科諾許洪華:現(xiàn)有光伏技術(shù)還有很大的進(jìn)步空間
光伏產(chǎn)業(yè)當(dāng)下面對(duì)的發(fā)展環(huán)境,似乎有些類似于上世紀(jì)80年代初期。彼時(shí),隨著石油危機(jī)解除,全球第一波清潔能源發(fā)展浪潮也無(wú)疾而終。而此時(shí),除了石油等大宗資源商品價(jià)格持續(xù)徘徊在歷史低位,更加凸顯光伏的成本劣勢(shì)外,宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境則要比當(dāng)年糟糕得多。
這不由得讓人們擔(dān)心,光伏的歷史會(huì)不會(huì)再次重演。更甚者,一些人對(duì)光伏、風(fēng)電乃至整個(gè)可再生能源的前景都產(chǎn)生了懷疑。
那么,經(jīng)過(guò)2000年以后十多年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,目前的光伏技術(shù)究竟在整個(gè)能源體系中處于怎樣的一個(gè)位置?會(huì)不會(huì)因?yàn)榻?jīng)濟(jì)衰退的原因再次破產(chǎn)?已經(jīng)商業(yè)化的光伏主流技術(shù)路線,各自又面臨著怎樣的問(wèn)題和機(jī)遇?誰(shuí)更有發(fā)展前景?會(huì)不會(huì)有全新的、顛覆性的技術(shù)突然冒出來(lái)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)造成致命沖擊?“十三五”規(guī)劃又將重點(diǎn)支持哪些技術(shù)?光伏究竟在未來(lái)的能源體系中將處于怎樣的位置?
帶著這些問(wèn)題,《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志記者日前在北京專訪了國(guó)家“十五、十一五、十二五、十三五”863后續(xù)能源主題專家、可再生能源與氫能技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)專家組召集人、北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司董事長(zhǎng)許洪華先生。
作為科技部863太陽(yáng)能光伏首席科學(xué)家及后“863時(shí)代”可再生能源領(lǐng)域重點(diǎn)專項(xiàng)專家組組長(zhǎng),許洪華在太陽(yáng)能光伏及風(fēng)能等可再生能源技術(shù)方面有著多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),并多次主導(dǎo)這兩個(gè)行業(yè)的重大技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推動(dòng),對(duì)這兩個(gè)行業(yè)均有著突出的貢獻(xiàn)。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:在您看來(lái),目前的太陽(yáng)能光伏技術(shù)在整個(gè)能源體系中是否已經(jīng)占據(jù)了一個(gè)不可動(dòng)搖的位置,還會(huì)不會(huì)因?yàn)閭鹘y(tǒng)化石能源大幅降價(jià)而再次破產(chǎn)?
許洪華:盡管目前可再生能源在整個(gè)能源體系中的占比并不高,但從能源轉(zhuǎn)型的角度來(lái)看,無(wú)論是從環(huán)境友好性、成本優(yōu)勢(shì)以及技術(shù)發(fā)展空間,乃至從整個(gè)人類文明的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,可再生能源特別是太陽(yáng)能和風(fēng)能,都已經(jīng)獲得了不可替代的位置。
首先,煤炭、石油等資源是有限的,可再生能源的廣泛利用已是大勢(shì)所趨。以前,大家很難想象替代能源將在不久的未來(lái)起主要作用。但現(xiàn)在,煤炭、石油都能找到替代品,在可預(yù)期的未來(lái),可再生能源從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上已經(jīng)完全能夠替代傳統(tǒng)能源。
其實(shí),現(xiàn)實(shí)的例子很快就要出現(xiàn)了。比如,德國(guó)法蘭克福大區(qū)就在做100%可再生能源規(guī)劃。這說(shuō)明,100%可再生能源已經(jīng)是世界大勢(shì)。
其次,這也是一種文明理念的大趨勢(shì)。
以前,短缺經(jīng)濟(jì)時(shí)期,人們不關(guān)心能源對(duì)環(huán)境、對(duì)氣候的影響,只要滿足功能和要求就可以。現(xiàn)在,不只是物質(zhì)上,也包括環(huán)境上,人們都想要追求更好的生活,能源的綠色、低碳發(fā)展已成為很多人追求的目標(biāo)。
第三,環(huán)境和氣候變化正在成為一個(gè)硬約束,可再生能源的廣泛應(yīng)用已不可逆轉(zhuǎn),這已經(jīng)成為全球共識(shí)。
在去年年底的巴黎氣候大會(huì)上,不但“本世紀(jì)地球上升溫度控制到2℃以內(nèi)”達(dá)成共識(shí),并且提出了要爭(zhēng)取控制到1.5℃以下。這將極大的促進(jìn)能源體系的變革,化石能源為主導(dǎo)向可再生能源為主導(dǎo)的轉(zhuǎn)型成為必然。
總之,整個(gè)可再生能源的發(fā)展前景越來(lái)越光明,實(shí)現(xiàn)路徑也越來(lái)越清晰。但目前,競(jìng)爭(zhēng)也非常的慘烈,不僅在可再生能源與傳統(tǒng)能源之間,在各種可再生能源技術(shù)之間,也充滿了許多未知和不確定性。
從發(fā)展階段上來(lái)看,我個(gè)人認(rèn)為,目前正是可再生能源和化石能源的相持階段。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:可是,傳統(tǒng)能源體系這個(gè)龐然大物看起來(lái)似乎無(wú)縫可鉆,可再生能源應(yīng)該如何融入到現(xiàn)有能源體系中去,或者說(shuō)可以依托什么樣的技術(shù)手段、商業(yè)模式?
