人工智能的廣泛應用對電力供給帶來嚴峻挑戰
隨著科技的迅猛發展，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革命。人工智能加速了傳統產業轉型升級，實現質量變革、效益變革和動力變革，重塑工業的基礎再造、生產和服務模式創新等各個環節，引領著新型工業化發展。在規模效應驅動下，人工智能大模型參數和數據量的持續增長使得算力需求急劇攀升，算力基礎設施春筍般紛紛涌現，海量服務器晝夜不息運行，這對電力支撐保障提出了更高的要求。據報道，人工智能領域的里程碑式大語言模型GPT-3進行一次訓練所需的電力消耗就高達1287兆瓦時，這一耗電量大致等同于1000輛特斯拉電動汽車行駛60萬英里所需的電能總和。圍繞人工智能發展，特斯拉公司首席執行官馬斯克發出“下一個短缺的將是電力”的預警。可以預見，人工智能的盡頭是算力，而算力的盡頭是電力。電力供給的穩定性與效率，直接影響著人工智能的進步速度，這對于各國建立科技與產業競爭優勢具有決定性意義。
具體而言，從國際看，富國銀行分析報告指出，美國預計將在2030年面臨20%的電力需求增長。其中，僅人工智能所需的數據中心預計將帶來約323太瓦時（1太瓦時等于10億千瓦時）的新增電力需求，這一數字相當于紐約市目前年用電量的近7倍。國際知名能源期刊《焦耳》預測，到2027年，全球新制造的服務器以及與人工智能相關的電力消耗可能會增至854億至1340億千瓦時，數據中心的電力需求預計將以15%的復合年增長率迅速上升。從國內看，公開數據顯示，截至2023年，我國全社會用電量已達到9.22萬億千瓦時。根據預測，2035年至2040年間，我國用于智算中心的電力將遠超全社會用電量的10%。因此，提升能源供給側效率和能力，切實補齊電力需求缺口，成為應對日益嚴峻能源挑戰的重要手段。
為優化我國能源布局，緩解東部沿海經濟活躍區域的能源供需緊張狀況，我國已經實施了西氣東輸、西電東送、東數西算等一系列重大工程。面對經濟社會高質量發展的客觀現實需要，深化能源結構的轉型升級和系統性優化，積極探索多元化、高質量的能源發展路徑勢在必行。
碲化鎘光伏具備應對能源緊缺問題的突出優勢
相較于煤炭、石油、天然氣等傳統能源的有限性，太陽能、風能、水能等綠色可再生能源具有無限潛力。這些綠色可再生能源不僅有助于增強能源供應的穩定性，降低對進口化石能源依賴，滿足日益增長的能源需求，而且能夠從源頭上減少二氧化碳等溫室氣體的排放，加快實現“雙碳”目標。其中，太陽能光伏不受地理位置、氣候條件限制，發電設備安裝、運維成本較低，具有廣闊應用前景。2019年，聯合國馬德里氣候變化大會發布了《中國2050年光伏發展展望》報告，預計到2050年，中國光伏發電總裝機規模將達到5萬億瓦，光伏將成為中國第一大電力來源，約占當年全國用電量的40%左右。
作為能源領域新質生產力的代表，碲化鎘光伏屬于最新一代光伏技術，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電性能好、產品面積大、溫度系數低、熱斑效應小、安全性能高、長期衰減低、碳足跡最小、可靈活定制等諸多比較優勢，總體明顯優于第一代光伏。2022年8月，美國能源部宣布斥資10億美元成立“碲化鎘發展聯盟”，旨在擴大其國內碲化鎘光伏材料和組件生產，開發產品新市場，增強國際競爭力。深耕碲化鎘光伏多年的全球最大生產商——美國First Solar公司去年7月宣布，計劃在美國投資11億美元建立第五家工廠，進一步擴大其產能。預計到2026年，該公司美國銘牌制造能力將達到約140億瓦，全球份額超過56%。
