2021前瞻碳中和峰会专家肖旭东：只要碳排放问题不解决，光伏行业30年都干不完

12月18日，在工业和信息化部电子第五研究所、深圳市科学技术协会的指导下，由前瞻产业研究院、前瞻碳中和战略研究院、前瞻经济学人主办，华联城市中心承办的“洞见趋势「碳」望未来——2021前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会”盛大召开。

武汉大学物理科学与技术学院教授、国家重大科学研究计划首席科学家、加州大学伯克利分校博士肖旭东发表了《光伏发电与双碳目标》的主旨演讲，在业内引起广泛关注。

（图片来源：前瞻网，侵删）

一、我国面临能源供应挑战和环境危机

我们国家本来是一个地大物博的国家，但是在能源方面，尤其化石能源方面，却是个地大物“薄”的国家。

从能源储备来看，我国的各类能源储备几乎都比不上美国，哪怕是煤炭储量也仅仅是美国的一半多一点。《世界能源统计年鉴2021》以及美国能源情报署数据显示：中国煤炭储量为1350.69亿吨，美国为2189.38亿吨。

即使从世界占比来看，跟我们的人口相比，我们的能源储备也是远远不足的。哪怕是煤炭储量也仅占世界的12.6%（约1/8），而我们的人口却占世界人口的1/5；更不用说石油、天然气等原材料。

肖旭东教授在峰会上提到，我们国家一次能源消耗方面，煤炭是最主要的，此外水电、风电、太阳能发电等等也占一定的比重。在以前，我们国家的煤还有输出，但是过去十几年我们必须要进口。而像天然气和石油则是一直依靠进口，其中2/3石油依赖进口。这说明在能源方面，整个国家面临挑战。

从全球电力结构来看，主要还是靠化石能源发电，占比达61.3%；然后是水电、核电、风电、太阳能电，占比为35.2%；其他能源占的比例相对比较少。

从装机容量来讲，中国煤电装机容量大概54%，风电、光电装机容量10%左右，水电有19%。但是这并不是最后的结构。像煤炭一天24小时可以发电，但是太阳能发电一天平均下来发3-4个小时。太阳能发电如果要解决电力问题，装机容量要比煤电、火电大的多得多才行。

我们国家在前些年，火力发电占整个电力结构80%左右，这几年稍微有所下降，降至70%，但太阳能占比依然非常低，去年只贡献了3.4%的电力。

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除了资源方面面临挑战，使用化石能源对环境也造成了一些严峻问题，例如雾霾、冰川消融、气候变暖等等。肖旭东教授表示，碳排放是此次前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会上讨论的主题之一，实现双碳目标需要减排。但目前我国碳排放占全世界的26-28%，比我们人口占比要多，减排过程中我们有很多事情要做。

二、实现碳减排最主要的手段之一是靠太阳能光伏发电

肖旭东教授指出，2020年，国际上来讲已经是碳达峰。我们国家因为是发展中国家，经济还要继续有增量，现在要控制碳排放不现实，所以我们国家提出的目标是比国际晚十年碳达峰。我们争取在2030年的时候碳排放达到最高。从今天到2030年我们还有几年时间可以有一点增量，但到2030年之后，我们就要开始减排放。

为了实现碳减排目标，在此次前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会上，刘科院士已经提出了多种方式（详见前瞻经济学人文章《2021前瞻碳中和峰会专家刘科院士：电动车的盲目扩张是在增加碳排放，而非减少碳排放》）。但肖旭东教授聚焦于光伏发电，他认为实现碳减排，其中一个最主要的手段是靠太阳能光伏发电。

2030年，整个世界要装7-10TW的光伏发电装置，如果我们用的电全部用光伏提供，要多少装机容量？约等于30TW。而到了2050年，目标是全球70%发电量是光伏和风能提供的。我们国家是到2060年达到碳中和，国际目标是2050年达到碳中和，这要求以后30-40年内我们要大力发展光伏发电。

为什么要大力发展光伏发电？这是因为每发一度电，如果用火电发的话，每生产一千瓦时电力(即一度电)，煤炭发电需要排放900g二氧化碳当量，但是如果用光伏发电的话约等于10-30g。所以用光伏发电的碳排放率是火力、煤的1/30-1/50，这还包括了生产光伏太阳能所有设备过程中造成的碳排放。

从这个结果可以看到，光伏发电确确实实应该能帮助我们实现减排，不管相对于煤发电或者石油发电或者气发电，而且下降的倍数相当大。

太阳能发电的一个优势是它是取之不尽的，只要有太阳，我们就可以向太阳要能源。

在过去十几年内，我们国家一直是太阳能，尤其是光伏组件最大生产国，在国际上占比通常是60-80%。这些年光伏产业的科学家、技术员、企业家们竭尽全力把光伏组件做到世界前端水平，把光伏组件成本做到全世界最低水平，使得我们用光伏发电成为一件有经济价值的事情。

肖旭东教授在峰会上感慨道：若干年前我去欧洲讲课的时候，我说‘我们自己是把污染留给了自己，把洁净带给了欧洲、美国’，原因是什么？那个时代我们自己制造光伏太阳能板。但是我们自己用不起，都卖到德国、意大利、西班牙，甚至卖给印度我们都自己不一定用得起。

但2013年开始，我们国家装机容量开始显著增加，到过去这两年每年增加量已经达到世界最高。现在我们的装机容量按国家来算的话，是全世界最多的，很快将接近全世界装机容量的一半。数据显示：全球累计光伏安装量达700GW，而到今年年底，中国累计光伏安装量将超过300GW。

