中国如何领导世界？（一）——以太阳能为引爆点的西部大开发 | 汪涛

关注风云之声

提升思维层次

导读


本系列文章计划讨论四个问题，这四个问题解决了，中国如何领导世界的问题就解决了一大半。

一、本系列文章简介

     现在中美竞争成为热点的国际国内问题，受到人们过多的关注。事实上，真正重要的是如何做好我们自己的事情。本系列文章初步计划讨论四个问题。首先是中国自己如何大力拓展经济发展空间，再高速发展30年。二是如何建立以原创为主导的科技创新体制。三是中印关系问题。四是中美关系问题。这四个问题解决了，中国如何领导世界的问题就解决了一大半。这四个文章的次序，其实反映了我认为问题重要性的次序。中美关系对中国的未来并没有人们想象的那么重要，而且越来越无关紧要。只是因为美国过去的历史地位，并且特别擅长搞舆论战，因此过多地吸引了人们的注意力。关于这个我会在第四篇充分给予证明。与一般讨论不同，本系列文章并非是宏观的时事分析判断，也不是对未来大致的预测，而是会给出详细的战略策略甚至详细的具体战术。

    第一篇是主要以太阳能的详细技术研究和我的《科学经济学原理》为依据。这是一个仅仅政府收入的价值都至少300万亿人民币的研究报告，因为这个目标只要真能实现的话，它一定得值这个级别的价值才有可能。我们通过详尽的研究提出了一整套以太阳能为引爆点，有效开发大西北及青海近400万平方公里国土，通过将价格型土地财政转换为数量型土地财政，从而将这一大块国土的经济潜力充分挖掘出来的宏大战略。这个战略相当于再造一个甚至两个中国。如果经济学理论不能告诉人们如何赚钱，这种理论是没有任何意义和价值的，也不可能是真实的和科学的。反过来，如果是科学的经济学理论，一定可以从中获得如何赚钱的详尽指导。

      第二篇是我对美国创新体系亲身研究的系统总结。中国在过去基本建立了效率超高的跟随型科技研究体系，并且形成了牢固的模仿和追随型的科技思想。现在，我们需要做的不是模仿和学习其他国家的具体科技，而是要深入学习和模仿发达国家，尤其以美国硅谷为代表的原创型科技体系和原创能力。我们永远需要学习甚至模仿，但那些只会模仿具体知识和技术的行为，现在应当在中国受到人们的普遍鄙视和唾弃。后面两篇将以我的《超越战争论》的科学军事理论为基础，给出未来中国解决最主要威胁的详细战略战术。所得出的科学结论是完全超出和彻底颠覆现有人们看法的。

   在中印关系上，我们以战争成本收益判决式为主要理论指导。提出以针对印度平时军事供养成本为基础的，可实现不战而屈人之兵的系列战略。    在中美关系上，我们以战策循环因果序列为主要理论指导。针对中美竞争关系中，美方最大的薄弱点，指出过去以打击航母和隐身战机等为主要对象发展军事能力是非常必要的，但却是远远不够的。未来中国终极的胜算，应当从打击对手的打击能力，转向打击对手的恢复能力。以此全新的战略为基础，来发展中国未来的军事能力和战术手段。

   本系列文章有些内容在前几天给商务部组织的中国企业国际市场安全问题讲课时提到，但因时间关系未完全展开，借此机会充分讨论。另外，关于以太阳能进行西部大开发的问题，也是西南科技大学环境生态学家姚银安教授给我的建议，在此对姚教授深表感谢。

