中国沙漠光伏技术有多牛?
这么说吧,欧美花费十年时间,投入上千亿欧元都没搞定的技术,却让中国搞定了,而且中国不仅搞定沙漠光伏技术,还利用光伏顺带把沙漠治沙、沙漠养殖、沙漠旅游一条龙都给搞定了。
这可不是熊猫在胡吹,而是有先例的。
(资料图片)
2009年时,欧洲保险巨头慕尼黑再保集团联合十多家企业,制定了一个野心勃勃的能源计划: 沙科计划 ,就是在撒哈拉沙漠上建立一个超大型的光伏发电站,然后再搭建几条输电网,为整个欧洲提供电源。
这个光伏计划被称为全球最具野心的绿能计划,然而这个计划五年就失败了。结果才过了五年时间,这个计划就失败了。
其实不只是欧洲,2013年时,美国总统的奥巴马也曾推出过 “电力非洲计划” ,美国计划预计在5年内,投资70亿美元为撒哈拉南部的非洲国家建设能源设施,其中光伏是主要的项目之一。
这个计划也同样腰斩,至今没啥成果。
但是中国库布其沙漠却被联合国认定为 “全球沙漠生态经济示范区” ,因为中国不仅建成了光伏发电站,还利用光伏将沙漠绿化生态一起搞定了,而且搞的又大又好,不少欧美专家都到这边来学习。
那么问题来了:沙漠光伏到底有啥难的?为啥欧美花那么多钱都搞不定,中国却能将它打造成世界楷模的呢?
大家好呀,我是熊猫,今天咱们来说说中国独家黑科技: 沙漠光伏技术 ,喜欢的话记得点赞关注哈。
欧洲沙科项目这计划听着是不是有点扯?不过它还真的是有科学依据的。
沙漠的资源非常丰富,世界各国都非常希望将它开发出来。
钱学森在上世纪80年代就曾提出一个超前的概念: 沙产业 ,就是要在沙漠搞农业,而且还是可持续的农业生产,其中光伏提供的能源就是这个农业的一部分。
2017年时,比亚迪王传福公开说过:只要把中国沙漠面积的1%拿来做光伏发电,就能满足全国的发电需求。
还有美国科技狂人马斯克也有同样的看法,2019年时,他在推特上曾提到,如果把美国境内1万平方英里的沙漠用来建设太阳能发电厂,就能满足整个美国的用电需求。
中美科学家和科技学者同时提到沙漠光伏,可见它的潜力非常大。
欧洲自然也不乏这样有眼光的人,但是欧洲大部分土地资源都非常优质,几乎没有太多的沙漠,于是他们将眼光瞄向了隔壁,也就是撒哈拉沙漠。
在地理位置上,撒哈拉沙漠距离欧洲最近的距离只有15公里,要知道北京市的南北距离都有170多公里,在撒哈拉建太阳能发电站为欧洲供电,相当于在河北发电给北京用,所以在地理位置上也是具备条件的。
其次撒哈拉沙漠的光照条件非常优越,它的面积达到了940万平方公里,是全球最大的沙漠,而且人迹罕至,那太阳能电站就跟小孩在地上画圈圈似的,到处都可以建。
根据NASA的测算:如果将撒哈拉沙漠太阳能资源全部拿来发电,将产生79TW的电能。
这是啥概念的呢?