那么，需要多少太阳能光伏板才够发全球现在所需要的电？

肖旭东教授在峰会现场算了一下：大概30TW的光伏板，哪怕到本世纪中期都可以满足全世界所需要的电量。全球每年的光伏装机容量大约为100多个GW，中国今年可能增加50-60GW安装量。30TW，平均一年装一个TW（一个TW是一个GW的1000倍），哪怕现在一年装300GW，也还要两三年，因此有很大的发展空间。

另外，光伏电磁板通常寿命30年左右，等装完这30个TW，就发现第一年装的一个TW又要进行替换，因此这个行业里面的工作可以永远做下去。

根据加州理工大学一个教授绘制的一张图表，中国需要装5个TW左右的光伏板。到今年年底，我国累计装机量可达300个GW，就是0.3TW，0.3到5还有很长的路程要走。我们每年安装速度也就50-60GW左右，所以如果不加快速度几十年都装不过来。

针对峰会现场观众提到的‘光伏行业会不会热闹两三年就死掉了’，肖旭东教授斩钉截铁地称，“只要要解决电力问题、要解决世界碳排放问题，这是非常长远的目标，30年干不完。”

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另外，肖旭东教授还计算了下‘如果中国电力都要光伏来解决的话，需要多少土地’？算下来大概要28000平方公里，约等于千分之三国土面积。28000平方公里相当于14个深圳大小面积，这些土地从哪来？

答案是，不同的地方贡献不同的土地。光伏可以在沙漠上大规模铺设、可以在山上安装、也可以在屋顶上安装，甚至可以在水面上安装。所以有很多不同方式解决所需的土地问题。

三、光伏行业五大技术之“争”

现在市场上主要有这几种形式的商用太阳能电池：单晶硅、多晶硅、非晶硅，非晶硅过去几年已经被市场淘汰了；还有另外两种薄膜肽。

但是近两年，尤其今年主要被单晶硅占了主要市场，多晶硅都在逐渐萎缩。因为单晶硅成本优势更大。若干年前薄膜太阳能电池成本最低，但是现在已经赶不上硅电池下降速度。

当我们考虑太阳能发电的时候，太阳能电池需要考虑三个因素，一个就是转化效率。转化效率低必然带来成本上升。第二个因素是成本，如果成本高，无论如何也说动不了用户明明5、6毛钱就能买一度电，硬要花3块钱去买太阳能电，这不经济。三是寿命，如果装了太阳能电磁板一年要换两次，哪怕最便宜的初始投资也变得贵。

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光伏电磁板成本也是一个问题。同样用一块硅片，如果做成集成电路的话，每平方厘米可以卖100多美金，但是如果做成太阳能电磁板，每平方厘米只能卖1分5美金。同样硅做出的东西，但是太阳能方面的器件就卖不起价钱，原因是它能做的事情就是电磁发电，但是集成电路可以做很多其他东西，不用担心成本问题。

硅电池从1976年成本开始下降，到目前下降了99.6%。1976年，每瓦特太阳能光伏组件的价格是100美金，今天大概是2块人民币，几十年降了上千倍，哪怕跟2008年相比也是大幅下降，2008年的价格是35元人民币，去年最便宜降到1.5元。

除了硅电池，肖旭东教授还重点介绍了薄膜太阳能电池。

薄膜太阳能电池通常有一个优势，所需的材料比较少。硅片再怎么薄也在150微米厚度，但是薄膜太阳能电池2-3微米厚，可以省100倍左右的原材料。但是生产过程中以及技术成熟过程中，薄膜电池现在遇到了不少挑战。原来薄膜电池其实更便宜，现在硅电池比薄膜便宜。

其中，CIGS是近年来发展起来的新型太阳电池，目前在技术成熟度上遭遇一点点困难，虽然能造，但是成本相对比较贵。CIGS薄膜电池可以做得柔性、超薄，这是它的另一个优势，这个优势是硅电池替代不了的。对于一些特殊用途，比如上天、个人需要的电源，需要轻便的解决方案，CIGS依然是一个很好的首选。

过去五年左右还有一种新型电池叫做PSC电池，从2009年左右使用，那个时候它的效率一直很低，但是过去5-6年期间，从低效率一下提升到25.2%实验室转化效率，非常接近单晶硅转化效率，成为一项明星技术。

PSC电池的优势在于它的成本可以低于硅的1/2，效率跟硅不相上下。它最大劣势是寿命，硅可以达到25年，它现在大概1年左右。因为PSC电池本身稳定性没有解决，所以它的经济价值暂时是不清楚的。换言之，没有解决稳定性之前，PSC电池应该没有多少价值。

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总而言之，肖旭东教授在2021前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会上发表的《光伏发电与双碳目标》主旨演讲为我国实现“双碳”目标提供了一定参考借鉴，引发了行业从业者的热烈探讨。碳中和是一场关乎中国的国运之战，也是一场广泛而深刻的经济社会变革。它埋藏着人类下一场技术革命，引领未来40年中国几乎所有重点产业的发展方向。任何个人、企业、组织都无法逃避，惟有把握时代命脉，顺势而为。

2021前瞻碳中和低碳科技产业发展峰会吸引了全国地方政 府及监管部门领导、协会企业代表，国际低碳技术专家、绿色低碳机构高管等300多位嘉宾参加了本次活动，为双碳愿景下低碳产业关键技术的成长模式与发展趋势、新时代低碳产业相关发展新机遇提供了突破口，既为企业的绿色转型提供了思路，也为地方＊＊进行生态文明建设和实现高质量发展提供了样板。

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