許洪華:下一步到底有什么樣的技術(shù)方案來(lái)解決可再生能源的融入問(wèn)題,目前還沒(méi)有定論。大家提得最多的,也是我個(gè)人比較認(rèn)可的,是能源互聯(lián)網(wǎng)。
我覺(jué)得,能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)路徑,應(yīng)該是終端能源互聯(lián)網(wǎng)+區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)+全域能源互聯(lián)網(wǎng)。其發(fā)展邏輯,也應(yīng)該是由終端而區(qū)域而全域。
首先是終端能源互聯(lián)網(wǎng),也就是分布式能源包括微電網(wǎng),它適用于學(xué)校、工廠、建筑等幾乎所有微觀場(chǎng)所,能夠因地制宜發(fā)展各種可再生能源,并滿足就近應(yīng)用。
其次,則是向區(qū)域能源的互聯(lián)互通發(fā)展,在區(qū)域里進(jìn)行以可再生能源為主的互聯(lián)互通,并盡可能在本區(qū)域內(nèi)平衡利用。
最后,是發(fā)展到全域的能源互聯(lián)網(wǎng)。
由此,我們也可以對(duì)未來(lái)的商業(yè)模式進(jìn)行一些思考。
比如,對(duì)于科諾偉業(yè)來(lái)說(shuō),我們的定位就是要成為可再生能源系統(tǒng)的完整解決方案供應(yīng)商。我們認(rèn)為,分布式能源及微電網(wǎng)將是未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中最基礎(chǔ)的也是最核心的單元,因此科諾偉業(yè)會(huì)將分布式可再生能源與微電網(wǎng)技術(shù)作為未來(lái)的一個(gè)核心技術(shù)來(lái)發(fā)展。
我個(gè)人認(rèn)為,未來(lái)可再生能源領(lǐng)域的商業(yè)模式可能有兩種發(fā)展趨勢(shì)。
一是跨區(qū)域服務(wù)的大能源公司模式。現(xiàn)在可再生能源行業(yè)里的大能源公司,主要經(jīng)營(yíng)風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站,從政策及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)講,他們可以做“區(qū)域電力供應(yīng)商”,經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)的不同電源,甚至和常規(guī)能源結(jié)合并涉足電力系統(tǒng)。然后,再發(fā)展到以可再生能源為主,及至最終實(shí)現(xiàn)100%可再生能源。
再往后,他們將發(fā)展為“區(qū)域能源供應(yīng)商”,就是在區(qū)域電力供應(yīng)商的基礎(chǔ)上,綜合考慮電、氣、熱/電動(dòng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能等的應(yīng)用。
二是服務(wù)于不同城鎮(zhèn)區(qū)域、鄉(xiāng)村等單元的中小型公司的發(fā)展模式,這也是國(guó)家非常鼓勵(lì)的一種模式。對(duì)于一些分布式發(fā)展商來(lái)說(shuō),下一步就很有可能成為這樣的“獨(dú)立電力供應(yīng)商”。然后,從技術(shù)趨勢(shì)上來(lái)說(shuō),再向下發(fā)展就有可能成為所謂的“綜合的能源供應(yīng)商”。比如在一個(gè)小區(qū)里,包括多能源資源互補(bǔ)(包括垃圾、廢水等)的系統(tǒng),冷熱電綜合利用。
這種模式,發(fā)展到此,已經(jīng)是一個(gè)很大的能源供應(yīng)商平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)再向下延伸,我稱其為“綜合物業(yè)服務(wù)商”?,F(xiàn)在能源互聯(lián)網(wǎng)有一種技術(shù),就是所謂的負(fù)荷響應(yīng)技術(shù),就是每個(gè)單位——比如“戶”,每戶的每個(gè)用電器具、每個(gè)插頭,都可以控制起來(lái)。因此,有了這個(gè)平臺(tái)以后,除了能源以外,還可以做很多其他方面的事。
我個(gè)人堅(jiān)信,分布式會(huì)按照這個(gè)方向去發(fā)展。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:就具體的光伏技術(shù)而言,您曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示,我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)最大的風(fēng)險(xiǎn),是現(xiàn)有技術(shù)路線遠(yuǎn)遠(yuǎn)還未到定型的時(shí)候,我們應(yīng)該怎么理解這一觀點(diǎn)?
