國(guó)家近些年大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，尤其自2020年提出“雙碳”目標(biāo)后，新能源領(lǐng)域獲得了更大的關(guān)注。新能源領(lǐng)域中，光伏表現(xiàn)十分亮眼。2022年7月7日，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布《光伏全球供應(yīng)鏈特別報(bào)告》，認(rèn)為到2025年，在用于光伏組件生產(chǎn)的關(guān)鍵部件上，世界將幾乎完全依賴中國(guó)。
光伏制造可大致分為多晶硅、硅片、電池片、組件四個(gè)環(huán)節(jié)，2021年中國(guó)這四個(gè)制造環(huán)節(jié)的全球產(chǎn)量占比均在75%以上。
中國(guó)光伏強(qiáng)到何種程度？光伏是否真值得被如此看好？這個(gè)賽道是否具有長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)力？近期，千億市值龍頭通威重磅發(fā)聲，其所著《未來(lái) 碳中和與人類能源第一主角》一書，深度分析了光伏的邏輯，將自身發(fā)展路徑和對(duì)行業(yè)的判斷和盤托出，把光伏新能源講透了。
當(dāng)清潔能源消費(fèi)占到未來(lái)能源消費(fèi)的80%以上時(shí)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、核能、氫能以及生物質(zhì)能將扮演重要的角色。但是，哪一種能源會(huì)是其中的支柱？
太陽(yáng)能無(wú)處不在，總量巨大。人們可以以極低的成本，獲取這一零排放零污染的永續(xù)清潔能源。
我們先看看其他清潔能源。
相對(duì)于傳統(tǒng)的化石能源，風(fēng)能在能源供給的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體， 并且風(fēng)能作為自然界中的一種可再生能源，可以源源不斷地為人類提供龐大的能源補(bǔ)充。
全球風(fēng)能不但儲(chǔ)備極為豐富，而且分布廣泛，幾乎涉及所有的國(guó)家和地區(qū)。由于風(fēng)能技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，不會(huì)因?yàn)橹圃觳馁|(zhì)等因素影響轉(zhuǎn)換效率，因此從20世紀(jì)70年代開始，風(fēng)能是新能源領(lǐng)域中發(fā)展最快、裝機(jī)容量占比最大的能源。
海上風(fēng)電是未來(lái)風(fēng)電的重要發(fā)展方向。
但是，風(fēng)能也有間歇性和不穩(wěn)定性的缺點(diǎn)，有風(fēng)與沒風(fēng)、風(fēng)大與風(fēng)小在發(fā)電功效上存在很大的差異。這導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電無(wú)法根據(jù)需求增減發(fā)電，必須與其他的電力來(lái)源或儲(chǔ)存設(shè)施一起使用，提供范圍內(nèi)的能源補(bǔ)充和替代，才能保障電力的穩(wěn)定供應(yīng)。
同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電對(duì)電站建設(shè)的地域要求更高，且以大型電站建設(shè)為主，不適合進(jìn)行分布式布置。不過(guò)，瑕不掩瑜，在未來(lái)的能源體系中，風(fēng)能必然會(huì)占據(jù)一席之地。
水能的特點(diǎn)包括廉價(jià)與清潔，既可以用于發(fā)電，也能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能做功，是所有可再生能源中歷史最悠久、技術(shù)最成熟、適用最廣泛的一種能源。
總裝機(jī)容量高達(dá) 22.5GW的三峽水電站，這是目前世界上最大的水電站。
水資源的開發(fā)利用從表面上看清潔無(wú)污染，卻會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。埃及阿斯旺大壩于 20世紀(jì)70年代初竣工，一度是埃及人引以為傲的能源工程，不僅解決了當(dāng)?shù)赜昙竞秃导舅Y源分布不均的問(wèn)題，還為國(guó)家提供了廉價(jià)的電力，使得工業(yè)發(fā)展進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化成為可能。
但隨著時(shí)間的推移，阿斯旺大壩對(duì)尼羅河流域生態(tài)平衡的影響逐漸顯露。在上游蓄水的同時(shí)，大量富含養(yǎng)料的泥沙沃土也被鎖在了上游，下游和沿岸土壤出現(xiàn)大規(guī)模鹽漬化，河口三角洲的面積嚴(yán)重縮小 ；庫(kù)區(qū)則沉淀了大量富含微生物的淤泥，使得藻類及浮游生物瘋狂生長(zhǎng)，水質(zhì)嚴(yán)重惡化，依河而居的居民的健康受到損害。
這不是個(gè)例，肯尼亞的姆韋亞水電站、我國(guó)臺(tái)灣的美濃水庫(kù)都存在不同程度的生態(tài)破壞情況。不少環(huán)保人士和團(tuán)體也因此反對(duì)興建大型水電站。不過(guò)，縱觀全球經(jīng)驗(yàn)，幾乎所有的國(guó)家都在積極開發(fā)利用水能，所以水電站在目前的能源體系中占據(jù)重要地位。