二、中国现阶段面临的主要困境

    我们今天太多人过多地关注芯片和EUV光刻机，我也写过很多文章谈这个问题。但人们关注得太多了，EUV光刻机中国迟早（并且很快）会搞出来的，早一年晚一年没多大关系。7nm和更小尺寸的芯片生产等问题会解决的，早一年晚一年也没多大关系。真正能够深刻理解中国国情的，就该明白迄今为止最重要最困难的还是三农问题。李总理不久前说过中国还有6亿人月收入低于1000元人民币，这6亿人主要在农村。在过去40年，中国发展的空间是很大的。因为东部承接国外转移的工业生产能力，需要大量劳动力，这使得过去从农村转移出来的人口持续地可以找到工作，从而增加收入。但现在情况发生了根本性的变化。    要实现农村人口收入最终实质性的较大幅度提升，仅靠在农村种粮食是肯定不行的。因此，中国很早就开始想通过第二次农村土地改革，通过土地流转将土地集中。只有进行集约化的大规模农业生产，极大幅度地减少从事农业生产的劳动力，其他劳动力转移出去从事工业和服务业，才有可能使农村人口人均收入大幅度提升。但是，将土地集中进行集约化生产技术上没问题，只是这需要更大规模地转移剩下的几亿农业人口，这些人转到哪里去是一个很大的问题。    中国工业生产早已经是全球第一，再继续提升的空间不是没有，但随着各项成本的提升，国际贸易冲突的不断增加，继续大幅度开拓的空间越来越小。    中国劳动力总量在2012年出现拐点，开始持续下降，当年劳动人口绝对数量下降345万，此后每年都有几百万的下降。老龄化越来越加深，简单的数量型人口红利已经进入拐点。另一方面，2019年中国城市化率刚突破60%，农村还有5.5亿人，其中如果不能继续大量转移出来，就很难继续提升这些人口的收入水平。再者，中国人口总量2019年已经突破14亿，人口总量与现有资源的矛盾已经突破极限点，并持续加重。使中国陷入多难的局面。不仅是左右为难，而且是上下前后左右都为难的状态。    中国现阶段需要大力强化科技的突破，但当前以人工智能等为基础的科技发展，一旦获得大面积突破，会极大地减少对劳动力的需求。这使中国在提升科技水平与解决贫困，增加就业等目标上面临两难的局面。    中国主要的耕地和人口主要集中在胡焕庸线以东地区，可是该地进一步的开发必然会占用更多的土地。这使耕地、经济发展与人口总量之间存在两难局面。    经济发展与环境之间的矛盾越来越多。    房地产要想大发展，很重要的依靠是房价上涨。但房价已经涨到现在这个水平了，进一步上涨不仅会使国内经济要素成本上升太多，进一步降低投资的吸引力，本来现在美国就极力想把中国的工业生产给挤兑到国外去，房价进一步上涨真会把它大规模变现了。并且，这会使国内民众生活水平和其他领域的消费潜力不断受到压缩。    ......    类似的两难问题还有很多很多。    中国拓展发展空间的努力是有的，一带一路就是一个重要的大战略，也取得越来越多的成就。但这个战略也存在很多约束。因为是面向国际市场，其存在很多的不确定性，不完全能受我们的控制。在当前美国对中国竞争性和捣乱性的措施越来越多的时期，更是会让这个战略受到较多干扰。    例如，爱沙尼亚和芬兰间的波罗的海隧道，这是当地很多国家的梦想工程，中国在2019年3月刚确定帮助投资兴建这个项目，美国在当年8月份就开始公开介入。就在几天前，爱沙尼亚公共行政部长雅克·埃普在给媒体一封电邮中表示：基于国家安全考虑，爱沙尼亚政府将否决由中国投资兴建的海底隧道项目。美国政治新闻网站POLITICO迅速进行了报道，称中国企业将失去这份合同。虽然这个项目最终未必会因此而终止，但肯定会导致很多工作无法正常顺利地开展。如果工程进度人为地一拖再拖，建建停停，其经济效益显然就会大打折扣。    类似这样的事情远不止一个两个。本来中国以贷款、建设、工业生产、市场等全套方案支持发展中国家甚至发达国家的经济发展，是非常有效的一条龙全套解决方案。但美国纯粹以政治原因，用“债务陷阱”“环境破坏”等借口攻击中国的努力，并屡屡给中国相应的经济项目造成严重干扰。况且，新冠疫情未来究竟如何发展现在还看不清楚，它已经极大地压缩了国际市场的需求，对中国出口也造成很大不确定性。正因为这些客观因素的存在，使2020年7月30日举行的政治局会议上提出一个非常重大的宏观战略变化，就是提出了“国内大循环”加“国际国内双循环”的新思路。    问题是，当初提出“一带一路”战略的时候，就是因为传统的出口市场和国内市场受限，才以此寻求新的发展空间。传统的国内市场当然是有进一步开拓余地，但在已经高速发展这么多年的基础上，如何去进一步大力开拓国内市场空间呢？这才是将“国内大循环”真正落到实处的关键所在。    可以做这么一个设想，胡焕庸线以东除了崇山峻岭外，可开发的土地是中国主要的经济地带，如果具备这样条件的国土面积再增长一倍，这会是什么样的结果？以此为基础，如果我们说让中国的经济再高速发展30年，相信没有任何人会怀疑。问题只是，哪里来的这么多可开发的国土呢？    幸运的是，还真有。

三、中国地理特点潜在的超级机遇

1. 三分之一左右未开发国土的潜力

    只要简单分析一下中国的国土，就会发现显著的特点。
    青藏高原面积有250万平方公里。这个战略价值是极其巨大的，我们会在讨论中印关系时展开来说。但从经济角度讲，除极少数地方可以发展些旅游，以及青海地区相对比较平整的土地存在理论上可大规模经济开发的潜力外，这个国土面积里绝大多数属于生命禁区的茫茫雪山，以目前的科技能力，在理论上就不具备大规模扩张性的经济开发价值。    胡焕庸线东南地区，已经深度开发了，虽然还有进一步开发的空间，但会越来越难，与环境的矛盾平衡也越来越多，成本越来越高。    当然，中国还有300万平方公里的海洋国土面积。从目前的科技来看，还难以说它对中国整体经济有革命性和突破性的意义。并且，中国沿海与太多国家相邻，敏感的矛盾和问题太多。这个需要很多科技的突破和政治关系突破才能有更大的空间，以后有机会再展开讲。