許洪華:就光伏電池而言,無(wú)論是從技術(shù)路線還是到種類,這些年一直都存在著很多爭(zhēng)議。從技術(shù)研究的角度,各種技術(shù)路線都在并行向前,而已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化、批量化生產(chǎn)的電池技術(shù)種類也不在少數(shù)。
從大的種類上來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單分類就有晶硅電池、薄膜電池、聚光電池、新型電池等。這種分類不一定科學(xué),因?yàn)樯榛壱彩且环N薄膜,而且薄膜里還有好幾種技術(shù)路 線。
晶硅電池從技術(shù)路線上又分單晶、多晶,而單晶和多晶里又有一些細(xì)分,特別是高效電池領(lǐng)域,包括N型、P型以及HIT、IBC,等等。包括不同技術(shù)和工藝,也都還在進(jìn)展。還包括技術(shù)跨界,比如現(xiàn)在有人提出晶硅和鈣鈦礦電池結(jié)合,據(jù)說(shuō)效率已達(dá)到25%以上了。
也就是說(shuō),從這些仍在快速發(fā)展的技術(shù)路線以及流派上來(lái)看,目前還不能輕易判斷哪一種電池技術(shù)今后一定就是主流。包括現(xiàn)在已經(jīng)商業(yè)化了的電池技術(shù),也沒(méi)有誰(shuí)真正形成了壟斷性的地位。目前全世界最大的企業(yè),也沒(méi)有占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)10%以上的份額。
我個(gè)人認(rèn)為,背后的原因,就是因?yàn)楦鱾€(gè)技術(shù)流派的技術(shù)進(jìn)步空間都還很大。
比如,你達(dá)到了一個(gè)效率或目標(biāo),我很快也達(dá)到了,但是達(dá)到的路徑可能不是一樣的,很可能你改進(jìn)的是這個(gè)環(huán)節(jié),而我改進(jìn)的是那個(gè)環(huán)節(jié)。這就說(shuō)明,即使這些已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的電池技術(shù)路線,也都還有很大的進(jìn)步潛力。
所以,包括現(xiàn)有的已經(jīng)商業(yè)化的幾種電池技術(shù),包括薄膜中碲化鎘、銅銦鎵硒、晶體硅等主要的幾種技術(shù)路線,在產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到這種規(guī)模的時(shí)候,都還在持續(xù)進(jìn)步,一是效率還在提高,二是成本還在持續(xù)下降。
對(duì)于新的技術(shù)來(lái)說(shuō),這是一個(gè)巨大的門檻。而對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō),這也正是最大的風(fēng)險(xiǎn)。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:會(huì)不會(huì)有全新的、顛覆性的技術(shù)突然冒出來(lái)對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)造成致命沖擊?