这么说吧,就是全人类从现在开始全部用它发的电能进行所有的活动,也足够我们人类挥霍到本世纪末。
所以欧洲慕尼黑再保集团一寻思:只要解决技术问题,那么此事就大有可为啊。
给全球供电那指定是不可能了,但是给整个欧洲供电那根本没啥难度的,而且他们估计只要能拿下三分之一沙漠的太阳能,就能满足整个欧洲的能源需求啊。
于是慕尼黑邀请专家当分析师,然后出了一份详细的计划书:这份计划分两个阶段:除了在撒哈拉沙漠建立太阳能发电站外,还要搭建一个超级电网为欧洲输电,计划在2015年时,撒哈拉沙漠太阳能项目就能为欧洲提供电能,2050年时,将覆盖六分之一欧洲的用电需求。
然后用这份计划邀请了欧洲12家企业参与,包含了银行、跨国集团以及光伏和能源企业等等,当然还有撒哈拉沙漠周边的国家,预计总投资高达5000多亿美元。
可以说当时的欧洲几乎集合了大部分的力量来做这件事。
这项庞大的阵容和计划也震惊了整个能源界,被称为当时全球最具野心的绿能项目。
可惜理想很丰满,现实很骨感,仅仅用了5年时间,这项计划就失败了,为什么会这样呢?最主要的原因就是,他们低估了沙漠太阳能的难度。
当沙漠公司真正开始去做的时候,就遇到一个接着一个的问题。
首先就是技术选择和水资源。
太阳能发电技术有两种,一种是我们熟知的光伏发电技术,就是利用半导体和多晶硅等材料直接将光能转化为电能,大家常见的一大块的光伏面板就是这种。
它的优点是安全可靠、不受地理限制,缺点是太阳能电池成本高,发电效率差点。
还有一种就是光热发电了,它不是直接将太阳能转化成电能,而是收集太阳的热能将液体变成水蒸气,再带动汽轮机发电,其实就是常说的烧开水,不过它可以用水,也可以油或者熔盐来替代,其中水是技术难度最低的,因此烧水就是最主流的技术。
欧洲沙科项目选择的就是光热发电,相比于光伏发电,光热发电不需要硅晶等设备,因此成本更低,而且有可储存,效率高等优点,可以直接并入电网。
然后,当他们选定技术路线真正做的时候才发现,光热发电虽然便宜,但是非常耗水,除了用来发电外,给光热面板清洗也要消耗大量的水,一般来说光热发电时,每发电1兆瓦时的电,就要耗费高达3000升水。
而沙漠上不是没有水,但水资源可是比石油还要宝贵的,在撒哈拉沙漠也是如此,它是各个国家都当做战略物资来储备的,非常忌惮欧洲消耗太大,对当地的居民造成影响,这个问题根本无法解决。
本来他们也可以研发用油或者熔盐来做蒸发液体,但是这项技术需要大量的投入和时间研发,怎么看都不符合欧洲沙科项目的盈利需求。
除了水资源外,撒哈拉沙漠上经常会出现沙尘暴等恶劣天气,不仅容易损坏设备,而且还会将光热收集面板遮住,因此需要专业的技术人员进行维护和清洗。
清洗需要大量的水资源,而技术人员也是个大难题。
非洲较为落后,基本上没啥专业人员,你得从头开始培训,但是由于他们的文化程度不高,培训起来也是耗时耗力,因此成本就会大大上升。
其实还有一个办法,那就是西方国家委派自己的技术员过去,但是享受惯了的西方技术员怎么可能愿意去沙漠吃土呢?
