黨的二十大之后習(xí)近平主席的首次美國之行，從不同的維度向美國、向亞太、向世界講述了生動(dòng)精彩的中國故事。習(xí)近平主席在談到各方都關(guān)心的綠色發(fā)展時(shí)說：“現(xiàn)在，全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量接近一半在中國，全球新能源汽車一半以上行駛在中國，全球四分之一的新增綠化面積來自中國。我們力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。我們說到做到。”
那么，光伏發(fā)電是什么技術(shù)?其裝機(jī)容量近一半在中國意味著什么?在國際社會(huì)努力推動(dòng)的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，光伏發(fā)電又扮演著怎樣的角色?今天我們請全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織研究員鄭漳華來說一說。
(1)太陽能發(fā)電技術(shù)的“高階版”
一直以來，能源轉(zhuǎn)型備受國際社會(huì)重視，主要是因?yàn)樗鼘τ诮鉀Q全球氣候問題具有至關(guān)重要的作用。在此前的工業(yè)化時(shí)期，世界各國為推進(jìn)本土的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不斷使用煤、石油等化石燃料進(jìn)行發(fā)電。而隨著時(shí)間的流逝，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，化石燃料的大量使用增加了溫室氣體的排放，給環(huán)境帶來了巨大負(fù)擔(dān)。因此，現(xiàn)代社會(huì)尤其是大國之間達(dá)成了推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的共識(shí)，也提出了不少措施來推動(dòng)低碳發(fā)展進(jìn)程。比如，許多國家將加快風(fēng)電、太陽能等可再生能源的發(fā)展視為保障能源安全、有效應(yīng)對全球氣候變化的根本途徑。
可再生能源是相較于傳統(tǒng)不可再生化石能源的一種能源統(tǒng)稱，其最大的特點(diǎn)是不需要人力參與，便可自動(dòng)在自然界中生成，符合科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展觀念。目前，地球上常見的可再生能源有太陽能、風(fēng)能、水能等類型。其中，水力發(fā)電效率高、成本低，但資源開發(fā)受地理?xiàng)l件所限，且建設(shè)水電站有可能對生態(tài)環(huán)境和土地植被產(chǎn)生較大影響;風(fēng)力發(fā)電對于自然環(huán)境的要求較高，通常需要在風(fēng)力資源豐富的地方開發(fā)建設(shè)，且存在噪音大、影響鳥類生存活動(dòng)等缺點(diǎn)。相比之下，太陽能發(fā)電兼具使用持續(xù)性和清潔性的優(yōu)點(diǎn)，不管是在城市樓宇，還是在戈壁沙漠，都可以建設(shè)開發(fā)。
傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電，主要是通過在地面或屋頂設(shè)置集熱器等設(shè)備，將所收集的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再輸出到電網(wǎng)系統(tǒng)中。這些集熱器一般都是由經(jīng)過特殊處理的反射材料制成，可將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，再通過熱力機(jī)械工作，轉(zhuǎn)化為電能。這個(gè)過程類似于使用一堆彎曲的反射鏡，將太陽能反射到一個(gè)聚焦點(diǎn)后，利用熱能對水進(jìn)行加熱形成高溫蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)以產(chǎn)生電力。
光伏發(fā)電相當(dāng)于太陽能發(fā)電技術(shù)的“高階版”。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。1839年，年僅19歲的法國科學(xué)家貝克雷爾在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應(yīng)，即光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象，如果兩者之間連通，就會(huì)形成電流的回路。因此，為了將太陽光轉(zhuǎn)換為電力，光伏發(fā)電系統(tǒng)中需要放置光伏電池板，這些光伏電池板由能夠直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體材料所制成。
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽能電池的發(fā)電效率不斷提升、生產(chǎn)成本不斷降低，“光伏發(fā)電”這種技術(shù)也日益受到人們重視。
(2)推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型的重大助力
其實(shí)，光伏電池早在20世紀(jì)60年代就得到了應(yīng)用，但主要是為衛(wèi)星、空間站等空間探索領(lǐng)域提供電力。當(dāng)人們意識(shí)到可再生能源的重要性之后，光伏發(fā)電便迅速走向大規(guī)模商業(yè)化，一些國家和地區(qū)開始出臺(tái)政策，鼓勵(lì)和支持光伏發(fā)電的發(fā)展和應(yīng)用。
