人工智能的廣泛應(yīng)用對(duì)電力供給帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
隨著科技的迅猛發(fā)展，全球范圍正如火如荼地開展以智能革命為特征的第四次工業(yè)革命。人工智能加速了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量變革、效益變革和動(dòng)力變革，重塑工業(yè)的基礎(chǔ)再造、生產(chǎn)和服務(wù)模式創(chuàng)新等各個(gè)環(huán)節(jié)，引領(lǐng)著新型工業(yè)化發(fā)展。在規(guī)模效應(yīng)驅(qū)動(dòng)下，人工智能大模型參數(shù)和數(shù)據(jù)量的持續(xù)增長(zhǎng)使得算力需求急劇攀升，算力基礎(chǔ)設(shè)施春筍般紛紛涌現(xiàn)，海量服務(wù)器晝夜不息運(yùn)行，這對(duì)電力支撐保障提出了更高的要求。據(jù)報(bào)道，人工智能領(lǐng)域的里程碑式大語(yǔ)言模型GPT-3進(jìn)行一次訓(xùn)練所需的電力消耗就高達(dá)1287兆瓦時(shí)，這一耗電量大致等同于1000輛特斯拉電動(dòng)汽車行駛60萬(wàn)英里所需的電能總和。圍繞人工智能發(fā)展，特斯拉公司首席執(zhí)行官馬斯克發(fā)出“下一個(gè)短缺的將是電力”的預(yù)警。可以預(yù)見，人工智能的盡頭是算力，而算力的盡頭是電力。電力供給的穩(wěn)定性與效率，直接影響著人工智能的進(jìn)步速度，這對(duì)于各國(guó)建立科技與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)具有決定性意義。
具體而言，從國(guó)際看，富國(guó)銀行分析報(bào)告指出，美國(guó)預(yù)計(jì)將在2030年面臨20%的電力需求增長(zhǎng)。其中，僅人工智能所需的數(shù)據(jù)中心預(yù)計(jì)將帶來(lái)約323太瓦時(shí)（1太瓦時(shí)等于10億千瓦時(shí)）的新增電力需求，這一數(shù)字相當(dāng)于紐約市目前年用電量的近7倍。國(guó)際知名能源期刊《焦耳》預(yù)測(cè)，到2027年，全球新制造的服務(wù)器以及與人工智能相關(guān)的電力消耗可能會(huì)增至854億至1340億千瓦時(shí)，數(shù)據(jù)中心的電力需求預(yù)計(jì)將以15%的復(fù)合年增長(zhǎng)率迅速上升。從國(guó)內(nèi)看，公開數(shù)據(jù)顯示，截至2023年，我國(guó)全社會(huì)用電量已達(dá)到9.22萬(wàn)億千瓦時(shí)。根據(jù)預(yù)測(cè)，2035年至2040年間，我國(guó)用于智算中心的電力將遠(yuǎn)超全社會(huì)用電量的10%。因此，提升能源供給側(cè)效率和能力，切實(shí)補(bǔ)齊電力需求缺口，成為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻能源挑戰(zhàn)的重要手段。
為優(yōu)化我國(guó)能源布局，緩解東部沿海經(jīng)濟(jì)活躍區(qū)域的能源供需緊張狀況，我國(guó)已經(jīng)實(shí)施了西氣東輸、西電東送、東數(shù)西算等一系列重大工程。面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的客觀現(xiàn)實(shí)需要，深化能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和系統(tǒng)性優(yōu)化，積極探索多元化、高質(zhì)量的能源發(fā)展路徑勢(shì)在必行。
碲化鎘光伏具備應(yīng)對(duì)能源緊缺問(wèn)題的突出優(yōu)勢(shì)
相較于煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的有限性，太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等綠色可再生能源具有無(wú)限潛力。這些綠色可再生能源不僅有助于增強(qiáng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，降低對(duì)進(jìn)口化石能源依賴，滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，而且能夠從源頭上減少二氧化碳等溫室氣體的排放，加快實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。其中，太陽(yáng)能光伏不受地理位置、氣候條件限制，發(fā)電設(shè)備安裝、運(yùn)維成本較低，具有廣闊應(yīng)用前景。2019年，聯(lián)合國(guó)馬德里氣候變化大會(huì)發(fā)布了《中國(guó)2050年光伏發(fā)展展望》報(bào)告，預(yù)計(jì)到2050年，中國(guó)光伏發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到5萬(wàn)億瓦，光伏將成為中國(guó)第一大電力來(lái)源，約占當(dāng)年全國(guó)用電量的40%左右。
作為能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的代表，碲化鎘光伏屬于最新一代光伏技術(shù)，主要依靠在玻璃或柔性襯底上沉積多層碲化鎘薄膜形成光伏器件。相較第一代晶硅光伏，碲化鎘光伏擁有如弱光發(fā)電性能好、產(chǎn)品面積大、溫度系數(shù)低、熱斑效應(yīng)小、安全性能高、長(zhǎng)期衰減低、碳足跡最小、可靈活定制等諸多比較優(yōu)勢(shì)，總體明顯優(yōu)于第一代光伏。2022年8月，美國(guó)能源部宣布斥資10億美元成立“碲化鎘發(fā)展聯(lián)盟”，旨在擴(kuò)大其國(guó)內(nèi)碲化鎘光伏材料和組件生產(chǎn)，開發(fā)產(chǎn)品新市場(chǎng)，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。深耕碲化鎘光伏多年的全球最大生產(chǎn)商——美國(guó)First Solar公司去年7月宣布，計(jì)劃在美國(guó)投資11億美元建立第五家工廠，進(jìn)一步擴(kuò)大其產(chǎn)能。預(yù)計(jì)到2026年，該公司美國(guó)銘牌制造能力將達(dá)到約140億瓦，全球份額超過(guò)56%。