除了水资源和工程师外,还有第三个关键点: 电网计划 。
虽然撒哈拉沙漠距离欧洲最近的地方只有15公里,但是真正需要运送的电力距离只多不少,还会经过多个国家领土,不仅要调解这些国家,还要完善当地的电网,然后才能远距离送电。
实际上这两点都很难,因为撒哈拉沙漠有些领土是有争议,周边的国家都说是自己的,领土涉又及到主权问题,向来是最难处理的,欧洲沙漠技术公司也没办法解决,而且就算调节好了,电网又是一个巨大的投入。
远距离送电会产生很大的消耗,一般需要高压电网技术,比如中国就是用特高压进行西电东送的,这个技术欧洲当时并没有掌握,因此这笔损耗也要核算在成本里面。
因此,沙科计划虽然规划得很长远,但在坚持了五年后,这项宏伟的规划最终破产,只留下了一地鸡毛。
至于美国的“电力非洲计划”就更不用说了,基本就是雷声大雨点小,用非洲某些人的话说,与中国打交道得到的是一座建筑,与美国打交道得到是PPT。
纵观欧美国家在沙漠中建设太阳能发电站的计划,其实都不算成功,要么规模比较小,要么没有达到当初的预期,沙漠的太阳能资源确实很好,可他们并没有很好的办法将它开发出来。
不过中国却做到了,而且做的比欧美国家都要多,都要好,甚至还成为全球的楷模。
给大家看组照片,你以为的戈壁沙漠光伏,是不是在光秃秃的沙地上摆满了太阳能面板?实际上中国的沙漠光伏下不仅有布满了绿色植被,还养上了鸡鸭,绵羊,甚至有农民在下面种植枸杞,有些头脑灵活的企业干脆搞起了生态旅游。
中国将光秃秃的沙漠硬是改造成一片世外绿洲,很多人都感叹这是预定了中国未来的奇迹。
这个奇迹也惊动了联合国。
2014年,联合国环境规划署亲自到中国库布其沙漠参观,当场将中国库布其沙漠确定为 “全球沙漠生态经济示范区” ,库布其沙漠原本是中国第七大沙漠,人迹罕至,环境十分恶劣,但在中国的努力下,它已经成为养殖、旅游圣地等特色地区。
因此,联合国将中国这种治沙模式,作为全球首个荒漠化地区的生态系统研究对象,其中光伏项目就是经济示范区最重要的因素之一。
如今将近十年时间过去了,中国已经将库布其沙漠打造成了光伏样板,准备向全国乃至全世界推广。
2022年5月,国家发改委宣布将在戈壁荒漠上建设4.5亿千瓦总装机量风电和光伏发电基地,装机总量相当于20个三峡大坝。
当年12月份,三峡集团宣布将建设全球最大规模的风电和光伏基地,总投资800亿元,而选址就在库布其沙漠。
可以说,中国沙漠光伏技术冠绝全球也不为过。
那么欧美国家投资那么多都做不到的事情,中国又是如何做到又多又好的呢?
答案其实并不复杂,那就是思维上的不同,中国在沙漠搞光伏不单单是做光伏,更是为了开发整个沙漠产业。
这就不得不说到一段特殊的历史了。
中国为什么能成功?
1984年5月份,在中国农业科学院的召开的学术研讨会上,钱学森提出了一个超前的概念- 沙产业 !就是要在沙漠搞农业,而且还是可持续的农业生产。
他认为,我国的西部有广阔的沙漠戈壁,这里阳光充沛,有广阔的农业发展空间,可我们却还没将这些潜力利用起来。
到了1991年,钱学森在一次沙产业研究会上又强调,我国沙漠戈壁的面积与耕地差不多,有将近16亿亩,每年能接收丰富的太阳能资源,如果能利用现代科技以及各个学科的知识,经营沙产业,就可以让16亿亩沙漠戈壁提供几千亿的产值。
为了让国家领到以及各方都意识到沙产业的重要性,钱老曾写过47封信,强调了沙产业的可能性,为了引起足够的重视,甚至还将沙产业列为第六次产业革命中重要组成部分,在钱老的规划当中,风能和光伏就是这个产业里最主要的能源。
上世纪90年代时,中国开始探索西部开发,而西北有很多的沙漠,于是钱学森的沙漠产业就被重新拿来讨论。
当然任何产业都不是一蹴而就的,钱学森虽然提出了沙漠产业计划,但是过程却非常的曲折,基本上是一环套一环,直到遇到了光伏才正式起飞。
首先想要发展沙漠产业,就得先学会治理沙漠,沙漠治理又是全球的难题,没有任何国家有过沙漠改造的先例,中国当时技术也不足以攻克沙漠发展的难题。
