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施正荣:碳中和时代硅基能源大有可为

2021-06-04 17:31来源:北极星太阳能光伏网关键词:施正荣硅基能源2021SNEC收藏点赞

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过去世界依赖于上亿年前的阳光,今后的世界,阳光提供取之不尽,用之不完,所以碳达峰、碳中和国家目标将对我国经济社会产生极其深远和极其深刻的影响,我们要尽快实现低碳转型,在这个过程中硅基能源大有可为。”施正荣在第十五届(2021)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会上的发言。

直播专题:SNEC第十五届(2021)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会

发言实录:

施正荣:女士们、先生们,上午好!演讲的题目稍许改变一个说法,叫碳中和时代硅基能源大有可为。

能源历史的过程

中国引以为豪的四大发明,指南针、造纸、印刷、火药,1860年左右瓦特发明了蒸汽机,开启了工业时代,爱迪生又发明了电,又开启了电气化和电信时代,计算机的发明首先从电子管,到晶体管,再到手机电脑,再到现在的人人一个手机,这样一个过程强化了人脑的智慧和强大的聪明才智。计算能力现在也是指数性增长,机器学习越来越聪明。地球也变成智慧地球,机器和机器连接,人和机器连接等等,已经成为了现实。

人类正在彻底的获得体力解放,自动化、智能化。

生物技术的发展让人们的寿命越来越长,生活越来越健康,有了生物技术、医药技术可以让我们很健康,但是生存环境能不能允许我们永生?还有第四种物种的诞生,第一个是生物动物植物这三种物种,现在有第四种——机器和人的结合体。很多人一开始不敢想象,现在我们想象可以把芯片植入大脑,人可以借助于机械的力量,增强我们的体力,如果瘫痪了可以利用机器,可以再行走,这一切都是人和机器有机的结合,形成第四种物种。这一切都是基于碳。

二氧化碳释放量412个PPM,可以看第一次工业革命、第二次工业革命,一直到1990年,基本上没有影响地球的二氧化碳排放。到现在几乎是指数式的排放速度,二氧化碳排放会导致什么问题?影响大气层。实际地球是一个非常巧妙的星球,为什么那么多的行星不能有生命,地球如果没有大气层它的温度是零下18度,也是不能支撑人类长期地生存,由于我们有了一层很薄的大气层,厚度恰好,地球平均温度常年在16度左右,让人类生存得很舒服。现在排放的二氧化碳太多,大气层变厚了,导致温室气体效应,地球反射回去的太阳能能量又被大气层折回来了,就把地球温度像温室一样,慢慢地在提升。现在温度已经超过1度了,与200年前相比。《巴黎协定》要求把温度控制在2度以内,在本世纪末,最好能控制在1.5度,这是巴黎协定的要求。这也就是为什么中国现在成为第一大排放国,无论是总量还是增长速度都是排在世界第一第二位。如果我们这样一个国家,不带头做出承诺的话,将来后果不堪设想。

举一个例子,全球变暖相当于每天我们要爆发40次原子弹。极端气侯现在都能感受到,极端气侯频发,旱、涝、飓风、雪、雨等等,所以继续这样干地球不可持续。从另外一点,人类是在进化还是在退化?当时是从海里爬上来的,现在把大量垃圾扔到海里去。最近网上还有一种说法是危塑料,微塑料污染海洋,对身体健康有很大的危害等等。人类历史的发展史,实际就是能源发展史,刚才简单回顾了第一次到第四次工业革命,未来要靠新能源技术、新材料技术、人工智能和大数据彻底地改变能源结构。

我国碳中和目标与净零排放技术路径主要是煤炭消费达峰、二氧化碳排放达峰、能源消费达峰,以及建成绿色低碳、安全可持续的现代能源体系,最后实现碳中和。能源大趋势消费端要电气化,电气要绿色化,分配输送等等要智能化。像北京,供暖煤改气,现在提倡一步到位,煤直接改为电,也是符合消费端电气化的趋势。可再生能源,看看我们现在所用的潮汐、地热等等,这些都是可再生能源。右边是传统能源,天然气、油,这是我们的储存量。太阳多大?太阳是40000solar,未来要依靠太阳。

再谈谈硅,晶体硅在过去二十几年的发展突飞猛进,晶体硅为什么会成为光伏产业的主流?任何一个行业的发展都需要技术、人才、市场、资本,20多年前硅都满足,由于硅满足了这几方面,尤其资本,没有资本的第一桶金,光伏也很难想象会有今天这样的局面。

