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光伏又火了!中國沙漠的1%裝上太陽能板,或是缺電限產的解決之道?

Simon觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:黃山明 ? 2021-10-21 09:14 ? 次閱讀
電子發燒友網報道(文/黃山明)近段時間,中國大陸突如其來的缺電限產,對不少能耗較大的制造業廠商造成了一定的影響。而此輪限電所發生的時間段卻并非是用電量的旺季,而是淡季,事實也證明,缺電限產主要由于煤炭產量不足,以及高能耗生產增加共同導致。如今依賴于煤炭的火電占到總發電量的70%左右,想要改變這一局勢,發展其他能源是必要的,而光伏便是其中一項不錯的選擇。

當前國內的發電量結構,除了火電以外,主要還有水電、核電、風電以及太陽能發電,從全國總發電量來看,2020年火電占比達68.5%,水電為17.4%,核電為4.7%,風電為6%、太陽能發電占比為3.4%。

2011-2020年全國發電量結構

從占比來看,國內仍然以火電為主,不過可以發現,盡管太陽能發電占比最低,不過從增長速度來看,2011年的6億kwh到2020年的2611億kwh,十年間增長了434倍。

此外,水電受到環境的影響(需要有較大的河流),投入巨大(建設水力發電站的同時還需要建設大壩),電力產出也需要看水流量,而在數十年水利工程的建設下,可以選擇的區域也越來越少。

核電也需要嚴格的選址,尤其是前三代核電站,需要有大量的流動水源,同時需要選擇平原地帶,不能建設在山林之中。不過隨著第四代核電站已經開始在甘肅等地開始運行,擺脫了需要大量水資源的限制,未來核電也將成為主要的電力來源。

風電與光伏則成為目前清潔能源的代表,不過對于風電而言,發電的不穩定導致許多電網公司都比較嫌棄,成為棄電,通常是有風就有電沒風就沒電,如果能夠找到合適的儲能方式,就可以解決風電的問題,這個以后再論。

而光伏主要依賴于太陽能,問題在于只有白天能發電,但如今用電高峰通常都是白天,將光伏作為一個有效的電力來源補充還是不錯的。此外,光伏也存在著與風電一樣棄電問題,在此先按下不表。

沙漠建光伏 污染可控

由于光伏主要的能量來自于太陽,自然希望能夠日照時間越長越好,如果日照時間夠長,同時晴天也比較多,并且地形較為平坦方便接收陽光,那也是適合光伏發電的場景。恰好,沙漠便尤其適合采用光伏。



我國的沙漠總面積大約在130萬平方公里,1%的面積也就是1.3萬平方公里,那么這些地方鋪滿光伏板,按照王傳福的說法,發電量已經就足夠了嗎?

從目前的數據來看,每平方米功率在150w,如果按照一天日照時間10小時來算,1.3萬平方公里的發電量將達到19.5億kw,一年的發電量就達到5.1萬億kwh。要知道在2020年我國發電裝機的容量在22億kw,兩者相差已經不大。

從公開數據來看,2020年中國大陸總發電量達到7.7791萬億kwh,已經占到了全球的29%。而建設覆蓋國內1%沙漠面積的光伏發電已經可以達到2020年全國總發電量的65.5%。粗略來說,1%的沙漠面積已經足夠全國使用也并非錯誤。

畢竟未來國內的將采用多種發電方式,如今的火電占大頭純屬不得已而為之,主要原因在于煤炭發電是最經濟穩定的方式,不過一旦遇到如今煤炭供應不足的情況,就會導致缺電現象發生。

