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來(lái)源：AVNET 1996年，一位生物學(xué)家發(fā)現原來(lái)生活在南方的斑蝶出現在了北方；去年8月，類(lèi)似的現象同樣出現在了北京。由此可見(jiàn)北半球的溫度正在變高，而氣候變化帶來(lái)了生態(tài)性的影響，未來(lái)50年，能源環(huán)境問(wèn)題將成為人類(lèi)面類(lèi)的十大難題之一。 眾所周知，2021年的諾貝爾物理學(xué)獎頒給了三位科學(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“對我們理解復雜物理系統的開(kāi)創(chuàng )性貢獻”。而他們發(fā)現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。 
圖 | 各國碳中和目標達成時(shí)間表 那么，我們該如何發(fā)展低碳技術(shù)，實(shí)現“雙碳”目標，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，因為這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”目標的核心驅動(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。而根據中國用電數據顯示，2020年中國全社會(huì )用電7.5萬(wàn)億度（kW·h），這意味著(zhù)僅僅一個(gè)塔克拉瑪干沙漠的太陽(yáng)能接受量，就足以支撐我們中國千行百業(yè)的用電需求。 一方面是太陽(yáng)能資源利用的潛力大，另一方面是中國面臨的減排壓力大。據悉，2018年中國能源供應結構中原煤占比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%。在此基礎上，2020年中國的碳排放量達到100億噸左右，高居世界第一。
圖 | 2018年各國一次能源需求結構對比情況 為此，圍繞太陽(yáng)能的發(fā)展，中國科學(xué)院制定了一個(gè)太陽(yáng)能行動(dòng)計劃：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)的廣泛應用。 根據陽(yáng)光電源總監翁捷在IIC 2022研討會(huì )上分享的數據顯示，風(fēng)電和儲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%，儲能成本下降超過(guò)80%。當前光伏和風(fēng)電LCOE（度電成本）已經(jīng)低于煤電。
圖 | 中國光伏、風(fēng)電及其配置儲能系統后的LCOE趨勢 就光伏而言，2021年中國光伏累計裝機量超過(guò)300GW，預計2050年將超過(guò)5000GW，2050年光伏發(fā)電量將會(huì )占到全國總發(fā)電量的39%，成為中國電力供應的主要手段，這表明太陽(yáng)能將成為“雙碳”目標的核心驅動(dòng)力。 光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)半導體的加持 光伏發(fā)電的本質(zhì)是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉換為電能的一個(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)節都與半導體息息相關(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等其他半導體集成電路。 根據華潤微副總裁馬衛清在2022年世界半導體大會(huì )上分享的數據顯示，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。 另根據國內某光伏逆變器頭部企業(yè)的公開(kāi)資料顯示，其2019年總采購金額為5.67億元。其中，原材料半導體器件主要為IGBT、MOSFET、SiC二極管等，以IGBT為主的功率器件采購金額為6000萬(wàn)，占總采購金額的比例達到10.6%。由此可見(jiàn)，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)半導體的加持。 寫(xiě)在最后 “雙碳”目標的直接指向是改變能源結構，也就是從主要依靠化石能源的能源體系，向零碳的風(fēng)力、光伏和水電轉換，大力發(fā)展光伏等新能源是實(shí)現“碳達峰、碳中和”目標的必然選擇。 而雙碳目標正在助力中國的光伏行業(yè)進(jìn)入高速擴張期。而光伏的發(fā)展必將為環(huán)境的持續改進(jìn)做出巨大貢獻。 |
