《全球太陽能合作計劃》

袁大成 

  人類社會和經(jīng)濟發(fā)展，須臾離不開能源的支持?，F(xiàn)代社會，最方便的能源利用方式，就是電能了。目前，全球每年消耗電能25萬億度，人均年消耗4千多度電，隨著生活水平的提高和人口的增加，電能的消耗還會繼續(xù)增加。 

      目前，全球電力的主要來源是火力發(fā)電，占全球發(fā)電總量的80%左右，其主要以燃煤火力發(fā)電為主。 

然而，這種發(fā)電方式，在為我們?nèi)祟惖纳钐峁┎豢苫蛉钡碾娏Φ耐瑫r，也帶來了嚴重的污染，據(jù)計算，平均每發(fā)100萬度電，燃煤火力發(fā)電排放8200公斤的二氧化硫和3200公斤的氮氧化合物，這在許多地區(qū)與國家造成了嚴重霧霾災害。 

我們中國也是以燃煤火力發(fā)電為主的國家，深受著燃煤火力發(fā)電帶來的霧霾災害之苦，已經(jīng)到了無法繼續(xù)忍受下去的地步。 

圖 1， 霧霾籠罩下的中國城市

除了霧霾，火力發(fā)電更釋放著大量的二氧化碳為主的溫室氣體，全球因火力發(fā)電所釋放的二氧化碳，每年都在150億噸以上。它所產(chǎn)生的溫室效應，會加劇全球變暖，給地球帶來巨大的氣候災害。比如，自九十年代起，臺風的級數(shù)越來越高，有時竟然達到17級以上，這都是與海面水溫高有關。（見下圖，海燕臺風過境后的菲律賓）。 

      圖 2  臺風過境后的菲律賓 

實際上，由于人類活動每年開發(fā)使用化石燃料所釋放的CO2 溫室氣體，已經(jīng)快達到失控地步，再不減少溫室氣體的排放，地球升溫會使世界各地比如西伯利亞等永久凍土層所被冰封的甲烷等氣體釋放出來，這將對地球氣候的影響將是災難性的。因此，減少溫室氣體排放，用可再生能源取代煤炭等化石燃料，是維護人類地球家園的可居住性的一件大事。   1992年5月，聯(lián)合國通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，為全面控制二氧化碳等溫室氣體排放，以應對全球氣候變暖給人類經(jīng)濟和社會帶來不利影響而采取的行動奠定了法律基礎。 此后一系列國際峰會都把減少化石能源消耗、發(fā)展可再生的清潔能源、減少溫室氣體的排放，保護人類共同的地球作為當前國際社會的首要問題而面對。號召全人類都要努力，把溫室氣體的排放減下來！   

圖 3  格林蘭冰蓋在融化 

圖4 若南極冰蓋消融，許多大城市將會被淹沒

圖5 地球變暖所引起的氣候變化是災難性的。 

因此，發(fā)展和推廣環(huán)境友好的清潔發(fā)電方式，對維護人類地球的可居住性和可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。 

   在所有減少溫室氣體排放的技術中，太陽能光伏發(fā)電技術，可以徹底解決燃煤火力發(fā)電所帶來的嚴重污染問題，是人們多年來一直在尋找的不污染環(huán)境的零排放的發(fā)電方式，而且，太陽能極其豐富，取之不盡，用之不竭，對解決“能源短缺”和“環(huán)境污染”這兩大難題具有雙重的意義。 

   然而，太陽能光伏發(fā)電有一個重大缺點，就是不能連續(xù)發(fā)電，受季節(jié)、晝夜以及陰晴等氣象狀況影響大，不能為電網(wǎng)提供可靠連續(xù)的電能。這一缺點極大的妨礙了太陽能光伏發(fā)電的推廣應用。所以，盡管太陽能是取之不盡，用之不竭的清潔能源，太陽能光伏發(fā)電也越來越低廉，然而到了晚上卻沒有光照了，不能連續(xù)發(fā)電。還是擺脫不了污染極大的傳統(tǒng)火力發(fā)電站。 到目前為止，燃煤火力發(fā)電不但提供了中國電力75%的份額，也是當前全世界的主力發(fā)電方式。 

