若2035年光伏有10倍增量,未來哪種太陽(yáng)能技術(shù)可能勝出?

劉向鑫中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員,博士,博導(dǎo),“百人計(jì)劃”學(xué)者,薄膜太陽(yáng)電池研究組組長(zhǎng)。本文根據(jù)劉向鑫博士在2018年8月20日舉行的“碲化鎘全球峰會(huì)暨第四屆碲化鎘材料與太陽(yáng)能電池技術(shù)國(guó)際研討會(huì)”上的演講,王凱強(qiáng)能見研究員整理。

這篇文章將解答三個(gè)問題:

一是光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能到底有沒有過剩?

二是光伏能不能做的更便宜?能不能滿足我國(guó)電力的需求?

三是未來哪一種光伏技術(shù)有可能會(huì)勝出?


到2035年我國(guó)光伏還有10倍的需求增量


國(guó)家能源局“全民光伏計(jì)劃”對(duì)十九大報(bào)告做了要點(diǎn)摘要:到2035年要基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化,而現(xiàn)代化和用電水平直接相關(guān)。生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)、美麗中國(guó)基本實(shí)現(xiàn),要實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的現(xiàn)代化。推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系,發(fā)展新能源將是愿景中的重要部分。


2016年我國(guó)全社會(huì)發(fā)電量約6萬億度,如果全部使用光伏發(fā)電,相當(dāng)于需要安裝3.5-6.6TW光伏。為了形象的說明,在我國(guó)地圖上標(biāo)出三個(gè)方塊,這三個(gè)方塊中任何一個(gè)地方鋪滿效率為15%的太陽(yáng)能電池板,都可以滿足我國(guó)2016年全社會(huì)用電量。以北京、天津、華北平原一帶為例,只要將效率為15%的太陽(yáng)能電池板鋪滿邊長(zhǎng)210公里的一個(gè)正方形區(qū)域就可以滿足全國(guó)2016年用電需求。雖然光伏能量可以供應(yīng)的總量巨大,但是短期內(nèi)不可能所有的用電都來自光伏,應(yīng)該盡量爭(zhēng)取能源結(jié)構(gòu)多元化,光伏和其他清潔能源在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占到比較顯著比重即可。

2017年我國(guó)光伏累計(jì)安裝量達(dá)到130GW,人均僅100W。2035年我國(guó)“全民光伏計(jì)劃”設(shè)想累計(jì)安裝量將達(dá)到1.6TW,相當(dāng)于人均1000W,2050年將在2035年的基本上再翻一倍,人均達(dá)到2000W。


為什么社會(huì)現(xiàn)代化程度和光伏有關(guān)系?《Handbook of Photovoltaic Sci. and Eng.》這本書給出了聯(lián)合國(guó)公布的國(guó)家人類發(fā)展指數(shù)與國(guó)家人均用電量分布圖?v軸是人類發(fā)展指數(shù),用比較好理解的意思是一個(gè)國(guó)家生活的幸福程度,橫軸是人均全社會(huì)用電量。

人均全社會(huì)用電量越大,表明發(fā)展指數(shù)越高,但這是一個(gè)無限逼近1的函數(shù)。我國(guó)在2000年人均全社會(huì)用電量不足1000度,發(fā)達(dá)國(guó)家是每人每年8000度以上的水平。我國(guó)到2016年全社會(huì)用電總量約6萬億度,均攤到每人是4500度左右。美國(guó)、加拿大、澳大利亞這些國(guó)家全社會(huì)用電水平相當(dāng)高。


以美國(guó)俄亥俄州一家三層樓普通別墅為實(shí)例,朝南的屋頂3/5面積裝了二手碲化鎘太陽(yáng)能電池板,2006年安裝時(shí)效率只有9%;整棟房子裝了兩塊電表,分別記錄電網(wǎng)輸入電量和光伏發(fā)電賣出的電量,兩塊電表年總電量可以持平,即凈用電量是0。這意味著4.3KW光伏發(fā)電量可以滿足這家美國(guó)家庭整棟房子全年的用電量,包括空調(diào)、熱水以及生活所有方面,同時(shí)還包括每天40分鐘電動(dòng)車的通勤。4.3KW足夠一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)家庭自發(fā)自用,如果按7元/W的系統(tǒng)成本僅需要3萬元,所以對(duì)于家庭而言安裝光伏發(fā)電的成本其實(shí)并不大。


現(xiàn)在我國(guó)人均全社會(huì)年用電量水平約4000-5000度,如果要基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化,用電水平應(yīng)該達(dá)到9000度水平,從4000-5000度到9000度,增量是4000-5000度。通過測(cè)算,1W的光伏電池板一年在我國(guó)東部平均發(fā)電量是1度;如果到2035年增加一倍的全國(guó)用電量,光伏累計(jì)安裝量只需要占到其增量中的1/4到1/5,就可以增加每人每年1000度的光伏發(fā)電量,相當(dāng)于1300GW到1500GW的總增量,基本上符合我國(guó)能源局規(guī)劃的2035年人均1000W光伏的設(shè)定。


這說明“全民光伏計(jì)劃”提出2035年每人1000W光伏裝機(jī)量不是奇思妙想,但是對(duì)于光伏行業(yè)來說這將是一個(gè)巨大的市場(chǎng),依據(jù)這個(gè)規(guī)劃將從現(xiàn)在的總安裝量130GW還要再增加一個(gè)數(shù)量級(jí)(10倍)。

 



作者:劉向鑫 來源:國(guó)孚電力 責(zé)任編輯:jianping

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