另一方面,在市場中時有傳言光伏產業是一個高污染、高能耗的產業,尤其是光伏晶硅組件的生產過程大量污染物,主要是四氯化硅(屬于高污染劇毒廢液)以及氫氣、氯氣等。

不過要分清楚污染物與造成環境污染的區別,只有污染物沒有得到妥善處理,才會造成污染,這也意味著如果能夠將污染物妥善處置,那就不會造成污染。

光伏制造主要有晶硅提純、硅錠切片、光伏電池以及光伏組件四個環節,其中晶硅提純是從工業硅粉中提取太陽能級晶硅,然后講這些晶硅通過切割加工、刻蝕清洗、印刷電極制造成光伏電池片,再將電池片封裝成最終的光伏組件,而所謂的“高污染”就在這一環。

在晶硅的提純中,廠商通常采用改良西門子法生產工藝,生產過程中會產生四氯化硅、氫氣、氯氣等,而四氯化硅如果直接排放,遇到潮濕空氣會分解生成氯化氫,繼而造成環境污染。

不過國內的各家晶硅生產企業已經實現了閉路循環生產,從合成到蒸餾,再從還原到尾氣分離,已經實現了循環利用,避免了污染氣體的泄露,因此光伏生產的污染總體可控。

改善沙漠 生態共贏

在光伏發電的實際應用中,發電功率通常受到陽光強度、角度的影響,尤其在不同的氣候、季節,變化會比較明顯,隨機性也很強。

這就導致電站所發的電量在輸入電網的過程中,會存在隨機的間歇性輸入沖擊電網、逆調峰增加電網調峰難度等問題,這會影響到整個電網的平穩運行。

據數據統計,在2016年上半年,日照資源最為豐富的西北地區棄光問題嚴重,棄光電量達到了32.8億kwh,棄光率為19.7%,其中新疆的棄光率甚至一度達到了52%。

不過到了2020年,棄光問題已經得到了巨大的改善,2020年第二季度,光伏發電利用率已經達到了98.6%,全國棄光電量為10.3億kwh,同比下降了24.3%。尤其在如今國家正在大力提倡分布式光伏電站的開發建設,光伏棄電的頻率也越來越低。

不僅污染可控,棄電率逐漸下降,在沙漠環境中建設光伏發電站,氣候干燥、降雨量少,還可以獲得更好的光照強度外,還能有效的改善沙漠環境,讓沙漠變綠洲。

通常而言,沙漠的形成與持續主要有兩個原因,一個是缺水,另一個是沙丘的移動。而按照公開數據統計,光伏組件板遮蔽陽光直射有效降低了地表水的蒸發,光伏板的遮陰效果能使蒸發量減少20%-30%,并且光伏組件板還能夠有效降低風速。



不僅是增加了水分,在建設光伏發電站的同時,也固定了下方的沙丘,使其不再移動。在這種情況下,只要沙漠遇到了降水,就會有植物生長,而植物的生長也會產生水分涵養效果,最后讓這片區域充滿了變成植物繁茂的草地。

但是植物長得太高也會影響到光伏的正常發電效率,這時就需要除草了,不過簡單地將草除掉未免太過可惜,因此有不少光伏發電站還附帶了一些農牧業產品,比如在光伏電站下種蔬菜水果,或者飼養羊群讓它們將光伏電站下的雜草吃掉。

這樣一來不僅形成了生態循環,不僅改善了當地的沙漠環境,通過太陽能轉換成電能,光伏電站的農牧業產品也能帶來一定的經濟效益,某些電站的附加產物已經超過了沙漠光伏的成本,也極大降低了光伏電站的運維成本。

小結

隨著國家提出碳中和的戰略目標后,低能耗、清潔能源將是未來的必然方向,尤其在前段時間的缺電限產,正是由于火電占比過高,讓煤炭供應稍有波動就造成用電供應不足所致。光伏屬于清潔能源,同時污染可控、棄電率低,還能改善沙漠環境。光伏+沙漠,將會是一個巨大的新興市場。
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評論

拉拉必勝
瞎扯淡,,,,中國有幾個光伏能20年收回成本的?就一個。作者眼里的條件太理想了。光伏很多地方入不敷出。

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