中国2060年实现“碳中和”需要多少光伏?如何实现“人均一千瓦光伏”目标?

2021-02-23 15:42  来源:中国科学报  浏览:  

列支敦士登,一个位于欧洲中部的内陆袖珍国家,虽然占地面积较小,却因完全用建筑光伏获得人均光伏装机世界第一。在德国,光伏屋顶随处可见,光伏发电不需要等待储能设施建设完备,现有电网就已经有足够的容纳能力。在意大利,政府推出能效减税政策工程,即节能与光伏结合就可以获得政府减税……清华大学社会科学学院能源转型与社会发展研究中心常务副主任何继江在欧洲考察时发现,可持续发展理念已渗透到多个国家的能源体系,光伏更是广泛应用于建筑、生态等各个方面。

目前,德国2030年人均光伏1.2千瓦的目标已经确定,中国2060年实现“碳中和”需要多少光伏?又该如何实现“人均一千瓦光伏”目标?

目标并不遥远

为应对全球气候变化,能源转型势在必行。

为此,清华能源转型中心发起全球每人一千瓦光伏倡议——在2035年左右,全球光伏装机总量达到90亿千瓦左右,基本实现全球人均一千瓦,完成能源转型。

日前,“清华大学·大同第二届能源转型国际论坛”在线上召开,多位专家表示,欧洲国家光伏发展经验,对我国有借鉴意义,也有助于我国早日实现“人均一千瓦光伏”目标。

清华能源转型中心每人一千瓦光伏课题组成员于琪琪介绍,在意大利,很多小镇的屋顶会安装太阳能集热器,餐厅安装光伏板,院子的集热板可为整栋楼提供热水或给房屋供暖。

小镇上随处可见光伏自行车棚、光伏儿童游乐场等等。

在德国施特凡斯波兴小镇,谷歌地图可以清晰地显示小镇的光伏分布情况。

另一位课题组成员孙楚钰介绍,该小镇光伏建设呈现屋顶光伏、光伏建筑一体化(BIPV)、地面光伏电站3种形态,地面光伏电站又可分为两大类,一类是位于公路两侧的光伏电站,一类是比较集中的农田光伏电站。

得益于补贴政策和光伏组件价格的快速降低,该小镇光伏数量和光伏装机功率从2000年到2012年几乎呈指数式发展。

“我国北方大部分地区年发电小时数高于1000小时,与施特凡斯波兴镇相当,具备发展分布式光伏的条件。”

在孙楚钰看来,中国要在2060年实现“碳中和”,光伏发展必然要加速,“每人一千瓦”的目标并不遥远。

何继江估算,中国实现“碳中和”,人均光伏大约为5~10千瓦,需要约8580吉瓦光伏资源量。

而从资源禀赋来看,中国光伏相比风电有更大的选择优势,光伏装机比例应该会高于欧洲。

分布式电站存上升空间

2020年,我国新增光伏装机容量达4820万千瓦,创造近3年新高。

不过,我国符合建设大规模集中式光伏电站条件的土地资源却少之又少。

对此,中来股份董事长林建伟觉得,我国应该重点利用城乡各类屋顶资源发展分布式光伏电站。

据统计,目前,我国既有建筑面积可安装光伏400吉瓦,每年新竣工建筑面积可安装40吉瓦,由此可见,分布式光伏电站仍存在很大上升空间。

他建议企业可以充分利用各类建筑屋顶资源和农村三棚,如车棚、菜棚、养殖棚等,采用“光储充”产品与技术,通过建设美丽乡村、城市综合智慧能源等业务,进一步深化工商业分布式光伏的发展。

另外,还可以与政府机关协作开发光伏信息系统,出台应用App,通过透明化的光伏信息数据,助力分布式光伏就地消纳和有效利用。

实际上,我国2017年就出台相关政策,允许分布式能源项目通过配电网将电力直接销售给周边消费者,这一“隔墙售电”模式促使能源消费者成为“生产投资型消费者”,行业赋予他们参与可持续发展的权利,促进电网企业向平台化服务战略转型。

2019年,国家首批平价上网项目批复了26个分布式市场化交易园区试点。

因此,林建伟认为,在“碳中和”愿景下,“隔墙售电”的推广必定会扩大分布式电站装机量,实现“人均一千瓦”目标指日可待。

技术持续进步是最大动力

对于未来我国光伏产业的发展,隆基股份品牌总经理王英歌坚信,技术持续进步是光伏发电成本下降的最大推力,快速降低的光伏发电成本是实现高比例光伏部署的坚定基石。

以最为典型的电池效率提升为例,王英歌称,目前P型PERC单晶电池转换效率在22.8%至23%之间,随着技术进步,转换效率将突破24%;N型单晶电池产业化效率将由目前的23%~24%提升至26%,双结叠层电池也有望进入量产。

王英歌预计,随着光伏技术的持续进步,2035年和2050年光伏电站投资成本会分别下降37%和53%,组件价格会分别下降55%和70%。

随着政策瓶颈的突破,非技术成本也将实现快速下降。

与此同时,储能技术进步带来的成本下降也将为高比例光伏部署提供有力支持。

数据显示,到2035年和2050年,化学储能系统投资成本至少下降60%和75%,化学储能技术正逐渐成为用能调节的主要支撑手段。

同时,抽水蓄能、氢能等其他储能技术也将发挥重要作用。

据王英歌介绍,随着光储聚合模式、光储共享模式、虚拟电厂模式、分布式多能互补和微电网等分布式光伏实用技术的成熟,BIPV将得到大面积应用。

在此前提下,屋顶和建筑墙面光伏系统将存在300亿平方米的建设空间,直接可装光伏30亿千瓦,发展前景十分乐观。

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