因此在这之后,中国就开始长达数十年的大规模治沙,比如建设西北防护林等等,在这个过程中诞生了许多具有中国特色的沙漠绿化技术,比如草方格、土壤粘合剂等等,中国沙漠绿化逐渐走到了世界前列。
但是在这优秀成绩的背后,其实还藏着很多让人无奈的地方。
比如绿化的成本都是靠国家补贴以及公益项目才完成的,还比如到这里来的专业技术员也是来公益支援的,很多人都是来了又走,基本上没有一个良性增长的项目。
想要达到钱老口中产值几千亿的沙漠农牧产业,光靠公益是不够的,就得有更多更大的商机让资金技术等物资流动进来,而这个商机就是 光伏 。
1997年时,国家发布了光明工程,利用风能、太阳能等新能源为偏远地区提供电能,改善他们的生活,其中也包含了沙漠工程,但总体发展的还比较慢。
中国沙漠光伏转折点是2010年左右,当时中国光伏遭遇欧美双反调查,导致很多企业生产的光伏产品出现了滞销,外销产能严重过剩。
光伏企业们想要生存,只能把目光瞄向了国内,于是广阔的沙漠就成为了中国光伏的下一个目标了。
我国的境内的戈壁沙漠面积总共约有128万平方公里,约占我国国土面积的13%,虽然这些地方荒凉,但同样拥有很丰富的风能太阳能等自然资源。
有人曾做过统计,如果把我国戈壁沙漠百分之一的面积,都放上光伏面板,大约每年可以为我们提供约7万亿度电。
要知道整个2022年,全国的用电量也才8万多亿度电,所以王传福说的以1%面积的沙漠用来光伏发电就能满足全国的用电需求,确实是有理论依据的。
不过想要在沙漠发展光伏,我们遇到的问题就和欧洲沙科计划一样: 水资源 、 工程师 以及 技术问题 。
没有工程师怎么办?
那就研发新型的自清洁技术,然后再当地培养,中国本来就人口多,教育程度远超非洲,这个问题解决起来并不难。
然后是 技术问题 。
技术问题同样很好解决,欧洲沙科项目选择了光热发电,是因为光热的价格便宜,但是中国完全没有这方面的顾虑,我们的光伏产品本身价格就便宜,而且还产能过剩正愁没地方去呢,再加上国家的补贴。
因此,我们可以直接选择光伏发电,直接将光能转化为电能就能节省蒸汽环节的水资源了,就剩下了光伏清洁的水资源。
那么沙漠里水资源不足怎么办?而这个恰恰是中国沙漠光伏最牛的地方,中国光伏模式不仅不用花费大量的水资源,还会为当地解决沙漠水的问题。
其实沙漠里里不是没有水,只不过存在形式不太一样。
在白天温度升高时,沙漠的地表水分很快就蒸发到大气中,而在夜晚温度下降时,水蒸气又会凝结在植物和沙子的表面,沙漠的温差很大就是这个原因。
前面我们说过,沙漠缺水是因为没有低成本、高效的收集水分的办法,但是光伏和中国沙漠种植技术结合起来就可以解决这个问题。
早期时,中国光伏项目手段也比较单一,就是在某个地方搭建了一个大型的光伏发电站,然后就把电送出去就完事了,这种做法和欧洲沙科项目是一样的,纯粹以盈利为目的。
不同的是,中国光伏企业还会利用中国几十年的绿化经验,在发电站的周边种上树木以及植被,这些植被可以缓解沙漠沙尘的问题。
不过时间久了工作人员就发现了一个很奇怪的现象:光伏面板下面的杂草长得特别快,很容易就把光伏面板遮挡住,导致发电效率变慢。
后来经过分析才发现,原来是光伏面板引起的。
白天时,光伏面板挡住了光线,下方沙子里的的水份蒸发变慢,而晚上时,空气中的水蒸气凝结在光伏面板上,再顺着面板留到下方的土地上,这样光伏面板下方的水分就比其他地方多。
其次,这块土地又恰好是用中国草方格等植树手段处理过的,能很好的锁住水分,久而久之,下方的植被就越长越好。
植被多了,又能产生更多的水分,如此良性循环,光伏地区的杂草丛生。
这个神奇发现惊呆了科研人员,中国为了给沙漠供水研发了非常多的方案,比如地下水坎儿井方案,藏水入疆工程等等,但是都是远水,好不容易运过来了也锁不住水分,往往是出了十分力,但是只能得到三分的效果。
而小小的光伏却能解决国家级工程的弊病,要知道一个光伏项目就有上万块玻璃,如果这些玻璃都能高效转化水蒸气,那么困扰人类数千年的沙漠水分问题不就解决了吗?
