lái)成本上升。第二個(gè)因素是成本，如果成本高，無(wú)論如何也說(shuō)動(dòng)不了用戶明明5、6毛錢就能買一度電，硬要花3塊錢去買太陽(yáng)能電，這不經(jīng)濟(jì)。三是壽命，如果裝了太陽(yáng)能電磁板一年要換兩次，哪怕最便宜的初始投資也變得貴。

光伏電磁板成本也是一個(gè)問(wèn)題。 同樣用一塊硅片，如果做成集成電路的話，每平方厘米可以賣100多美金，但是如果做成太陽(yáng)能電磁板，每平方厘米只能賣1分5美金。 同樣硅做出的東西，但是太陽(yáng)能方面的器件就賣不起價(jià)錢，原因是它能做的事情就是電磁發(fā)電，但是集成電路可以做很多其他東西，不用擔(dān)心成本問(wèn)題。 硅電池從1976年成本開(kāi)始下降，到目前下降了99.6%。1976年，每瓦特太陽(yáng)能光伏組件的價(jià)格是100美金，今天大概是2塊人民幣，幾十年降了上千倍，哪怕跟2008年相比也是大幅下降，2008年的價(jià)格是35元人民幣，去年最便宜降到1.5元。 除了硅電池，肖旭東教授還重點(diǎn)介紹了薄膜太陽(yáng)能電池。 薄膜太陽(yáng)能電池通常有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，所需的材料比較少。硅片再怎么薄也在150微米厚度，但是薄膜太陽(yáng)能電池2-3微米厚，可以省100倍左右的原材料。但是生產(chǎn)過(guò)程中以及技術(shù)成熟過(guò)程中，薄膜電池現(xiàn)在遇到了不少挑戰(zhàn)。原來(lái)薄膜電池其實(shí)更便宜，現(xiàn)在硅電池比薄膜便宜。 其中，CIGS是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型太陽(yáng)電池，目前在技術(shù)成熟度上遭遇一點(diǎn)點(diǎn)困難，雖然能造，但是成本相對(duì)比較貴。CIGS薄膜電池可以做得柔性、超薄，這是它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)是硅電池替代不了的。對(duì)于一些特殊用途，比如上天、個(gè)人需要的電源，需要輕便的解決方案， CIGS依然是一個(gè)很好的首選。 過(guò)去五年左右還有一種新型電池叫做PSC電池，從2009年左右使用，那個(gè)時(shí)候它的效率一直很低，但是過(guò)去5-6年期間，從低效率一下提升到25.2%實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率，非常接近單晶硅轉(zhuǎn)化效率， 成為一項(xiàng)明星技術(shù)。 PSC電池的優(yōu)勢(shì)在于它的成本可以低于硅的1/2，效率跟硅不相上下。它最大劣勢(shì)是壽命，硅可以達(dá)到25年，它現(xiàn)在大概1年左右。因?yàn)镻SC電池本身穩(wěn)定性沒(méi)有解決，所以它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值暫時(shí)是不清楚的。換言之，沒(méi)有解決穩(wěn)定性之前，PSC電池應(yīng)該沒(méi)有多少價(jià)值。

總而言之，肖旭東教授在2021前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì)上發(fā)表的《光伏發(fā)電與雙碳目標(biāo)》主旨演講為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供了一定參考借鑒，引發(fā)了行業(yè)從業(yè)者的熱烈探討。碳中和是一場(chǎng)關(guān)乎中國(guó)的國(guó)運(yùn)之戰(zhàn)，也是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革。它埋藏著人類下一場(chǎng)技術(shù)革命，引領(lǐng)未來(lái)40年中國(guó)幾乎所有重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。任何個(gè)人、企業(yè)、組織都無(wú)法逃避，惟有把握時(shí)代命脈，順勢(shì)而為。 2021前瞻碳中和低碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會(huì) 吸引了全國(guó)地方政府及監(jiān)管部門領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)會(huì)企業(yè)代表，國(guó)際低碳技術(shù)專家、綠色低碳機(jī)構(gòu)高管等300多位嘉賓參加了本次活動(dòng)，為雙碳愿景下低碳產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的成長(zhǎng)模式與發(fā)展趨勢(shì)、新時(shí)代低碳產(chǎn)業(yè)相關(guān)發(fā)展新機(jī)遇提供了突破口，既為企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型提供了思路，也為地方政府進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)和實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展提供了樣板。

原標(biāo)題：只要碳排放問(wèn)題不解決，光伏行業(yè)30年都干不完