我國光伏發(fā)電起步雖晚，但發(fā)展快速。在品牌方面，我國企業(yè)具有絕對優(yōu)勢，《2023全球光伏品牌100強(qiáng)榜單》中，有90個(gè)品牌來自中國;在技術(shù)研發(fā)方面，今年由中國企業(yè)自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達(dá)到33.9%，打破了此前由沙特研究團(tuán)隊(duì)保持的33.7%的世界紀(jì)錄;在國際競爭方面，中國光伏產(chǎn)業(yè)的全球市場占有率從2010年的40%上升到2017年的近70%，全球知名咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫在《中美產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢對比報(bào)告》中明確指出，中國光伏產(chǎn)業(yè)全面領(lǐng)先美國。
今年11月15日，中美兩國發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)合作應(yīng)對氣候危機(jī)的陽光之鄉(xiāng)聲明》，極大提升了各方合力應(yīng)對氣候變化的信心。根據(jù)聲明，中美兩國力挺二十國集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人宣言，到2030年將全球可再生能源裝機(jī)容量增至三倍，預(yù)計(jì)每年平均將新增的可再生能源裝機(jī)容量達(dá)6億千瓦。
在此背景下，光伏發(fā)電因其綠色、安全、高效、應(yīng)用范圍廣泛的特點(diǎn)，在可再生能源裝機(jī)中占據(jù)絕對主導(dǎo)地位。而國際社會(huì)尤其是中美兩國攜手發(fā)展光伏發(fā)電，對于促進(jìn)全球能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。
首先，光伏產(chǎn)業(yè)的全球市場規(guī)模極為龐大。全球太陽能市場的規(guī)模現(xiàn)已超過7000億美元，預(yù)計(jì)在2030年將達(dá)到1.3萬億美元。面對如此巨大的市場機(jī)會(huì)，各國企業(yè)充分利用國際市場平臺(tái)，良性競爭、互相借鑒，可加快產(chǎn)品研發(fā)的步伐，推動(dòng)光伏市場份額進(jìn)一步擴(kuò)大，也有助于全球能源的清潔轉(zhuǎn)型。
其次，光伏合作能夠降低成本并增強(qiáng)競爭力。在全球范圍內(nèi)，不同國家的光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和成本差異較大，合作可實(shí)現(xiàn)資源整合及優(yōu)勢互補(bǔ)。通過共同投資、研發(fā)和生產(chǎn)等方式，還能進(jìn)行技術(shù)共享和資源共享，節(jié)約成本和時(shí)間，提高產(chǎn)品品質(zhì)和市場競爭力。
第三，光伏合作不僅對開拓全球市場具有積極意義，同時(shí)也對全球可再生能源產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步起到了推動(dòng)作用。通過光伏合作，各國能利用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，有力促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率和能源利用效率。同時(shí)，全球范圍內(nèi)可再生能源領(lǐng)域的信息交流和技術(shù)創(chuàng)新，也將共同推動(dòng)可再生能源技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用。
(3)光伏發(fā)電有哪些生活用途
如今，作為一種具有經(jīng)濟(jì)競爭力的可再生能源形式，光伏發(fā)電已成為全球能源供應(yīng)的重要組成部分。有資料分析，在全球電價(jià)升高和光伏系統(tǒng)度電成本更具競爭力的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)全球今年安裝的新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到4.14億千瓦。
大家可能也注意到了，在描述光伏發(fā)電發(fā)展規(guī)模時(shí)，經(jīng)常用到“裝機(jī)容量”一詞，這是什么意思呢?其實(shí)，所謂“裝機(jī)容量”，就是指該發(fā)電機(jī)組額定可發(fā)出的有效功率，是表征發(fā)電機(jī)組建設(shè)規(guī)模和電力生產(chǎn)能力的主要指標(biāo)之一。光伏裝機(jī)量越高，意味著光伏發(fā)電裝備的總?cè)萘吭酱螅a(chǎn)電能的能力自然也就越高。影響光伏裝機(jī)量的因素有很多，包括政策扶持程度、光伏電站建設(shè)成本、光伏技術(shù)效率、區(qū)域光照等。其中，政策扶持程度是影響光伏裝機(jī)量最為關(guān)鍵的因素之一。
對于國家而言，光伏發(fā)電裝機(jī)容量的重要性不言而喻，它可以有效反映出光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，為相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)劃、決策提供重要參考依據(jù)。同時(shí)，由于光伏發(fā)電具有清潔、可再生等優(yōu)點(diǎn)，其裝機(jī)量的增加也有助于減少二氧化碳排放、保護(hù)環(huán)境。
前不久，習(xí)近平主席在美國之行中提到的“全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量接近一半在中國”，表明了中國在國際光伏發(fā)電領(lǐng)域具有的領(lǐng)先地位和重要影響力。近年來，中國政府大力推動(dòng)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過政策扶持、投資和技術(shù)創(chuàng)新等多種手段，有效增加了光伏發(fā)電的裝機(jī)容量。這些舉措不僅使中國成為了全球最大的光伏發(fā)電市場，也對全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了積極作用。
那么，光伏發(fā)電在我們的生活中究竟有哪些用途呢?
