全球实现碳中和，需要多少光伏厂？
导语：专家认为，未来想要实现零碳排放，能源系统将主要依靠低成本太阳能发电。到2025年，全世界必须建成约100家太阳能电池板工厂，以便到2035年实现世界能源供应“去化石化”。如果没有以光伏为代表的可再生能源，通过技术进步实现的成本快速下降，那么实现“碳中和”目标将更加艰巨。
去化石化势在必行
芬兰拉彭兰塔工业大学（LUT University）太阳能经济学教授克里斯蒂安·布雷耶的研究小组，对通往未来零排放能源系统的过渡转化途径进行了建模。他说：“世界必须尽快、安全且经济高效地实现零温室气体净排放，需要对能源系统进行去化石化，要做到这一点，需要为世界每个地区提供技术上可行、成本优化的能源系统转化的过渡途径。我们的计算对如何实现转化给出了答案。”
LUT的成本优化模型发布于2019年，模型展示了如何实现净零碳排放的全球能源系统。在该模型中，实现零排放的一年中，太阳能光伏板（PV）满足了所有用途的全球能源总需求的69％。其余的来自风能、生物质和废物、水力发电和地热能。
布雷耶强调，他的零排放情景不包括核电，因为它“太贵了”。光伏技术正变得越来越便宜；另一方面，核电站的建设成本却在上升。此外，安装和运行太阳能发电厂更容易、更快、风险更低。
世界应该什么时候停止燃烧化石燃料？
LUT研究人员基于太阳能的模型提出了两个问题。
首先，如果要实现将全球变暖保持在1.5摄氏度（2.7 F）以下的国际公认目标，那么到什么时间点地球温室气体排放必须达到净零排放呢？
其次，如果要实现这一气候目标，必须建成多少座太阳能电池板制造厂呢？何时建成才能满足太阳能在所有能源生产中高达三分之二呢？
英国利兹大学的气候科学家Piers Forster说：到2021年初，要使全球变暖保持在1.5摄氏度以下，人类最多可以向空气中释放出1,950亿吨二氧化碳，而自工业革命开始以来，人类已经向大气排放了1,700亿吨二氧化碳。
仅在2019年，全球排放总量约为40亿吨二氧化碳。如果未来几年的排放量大致维持在2019年的水平（很有可能），则剩余的二氧化碳排放预算将在2025年底之前用完。在那之后，世界将处于碳超标状态，并可能导致气候变化更危险。
布雷耶说：“我们必须在2025年之后尽快实现零排放。目前零排放的政治目标年是2050年，为时已晚。”
燃煤发电的真实成本
为了避免危险的气候变化和长期海平面上升，现在释放到大气中的大部分碳都必须在未来几十年内收回，那将是非常昂贵的。布雷耶认为，更快地扩展可再生能源系统并尽快关闭燃煤发电厂将便宜得多。
原因如下：产生一兆瓦时的燃煤电力会导致大约1吨的二氧化碳排放。从长远来看，如果将二氧化碳永久存储起来，每吨成本可能约为100欧元。相比之下，到2020年，一兆瓦时的电力在德国的电力平均交换成本为33欧元。这意味着燃煤发电实际上比没有碳排放的光伏发电或风力发电厂的电价贵四倍。
布雷耶表示：“这还不包括燃煤发电厂排放的重金属的健康成本。公共卫生专家估算，仅在德国，这种污染每年就造成约5,000人过早死亡，而在亚洲，这一数字将近一百万。”
解决方案：立即建立100个巨型光伏工厂
LUT模型估计，实现净零排放的地球，将有90％来自电力，而不是化石燃料，其中69％的电力将来自太阳能光伏。为了实现这一目标，需要多少个巨型光伏组件工厂呢？需要何时建成呢？
这取决于我们对世界仅剩的200亿吨二氧化碳碳预算的紧张程度。让我们想象一下到2035年完全由可再生能源驱动的全球系统，并假设新的光伏工厂将在2025年建成，因此它们可以在10年内完成工作。
迄今为止，全球最大的光伏组件工厂正在中国安徽省建设。根据开发商协鑫集成科技股份有限公司的公告，其年生产能力为60GW（GW或吉瓦，功率单位，1GW=10亿瓦），该项目总投资180亿元，其中固定资产总投资约120亿元，在2020年至2023年分四年四期投资建设。2020年全球光伏产能约为200GW，其中大部分在中国。
LUT模型预计，当全球实现碳中和，全球已安装的可再生能源发电量为78,000GW。其中包括63,400GW的太阳能PV，约8,800GW将在欧洲。