核能
與其他能源相比，核能有數(shù)不盡的優(yōu)勢(shì)。能量高、清潔、穩(wěn)定。
20世紀(jì)下半葉，有技術(shù)能力支撐的國(guó)家開始爭(zhēng)先恐后地發(fā)展核能，其中70年代的裝機(jī)容量增長(zhǎng)量超過(guò)700%。
由于核裂變技術(shù)存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，人們將未來(lái)核能的應(yīng)用投向了核聚變技術(shù)。
但要實(shí)現(xiàn)可控的核能技術(shù)發(fā)電，在應(yīng)用上十分困難，因?yàn)楹司圩儼l(fā)電的兩大難點(diǎn)是上億度的點(diǎn)火溫度和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地約束運(yùn)行。如果要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，至少還需要半個(gè)世紀(jì)的探索，也許在 21世紀(jì)末核聚變技術(shù)能夠走出實(shí)驗(yàn)室。
生物質(zhì)能
生物質(zhì)能具有資源量大、燃燒可控、能源質(zhì)量高的特點(diǎn)。
自20世紀(jì)90年代以來(lái)，生物質(zhì)能在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家得到了廣泛發(fā)展。巴西一直著力研究以甘蔗為主要原料的生物液體路徑，在21世紀(jì)初一躍成為生物液體燃料大國(guó) ；歐洲通過(guò)政策補(bǔ)貼以鼓勵(lì)生物質(zhì)能的發(fā)展 ；美國(guó)在2009年生產(chǎn)出 117.84億千克的大豆，用于生產(chǎn)生物質(zhì)燃料。
但2010年以后，行業(yè)內(nèi)關(guān)于生物質(zhì)能的討論聲越來(lái)越小，主要原因在于獲取生物質(zhì)燃料需要耕種。
在耕種空間增長(zhǎng)極為有限的情況下，如果依然發(fā)展生物質(zhì)能，勢(shì)必會(huì)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)生利益沖突。從經(jīng)濟(jì)效益角度來(lái)說(shuō)，同樣面積的土地用于種植糧食的收益遠(yuǎn)不如用于種植生物質(zhì)燃料，資本做何選擇不言而喻。長(zhǎng)此以往，會(huì)在能源問(wèn)題上衍生出更多的矛盾。
在未來(lái)的能源體系中，以垃圾焚燒發(fā)電、沼氣燃燒發(fā)電、乙醇汽油為代表的生物質(zhì)能會(huì)繼續(xù)發(fā)展，但絕對(duì)不是主流。
氫能好處眾多 ：氫氣燃燒后的產(chǎn)物只有水，清潔無(wú)污染；隨著電解水制綠氫的技術(shù)日益成熟，氫能可以被看作一種取之不盡、用之不竭的可再生能源 ；氫的發(fā)熱值極高，燃燒1千克的氫氣能釋放出1.4×108焦耳的熱量，是同質(zhì)量天然氣的兩倍左右。如果可以在交通工具上普及，全球交通的碳排放將得到極大的遏制。
2019年，氫能首次被寫入《政府工作報(bào)告》。在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)使下，氫能更是迅速躋身能源革命的熱門賽道，甚至被譽(yù)為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉础Ｖ袊?guó)氫能聯(lián)盟預(yù)計(jì)到2030年和2050年，中國(guó)氫氣終端能源占比分別達(dá)5%和 10%以上。
但是，氫能也有不小的局限。首先，氫能是二次能源，并非一次能源，它需要通過(guò)其他能源制取。其次，氫氣的體積能量密度小是致命缺點(diǎn)。如果要增大體積能量密度，就需要增加壓力，使用特制的儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存。這無(wú)疑又會(huì)增加氫氣的應(yīng)用成本和阻力。另外，氫氣相比于其他氣體十分容易泄漏，使用和儲(chǔ)存起來(lái)比其他氣體更困難，特別是在相對(duì)封閉的空間內(nèi)，比如地下停車場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)，一旦泄漏很容易發(fā)生爆炸。為了達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，加氫站需要選在遠(yuǎn)離鬧市區(qū)、空曠的地方，配備特殊的安全設(shè)備，建設(shè)成本相當(dāng)高。
這些限制條件都為氫能及氫能汽車的發(fā)展蒙上了陰影。從上游的制氫到中游的運(yùn)氫、儲(chǔ)氫，再到終端的氫站建設(shè)、氫能汽車應(yīng)用，以氫為核心的能源體系面臨重重困難。正因如此，特斯拉 CEO 馬斯克公開向媒體稱 ：“燃料電池沒有未來(lái)?！倍鴼淙剂想姵鼐褪邱R斯克所言“燃料電池”的主要產(chǎn)品。
所以，雖然氫能一直是能源市場(chǎng)中人們關(guān)注的重點(diǎn)，但時(shí)至今日，除了運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)了氫燃料的大規(guī)模應(yīng)用，依然是一種相對(duì)邊緣化的能源。