    剩下的还有约260多万平方公里荒漠化土地，主要在大西北地区。这部分国土基本是平原和丘陵的地形，是存在经济大开发理论可能性的。并且，这部分国土的面积基本上可以把现在已经开发的胡焕庸线东南部分的经济区域面积扩展一倍。如果把青海部分比较平坦的土地也算进来，比整个胡焕庸线东南部分国土面积还要大，其开发空间是非常可观的。

2.成功开发是有条件的

    当然，我们远远不是第一个注意到这个潜力的，可以说很早就有非常多的人不断地打这一块土地的主意了。只是过去难以找到技术上的有效手段真的能将这一部分国土充分开发出来。以前主要是三北防护林体系建设等，只是把它们当成环境保护投入对象看待，并不是直接进行经济开发。

    我们必须非常清楚一点，真要想进行经济大开发的话，远远不是理论上说有多大空间和可能性，而是必须在技术、经济甚至环境改善等各个方面都具备实际可行性和可操作性。例如，这些土地上首先面临的大问题是缺水。有人说如果通过引水把西北地区开发出几亿亩良田，可以多容纳1亿到2亿人口。但是，这类思路要面临的问题实在太多了。有个设想和论证中的红旗河工程可以通过全程自流将青藏高原以南的丰沛水资源引到大西北，通过灌溉可以改造出2亿亩耕地。问题是，种粮食怎么可能有很大的经济效益呢？这个工程投资可能高达4万亿人民币，这是个超大战略的投资。这么多投资即使不能收回来，至少能平本或别亏太多。这一点是非常重要的，否则沉没成本太大。开发大西北是希望能有较大经济效益的，效益还没出来，先沉没进去几万亿十几万亿投资，这就让决策者很难下决心去做。

    再者，理论上说如果能有水，可以容纳1到2亿人口，关键问题是谁愿意移民到这个地方去呢？你总不能强迫1亿2亿人到艰苦的大西北去生活吧？这不仅得提供有效的经济活动，而且要提供至少不比移民者原来更差的生活环境才行。难道又要先花费几万亿甚至十几万亿投资进去？

3. 创造经济落差

    根据我在《科学经济学原理》中的论证，任何经济过程都是差价交换，而不是等价交换。只有存在经济价值的落差，才有可能使经济要素有内在流动的经济动力。人们只会流动到价值更高，或成本更低，并且满成比更大化的地方。

    例如人们愿意从农村移民去城市，从小城市到大城市，是因为能找到薪资更高的工作，获得更多城市的公共资源。工业生产不断在国家或区域间发生转移，主要促动因素是转移到生产成本更低的地方。如果不存在这些经济落差，有几个人会愿意移民到大西北去？不仅不会，甚至很可能是会反过来，难以抑制地从大西北向中东部移民。如果不能很好地解决这些问题，所有的理论可能性都只能成为一种想象甚至空想。当然，从农村移民到城市也不是绝对的，在西方城市化过程之后，又出现郊区化的趋势，其原因就是郊区住房面积可以更宽畅，居住环境可以更优美，生活成本却更低，因交通的发达，城市公共资源照样可以享受到。这是更高生活价值的落差将城市居民吸引到郊区的。

    因此，一个好的开发计划必须是先要有非常好的经济活动导入，并且要有利于不断形成经济要素的更大落差，从而有爆炸性增长的引导效应和辐射效应。只有存在这样的项目作先导，才能使其他配套的东西不断跟上。

    例如，红旗河工程的确是个特别好的项目，但绝对不能建立在其用途是解决大西北耕地改造和种粮食上。大型的调水工程本身经济效益主要体现在供给工业生产、服务业生产等用水上以及大量城市居民生活用水上。因为这些用水可以有较高的水价。但种粮食不仅收不到多少钱，还得永无止尽地不断给补贴和优惠，这哪儿受得了？调水工程的少部分用于种粮食可以，最好是通过设施农业用于生产经济价值较高的蔬果，但不能成为主流，尤其不能用于较大面积的大田生产种主粮和杂粮。主粮和杂粮是可以长途运输和长期储存的，而蔬果长途运输不便，成本较高。即使用于种树，种草，造人工湖，人为创造绿水青山，都不应该去种主粮。前者可以大幅度改善生活环境条件，使人们更愿意移民到这里。只要能吸引东中部地区人口大量迁徙到这里，在东部地区腾出优质土地用于种主粮，都比在大西北开发出耕地种主粮综合效益好得多。

    因此，必须在大西北有大量经济活动爆炸性的出现，并且引导出现持续增长的城市人口，这样动工开建红旗河工程就很容易下决心了。一旦通过这样的过程解决了供水问题，进一步的良性循环就更容易出现。

