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本文全长2万多字,已经删减1万字,前3节导语,第四节开始讲述西部太阳能开发的意义及可行性。
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。
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。
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。
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。
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。但真正能使其规模商用化,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。
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
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。如果能切割等越薄,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。
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。
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。
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。
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。
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。
7、太阳能成本分析总结
8、主要经济效益分析
当地政府就可以获得税收,卖地皮的收入。
文章来源:《纯科学》
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