本文導(dǎo)讀

1996年，一位生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)原來(lái)生活在南方的斑蝶出現(xiàn)在了北方。去年8月，類(lèi)似的現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在了北京。由此可見(jiàn)北半球的溫度正在變高，而氣候變化將對(duì)生態(tài)帶來(lái)巨大的影響。未來(lái)50年，能源環(huán)境問(wèn)題將成為人類(lèi)面臨的十大難題之一。

ps. 文末互動(dòng)有好禮

眾所周知，2021年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位科學(xué)家，真鍋淑郎（Syukuro Manabe）、克勞斯·哈塞爾曼（Klaus Hasselmann）以及喬治·帕里西（Giorgio Parisi），以表彰他們“對(duì)我們理解復(fù)雜物理系統(tǒng)的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)”。而他們發(fā)現(xiàn)了大氣里二氧化碳怎么增加、怎么使地球表面溫度升高、人類(lèi)又怎么影響它等問(wèn)題的關(guān)聯(lián)性。

各國(guó)碳中和目標(biāo)達(dá)成時(shí)間表

那么，我們?cè)撊绾伟l(fā)展低碳技術(shù)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、解決能源環(huán)境問(wèn)題呢？事實(shí)上，低碳技術(shù)包括三個(gè)方面：減碳技術(shù)、零碳技術(shù)、去碳技術(shù)。其中，核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等零碳技術(shù)受到了廣泛的社會(huì)關(guān)注，因?yàn)檫@些能源只有在制造的時(shí)候有些二氧化碳排放，在用的時(shí)候是沒(méi)有排放的，所以又被稱(chēng)為清潔能源。

太陽(yáng)能將成為“雙碳”目標(biāo)的核心驅(qū)動(dòng)力

化石能源是不可再生能源，總有枯竭的一天，而太陽(yáng)能資源非常豐富。有人計(jì)算過(guò)，如果我們將塔克拉瑪干沙漠上方全部覆蓋上太陽(yáng)能板，那么我們每年就可以接收到6.6*10^14度（kW·h）左右的太陽(yáng)能量。而根據(jù)中國(guó)用電數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)全社會(huì)用電7.5萬(wàn)億度（kW·h），這意味著僅僅一個(gè)塔克拉瑪干沙漠的太陽(yáng)能接受量，就足以支撐中國(guó)千行百業(yè)的用電需求。

一方面是太陽(yáng)能資源利用的潛力大，另一方面是中國(guó)面臨的減排壓力大。據(jù)悉，2018年中國(guó)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中原煤占比61.9%，原油占比19.1%，天然氣占比7.2%，而可實(shí)現(xiàn)碳零排放的清潔能源，如水能、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等，占比僅為11.8%。在此基礎(chǔ)上，2020年中國(guó)的碳排放量達(dá)到100億噸左右，高居世界第一。

2018年各國(guó)一次能源需求結(jié)構(gòu)對(duì)比情況

為此，圍繞太陽(yáng)能的發(fā)展，中國(guó)科學(xué)院制定了一個(gè)太陽(yáng)能行動(dòng)計(jì)劃：一是發(fā)展光熱、光化學(xué)、光生物學(xué)等太陽(yáng)能技術(shù)；二是發(fā)展智能化分布式能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；三是因地制宜推廣太陽(yáng)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

根據(jù)陽(yáng)光電源總監(jiān)翁捷在IIC 2022研討會(huì)上分享的數(shù)據(jù)顯示，風(fēng)電和儲(chǔ)能成本正在快速下降，過(guò)去十年光伏成本下降了90%，風(fēng)電成本下降了25-40%，儲(chǔ)能成本下降超過(guò)80%。當(dāng)前光伏和風(fēng)電LCOE（度電成本）已經(jīng)低于煤電。

中國(guó)光伏、風(fēng)電及其配置儲(chǔ)能系統(tǒng)后的LCOE趨勢(shì)

就光伏而言，2021年中國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)量超過(guò)300GW，預(yù)計(jì)2050年將超過(guò)5,000GW，2050年光伏發(fā)電量將會(huì)占到全國(guó)總發(fā)電量的39%，成為中國(guó)電力供應(yīng)的主要手段，這表明太陽(yáng)能將成為“雙碳”目標(biāo)的核心驅(qū)動(dòng)力。

光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)半導(dǎo)體的加持

光伏發(fā)電的本質(zhì)是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)換為電能的一個(gè)過(guò)程。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，光伏產(chǎn)業(yè)的上游為高純度的多晶硅，中游為光伏電池片、光伏組件、整流器、逆變器和變壓器等，下游主要為光伏發(fā)電站，所有的環(huán)節(jié)都與半導(dǎo)體息息相關(guān)。

我們以中游的逆變器為例，事實(shí)上，光伏逆變器的種類(lèi)非常多，大致可以分為：戶(hù)用逆變器、組串逆變器和集中式逆變器，而最近又出現(xiàn)了優(yōu)化器+組串逆變器、微型逆變器、關(guān)斷器+組串逆變器等新型逆變器。

光伏逆變器的核心組成部分是功率器件，從單管的角度來(lái)看，主要有IGBT單管、SiC二極管、CoolMOS和SiC MOSFET；從模塊的角度來(lái)看，主要有PrimePack系列、Econodual系列和白模塊等。除此之外，光伏逆變器還需要用到MCU、MPU、PMIC等其他半導(dǎo)體集成電路。

根據(jù)華潤(rùn)微副總裁馬衛(wèi)清在2022年世界半導(dǎo)體大會(huì)上分享的數(shù)據(jù)顯示，一款500kW的集中式逆變器需要用到12個(gè)1200V/600A的IGBT，一款25kW的三相組串式逆變器需要用到12-16個(gè)IGBT單管、2個(gè)SiC二極管。

另根據(jù)國(guó)內(nèi)某光伏逆變器頭部企業(yè)的公開(kāi)資料顯示，其2019年總采購(gòu)金額為5.67億元。其中，原材料半導(dǎo)體器件主要為IGBT、MOSFET、SiC二極管等，以IGBT為主的功率器件采購(gòu)金額為6,000萬(wàn)，占總采購(gòu)金額的比例達(dá)到10.6%。由此可見(jiàn)，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)半導(dǎo)體的加持。

寫(xiě)在最后

“雙碳”目標(biāo)的直接指向是改變能源結(jié)構(gòu)，也就是從主要依靠化石能源的能源體系，向零碳的風(fēng)力、光伏和水電轉(zhuǎn)換，大力發(fā)展光伏等新能源是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的必然選擇。

雙碳目標(biāo)也正在助力中國(guó)的光伏行業(yè)進(jìn)入高速擴(kuò)張期，而光伏的發(fā)展必將為環(huán)境的持續(xù)改進(jìn)做出巨大貢獻(xiàn)。

文末互動(dòng)

環(huán)境改善這條路任重而道遠(yuǎn)，除了光伏企業(yè)的努力，我們每個(gè)人都應(yīng)該肩負(fù)起責(zé)任。出門(mén)乘坐公共交通減少碳排放、少用一次性餐具減少“白色污染”、超市購(gòu)物自帶環(huán)保袋……你的日常會(huì)關(guān)注環(huán)保問(wèn)題嗎？你覺(jué)得未來(lái)哪些方面會(huì)做到大的改善？歡迎在下方留言討論。點(diǎn)贊第1名和第2名將獲得20元京東卡，走心留言將獲得50元京東卡。

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