4. 太阳能作为引导项目及其条件

    现在，非常幸运，这种可以在西北地区实现效益极为良好的项目已经出现了，这就是太阳能。虽然人们在大热天站在太阳下会感觉阳光太强烈了，但真把它当成能量来利用时，才会体现出它是一种能量密度很稀薄的能源，每平方米太阳能在峰值时有1千瓦，平均而言只有200多瓦。又因为太阳能电池转换效率问题，目前在20%多点，可利用的太阳能发电量更是稀薄。因此，要想获得可观的发电功率，太阳能必须要利用大量土地。如果在东部地区大量发展太阳能的话，会很容易引起与其他已经极为紧张的土地需求的矛盾。但在西北地区，能拥有的最丰沛资源就是无穷无尽寸草难生的土地，这些地区早就是发展太阳能的首选之处。这里风能资源也非常丰沛，同时配套发展风能还可以使它与太阳能峰谷之间有一定补偿，也就是晚上没太阳的时候，很可能风力发电还在继续。问题只是，如何把它们更进一步设计成完整的经济系统，而不单纯是一个发电项目。
    这需要解决至少两个问题，一是这里发电很容易，但谁来用这些电呢？大西北地区现在人口太少，经济活动太少，太阳能的消纳能力也很少。通过特高压电网将这些电送到东部地区倒也是个办法。可是这样一来不仅成本较高，而且电送走了，本地经济过程大循环也就此断了。因为本地消纳的问题存在的困难，过去弃风弃光的问题就比较多。现在一定程度解决了，但本地消纳能力如果不能大量发展起来，通过将电送走来解决弃风弃光的问题并不是一个最好的办法。    能不能让太阳能留在本地消纳，同时又促进本地经济持续爆发呢？这是首先要解决的问题。    另一个问题是成本。好在现在太阳能成本下降速度几乎是所有发电技术中最快的，风电成本也在不断地下降。到2021年，无论是太阳能发电还是风电，都可以实现平价上网了。但是，我们还是有些不甘心，能不能让太阳能通过本地消纳进一步呈数量级地大幅度下降呢？因为要形成经济落差，不能仅仅是“可以平价上网”，而是要低到使其他地区的经济要素眼馋、眼红，无法克制内在的经济冲动，一定要把更进一步的经济投资转向大西北去。这就要使太阳能发电的成本低到近乎于零才有可能。因为现在要让经济要素大量地转向大西北，需要克服生活条件差等其他价值上的落差，如果没有足够的能源成本落差，不足以形成这样的吸引力。    这是否有可能性？回答是完全可能的。    一个国家或区域的经济落差并不完全是由经济本身因素形成，也可以由政策因素人为制造。这就是各种优惠政策的引入，以人为加大经济落差。只是这种人为制造不能随意进行，也不能长期地单纯靠行政优惠来维持，它也需要遵守经济规律，充分考虑长期的投入产出比。给了优惠，最好是很快就使经济发展起来，并使经济优势很快建立。这样后续不用给优惠也可以拥有自身经济优势了。或者不是直接给钱，而是通过给政策使经济要素动起来。然后通过本地经济活动获得的收入甚至税收很快可以超过前期的投入。

四、用大西北的太阳能生产太阳能

    如果我们深入分析太阳能的生产过程及成本构成就会发现一个令人欣喜的、可以创造巨大经济落差的可能性。太阳能主要的材料是多晶硅或单晶硅，其主要生产原料是二氧化硅（石英砂），也就是一种沙子，地球上多的是，成本也很低，每公斤一块钱人民币都不到。现在多晶硅菜花料的价格每公斤不到5美元（30元人民币左右），并且还在下降。用于生产单晶的致密料价格约8.5美元（60元人民币）。其中的成本主要是耗电的成本，要把石英砂在电弧炉中高温冶炼提取出冶金硅（也叫工业硅），这需要消耗大量的电能（约每公斤13度电）。后续生产过程中，尤其从冶金硅提纯为多晶硅（每公斤150-200度电）也存在很多大量耗电的工序。用电成本占了硅片生产全过程中成本的70%左右。因此，减少生产工序中的耗电量（通过技术进步获得），或者降低购电的价格（商业和技术配合获得），都可以大幅度降低太阳能的成本。尤其是，通过技术进步降低耗电量，一个技术改进一般只能减少某一个工序的耗电量。但如果将电价降低10%，相当于所有生产工序中的耗电量成本全都同时下降10%。这个降成本力度更大。    这里我们就发现一个很特异的可能性：如果太阳能发电的成本接近于零，用太阳能发的接近零电价的电来生产太阳能，就会使太阳能生产成本成倍下降。这样反过来不就是真让太阳能成本接近于零了吗？那就是说，只要你在初始阶段人为制造一个太阳能成本接近于零的发电厂，用这样的太阳能发电来生产太阳能，那不就在以后生产太阳能的成本真的就接近于零了吗？这是一次性或者很少几次通过政策就可以人为创造的过程。只要给予适当的补贴和特殊政策，就可以迅速从人为制造的太阳能成本接近于零，变成仅靠其经济过程自身的力量使成本真的长期接近于零了！    另一方面，太阳能生产本身就是耗电大户，在一开始建立这个循环后，太阳能生产本身就会把初始阶段建设的太阳能电厂发的电消耗掉了。此后通过超低的太阳能电价将高耗电的产业吸引过来，这就是相当长的时间内完全不担心太阳能发电的本地消纳问题。太阳能的本地消纳问题业界早就注意到了，只是在过去难以找到本地消纳的途径。将高耗电产业转移到西部来消纳太阳能的思路也早就有人提出，但如果你没有相对东部地区超低的电价，谁会愿意将这些产业转移过来？    一旦实现了太阳能的超低电价，其经济价值就太大了。因为电是现在几乎所有工业和服务业的重要成本因素。一旦在大西北存在一个接近于零的太阳能发电成本落差，大量经济活动、尤其高耗电的生产活动（如电解铝、冷轧钢等）就有天然的内在动力转移到这里。    做到这一点需要给太阳能生产企业几个配套的政策和技术措施。这些配套政策和措施仅适用于大西北地区。

