太阳能发电只差最后一步，就能淘汰煤和石油，让中国能源不再进口
2023年国内石油消费量7.56亿吨，同比增长5.1%；煤炭42亿吨，比上年增长2.9%。我们先来算算账，看它们价值多少钱。按国际石油价格，一吨石油665美元计算，折合成人民币大概是4700元/吨左右，需要消耗7.56亿吨石油进口，也就是3.5万亿元的石油消费！按国际煤炭价格800元/吨计算，42亿吨就是3.3万亿元的煤炭消费！两项合计接近7万亿。展望未来，有没有其它能源能顶替煤和石油，让中国能源不用再进口呢？还真有，太阳能发电的能力就足够。地球所接受的太阳能功率,平均每平米为1353瓦，这就是所谓的"太阳常数"。它是怎么算出来的呢？很简单，以进入地球大气的太阳辐射的总量1.740×10^17瓦特,除以地球的截面积127,400,000 平方公里，就可以得到。人们专门利用人造卫星验证过，在地球上空的真卫星轨道上，每平米功率就是1353瓦。所以太阳常数真实不虚。由于太阳表面常有太阳黑子和耀斑等太阳活动产生，太阳常数也会变化，但是变化不大，幅度只在1%左右波动。那么理论上，一百平米的地面，一小时就能从太阳那接收135度电的能量。一天按10小时算，就是1350度电。这些电足够很多家庭用一年当然这是理论上。那是不是太阳能发电技术不行效率太低呢？还真不是。就在刚刚，2024年3月，清华大学电机系易陈谊团队通过开发新的空穴传输材料结合真空蒸镀钙钛矿薄膜实现了26.41%的钙钛矿太阳能电池世界最高效率纪录。是不是太阳能发电比较小众，没有达到规模化？也不是。2024年1月，最新数据显示，中国太阳能发电装机容量达到610GW，正式超越水电约420GW的装机规模，成为全国装机量第二大电源形式，在电力能源结构中的地位进一步攀升。阻碍太阳能发电走进千家万户，取代火力发电老大地位的瓶颈问题是储能。太阳能发电的短板是不稳定。夜晚发不了电，刮风下雨对它影响也大，能解决这个问题的方法就是把它发的电想办法存起来，然后稳定释放。但是，现有的储能电池太贵了。比如锂离子电池，是目前储能电池的主流。它具有高能量密度、长寿命等优点，但相对成本也较高。锂电池每度电的储能环节成本大约在0.7元至0.8元/度之间，这已经超过了当前电价。若考虑锂离子电池运行寿命及报废后的环保处理等问题，总体成本还会有所上升，锂离子电池的储能度电成本可能高达约1.02元左右。目前抽水蓄能的度电成本相对较低，大致在0.21-0.25元/度范围内。这使得它在经济上比其他许多储能技术更具竞争力。但是它的问题是受自然条件制约。不是所有地方都适合建造。其实现在我国储能发展的很好。据最新披露的统计数据，2023年我国新增储能装机规模达21.5吉瓦/46.6吉瓦时，3倍于2022年水平，连续3年单年新增装机超过前期累计装机规模。全国约有27个省区市规划了“十四五”时期新型储能装机目标，总规模约84吉瓦，超过国家之前规划的两倍。但是这些还远远不够。只要当储能电池技术实现突破，让一度电的储能成本降到可以接受的程度——即太阳能发电成本加上储能成本小于当前电价，太阳能发电就有取代火力发电的实力。到那时，中国将不再需要进口煤和石油。煤和石油如果仅仅作为化工原料使用，光自己家开采的就已经足够。在新能源技术日新月异的今天，储能技术作为支撑可再生能源大规模应用的关键环节，一直备受关注，国家也加大了研发力度。今年刚开始好消息就已经传来。2024年1月，中国科学院大连化学物理研究所李先锋团队宣布，他们成功开发出了一种70kW级高功率密度的全钒液流电池单体电堆，该技术的重大突破标志着中国在液流电池领域迈出了坚实的一步。该团队通过创新设计和优化工艺，成功将全钒液流电池单体电堆的体积功率密度由70kW/m³提高至130kW/m³。这意味着在保持体积不变的条件下，电堆的功率由30kW大幅提升至70kW。更为重要的是，新型电堆的成本较目前的30kW级电堆降低了40%，为全钒液流电池的商业化应用奠定了坚实的基础。在通往太阳能大规模应用的路上，中国越走越稳。随着技术突破，相信祖国一定能实现能源自给自足。
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