太陽能終將照亮人類未來

□ 文/中國科學院院士 趙天壽

大力發(fā)展綠色經(jīng)濟，促進能源結(jié)構(gòu)低碳化轉(zhuǎn)型，減少溫室氣體排放，已成為全世界的共識。中國貫徹新發(fā)展理念，堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳發(fā)展道路，著力推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。

綠色發(fā)展涉及生活起居、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸?shù)姆椒矫婷妫约澳茉瓷a(chǎn)、儲存、利用全過程，是一個系統(tǒng)工程。因此，實現(xiàn)綠色發(fā)展，除了單一技術(shù)開發(fā)外，尤其關(guān)鍵的是，要促進技術(shù)之間的協(xié)調(diào)、融合發(fā)展，使它們能夠組成一個有機系統(tǒng)，進而實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性調(diào)整。

一方面，技術(shù)間的不協(xié)調(diào)、不匹配，會限制技術(shù)的推廣應用。以光伏技術(shù)與儲能技術(shù)為例，光伏技術(shù)在起初便受了很大關(guān)注，發(fā)展迅速，技術(shù)成熟度高；而大規(guī)模儲能技術(shù)則是在近幾年才受到關(guān)注，發(fā)展相對較慢；所以，目前，儲能成為了光電大規(guī)模利用的瓶頸。這個例子可以明顯的看出技術(shù)協(xié)調(diào)、匹配的重要性。另一方面，技術(shù)間的交叉、融合可以提高新技術(shù)競爭力，加快技術(shù)的轉(zhuǎn)化應用速度。一個典型的例子是，電動汽車與智能駕駛技術(shù)的融合，提高了新能源汽車的競爭力，加速了技術(shù)的推廣應用。總體而言，綠色發(fā)展是一個系統(tǒng)工程，實現(xiàn)綠色發(fā)展目標，需要打破學科、行業(yè)界限，整合領(lǐng)域力量，開展有組織的科研，促進數(shù)字技術(shù)、低碳技術(shù)的融合發(fā)展。

實現(xiàn)碳中和是綠色發(fā)展的重要目標，最關(guān)鍵的是實現(xiàn)太陽能、風能對化石能源的規(guī)模化替代。現(xiàn)在能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比為85%，太陽能風能占比為4%。要實現(xiàn)碳中和目標，太陽能與風能在能源結(jié)構(gòu)中的占比需要達到60%以上。這是實現(xiàn)碳中和目標最關(guān)鍵的抓手之一。目前太陽能、風能效率快速升高、成本快速下降，但仍有較大發(fā)展空間，為了實現(xiàn)占比60%的目標，我們還需要開發(fā)效率更高、成本更低的太陽能、風能利用技術(shù)，這是未來重要的創(chuàng)新方向之一。

太陽能、風能的大規(guī)模利用還面臨供能間歇、不穩(wěn)定的挑戰(zhàn)。儲能可以平抑能量波動，實現(xiàn)能量平滑、穩(wěn)定輸出，提高太陽能、風能的實際利用，因此，儲能被認為是未來能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了實現(xiàn)碳中和，未來的儲能技術(shù)應該：規(guī)模大、時間長、不受地域限制、安全穩(wěn)定、成本低、壽命長。開發(fā)滿足這些要求的儲能技術(shù)是未來重要的創(chuàng)新方向之一。未來，間歇不穩(wěn)定的可再生能源將在能源系統(tǒng)中占更高比例，這使得能源系統(tǒng)的規(guī)劃、控制將更加復雜，對于數(shù)字化、智能化需求更為明確。因此，開發(fā)與能源系統(tǒng)相匹配的數(shù)字技術(shù)也是未來重要的創(chuàng)新方向之一。

截至2020年底，我國風電、光伏發(fā)電裝機達到約5.3億千瓦，占總裝機容量的24%。未來新能源仍將保持快速發(fā)展勢頭，預計2030年風電和太陽能發(fā)電裝機達到12億千瓦以上，規(guī)模超過煤電，成為裝機主體；到2060年前，新能源發(fā)電量占比有望超過50%，成為電量主體。以光伏、風電為代表的清潔能源發(fā)電重要特點是具有波動性和間歇性，要想大力發(fā)展清潔低碳能源，新型電力系統(tǒng)需要適應高比例清潔能源發(fā)電的特性和要求，技術(shù)上必須突出柔性化和靈活性。現(xiàn)行電力系統(tǒng)是以穩(wěn)定的火力發(fā)電為主導，我國可再生能源資源稟賦較好，適合大力發(fā)展以光伏、風電為主導的清潔能源體系。隨著未來風、光等可再生能源發(fā)電占比越來越高，我們迫切需要發(fā)展以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

陽光能源是全球一年能源總消耗的萬倍，但取之不盡、用之不竭的太陽能被人類轉(zhuǎn)換成能源的卻不到百萬分之一，與此同時，地球上的有限能源正在快速減少。因此，光伏等清潔能源產(chǎn)業(yè)前景十分廣闊，太陽能終將照亮人類未來。