• 设立新能源特区。初期可以在大西北地区选择10万至30万平方公里的荒漠土地作为新能源特区，新出台的政策可以只适用于这个特区，以便不断摸索成熟。待实验成功，各项政策和经济活动运行成熟之后，再一步步扩大，最终将大西北和青海近400万平方公里荒漠土地中的大部分全都变成新能源特区，采用相应的政策和法律。
• 只给太阳能生产企业自建的太阳能和风能发电厂免费土地。
• 允许太阳能生产企业自建太阳能、风能和天然气等发电厂（后两者目的仅为补偿太阳能发电波动）。
• 待太阳能生产太阳能使其价格大幅度下降后，再允许高电耗的电解铝，冷扎钢，电弧炉冶炼等企业自建太阳能和风能发电厂。
• 在相当长的时期内，在大西北生产的超低价太阳能电池只允许应用于大西北进一步的太阳能建设。
• 给初始进入大西北的太阳能生产企业自建电厂大比例的政府补贴，甚至全部由政府资助。当本地采用太阳能生产的太阳能价格大幅度下降后，政府补贴比例也可以逐步减少至零。

五、影响太阳能成本的各个因素

    上图是各种新能源从2010年到2019年十年间成本下降情况。从中可见，太阳能成本下降了82%，下降幅度显著高于其他所有发电技术。为了更充分地理解用太阳能生产太阳能，能否使太阳能成本真正接近于零，我们需要仔细地分析一下影响太阳能成本的各个因素。

1.商业因素

    从以上太阳能级多晶硅价格走势可看出，2003年及以前，太阳能产业还未大规模启动，太阳能级多晶硅的价格就已经是在每公斤20美元多一点的相对较低水平。2004年，德国率先推出可再生能源法案，西班牙、意大利等欧洲国家之后纷纷对太阳能发电进行大力扶持和推广。但在启动太阳能产业后，因为需求的强烈拉动，多晶硅价格开始持续暴涨，最高在2008年曾达到每公斤500美元的历史高位。此后随着中国多晶硅产能的快速释放，随之价格又快速下降。到2012年，其价格就回落到2003年前20多美元的水平。整个这10多年价格20多倍的巨幅上涨与下降，主要是商业供需矛盾因素造成，而不是真正反映实质性的生产成本变化。但当其价格回落到正常水平后，商业供需因素的变化影响相对就比较小了。如果单纯地通过商业和竞争因素促使价格不断下降，最终会导致大量硅生产企业陷入亏损的境地。