    不能連續(xù)可靠地供電是太陽能光伏發(fā)電技術的推廣的最大瓶頸，不解決這個問題就不能更進一步全面推廣和的利用用清潔而無窮盡的太陽能。 

    這個問題其實是地球自轉引起，從而導致了地球上任何一個太陽能光伏發(fā)電場都無法得到連續(xù)穩(wěn)定的太陽光照，自然也就無法連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。目前解決這個問題的思路，都局限在如何儲能上，比如特斯拉的馬斯克就大力發(fā)展儲能電池，以求解決太陽能發(fā)電的連續(xù)性問題，這勢必大大提高了太陽能光伏發(fā)電的成本，而且也沒有從根本上解決問題。因為，如果有連續(xù)二天的連陰雨天氣，蓄電池所儲存的電能也會耗光，若加大儲能電池的容量，將使得太陽能光伏發(fā)電的造價太高，失去了可行性，而且畜電池的壽命有限，更加大了太陽能光伏發(fā)電的成本，從而失去了在商業(yè)上的可行性。

  然而，我們不應忘記，盡管地球在轉動，但是太陽還是24小時照耀著我們地球。只要把世界各國的電網(wǎng)連成一個大網(wǎng)，全球各地太陽能光伏發(fā)電都向這個電網(wǎng)供電，那么，無論地球轉動到幾點鐘，總有一半地球面積有著陽光普照，只要太陽能光伏電站分布合理，世界電聯(lián)網(wǎng)總能得到部分太陽能光伏發(fā)電的供電。所以，根本不需要挖空心思，建造昂貴的儲能系統(tǒng)，而只要把世界各國電網(wǎng)連成一個網(wǎng)就行了。這樣就可以接納全球各地所分布的太陽能光伏發(fā)電所提供的電力。 

      總之，目前這種獨立分布的電網(wǎng)是難于僅靠太陽能光伏發(fā)電作為可靠電源來支持的。所以有必要把全球電網(wǎng)互連起來，這樣的電網(wǎng)模式，就不存在儲能問題， 因為太陽一年365天，每天24小時都照耀著地球，只要把太陽能光伏發(fā)電場沿著地球的經(jīng)度分布好，全球各地的太陽能光伏發(fā)電場就會輪流向世界性的電聯(lián)網(wǎng)源源不斷地提供巨大的電力，無須再搞那些昂貴的儲能電池等等，各地人們都可以每天24小時用上取之不盡的清潔的太陽能所發(fā)的電。 

現(xiàn)在世界各國都有了各自的電網(wǎng)，只需要建設數(shù)條高壓直流輸電干線聯(lián)系這些電網(wǎng)就行了。以目前的輸電技術，5000公里的路損只有3%，比任何儲能技術的損失都小。然后按地球經(jīng)度分布太陽能光伏發(fā)電場給電網(wǎng)供電。供電方（太陽能光伏發(fā)電場）獲得發(fā)電收入；用電方按電表交錢，與現(xiàn)在的體制一樣，不過是國際化了而已。 

   至于各國電網(wǎng)之間怎么協(xié)調(diào)，不妨參考目前中國的國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)之間的關系那樣，在電力上是互通有無，調(diào)節(jié)余缺。經(jīng)濟上獨立核算。 

這是繼互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)之后的第三個世界網(wǎng)絡，叫電聯(lián)網(wǎng)，分布在世界各地的太陽能光伏發(fā)電場，都向這個電聯(lián)網(wǎng)供電，由智能化的世界電聯(lián)網(wǎng)自動調(diào)度電力供需。從此，太陽能光伏發(fā)電將全面取代污染環(huán)境的火力發(fā)電。由于太陽能是取之不竭，用之不盡的。從這個意義上講，地球人從此取得了能源自由，進入了更高級的文明階段。 