許洪華:產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展到這個(gè)程度上了,那種革命性的技術(shù)的出現(xiàn),恐怕并不容易。
既然是革命性的技術(shù),首先就需要在基礎(chǔ)理論上獲得突破,要從理論上完全顛覆現(xiàn)有機(jī)理,才有可能實(shí)現(xiàn)。
這顯然是難度很大的事。
能源,或者說(shuō)電的基礎(chǔ)理論,已經(jīng)很成熟了,要在這之外去重新構(gòu)筑一個(gè)新的理論體系,實(shí)在很難。
另一方面,即使有這種基礎(chǔ)理論的突破,但要突破現(xiàn)有技術(shù)所構(gòu)成的門檻,恐怕也要幾十年的時(shí)間。何況,正如剛才所言,現(xiàn)有主流技術(shù)路線的進(jìn)步空間也還很大,也一直在進(jìn)步。
所以,一種全新的、具有顛覆性的技術(shù),突然冒出來(lái)的可能性并不大。對(duì)于未來(lái),我個(gè)人還是最看好晶體硅技術(shù)的前景。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:那么,在您看來(lái),晶體硅技術(shù)的發(fā)展方向是什么?
許洪華:總體而言,一是性能提高的空間還不小,二是成本下降的空間還很大,晶體硅技術(shù)路線還處于可做的事情很多的階段,還沒(méi)到完全拼成本、拼規(guī)模的地步,可以說(shuō)技術(shù)還是最主要的驅(qū)動(dòng)力,或者說(shuō)之一。
從具體的技術(shù)方向來(lái)看,我一直比較強(qiáng)調(diào),要加強(qiáng)適用于不同環(huán)境、不同氣候、不同應(yīng)用方面的電池技術(shù)的系統(tǒng)研究。
我國(guó)有七個(gè)不同的典型氣候區(qū),在不同氣候環(huán)境下,各種電池的長(zhǎng)期特性表現(xiàn)怎樣?影響電池壽命的環(huán)境因素有哪些?不同應(yīng)用模式對(duì)電池壽命的影響又有多大?
同一種電池,在東西南北中不同環(huán)境和不同氣候條件下的性能表現(xiàn)如何?是否需要采取一些特殊的技術(shù)手段來(lái)應(yīng)對(duì)高溫、潮濕等應(yīng)用環(huán)境?等等,這些都是值得研究的方向。
掌握了這些問(wèn)題的答案以后,就可以根據(jù)不同地區(qū)的氣候特征及應(yīng)用模式,對(duì)一些配套材料、技術(shù)、工藝進(jìn)行適配性調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)電池的最佳性能和壽命。
而現(xiàn)在,無(wú)論是應(yīng)用在海邊,還是在高海拔地區(qū),或者風(fēng)沙較大的地區(qū),都是一樣的產(chǎn)品,并沒(méi)有考慮過(guò)是不是要對(duì)背板、玻璃或者其他材料做一些特別處理。
比如,大家都知道紫外線對(duì)光伏組件壽命的影響比較大,那么在紫外線強(qiáng)烈的地區(qū),能不能針對(duì)紫外線采取一定的措施?
再比如,光伏組件對(duì)于溫度的敏感性是比較大的,在類似吐魯番這樣的高溫地區(qū),是不是應(yīng)該采取一些散熱措施,讓溫度別升那么高?
還有,到底是哪些因素在影響組件的功率衰減,或者說(shuō)衰減的機(jī)理到底是什么?
也就是說(shuō),不同環(huán)境、不同氣候條件,對(duì)于光伏組件的性能要求肯定會(huì)有一些差異,這也正是技術(shù)研發(fā)可以進(jìn)一步深入的區(qū)域。
而這些研究,還可以帶來(lái)企業(yè)之間的差異化。未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),一定是細(xì)分化產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng),這也正是現(xiàn)有技術(shù)需要完善的方向。
另外,國(guó)家還積極鼓勵(lì)建立可持續(xù)發(fā)展的科研體系,比如搭建第三方的公共技術(shù)平臺(tái)、可以對(duì)全社會(huì)開(kāi)放的研究平臺(tái)、終端產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)、對(duì)不同環(huán)境和不同氣候應(yīng)用產(chǎn)品進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)試的能力,此外,還有產(chǎn)品壽命期后的回收再利用技術(shù),大規(guī)模的電站建設(shè)對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境以及整個(gè)氣候的影響研究,等等。
總之,這個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步空間還很大,也包括一些不同技術(shù)之間的融合,比如鈣鈦礦和晶硅的結(jié)合,這需要更多的想象力,大家千萬(wàn)不要固步自封。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:您認(rèn)為現(xiàn)階段是可再生能源和化石能源的相持階段,那么,在這個(gè)相持階段,兩者應(yīng)該如何相處呢?