2.光电转换效率提升

    德国物理学家赫兹于1887年发现光电效应后，太阳能就开始展现其应用前景。但真正能使其规模化商用，有赖于光电转换效率的提升，这是降成本的根本途径之一。转换效率每提升1个百分点，太阳能的成本就会下降5%以上。当转换效率达到10%之前，太阳能主要应用于航天科技以及军事用途。在此之后，民用的太阳能才有可能开始通过政府补贴进入规模商用。之所以在2004年欧洲开始通过政府补贴引导太阳能的发展，就是因为在这个时间点上多晶硅的转换效率提升到了10%左右的水平。此后，尤其产业资金的大量涌入，技术进步持续加快，差不多每年都能提升1个百分点左右。2019年，商用多晶硅PERC电池的转换效率已经超过22.8%（阿特斯公司创造），单晶硅PERC达24.03%（隆基公司创造），天合公司创造了24.58% N型单晶硅TOPCon电池中国最高效率。    单晶硅本身的成本是高于多晶硅的，因此过去太阳能主要使的是多晶硅。但因为单晶硅发光效率高于多晶硅，使最终的太阳能成本反而低于多晶硅。因此，在2016年以后，单晶硅太阳能电池开始大爆发，占比越来越高。    如果按照原有的理论，晶硅太阳能电池转换效率理论最大极限为29.1%，如果是这样，那么未来提升的空间已经不大了。但是，以原创性科技发展的思路来看，这个并不是绝对的。麻省理工学院和其他机构的研究人员在过去几年中研究出的新方法可能会突破该极限，使理论最大极限从29.1%提升到35%。研究生Markus Einzinger，化学教授Moungi Bawendi，电气工程和计算机科学教授Marc Baldo，以及来自麻省理工学院和普林斯顿大学等其他八位研究人员2019年7月3号在《自然》杂志上发表了这项研究成果的论文。当然，这个方法要真变成商用化的产品还需要做很多工作。不过，它的确为我们展示了通过提升转换效率的途径使太阳能成本进一步下降的理论可能性。

3.减少生产过程的耗电

    太阳能生产流程和环节很长，每一个环节都有耗电成本，并且在总成本中占很大比例。因此，如果通过技术进步降低各个环节的耗电量，当然就会降低太阳能的成本。但客观来说，这个技术进步难度是很高的，而且目前来看可挖掘的潜力越来越小了。

4. 把硅片切割得更薄

    从原理上说，太阳能电池发电主要是电池板面朝太阳一面很薄的一层在起作用。但要把硅棒切割成太阳能电池片，必然要有一定的厚度。如果能切割得越薄，完全相同的一个硅棒就能切割出数量更多的太阳能电池片，那么每一个电池片分难的硅棒成本当然就越低了。因此，切割工艺水平也是影响太阳能成本的一个很重要的方面。    这里顺便科普一下，并且讲个小故事。说到切割，我们一般知道的是用锯子、剪刀、刀片、钳子等工具和相应的工艺进行切割。更高级的切割是激光切割工艺。在我学习太阳能硅片切割工艺之前，我想当然地以为会是激光切割，并且生产半导体芯片的硅片的确用的是激光切割。但事实上，生产太阳能电池片的切割工艺是一种特殊的线切割。原来用的是砂浆线，就在两三年前已经普及了金钢线切割工艺。砂浆线切割是用碳化硅粉末与切削液混合形成砂浆，在钢线和硅棒压力作用下对硅棒产生切割作用。金钢线稍有不同，它是将金钢石粉末直接固定在钢线基体上而制成固结磨料锯丝。用这种锯丝去切割硅棒。    我们很自然地会认为这种高科技的生产工艺太先进了。但是，当我2019年4月21日去参观仰慕已久的杭州良渚博物馆时，却了解到一个让我目瞪口呆的史实：中国5千年前的良渚文明生产玉器时，居然主要使用的也是线切割，并且与切割硅棒的砂浆线切割工艺原理几乎完全一样，只不过它用的是解玉砂与水混合成的砂浆。解玉砂只是一个通称。具体材料有刚玉砂矿和石榴石砂矿等。成语“他山之石，可以攻玉”中的“石”，就是指解玉砂。更奇妙的是，良渚时期使用的解玉砂具体材料，居然就是石英砂——生产硅棒的原材料。这些紧密的联系不能不让人浮想联翩。

考古学家在验证良渚文明制作玉器的线切割工艺。引自 陈莺，陈逸民，良渚玉器的工艺特征（上），文物鉴定与鉴赏[J]，2011-08-10。

良渚博物馆良渚玉器加工工艺视频
单晶硅片厚度的变化趋势预测    上图是随着切割细线化和薄片化发展，单晶硅片厚度变化的趋势预测。实际发展结果可能会有差异，但它说明了仅仅通过切割细线化和硅片薄片化的技术发展，太阳能还有成倍降成本的空间。

5. 工程成本

    建设太阳能发电站的材料运输、土建、人工、土地、贷款利息等等，都会构成工程成本。如果就地生产，就地施工，也会有利降低工程成本。

6. 电价

    降低用电成本除了减少各个生产环节的耗电量之外，降低电价也是一种更为有效的降成本途径。

7.非晶硅太阳能电池技术可能的降成本潜力

    太阳能除了目前的晶硅太阳能技术外，还在同步发展其他很多太阳能技术。如砷化镓（GaAs）电池、铜铟镓硒（CIGS）电池、钙钛矿（Perovskite）电池和有机（Organic）电池等，另外还有光热发电技术等。未来是否有其他太阳能电池经济性能超过晶硅太阳能电池，我们只能拭目以待。

8. 其他

    在太阳能生产的整个产业链上进行改进，都会有助于降低成本。例如回收硅棒切割中的废料，可以回收高纯硅提升效益等。    增大硅片尺寸，可以使单位晶硅电池表面平摊的其他成本下降。    让太阳能生产企业可以自建电厂，可以省去供电的电网中间环节，从而大幅度减少电价成本。