國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)也在迎頭趕上，如在其產(chǎn)業(yè)鏈鏈主企業(yè)成都中建材光電材料有限公司的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品目前已經(jīng)涵蓋仿大理石、彩色透光、彩色不透光、中空透光、光伏瓦等多個(gè)系列，廣泛應(yīng)用于城市廣場(chǎng)、公園、道路、圍墻、樓宇等場(chǎng)景，通過(guò)用發(fā)電建材替代傳統(tǒng)建材，將上述原本需要耗能的公共基礎(chǔ)設(shè)施賦能為一個(gè)個(gè)城市微電站，繼而形成分布式城市微電網(wǎng)，為生產(chǎn)、生活提供可再生綠色能源。這既增加了保值增值發(fā)電新資產(chǎn)，分享發(fā)電收益，又可形成城市新能源供應(yīng)新體系，促使城市能源供給結(jié)構(gòu)深刻調(diào)整。在被譽(yù)為全國(guó)最大的超低能耗公共建筑——上海世界頂尖科學(xué)家“WLA科學(xué)社區(qū)”項(xiàng)目中的兩座酒店塔樓及其裙房共約9.7萬(wàn)余平方米的幕墻，采用該公司一體化設(shè)計(jì)后，每年可節(jié)電230萬(wàn)度，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤283噸。
大力推動(dòng)碲化鎘光伏應(yīng)用助力城市高質(zhì)量發(fā)展
推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色化、低碳化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“十四五”期間，國(guó)家密集出臺(tái)系列扶持政策，鼓勵(lì)“光伏+”與建筑、交通、工業(yè)等場(chǎng)景的進(jìn)一步融合。國(guó)家發(fā)展改革委出臺(tái)的《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》提出，要探索電力網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)建設(shè)、協(xié)同運(yùn)行機(jī)制，引導(dǎo)清潔能源開發(fā)使用，探索跨省能耗和效益分擔(dān)共享合作。工業(yè)和信息化部出臺(tái)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》明確，鼓勵(lì)企業(yè)探索建設(shè)分布式光伏發(fā)電等配套系統(tǒng)，引導(dǎo)新型數(shù)據(jù)中心向新能源發(fā)電側(cè)建設(shè)，就地消納新能源。
碲化鎘光伏在城市大規(guī)模應(yīng)用，可帶來(lái)5個(gè)方面好處：一是創(chuàng)造電力依托城市載體生產(chǎn)的可觀增量，改變傳統(tǒng)上電力由郊外輸送至城市、由西部輸送至東部的遠(yuǎn)距離平衡輸送模式，緩解當(dāng)前城市電力供應(yīng)緊張局面，優(yōu)化未來(lái)全國(guó)城市電力供給結(jié)構(gòu)。二是促進(jìn)電力就近消費(fèi)，滿足人工智能等大規(guī)模實(shí)時(shí)計(jì)算的電力需求，支撐科技創(chuàng)新向數(shù)字資產(chǎn)成果的落地轉(zhuǎn)化。同時(shí)，助力解決大量新能源汽車充電剛需。三是將城市大量道路、建筑外墻、廠房等“閑置資源”賦能為“發(fā)電資產(chǎn)”，創(chuàng)造和分享發(fā)電收益，為地方政府化解債務(wù)問(wèn)題提供新的解決路徑。四是通過(guò)海量分布式部署，有效提升城市應(yīng)對(duì)極端氣候條件等方面的韌性。四是調(diào)動(dòng)將海量光伏點(diǎn)位的發(fā)電并網(wǎng)，大眾皆為電力的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，從經(jīng)濟(jì)角度上提升城市居民生活品質(zhì)和全民共同富裕成色。五是帶動(dòng)國(guó)家光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的有效提升和量的穩(wěn)步增長(zhǎng)，助力搶占大國(guó)能源競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位，保障國(guó)家能源安全。
為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，需在以下三方面深化要素保障：
一是深化政策體系支撐。全面優(yōu)化清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)體系，明確光伏設(shè)備及產(chǎn)品升級(jí)與退役標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采用碲化鎘光伏技術(shù)的單位實(shí)施財(cái)政補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠政策。同時(shí)，針對(duì)大規(guī)模設(shè)備更新改造涉及的關(guān)鍵行業(yè)，制定并落實(shí)相關(guān)扶持政策，以提升光伏供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)健性，并強(qiáng)化原材料供應(yīng)端的監(jiān)管與調(diào)控。
二是增強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新能力。加大碲化鎘光伏技術(shù)的研發(fā)投入，建立國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，通過(guò)校企聯(lián)合、院企合作等方式，集中力量攻克光電轉(zhuǎn)換效率提升、原材料高效提取等核心技術(shù)難題。
三是完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。加快推進(jìn)城市電網(wǎng)改造和老舊小區(qū)電力設(shè)施升級(jí)，前瞻布局超級(jí)充電樁體系，優(yōu)化發(fā)電并網(wǎng)和就地消納條件。同時(shí)，設(shè)立綠色信貸和專項(xiàng)基金，引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)為碲化鎘城市光伏項(xiàng)目提供資金支持，探索光伏資產(chǎn)證券化途徑，利用發(fā)行綠色債券等方式拓寬融資渠道。同時(shí)，鼓勵(lì)社會(huì)資本廣泛參與此類項(xiàng)目的投資建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理，以形成多元化、可持續(xù)的投融資機(jī)制。
（作者系中組部博士團(tuán)第16批四川團(tuán)團(tuán)長(zhǎng)）
來(lái)源：經(jīng)濟(jì)參考報(bào)
作者：
評(píng)論