我们能否在2024年之前建成足够多的工厂，并到2035年生产所需数量的太阳能电池板呢？答案是：差远了！根据当前的行业计划，到2024年，将仅建立400GW的年PV生产能力，并且全球仅生产、安装了约1,500GW的PV。为了在2035年之前实现零排放且三分之二的能源来自太阳能，在2025至2035年之间生产、安装另外62,000GW的光伏，即每年6,200GW。
这意味着想要应对气候变化挑战，到2024年，我们将需要至少再建设100个与安徽60GW光伏组件工厂相同规模的超级工厂，以实现合计6,000 GW的年生产能力。如果欧洲要生产自己的光伏组件，而不是进口光伏组件，那么这100家巨型工厂中的15家必须设在欧洲。
这些数字告诉我们，作为全球净零排放竞赛的核心要素，可再生能源的快速扩张在技术上是可行的。毕竟，人类肯定有能力建造和经营100家巨型工厂。当前面临的关键问题是：我们是否会认真对待气候科学家的警告，撸起袖子加油干呢？
“碳中和”打开我国光伏产业未来
去年12月16日-18日召开的中央经济工作会议上，第一次将“做好碳达峰、碳中和工作”列入年度重点任务之一。也是第一次将碳达峰和碳中和目标，写入正在编制的经济和社会发展“五年”规划。
此前高层指出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。（又称30.60目标）这是中国首次向全球明确实现碳中和的时间点，也是迄今为止各国中作出的最大减少全球变暖预期的气候承诺。
在高层明确任务之后，多部委也开始响应：
12月20日，发改委强调要部署开展碳达峰、碳中和相关工作；
12月21日，央行表示为了实现碳中和目标，会加大对新能源产业、能源高效利用产业的金融支持；
12月22日，生态环境部副部长透露，生态环境部正制定2030年前碳排放达峰行动计划、行动方案，支持有条件的地区率先达到碳排放峰值。
不过，我国碳排放强度依然很大。从行业看，电力行业碳排放占比达到41%，因此加速调整能源结构迫在眉睫。据《中国实现碳中和的路径建议》研究报告，实现“碳中和”目标的多种可行方案中，“加速可再生能源转型”是其中最有效的路径之一。即如果中国持续提升公路运输、建筑和工业领域的直接电气化程度，且通过普及零碳电力（太阳能等清洁能源发电）供应，构建规模更大、更清洁化的电力系统。那么，电力行业的碳排放量最快可于2024年达峰，此后将迅速下降。
国家能源局新能源司的最新预计是，到今年年底光伏发电装机规模将超过风电，成为全国第三大电源。根据国家能源局目前的测算情况，“十四五”新增光伏发电装机规模需求将远高于“十三五”。中国光伏行业协会也预计，中国年均光伏新增装机规模将在70GW到90GW之间，是当前年均新增装机量的两倍有余。
此外，用户光伏空间正在打开。华创证券指出，预计今年我国光伏新增装机量将会在35GW左右，如用户新增装机量达到10GW，占比将会超过28.5%，意味着光伏正在走向寻常百姓家。用户光伏潜在空间巨大，价值尚未被完全开发。按10%的渗透率和3.5元/W的单瓦价值计算，市场空间或达1.4万亿元。
全球电力系统未来或将更加依赖于中国光伏
据不完全统计，除目前已实现“碳中和”的苏里南和不丹两个国家外，瑞典、英国等6个国家已立法“碳中和”，欧盟作为整体和加拿大等5个国家地区处于“碳中和”立法状态（进程），中国、日本等14个国家发布了“碳中和”政策宣示文档。
全球范围“碳中和”目标的实现，都绕不开依赖于发展、利用以光伏为代表的可再生能源、清洁能源。2019年，中国硅料、硅片、电池片、组件占全球产量的比重分别达到了67%、98%、83%和77%，而中国生产的光伏产品，60%-70%出口到了全球各地。全球光伏组件出口商前十名中，绝大多数都是中国企业。作为全球最大的光伏生产基地，全球碳中和也意味着，全世界电力系统将更加依赖于中国光伏！
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