于是科研人员就琢磨,如何研发出光伏制水的技术。
但是光伏企业热情却并不高,因为杂草越多,光伏发电效率就越低,如果光伏面板都用来吸取水分,那得顾多少人来除草啊,单单这个成本就不是所有企业愿意承担的。
这个问题也困扰了光伏人很久。
在最开始的时候,他们就是雇佣当地的居民去除草,成本开支很大,有些企业就比较头疼,而此时神奇的事情出现了。
当地牧民看到这里草长得多,就经常把羊赶过去喂养,刚开始时,光伏发电站的管理人员怕羊损坏光伏面板,通常都是将羊重新赶出去。
后来有位工程师就说,只要把光伏安装的高一点,再加固一下,那样羊不就可以在光伏面板下吃草了吗?
于是他说服了光伏发电站,把牧民的羊请回来,实验一段时间后发现结果出人意料的好,羊对于坚硬的光伏根本不感兴趣,光伏整体损坏率比预计的要好很多,而牧民可以凭借放羊也能多挣一笔钱。
其他光伏厂区看到这个案例瞬间就悟了,放羊既可以解决杂草问题,保证了光伏效率,还获得到额外的收入,顺带再响应一下国家建设沙漠的号召,简直就是一石三鸟的计策呀。
这么好的方式那得赶紧学啊,于是这种模式就推广到其他光伏厂区,甚至推广到其他沙漠片区,而光伏+副产业的方法越来越多,不仅放羊还养起了鸡鸭鹅等牲畜,部分地区还可以种植高利润的农作物。
新疆、西藏、甘肃等等省份都疯了一般要抢占沙漠资源,以往沙漠那是人见人烦,现在那都是宝贝,中国的沙漠草原越变越多。
比如宁夏的腾格里沙漠,当地的光伏电站竟然把6.5万亩的沙丘变成了草原,光伏面板下面不仅放着牛羊,还种起了枸杞,堪称沙漠中国的奇迹。
中国光伏不仅不用和当地居民抢水,甚至还可以为当地居民解决水的问题,这种沙漠改造技术惊动了世界各国,他们派出了许多科学家来中国访学,就是要学习我们先进的经验。
但是这依然不是光伏产业的极限,前面说过如果光伏制水的问题解决了,接下来就有可能大规模推广,当植被足够多、光伏制水技术足够强时,这里会不会诞生湖泊、会不会诞生溪流等等现象都是有可能的。
到那时就真的是塞上江南的奇特景观了。
因此,沙漠产业的概念已经逐渐被大家认可,很多企业看到沙漠产业的前景,有些企业甚至准备长期驻扎在这里:比如深耕库布其沙漠的亿利资源集团,他们写了一份长期的规划,预计要在30年时间里,将库布其的绿化面积由原来的3%提高到50%以上,创造生态财富5000亿。
这就是钱学森口中的几千亿沙漠产业,我的眼前甚至能复现出当初他连写40多封建议稿时的场景,如果没有他真心为国的赤诚之心,或许我们都无法发现沙漠产业竟然拥有如此广阔的天地。
幸好咱们没有辜负钱老的叮咛与嘱咐,也希望我们的沙漠光伏越做越好~
好了,我是熊猫,我们下期见!