但可以預(yù)見，隨著新一輪碳中和的熱潮，氫能將繼續(xù)得到發(fā)展，作為二次甚至三次能源，將擔(dān)任重要的配角。
通過(guò)比較以上五種新能源的優(yōu)劣勢(shì)，可以大致推測(cè)出它們?cè)谖磥?lái)能源體系中的占比 ：風(fēng)能> 水能> 氫能> 核能> 生物質(zhì)能。
但在實(shí)現(xiàn)碳中和的道路上，能夠真正充當(dāng)主角的能源，應(yīng)該是路徑最短、轉(zhuǎn)換效率最高、利用相對(duì)最方便的太陽(yáng)能。
02、主角的優(yōu)勢(shì)
既然太陽(yáng)能無(wú)處不在，那么將分散的能量匯集起來(lái)，正是人類未來(lái)能源的主要來(lái)源之一。但我們此處所講的太陽(yáng)能，是指太陽(yáng)輻射能的光電、光熱和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)化。特別是光電轉(zhuǎn)化，即太陽(yáng)能光伏發(fā)電，是最有前景的能源技術(shù)。
第一，技術(shù)原理最先進(jìn)。
而太陽(yáng)能是從光子運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)化為電子遠(yuǎn)動(dòng)，是從光到電的直接轉(zhuǎn)化。這意味著光伏發(fā)電的原理最簡(jiǎn)單、先進(jìn)。
第二，總量巨大。
據(jù)估計(jì)，地球表面每日接收的太陽(yáng)能相當(dāng)于1億桶石油所生產(chǎn)的能量，甚至太陽(yáng)只要照射地球一小時(shí)，所積蓄的能量就足以供人類消費(fèi)一年。
而且，這個(gè)巨大的火球已沸騰近50億年。據(jù)物理學(xué)家預(yù)測(cè)，太陽(yáng)的壽命約為100億年，因此太陽(yáng)還能照耀地球50億年之久。太陽(yáng)能幾乎就是“永恒能源”。
第三，分布廣。
“陽(yáng)光普照”一詞將太陽(yáng)能的屬性描述得尤為精準(zhǔn)。相比其他能源，太陽(yáng)能是最易獲得、最公平的能源。
我國(guó)全年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)的地區(qū)占國(guó)土總面積的2/3以上，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。這一點(diǎn)就連以“分布廣”著稱的風(fēng)能都無(wú)法媲美，更不用說(shuō)石油、煤炭等傳統(tǒng)能源了。
第四，光伏發(fā)電最重要原材料的“硅”，也十分豐富。
我國(guó)硅資源豐富，青藏高原東北部、江蘇東海、河南偃師、寧夏石嘴山、湖北宜昌、四川樂山及廣元、云南昭通等地區(qū)都存在儲(chǔ)量達(dá)千萬(wàn)噸甚至億噸以上的巨型硅礦，同時(shí)全國(guó)各地幾乎都發(fā)現(xiàn)了高品位含氧化硅礦。
第五，應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛。
甚至在遠(yuǎn)離人煙的沙漠、海島，也會(huì)因?yàn)橛辛斯夥l(fā)電而燈火通明。
這些屬性，決定了太陽(yáng)能光伏發(fā)電擁有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＫ钱?dāng)之無(wú)愧的清潔能源第一主角。
03、算一道算術(shù)題
10年前，每1kW的光伏發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)成本為 3萬(wàn)～5萬(wàn)元。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、技術(shù)迭代的不斷加快、智能制造的迅速推廣，光伏發(fā)電成本下降了90%以上。
未來(lái)三五年，1kW的光伏發(fā)電成本還有可能降到 2000元、1000元，甚至更低。成本低廉、清潔無(wú)污染的光伏發(fā)電正在被越來(lái)越多的國(guó)家及其居民接受，它的應(yīng)用正在全球迅速擴(kuò)散。
越來(lái)越多的光伏電站拔地而起，越來(lái)越便宜的光電并入電網(wǎng)。
2021年5月11日，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于 2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知》，提出2021年全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電的發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重達(dá)到11%左右，后續(xù)逐年提高，確保2025年非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到20%左右 ；同時(shí)建立保障性并網(wǎng)、市場(chǎng)化并網(wǎng)等多元保障機(jī)制，2021年風(fēng)光保障性并網(wǎng)規(guī)模不低于9000萬(wàn)kW。