許洪華:在化石能源和可再生能源的并存期,或者說(shuō)過(guò)渡期的能源架構(gòu)選擇,與每項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)性等因素密切相關(guān),現(xiàn)在又增加了一個(gè)很強(qiáng)的約束因素,就是環(huán)境和氣候的約束。
至少,現(xiàn)階段來(lái)說(shuō),還不能沒(méi)有煤電,這幾乎是全世界的共識(shí)。而在現(xiàn)有的火電沒(méi)有到其壽命期的時(shí)候,也很難棄之不用,也不應(yīng)該棄之不用。
起碼來(lái)說(shuō),現(xiàn)在還是化石能源時(shí)代,未來(lái)一定是可再生能源時(shí)代,這之間的共存期需要持續(xù)系統(tǒng)的研究和實(shí)踐。對(duì)于相持期兩者的關(guān)系,我最贊同德國(guó)人提的能源轉(zhuǎn)型方案。
首先,在德國(guó)能源轉(zhuǎn)型的十二個(gè)見(jiàn)解中,第一個(gè)就認(rèn)定風(fēng)能和太陽(yáng)能決定一切。
另外則是對(duì)過(guò)渡期的理解和安排,一是確定會(huì)放棄核電和煤電,二是把煤電變成一個(gè)調(diào)節(jié)手段。也就是說(shuō),可再生能源是最大的和最主要的,其他能源都得適應(yīng)我,都只能從怎么滿足我可再生能源的最大規(guī)模接入、最低成本接入等角度來(lái)安排。
我覺(jué)得,我們也應(yīng)該從這個(gè)角度來(lái)考慮問(wèn)題,考慮怎么去對(duì)電力體系作出一些調(diào)整,來(lái)適應(yīng)可再生能源的特點(diǎn)。
《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志:光伏會(huì)成為未來(lái)的主要能源嗎?
許洪華:完全有可能。我覺(jué)得,思考這個(gè)問(wèn)題,需要以終為始的思維方式。中間這一段怎么發(fā)展,不去爭(zhēng)論,我們來(lái)看一看最終未來(lái)的能源架構(gòu)到底是什么樣子?
現(xiàn)在有兩種比較極端的思路,一個(gè)是全球能源互聯(lián)網(wǎng),另一個(gè)則認(rèn)為不再需要電網(wǎng)。我個(gè)人更傾向于認(rèn)為是分布式能源和大電網(wǎng)、大能源網(wǎng)的融合。
在目前的技術(shù)視野范圍內(nèi),從資源量和徹底解決人類能源需求的角度來(lái)看,我個(gè)人認(rèn)為最終的解決方案就兩個(gè),一個(gè)是太陽(yáng)能,一個(gè)是核能。其他可再生能源,包括風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能,也都很好,但從資源量來(lái)看,沒(méi)有一個(gè)可以滿足人類未來(lái)的需求。
而核能,則風(fēng)險(xiǎn)實(shí)在很大。
而在太陽(yáng)光伏發(fā)電技術(shù)中,到底哪一種技術(shù)路線最可能成為主導(dǎo),我們不妨從以下五個(gè)方面來(lái)考慮。
首先是成本,也就是技術(shù)經(jīng)濟(jì)性;其次是效率,第三是可靠性和穩(wěn)定性;第四是材料、資源的可獲得性;第五是對(duì)環(huán)境的友好性。
從目前已經(jīng)商業(yè)化的電池技術(shù)來(lái)看,這五項(xiàng)條件都符合的,只有晶體硅光伏技術(shù)。按這條技術(shù)路線往下走,你會(huì)發(fā)現(xiàn),無(wú)論是技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源量,還是與環(huán)境、電網(wǎng)、用電戶的關(guān)系,都看不到有任何風(fēng)險(xiǎn),好像也沒(méi)有什么難題是沒(méi)有辦法解決的。
而從人類大利益的角度來(lái)說(shuō),可再生能源的大規(guī)模利用,已是必然方向。但在這個(gè)過(guò)程中,不要違背常理和常識(shí),也不要指望某種技術(shù)或方法一上來(lái)就能解決全世界的所有問(wèn)題。遵循規(guī)律,按規(guī)矩來(lái),踏踏實(shí)實(shí)的一個(gè)問(wèn)題一個(gè)問(wèn)題的解決,則前途必定光明。