六、太阳能成本分析总结

    总结一下，从上面影响太阳能成本的各因素可看出，太阳能降成本的有些途径的空间已经不大（如提升晶硅电池的转换效率），但还是有不少途径降成本的空间很大（如薄片化等）。尤其通过降电价来降成本的途径，有极大的空间。目前太阳能通过其他各个降成本途径的发展，已经具备与传统火电竞争的成本优势，未来通过大幅度降电价，可以使太阳能成本接近于零，形成压倒性的价格优势。    从目前发电技术来看，水电的成本是最低的，它与风电、太阳能等都具有能量来源是零成本的特点。在水电站所在的大坝处，电价只有几分钱人民币，近乎于零电价。但是水电往往都建在高山峡谷的河流处，因此当地难以直接大规模发展用电的生产企业。这就必须依赖电网将电送出去，从而最终到生产企业处的电价必然会加上电网环节的增值。风电对位置也有一定要求，需要在风能比较丰富的特定位置。但太阳能却非常不同，它原则上可以建在任何只要存在太阳照射的地方，因此除了极少数背阳的山坡处以外，其他地方理论上都可以建太阳能发电厂，而且区别不是太大。在大西北的所有荒漠地区，地势平坦适合搞建设发展工业的地区，都可以建太阳能发电厂。因此，最终通过自建太阳能发电厂的方式，是完全可以将电价压低到接近于零的。太阳能生产企业不仅是“本地消纳”，甚至是“不通过电网的发电厂处消纳”。只要太阳能电厂的投资收回，从此以后的成本仅仅是维护太阳能电厂的运营成本。因为太阳能电厂除了极少量清洁工作外（现在可通过机器人完成），基本不需要做其他什么事情。因此其运营成本也是极低的，接近零成本。    当然，大力发展太阳能绝对不意味着电网不再重要。相反，当大西北的太阳能被全面开发后，在满足自身大规模发展的城市和产业需求之后，还会富余出天量的太阳能。这需要通过特高压电网将这些能源输送到东部地区。另外大量的太阳能也需要智电网使供电平稳。太阳能生产企业通过建设富余的自建电厂，可以在发电过多时卖给电网，发电不足时从电网购电。这样平衡掉供电平稳的成本，维持其零电价的优势。

七、主要经济效益分析

    这个综合发展战略从太阳能企业角度说，其经济效益是不用再讲的，他们会高兴得不得了。其他高耗能企业等也会很高兴的。但是，一个好的项目即使是在经济性上，也不能仅仅从某一个或某一些利益角度来考虑，而需要“使各方都受益”。如果仅仅是太阳能企业喜欢，可挣到大钱，但政府却总是投入，没有可观收入，积极性也不能充分调动起来。这个项目政府可以从中得到什么呢？宏观战略上的好处就不说了，问题是当地政府和中央政府等可以从中确切得到什么。    在初期政府需要投入补贴太阳能企业的自建电厂，但这个补贴是可以迅速减少的。例如先投资建设一个太阳能企业自建电厂以后，假设补贴比例是100%，就是全由政府出钱。相应的太阳能设备全是其他地方生产的。然后过一定时间（例如2年后）政府就不再继续补贴采用其他地方生产的太阳能建设电厂了，而是必须要用在大西北新能源特区里生产的太阳能电厂生产的太阳能才能获得补贴。这样，就算补贴比例还是100%，因为特区里的电厂电价基本为零，由此生产的太阳能设备价格一定会有一个巨大的降幅，因此相同功率电厂的补贴额就大幅度减少了。政府的补贴会牵引大量太阳能生产企业来这里投资。这样再过一定时间（比如又过2年），可以将补贴额比例降到50%，再过2年降到20%，再过2年降到零。通过这样的前期补贴，已经牵引来足够的太阳能全产业链投资，以及相当多高电耗的产业来这里投资。在这个过程中，无论太阳能企业的产能如何高速发展，都足以通过本地的需求完全消化掉。    在这个过程中就可以规划更多生产企业，以及特高压电网向东部输电的工程。    上马红旗河建设工程（得十多年时间才能建好）。从而就可以完全放开西北地区太阳能电厂的建设步伐，使其以超高速的速度增长。    有这样的产业大发展，当然道路、城市居住区、学校、医院、超市、餐馆......都大量建设起来，用电量也越来越多。    这就会进入高速发展的良性循环状态。