有了強(qiáng)大的技術(shù)與制造能力、足夠低廉的成本和積極的產(chǎn)業(yè)政策后，那么到2060年，
·中國(guó)社會(huì)到底會(huì)有多少光伏？
·中國(guó)作為世界上人口最多、經(jīng)濟(jì)總量居全球第二的國(guó)家，以及世界第一的能源生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)，整個(gè)能源體系中的光伏占比應(yīng)該有多大？
·人均光伏裝機(jī)容量是多少？
回答這些問(wèn)題不僅為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和樹立了方向、確定了目標(biāo)，而且影響著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因?yàn)樗鼪Q定了清潔能源究竟將給我們的社會(huì)帶來(lái)多大的影響。
《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016—2030）》提出，到2050年非化石能源在國(guó)家能源體系中占比將超過(guò)一半。
但業(yè)內(nèi)諸多意見領(lǐng)袖都認(rèn)為這個(gè)目標(biāo)還是過(guò)于保守，因?yàn)楣夥a(chǎn)業(yè)的發(fā)展是以指數(shù)形式增長(zhǎng)的。
首先，碳排放將加重溫室效應(yīng)這一點(diǎn)毋庸置疑，為應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)，我們需要同步升級(jí)能源結(jié)構(gòu)。
其次，以光伏為代表的新能源技術(shù)同樣適用摩爾定律。
在經(jīng)過(guò)前期鋪墊之后，未來(lái)的技術(shù)路徑也將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)發(fā)展。到2050年中國(guó)的清潔能源占比將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)50%。
按2060年碳中和的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)推算，中國(guó)清潔能源的占比至少要達(dá)到80%，其中一半將是光伏。在這個(gè)前提下，不妨做一道簡(jiǎn)單的算術(shù)題，算一算到2060年中國(guó)究竟需要多少光伏。
中國(guó)現(xiàn)在一年消耗石油約5億噸，在全部能源消耗中占18.9%，也就是說(shuō)如果將能源供給來(lái)源全部替換為石油，我們一年至少需要26.5億噸的石油。
每 100GW 的光伏系統(tǒng)每年生產(chǎn)的電力，相當(dāng)于0.5億噸石油的等效能量， 所以如果我們現(xiàn)在將26.5億噸石油全部替換為光伏，需要5300GW 的光伏裝機(jī)容量（2020年，我國(guó)的光伏裝機(jī)容量約為253GW）。全國(guó)約14億人口，人均至少需要 3.8kW的光伏裝機(jī)容量。
考慮到未來(lái)40年中國(guó)社會(huì)將全面發(fā)展，經(jīng)濟(jì)規(guī)?？赡軙?huì)翻一番甚至更多， 現(xiàn)代化水平也將不斷提升，未來(lái)人均能源消費(fèi)量也會(huì)迅速增加。
2019年美國(guó)人均能源消費(fèi)量是我國(guó)的3.66倍（2019年，中國(guó)消費(fèi)的能源約為 48.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，人口約14億 ；美國(guó)在 2019 年消費(fèi)的能源為41.63億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，人口約3.28億）。如果我國(guó)在2060年人均能源消費(fèi)量達(dá)到2019年美國(guó)的水平，那么， 到2060年，我國(guó)人均至少需要 13.9kW 的光伏裝機(jī)容量。
假設(shè)2060年在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中光伏占到50%，那么未來(lái)人均至少需要6.95kW的光伏裝機(jī)容量。
人均近7kW的光伏裝機(jī)容量是一個(gè)什么樣的概念？假設(shè)人口總數(shù)不變， 每人擁有7kW的光伏裝機(jī)容量，那么屆時(shí)中國(guó)將會(huì)需要累計(jì)9800GW 的光伏裝機(jī)容量。也就是說(shuō)，除去已有的約 253GW裝機(jī)量，未來(lái)40年我們每年至少都需要新增約237GW的光伏裝機(jī)容量。
看似繁重的任務(wù)對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，將是一個(gè)巨大的推動(dòng)力。人均7kW的光伏裝機(jī)容量、累計(jì)9800GW的光伏裝機(jī)容量，將深刻改變中國(guó)社會(huì)。
除了太陽(yáng)能之外，風(fēng)能、水能、核能等也將進(jìn)一步發(fā)展。能源生產(chǎn)清潔化作為這個(gè)時(shí)代的標(biāo)志性事件，正在把人類帶向未來(lái)的發(fā)展階段。
來(lái)源：能源電力新觀察
