光伏又火了！中国沙漠的1%装上太阳能板，或是缺电限产的解决之道？

近段时间，中国大陆突如其来的缺电限产，对不少能耗较大的制造业厂商造成了一定的影响。而此轮限电所发生的时间段却并非是用电量的旺季，而是淡季，事实也证明，缺电限产主要由于煤炭产量不足，以及高能耗生产增加共同导致。如今依赖于煤炭的火电占到总发电量的70%左右，想要改变这一局势，发展其他能源是必要的，而光伏便是其中一项不错的选择。
当前国内的发电量结构，除了火电以外，主要还有水电、核电、风电以及太阳能发电，从全国总发电量来看，2020年火电占比达68.5%，水电为17.4%，核电为4.7%，风电为6%、太阳能发电占比为3.4%。

2011-2020年全国发电量结构

从占比来看，国内仍然以火电为主，不过可以发现，尽管太阳能发电占比最低，不过从增长速度来看，2011年的6亿kwh到2020年的2611亿kwh，十年间增长了434倍。

此外，水电受到环境的影响（需要有较大的河流），投入巨大（建设水力发电站的同时还需要建设大坝），电力产出也需要看水流量，而在数十年水利工程的建设下，可以选择的区域也越来越少。

核电也需要严格的选址，尤其是前三代核电站，需要有大量的流动水源，同时需要选择平原地带，不能建设在山林之中。不过随着第四代核电站已经开始在甘肃等地开始运行，摆脱了需要大量水资源的限制，未来核电也将成为主要的电力来源。

风电与光伏则成为目前清洁能源的代表，不过对于风电而言，发电的不稳定导致许多电网公司都比较嫌弃，成为弃电，通常是有风就有电没风就没电，如果能够找到合适的储能方式，就可以解决风电的问题，这个以后再论。

而光伏主要依赖于太阳能，问题在于只有白天能发电，但如今用电高峰通常都是白天，将光伏作为一个有效的电力来源补充还是不错的。此外，光伏也存在着与风电一样弃电问题，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来自于太阳，自然希望能够日照时间越长越好，如果日照时间够长，同时晴天也比较多，并且地形较为平坦方便接收阳光，那也是适合光伏发电的场景。恰好，沙漠便尤其适合采用光伏。

比亚迪股份有限公司执行董事王传福曾经公开表示过，如果能够在国内1%的沙漠上铺满光伏板，那么发电量就已经足够全国使用了。

我国的沙漠总面积大约在130万平方公里，1%的面积也就是1.3万平方公里，那么这些地方铺满光伏板，按照王传福的说法，发电量已经就足够了吗？

从目前的数据来看，每平方米功率在150w，如果按照一天日照时间10小时来算，1.3万平方公里的发电量将达到19.5亿kw，一年的发电量就达到5.1万亿kwh。要知道在2020年我国发电装机的容量在22亿kw，两者相差已经不大。

从公开数据来看，2020年中国大陆总发电量达到7.7791万亿kwh，已经占到了全球的29%。而建设覆盖国内1%沙漠面积的光伏发电已经可以达到2020年全国总发电量的65.5%。粗略来说，1%的沙漠面积已经足够全国使用也并非错误。

毕竟未来国内的将采用多种发电方式，如今的火电占大头纯属不得已而为之，主要原因在于煤炭发电是最经济稳定的方式，不过一旦遇到如今煤炭供应不足的情况，就会导致缺电现象发生。

另一方面，在市场中时有传言光伏产业是一个高污染、高能耗的产业，尤其是光伏晶硅组件的生产过程大量污染物，主要是四氯化硅（属于高污染剧毒废液）以及氢气、氯气等。

不过要分清楚污染物与造成环境污染的区别，只有污染物没有得到妥善处理，才会造成污染，这也意味着如果能够将污染物妥善处置，那就不会造成污染。

光伏制造主要有晶硅提纯、硅锭切片、光伏电池以及光伏组件四个环节，其中晶硅提纯是从工业硅粉中提取太阳能级晶硅，然后讲这些晶硅通过切割加工、刻蚀清洗、印刷电极制造成光伏电池片，再将电池片封装成最终的光伏组件，而所谓的“高污染”就在这一环。

在晶硅的提纯中，厂商通常采用改良西门子法生产工艺，生产过程中会产生四氯化硅、氢气、氯气等，而四氯化硅如果直接排放，遇到潮湿空气会分解生成氯化氢，继而造成环境污染。

不过国内的各家晶硅生产企业已经实现了闭路循环生产，从合成到蒸馏，再从还原到尾气分离，已经实现了循环利用，避免了污染气体的泄露，因此光伏生产的污染总体可控。

改善沙漠 生态共赢

在光伏发电的实际应用中，发电功率通常受到阳光强度、角度的影响，尤其在不同的气候、季节，变化会比较明显，随机性也很强。

这就导致电站所发的电量在输入电网的过程中，会存在随机的间歇性输入冲击电网、逆调峰增加电网调峰难度等问题，这会影响到整个电网的平稳运行。

据数据统计，在2016年上半年，日照资源最为丰富的西北地区弃光问题严重，弃光电量达到了32.8亿kwh，弃光率为19.7%，其中新疆的弃光率甚至一度达到了52%。

不过到了2020年，弃光问题已经得到了巨大的改善，2020年第二季度，光伏发电利用率已经达到了98.6%，全国弃光电量为10.3亿kwh，同比下降了24.3%。尤其在如今国家正在大力提倡分布式光伏电站的开发建设，光伏弃电的频率也越来越低。

不仅污染可控，弃电率逐渐下降，在沙漠环境中建设光伏发电站，气候干燥、降雨量少，还可以获得更好的光照强度外，还能有效的改善沙漠环境，让沙漠变绿洲。

通常而言，沙漠的形成与持续主要有两个原因，一个是缺水，另一个是沙丘的移动。而按照公开数据统计，光伏组件板遮蔽阳光直射有效降低了地表水的蒸发，光伏板的遮阴效果能使蒸发量减少20%-30%，并且光伏组件板还能够有效降低风速。

不仅是增加了水分，在建设光伏发电站的同时，也固定了下方的沙丘，使其不再移动。在这种情况下，只要沙漠遇到了降水，就会有植物生长，而植物的生长也会产生水分涵养效果，最后让这片区域充满了变成植物繁茂的草地。

但是植物长得太高也会影响到光伏的正常发电效率，这时就需要除草了，不过简单地将草除掉未免太过可惜，因此有不少光伏发电站还附带了一些农牧业产品，比如在光伏电站下种蔬菜水果，或者饲养羊群让它们将光伏电站下的杂草吃掉。

这样一来不仅形成了生态循环，不仅改善了当地的沙漠环境，通过太阳能转换成电能，光伏电站的农牧业产品也能带来一定的经济效益，某些电站的附加产物已经超过了沙漠光伏的成本，也极大降低了光伏电站的运维成本。

小结

随着国家提出碳中和的战略目标后，低能耗、清洁能源将是未来的必然方向，尤其在前段时间的缺电限产，正是由于火电占比过高，让煤炭供应稍有波动就造成用电供应不足所致。光伏属于清洁能源，同时污染可控、弃电率低，还能改善沙漠环境。光伏+沙漠，将会是一个巨大的新兴市场。

（黄山明 电子发烧友网）

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