太阳能终将照亮人类未来

□ 文/中国科学院院士 赵天寿

大力发展绿色经济，促进能源结构低碳化转型，减少温室气体排放，已成为全世界的共识。中国贯彻新发展理念，坚定不移走生态优先、绿色低碳发展道路，着力推动经济社会发展全面绿色转型。

绿色发展涉及生活起居、工业生产、交通运输的方方面面，以及能源生产、储存、利用全过程，是一个系统工程。因此，实现绿色发展，除了单一技术开发外，尤其关键的是，要促进技术之间的协调、融合发展，使它们能够组成一个有机系统，进而实现能源结构的系统性调整。

一方面，技术间的不协调、不匹配，会限制技术的推广应用。以光伏技术与储能技术为例，光伏技术在起初便受了很大关注，发展迅速，技术成熟度高；而大规模储能技术则是在近几年才受到关注，发展相对较慢；所以，目前，储能成为了光电大规模利用的瓶颈。这个例子可以明显的看出技术协调、匹配的重要性。另一方面，技术间的交叉、融合可以提高新技术竞争力，加快技术的转化应用速度。一个典型的例子是，电动汽车与智能驾驶技术的融合，提高了新能源汽车的竞争力，加速了技术的推广应用。总体而言，绿色发展是一个系统工程，实现绿色发展目标，需要打破学科、行业界限，整合领域力量，开展有组织的科研，促进数字技术、低碳技术的融合发展。

实现碳中和是绿色发展的重要目标，最关键的是实现太阳能、风能对化石能源的规模化替代。现在能源结构中化石能源占比为85%，太阳能风能占比为4%。要实现碳中和目标，太阳能与风能在能源结构中的占比需要达到60%以上。这是实现碳中和目标最关键的抓手之一。目前太阳能、风能效率快速升高、成本快速下降，但仍有较大发展空间，为了实现占比60%的目标，我们还需要开发效率更高、成本更低的太阳能、风能利用技术，这是未来重要的创新方向之一。

太阳能、风能的大规模利用还面临供能间歇、不稳定的挑战。储能可以平抑能量波动，实现能量平滑、稳定输出，提高太阳能、风能的实际利用，因此，储能被认为是未来能源系统中的关键环节。为了实现碳中和，未来的储能技术应该：规模大、时间长、不受地域限制、安全稳定、成本低、寿命长。开发满足这些要求的储能技术是未来重要的创新方向之一。未来，间歇不稳定的可再生能源将在能源系统中占更高比例，这使得能源系统的规划、控制将更加复杂，对于数字化、智能化需求更为明确。因此，开发与能源系统相匹配的数字技术也是未来重要的创新方向之一。

截至2020年底，我国风电、光伏发电装机达到约5.3亿千瓦，占总装机容量的24%。未来新能源仍将保持快速发展势头，预计2030年风电和太阳能发电装机达到12亿千瓦以上，规模超过煤电，成为装机主体；到2060年前，新能源发电量占比有望超过50%，成为电量主体。以光伏、风电为代表的清洁能源发电重要特点是具有波动性和间歇性，要想大力发展清洁低碳能源，新型电力系统需要适应高比例清洁能源发电的特性和要求，技术上必须突出柔性化和灵活性。现行电力系统是以稳定的火力发电为主导，我国可再生能源资源禀赋较好，适合大力发展以光伏、风电为主导的清洁能源体系。随着未来风、光等可再生能源发电占比越来越高，我们迫切需要发展以新能源为主体的新型电力系统。

阳光能源是全球一年能源总消耗的万倍，但取之不尽、用之不竭的太阳能被人类转换成能源的却不到百万分之一，与此同时，地球上的有限能源正在快速减少。因此，光伏等清洁能源产业前景十分广阔，太阳能终将照亮人类未来。