如图是芝加哥大学教授的研究,如图是里程碑的节点,现在是全球两美分一度电已经进入到不需要补贴的过程,当然中国的像Suntech和中国FIT在榜上有名,在历史长河中做出了阶段性的贡献。

昨天有一个新的数据,迪拜有1.01每分一度电PPN,已经远远低于煤电的发电成本。我相信未来光伏会像WIFI一样,它会免费,不会要钱,而且随处可及,这一定是一个未来。我刚才讲了电气化、绿色化和智能化,将来电力也会是FREE。

大型光伏电站应用主要是光伏电站,光伏屋顶。设想一下,中国要把70%的煤变成10%,这60%传统能源发电都要用可再生能源,风、光,如何才能实现?昨天我在一个会上讲了一个我的故事,十年以前我在欧洲参加能源的高峰论坛,跟我坐在一起的是壳牌的CEO,我们当年就在谈新能源和传统能源的博弈。这位CEO讲,如果世界真的变成了都要靠光伏、风能来发电、供电你供得上吗,光伏有这么大的量能供应吗?今年供应紧张的局面已经显现,所以年轻人应该想得更远,如何才能保证供得上,而不是现在彼此之间好像有什么竞争,大家做得很好不一定供得上。如果光伏到2050年在中国的装机容量,光伏和风电要超过75%的装机容量,光伏占一半或者60%,光伏要扮演很大的角色,我们怎么供,装在什么地方?北京上海大的城市,光伏怎么应用?所以需要创新。

举一个例子,光伏怎么跟车结合?汉能一直想把光伏和车结合,人家有理想,含能尽管碰到点问题,但是我很欣赏他们的理想和追求。这是本田三年前做的实验,整个车装上光伏板可以装1.3千瓦,每天能有两度电,现在是1.4吨重的车比较重,车也在轻量化,再过几年我看到很多报告大概也就0.7吨,它的续航每度电可以续航三四十公里,上下班都够了。包括火车、物流车,物流车是烧柴油的,不管它是装货、卸货、堵车,发动机不能停,一停后面就开始加温了,所以装十块光伏板,一年可以节省25%的柴油。能不能把我们的高速公路装上车棚?我认为这个非常符合中国的特征,这是很好的创新。这么多的高速公路现在讲分布式,讲光伏开发,做完全国有上千万公里、几千万公里的高速公路都是浪费,如何把高速公路用好,所以要创新,这是德国Fraunhofer的研究,最近也在跟我们联系。最近有一个新的国际会议,我是会议的技术委员会委员,他们邀请我专门针对于光伏和车的VIPV集成的新的国际大会,第一次会议今年下半年开始,感兴趣的我在群里把消息发给大家。

光伏和储能组成虚拟电网,这些很快就会实现,这些都是智能化,它的技术,它的装备研发、控制系统都是现成的,只要一开始加速马上就会快速发展。

氢现在也是热点。氢有灰氢和绿氢,通过光伏风能发电电解水制氢,可以用于化工,可以用于储能,可以通过燃料电池开车。氢三大功能,第一可以作为化工原料,炼钢炼铁,制造多晶硅也需要氢;另外氢是一个储能装置,像天然气一样,甚至欧洲在研究能不能在天然气管道加20%的氢进行传输,如果这样能传输氢的话,氢的传输就不需要储灌,就变成很方便的方式。光伏是低能量密度的能源,所以不能用光伏来驱动对能量密度要求比较高的交通工具也好,工厂,但是如果通过氢的转换,氢可以燃烧,像天然气一样燃烧发电,通过燃料电池可以直接驱动大巴、重卡、潜艇、飞机都没问题,所以它还实现了从低能量密度向高能量密度的转化过程,一是储能,另外是能量密度的转化过程。

氢预测到2050年是2.5万亿的市场。

硅基能源的概念,硅是地球上第二大丰富的元素,无毒无害,非常稳定二氧化硅。现在用的电可能是煤电可能是水电,一旦形成了循环,电是太阳来的,电可以电解水制氢,氢也可以返回去发电,有了氢和电,热就为整个社会和工业、生活、交通、通讯赋能,形成这样的循环。

过去世界依赖于上亿年前的阳光,今后的世界,阳光提供取之不尽,用之不完,所以碳达峰、碳中和国家目标将对我国经济社会产生极其深远和极其深刻的影响,我们要尽快实现低碳转型,在这个过程中硅基能源大有可为,谢谢大家!

(发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理,未经本人审核)

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