    当地政府就可以获得税收，卖地皮的收入。

土地财政——从价格型转向数量型

    土地财政现在是一个让人又爱又恨的对象。其实问题不在于土地财政本身，而在于以什么方式来搞土地财政。土地财政其实也是一个经济活动，它也符合经济规律。根据卖方总方程，利润=数量（价格-成本）。土地的成本是征地成本，价格是土地出让的价格，数量是竞拍的卖地数量。因为在现经济发达地区土地资源极为稀缺，所以卖地的数量上不能太多。因此只能通过提高竞拍价格来获得更多卖地收入。但是，竞拍价格越来越高，只能导致房价越来越高。高到一定程度，整个社会就越来越多人受不了了。    根据卖方总方程，还有更普遍获得高利润的方法是，提升数量、减少成本。这些途径在现有经济发展起来的地区是难以做到的，但在大西北地区却可以。大西北荒漠地区的征地成本可以几乎为零，而数量可以认为是无穷，所以可以搞数量型的土地财政。现在城市住宅用地出让价格每亩高达几百万人民币，工业用地40万到80万。    我们假设未来西北土地平均出让价格在10万人民币，最终出让200万平方公里土地（30亿亩）用于城市、工业和太阳能电厂建设用地。其总的土地出让价值在300万亿人民币。按30年出让完，平均每年也有10万亿人民币。将太阳能成本压到接近于零，最终就会体现出对政府的这个天量的价值。其他产业发展的税收等价值更不用说了。    在东部地区，土地是分使用性质的，性质不同，价格差异极大。有农业用地、农村宅基地、工业用地、商业用地、城市住宅用地等。划分这些土地使用性质的目的，是为了保护耕地，另外是为了在尽可能压低工商业生产成本前提下，获得更高的城市住宅用地出让收入。    但在数量型土地财政环境下，以上目的都没必要了。西北几乎就没有耕地需要保护，既然是数量型，就全都薄利多销。因此，可以完全取消土地使用性质，只要你在大西北买地，随便你用来建什么。并且完全不限制住宅建设的模式。你可以建别墅，这在其他地区现在已经禁止了。在这里可以随便建，而且非常便宜，就像美国一样便宜，便宜到谁家都可以住别墅。可别理解成现在农民自建的别墅，是在比美国主流别墅更好的内外环境基础上，加上现代智慧家庭系统的别墅。一亩土地成本只有十万，用2、3百万实打实的高级装备来建设和装修的别墅。用北京五环外一套两房一厅的价格，住1亩土地面积，超过500平方实用居住面积的别墅，可以享受与在北京差不多的城市公共资源。这样才会极大增加向这里移民的吸引力，中国人还移民美国干嘛？就算有3亿人移民到这里，平均一个家庭3个人的话，建1亿套别墅，一套别墅平均1亩地，也就是需要1亿亩土地。这在东部地区可是要命的事情，但在大西北，这根本不算啥。美国人能住上1亩地土地面积别墅的人也很少。即使移民过来6亿人，用2亿亩土地也足以让所有人都住上别墅。但如果仅限于当前中国经济区域模式，无论中国经济再怎么发展，钱再多，就算人均GDP超过美国一倍，也不可能像美国人那样家家都住上别墅，因为东部地区根本就没那么多地。因此，全面开发大西北，也是让中国所有人的生活水平和生活质量都真正赶上美国人的唯一途径。    我们通过拥有成本接近零的太阳能资源，可以将其他工业生产成本也都大幅度地压低，从而大幅度减少产业转移到其他国家的压力。    还有一个更重要的环境利益。西北地区缺水不仅是降雨少，而且太阳直射到土地上，使蒸腾作用极大，土壤里的水分都蒸发走了。如果将数百万平方公里的大西北基本都覆盖上太阳能电池板，土壤的蒸腾作用会大幅度地减少，这会有助于改善西北的气候环境。加上通过这个系统的发展计划推动红旗河等工程的建设，可以向西北地区直接输送大量水资源。这也极有助于改善西北地区的气候。一旦这个西线南水北调工程成功了，就可以有条件进一步从北方国外的大湖地区（贝加尔湖等）建设管道输水工程。北方俄罗斯和西部中亚国家有极为丰富的淡水资源，通过输水工程引到大西北技术上并不难，经济性上也可行。问题只是中国整个大西北准备移民进去的数亿人生命供水线不能完全依赖国外。当我们自已有可靠的供水资源后，就可以有一定比例从国外引水了。城市的发展自然地推动树木和草坪的种植等，都有助于西北地区环境的大幅度改善。    将数以亿计的大量人口移民到西北，东部地区的人口压力也会大大减轻。环境随之可以有条件大幅度改善。通过土地流转的集约化进程也更为顺利。    民族融合问题也随之得到彻底解决。    移民过去的人口基本上是完全城市化的。这会大大加快中国城市化率的提升。

扩展阅读：

作者简介：本文作者汪涛，曾为中兴通讯国际市场管理体系的奠基人，现为析易船舶总经理。文章2020年8月21日年发表于微信公众号 纯科学（中国如何领导世界？（一）——以太阳能为引爆点的西部大开发），风云之声获授权转载。

责任编辑：陈昕悦