國內該領域的研發和生產也在迎頭趕上，如在其產業鏈鏈主企業成都中建材光電材料有限公司的帶動下，國內相關產品目前已經涵蓋仿大理石、彩色透光、彩色不透光、中空透光、光伏瓦等多個系列，廣泛應用于城市廣場、公園、道路、圍墻、樓宇等場景，通過用發電建材替代傳統建材，將上述原本需要耗能的公共基礎設施賦能為一個個城市微電站，繼而形成分布式城市微電網，為生產、生活提供可再生綠色能源。這既增加了保值增值發電新資產，分享發電收益，又可形成城市新能源供應新體系，促使城市能源供給結構深刻調整。在被譽為全國最大的超低能耗公共建筑——上海世界頂尖科學家“WLA科學社區”項目中的兩座酒店塔樓及其裙房共約9.7萬余平方米的幕墻，采用該公司一體化設計后，每年可節電230萬度，相當于節約標準煤283噸。
大力推動碲化鎘光伏應用助力城市高質量發展
推動經濟社會發展綠色化、低碳化是實現高質量發展的關鍵環節。“十四五”期間，國家密集出臺系列扶持政策，鼓勵“光伏+”與建筑、交通、工業等場景的進一步融合。國家發展改革委出臺的《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》提出，要探索電力網和數據網聯動建設、協同運行機制，引導清潔能源開發使用，探索跨省能耗和效益分擔共享合作。工業和信息化部出臺的《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》明確，鼓勵企業探索建設分布式光伏發電等配套系統，引導新型數據中心向新能源發電側建設，就地消納新能源。
碲化鎘光伏在城市大規模應用，可帶來5個方面好處：一是創造電力依托城市載體生產的可觀增量，改變傳統上電力由郊外輸送至城市、由西部輸送至東部的遠距離平衡輸送模式，緩解當前城市電力供應緊張局面，優化未來全國城市電力供給結構。二是促進電力就近消費，滿足人工智能等大規模實時計算的電力需求，支撐科技創新向數字資產成果的落地轉化。同時，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“發電資產”，創造和分享發電收益，為地方政府化解債務問題提供新的解決路徑。四是通過海量分布式部署，有效提升城市應對極端氣候條件等方面的韌性。四是調動將海量光伏點位的發電并網，大眾皆為電力的生產者和消費者，從經濟角度上提升城市居民生活品質和全民共同富裕成色。五是帶動國家光伏產業實現質的有效提升和量的穩步增長，助力搶占大國能源競爭的優勢地位，保障國家能源安全。
為實現以上目標，需在以下三方面深化要素保障：
一是深化政策體系支撐。全面優化清潔生產評價體系，明確光伏設備及產品升級與退役標準，對采用碲化鎘光伏技術的單位實施財政補貼或稅收優惠政策。同時，針對大規模設備更新改造涉及的關鍵行業，制定并落實相關扶持政策，以提升光伏供應鏈產業鏈的穩健性，并強化原材料供應端的監管與調控。
二是增強研發創新能力。加大碲化鎘光伏技術的研發投入，建立國家級重點實驗室，鼓勵產學研用深度融合，通過校企聯合、院企合作等方式，集中力量攻克光電轉換效率提升、原材料高效提取等核心技術難題。
三是完善基礎設施建設。加快推進城市電網改造和老舊小區電力設施升級，前瞻布局超級充電樁體系，優化發電并網和就地消納條件。同時，設立綠色信貸和專項基金，引導金融機構為碲化鎘城市光伏項目提供資金支持，探索光伏資產證券化途徑，利用發行綠色債券等方式拓寬融資渠道。同時，鼓勵社會資本廣泛參與此類項目的投資建設與運營管理，以形成多元化、可持續的投融資機制。
（作者系中組部博士團第16批四川團團長）
來源：經濟參考報
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