除了用高壓直流輸電干線把世界各國的電網(wǎng)聯(lián)系起來，同時還需要在地球不同的經(jīng)度位置，合理分布太陽能光伏發(fā)電場。在這方面，需要聯(lián)合國成立一個專門理事會，根據(jù)各國的位置，人口及其它條件，盡量給所有的光伏發(fā)電項目合理的定位。 

    目前全世界一年發(fā)電總額為25萬億度電，若用太陽能光伏發(fā)電技術發(fā)出同等的電力，以目前的太陽能光伏發(fā)電轉換效率與發(fā)電時間來計算，需要總面積十萬平方公里的發(fā)電場。若以10 x 10 公里，建一個太陽能光伏發(fā)電場，總共需要建設1000個。 建議沿著赤道兩邊，建造10 x 10 公里的漂浮型太陽能光伏發(fā)電場。這樣大面積的平面漂浮場，風浪將不起作用，而且由于吸收了大量的太陽能，將大大減弱近年來由于海面升溫而越演越烈的臺風的災害，真是一舉多得。 

    圖 6太陽能光伏發(fā)電場全球分布示意圖。（圖中黃點代表光伏電站）  除了赤道與沙漠，南北極圈地區(qū)，也可以在合適的地方建造太陽能光伏發(fā)電場，因為在南北極圈地區(qū)的夏季，太陽光照時間很長，可以為附近地區(qū)提供連續(xù)穩(wěn)定的電力供應。

     各國在自己的領域內(nèi)的光伏發(fā)電場，當然歸各國所管轄，向所在國繳稅。  在公海所建的漂浮型光伏發(fā)電項場，歸投資者所有，分別向投資者各自的的國籍國繳稅。 

 圖 7  將來建造赤道海面上的太陽能光伏場的光伏板，垂直向上，并漂浮在水面上。

造價預算

     當前在中國大陸所建的太陽能光伏發(fā)電的造價，平均為每千瓦7000元人民幣（1000美元），那么以此計算，按照每個光伏發(fā)電場一年發(fā)電2500小時計算，取代全世界現(xiàn)有全部發(fā)電量的光伏發(fā)電項目總投資，需要70萬億人民幣，或10萬億美元。 若每個G20國家每年出資500億美元，那么十年時間就可以全部建成，從此地球文明告別了污染巨大的火力發(fā)電站，用上了取之不盡的，零排放的清潔太陽能光電。

      10年期間，每年都要淘汰一大批的火力發(fā)電廠，同時有一批太陽能光伏發(fā)電場投產(chǎn)并網(wǎng)，所以實際投資要小于上面的預算。 

     風電與水電還可以保留，由于電聯(lián)網(wǎng)可調(diào)節(jié)電力余缺，也不會產(chǎn)生棄風電的問題了。水電可以主要在晚上發(fā)電，也僅僅是一種補充性質的電力來源。 

各太陽能光伏發(fā)電場，尤其是公海上的漂浮型太陽能光伏發(fā)電場，還可以發(fā)行股票籌資，其原始股購買權按人口分配，不買的人可以轉手給別人，因為這是永久性資產(chǎn)權，不能由富者一開始就壟斷。 

這就是我所說的《全球太陽能合作計劃》，建議中國政府在聯(lián)合國提出，可為中國在世界舞臺上找到新的話語權，為中國外交增分。 

  圖 8 這是在北京上空拍攝的霧霾照片。《全球太陽能合作計劃》實行后，這樣的霧霾將不再出現(xiàn)。 

 圖 9太陽能發(fā)電全面取代燃煤火力發(fā)電后，中國也會有這樣的藍天 

《全球太陽能合作計劃》實施以后，世界將徹底告別臟電，清潔，無盡的太陽能源源不斷提供著廉價電力。 地球人從此取得了能源自由，進入了更高級的文明階段。