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在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给人提供所需全部电能吗?

在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给中国人提供所需全部电能吗?

这个设想,我们不妨称之为——塔克拉玛干超级工程。

塔克拉玛干沙漠33万平方公里,1平方公里的光伏发电约50MW,总功率16.5TW。

相当于中国当前光伏总功率的100多倍。

光伏发电一般年发电时间为2000小时,年发电量33T KWh(33万亿度电)。

中国2020年度总用电量是7.42万亿度电,塔克拉玛干超级工程可给当下4.5个中国供电。

2020年度的居民直接用电是1.1万亿度电。

在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给中国人提供所需全部电能吗?

如果不考虑其它因素,那么则可以给30倍的中国居民供电,也即给420亿人供电。

光伏电站的造价成本为8000元/kw(8元/w),仅仅建设塔克拉玛干超级工程就需要132万亿。

每TW的成本,大约是8万亿。

多年来的光伏投资累计也才1万亿左右,而中国2020年的GDP也才堪堪破100万亿。

但考虑到沙漠难题,以及大型电站的维护等等,成本会更高。

在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给中国人提供所需全部电能吗?

那具体成本会有多少呢?

清华大学五道口金融学院院长张晓慧预测,中国要达到双碳目标,需要在2050年之前投资150~300万亿[1]

而中国在2050年的光伏发电目标是5TW,并且光伏发电要成为全国主要能源,占全国40%。

根据中国的双碳目标来看,每TW的成本可达30~60万亿。

但根据实际情况,其实这5TW的光伏电站会主要建设在半隔壁半沙漠地区,要在塔克拉玛干沙漠上建电站还需要考虑治沙问题。

那么,铺满光伏电站最接近真实的成本将超过1000万亿人民币,哪怕现今中国这样的体量,每年拿出10%的GDP,也需要100年的时间。

如果根据近两年的新增装机量来看(2019年新增115GW),需要的时间则是150年。

但其实考虑到输电的稳定性,未来超级光能电站也可能大规模建设光热电站。

塔克拉玛干超级工程很合适建设塔式熔盐储能光热电站

中控德令哈50mw熔盐塔式光热电站(别说,还挺像红警里光能塔的)

塔式熔盐储能光热电站,是利用大规模定日镜场收集的太阳能,把光能转化成熔盐的热能,再根据电网的调度,让熔盐的热能催动蒸汽发电。

例如,青海中控太阳能德令哈50MW塔式熔盐储能光热电站,配置7小时熔盐储能系统。这足以让沙漠中不稳定的光能,转化成连续、稳定、可调度的电能。

最关键的是,塔式熔盐储能光热电站耐高温,也更容易维护。

不过相比起光伏电站,光热电站的发电量率差不多折半。

那么,塔克拉玛干超级工程所发的电量,差不多正好是2050年的光电目标。

同样的,光热电站投资成本也是比光伏电站乘以3倍,单纯电站成本就得500万亿左右,考虑到其它综合成本,预估1500万亿。

其实,上1000万亿的成本,完全可以建设一座超级太空太阳能电站了。

例如,日本正在计划建设的地球同步轨道(3.6万公里)高空的太空太阳能电站,成本是2万亿日元(约110亿人民币),发电量1GW,通过微波辐射向地面传输电力。

那么,投资100万亿,建设的太空太阳能电站便能发电10 TW左右,接近2050年中国的全国总用电功率。

投资1000多万亿建设的太空太阳能电站甚至能发电100 TW,对于2050年的全球用点都绰绰有余。

由此可见,建设太空太阳能电站的收益,是远远大于塔克拉玛干超级工程。

或许,中国的碳平衡目标,也包括太空太阳能电站的构想。

中国第一个太空太阳能电站实验基地已经在重庆开建。

在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给中国人提供所需全部电能吗?

虽然还需要很多技术和工程上的突破,而且随着中国航天事业的发展,太空太阳能电站的建设,也会变成越来越容易的事情。

当太空太阳能电站建设完成,建设太空城,弱化版的局部戴森球,改造殖民火星,都会在未来变得更加容易。

当然,这些都距离我们太远太远了。

回到现实,如果2050年,中国尚未大规模建设太空太阳能电站。

在塔克拉玛干沙漠铺满太阳能板,能给中国人提供所需全部电能吗?

考虑到成本和效率,未来依旧可能会是地面光伏发电为主。而要让电力足够的稳定,则可以光水、光火、光核搭配(到2050年之后,中国的核聚变应该也能有很大的突破)。

总的来说,虽然铺满33万平方公里塔克拉玛干沙漠是很不现实的,但在2050年,铺满覆盖西北大地10万平方公里的光伏电站,却正是中国人正在做的事情。

差不多正好相当于一个韩国的面积。

所以,有些超级工程,注定只有大国(至少包括领土意义上的)才能完成。

当然,从未来的角度来看,题主的问题,也并非完全是空想。

参考

^清华大学张晓慧:机构测算实现双碳战略所需投资为150万亿到300万亿人民币