施正荣：“硅基能源”助力城市碳中和
发布日期：2021/5/27
同样约2平方的两块光伏板，一块是目前常见的玻璃状光伏板，记者双手难以抬动；一块是厚度仅为2毫米、可弯曲的轻质光伏板，重量不到前者三分之一，被记者单手轻易拿起。近日，上海电力大学教授施正荣在其位于上海虹桥商务区的办公室里，向记者展示了轻质光伏的最直观优势。
施正荣介绍，更轻便的光伏组件将以“光伏+”的形式在城市碳中和进程中扮演更重要的角色。“随着技术进步和可再生能源迅速发展，光伏已经由过去的‘微不足道’变为现如今的‘举足轻重’，而伴随着城市‘碳达峰、碳中和’进程推进，以化石能源为代表的碳基能源将转向以光伏为代表的硅基能源。”硅基能源，是指基于晶体硅材料的光伏发电技术的能源体系。光伏发电可直接被利用，可对储能系统充电以满足时空的调用，可电解水制“绿氢”以实现储能和更高能源密度要求的转换。
有望扛起城市碳中和大旗
城市是经济活动和能源消费主要场所，也是二氧化碳排放的主要来源地。在施正荣看来，人类经济社会发展史，也是一部能源发展史。
自第一、二、三次工业革命以来，碳基能源(煤、油、气)的发现和利用，极大提高了劳动生产率。以传统化石能源为主的碳基能源推动人类进步的同时，也产生了严重的环境问题和气候变化问题。
为解决这一关乎人类长续生存发展的难题，全球已开始付诸实践行动，中国亦不例外。我国现已着手制定碳达峰总体的时间表、路线图，各省市也正积极响应落实。
施正荣分析，我国的碳中和与净零排放技术路径，将遵循以下基本路线，即从煤炭消费达峰、二氧化碳排放达峰、能源消费达峰，到建成绿色低碳、安全、可持续的现代化能源体系，再到实现完全碳中和。
能源是否安全、稳定、可负担，必然是影响碳中和进程的现实问题。分析“碳达峰、碳中和”背景下的能源转型新形势，施正荣认为，供给侧将从煤炭、石油、天然气、核能等向光伏、风电等电力零碳化，与氢气、合成燃料等燃料零碳化转变；需求侧则向高效化、智慧化、再电气化转变。“以此为指引，可以说，阳光将为我们提供取之不尽，用之不竭的热、电、可再生燃料。人类社会将迎来从碳基向硅基能源转型的时代。”
硅是地球上含量仅次于氧的第二大元素，来源丰富，含量巨大。施正荣介绍，光伏发电所用到的晶体硅技术经过了20多年的发展，在技术、人才、设备、供应链、资本、市场已形成非常完整的体系。与其他技术相比，在“碳达峰、碳中和”战略目标的倒计时下具有明显时间优势。
让电力像Wi-Fi一样可及
硅基能源时代，除了大型地面集中式光伏电站之外，还要在城市中做到“电从身边来”，让城市用户成为能源的“产消者”。
将城市变成“绿色能源发电厂”，首先要实现光伏最大化地安装与利用。而城市人口密度大、用电需求量多、土地资源紧张，如何解决光伏安装的土地资源问题？
对此，施正荣告诉记者，“光伏+”的应用场景蕴含着无限潜力。以家庭、小区、工厂、公共建筑为单位作为分布式光伏电站，既可解决城市土地、资源紧缺等问题，也能满足人类的绿色能源需求。且分布式光伏与电动汽车等储能装置相结合，实现“自发自用”，可提高分布式光伏的经济性。
在他看来，传统光伏如要在建筑领域加以利用，现行工艺和外形则必须改变，以适应建筑的特点。以轻质光伏为代表的新型光伏组件，在轻、柔、薄、美方面能与建筑更好结合，甚至直接将光伏组件做成了建筑材料，既防水又隔热还能发电产生能源。
施正荣介绍，轻质光伏组件的创新极大地拓展了光伏安装场景，使“光伏+”的应用“无处不在”。
如光伏屋面、光伏折叠式车棚、光伏户外家具、光伏充电桩、光伏幕墙、光伏声屏障、车载移动光伏能源、光伏货车等，将可为城市和用户带来无限价值。
扬中市零碳公园
我国东部城市已经开始了“光伏+”的探索。就在江苏省扬中市零碳公园示范项目——滨江公园，百米长的廊桥由光伏板搭建成镂空“天花板”，年发电量可达11.7万度，廊桥一侧则是由光伏板制作的50盏“太阳花”以及支持手机无线充电的“光伏座椅”，别致、实用的造型设计成为当地的一大旅游景观，吸引了大量当地居民和外地游客参观。
在施正荣看来，城市能源消费量巨大，分布式光伏并不足以满足城市能源全部需求。而采用可再生电力大规模制氢作为储能，即让城市100%可再生能源替代成为可能。由于氢能来自光伏发电，也属于“硅基能源”的重要组成部分。
“随着技术快速进步，可再生能源未来使用成本将更低廉。当硅基能源与储能技术、绿色建筑和物流交通等相结合，可使未来电力像Wi-Fi一样免费且便利。”他展望道。
光伏+储能应成智能城市特征之
想象一下这个场景：数亿人将可以在家中、办公室和工厂里生产可再生能源，并通过“能源互联网”实现绿色能源共享，就如同在网上获取和分享信息一样便捷。
“未来智能城市特征之一就是光伏与储能的结合，组成虚拟微网。有了电池，每个安装光伏的建筑或家庭都能成为独立的能源生产者，并且多余的能源可以存储或者提供给电网。”施正荣表示，未来可再生能源与互联网技术相融合的智能电网，能够实现能源生产、存储、传输和共享智能化，并以其泛在的路由设施，与社会经济紧密联系，助力智能交通、智能社区、智慧城市等未来发展。
电力公司也应从大规模发电向分布式、储能、电力信息管理和传输并举转型，为新能源小型电厂和个人用户提供能源管理，向产业链高端发展。
城市碳中和时不我待。为使光伏在城市碳中和进程中发挥更重要作用，施正荣建议，公众层面，要尽快形成低碳转型必要性的社会共识；管理者层面，要建立相关市场机制和法律法规，明确提高光伏在城市中的地位，并具体给出指标任务，让企业与用户更有落实动力；企业层面，加大创新力度，降低设备成本，提供不同应用场景的解决方案。
来源：环球网