在居民使用方面，光伏發(fā)電可以用于家庭屋頂或庭院的光伏電池板，通過將太陽能轉(zhuǎn)化為電能來滿足家庭的用電需求，包括照明和空調(diào)、熱水器等電器設(shè)備等。以通州區(qū)潞城鎮(zhèn)前疃村為例，該村是北京市整村光伏的試點(diǎn)村，村民院落屋頂上隨處可見光伏電池板，總計(jì)建成光伏907.04千瓦。根據(jù)規(guī)劃，在“十四五”期間，該村還將增加900千瓦的光伏發(fā)電能力。這些光伏發(fā)電設(shè)施在白天可以完全實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，多余的電能還可并網(wǎng)賣出，為村民帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。
在商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域，光伏發(fā)電已廣泛應(yīng)用于辦公樓、工廠和商場等建筑，為其提供電力。許多商業(yè)和工業(yè)建筑都安裝了光伏電池板，以降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴并減少能源成本。
此外，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，光伏發(fā)電為灌溉系統(tǒng)、溫室和養(yǎng)殖場等提供電力，有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、改善生態(tài)環(huán)境。在充電設(shè)施領(lǐng)域，光伏發(fā)電還能與充電樁建設(shè)相結(jié)合，為電動(dòng)汽車提供清潔能源充電，從而促進(jìn)可持續(xù)交通的發(fā)展。
總之，光伏發(fā)電在生活中的應(yīng)用前景廣闊，能為各個(gè)領(lǐng)域提供清潔、可再生的能源供應(yīng)。在宏觀層面上，光伏產(chǎn)業(yè)作為國家重點(diǎn)推動(dòng)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，對優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、緩解能源供需矛盾、促進(jìn)節(jié)能減排和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等均有重大意義。
(4)產(chǎn)能過剩與國際競爭是主要挑戰(zhàn)
當(dāng)然，我們還需看到事物發(fā)展的兩面性。我國光伏行業(yè)的發(fā)展處于國際領(lǐng)先水平，但也面臨著產(chǎn)能過剩與擴(kuò)產(chǎn)、國際競爭不斷延伸等多方面的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，光伏行業(yè)頗具發(fā)展?jié)摿Γa(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品需求也較大，許多國家都在積極鼓勵(lì)企業(yè)發(fā)展太陽能光伏行業(yè)。從中長期來看，需考慮到市場消納、供需匹配等因素，部分企業(yè)在短期內(nèi)過度擴(kuò)產(chǎn)以及新技術(shù)、新產(chǎn)品的不斷發(fā)展，可能會(huì)使光伏產(chǎn)品在某些方面出現(xiàn)一定程度的產(chǎn)能過剩。
我國光伏產(chǎn)業(yè)雖然有較高的國際競爭力，仍需關(guān)注國際競爭的風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國擁有全球最完整的光伏產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈，產(chǎn)業(yè)配套完備、上下游形成聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，產(chǎn)能產(chǎn)量優(yōu)勢明顯，這些都是產(chǎn)品出口的基石。但是，一些國家也正在積極謀劃光伏產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)制造本地化和供應(yīng)鏈本地化，并將發(fā)展新能源制造上升至政治層面，出臺(tái)措施限制進(jìn)口，對我國光伏產(chǎn)品的出口造成了一定影響。
另外，光伏核心器件正朝高效率、低能耗、低成本方向發(fā)展，技術(shù)突破是競爭的關(guān)鍵。目前，晶硅電池仍是光伏行業(yè)的主流技術(shù)，而被認(rèn)為是第三代高效薄膜電池代表的鈣鈦礦薄膜電池尚在實(shí)驗(yàn)室階段，若能早日實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，必將對整個(gè)光伏行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來重大利好。
近年來，在我國2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)推動(dòng)下，風(fēng)能、太陽能等可再生能源進(jìn)入了新的發(fā)展階段。國家能源局發(fā)布的《2023年前三季度光伏發(fā)電建設(shè)運(yùn)行情況》數(shù)據(jù)顯示，截至今年9月底，全國光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量已達(dá)到5.2億千瓦，成為我國裝機(jī)規(guī)模第二大的電源，僅次于煤電。可見，隨著國家政策和地方規(guī)劃的陸續(xù)出臺(tái)，光伏發(fā)電在未來我國能源結(jié)構(gòu)和能源戰(zhàn)略中將扮演越來越重要的角色，如何更好地抓住機(jī)遇、應(yīng)對挑戰(zhàn)是一個(gè)重要和迫切的課題。
來源：北京日報(bào)客戶端 記者 汪丹
作者：汪丹
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