《全球太阳能合作计划》

袁大成 

  人类社会和经济发展，须臾离不开能源的支持。现代社会，最方便的能源利用方式，就是电能了。目前，全球每年消耗电能25万亿度，人均年消耗4千多度电，随着生活水平的提高和人口的增加，电能的消耗还会继续增加。 

      目前，全球电力的主要来源是火力发电，占全球发电总量的80%左右，其主要以燃煤火力发电为主。 

然而，这种发电方式，在为我们人类的生活提供不可或缺的电力的同时，也带来了严重的污染，据计算，平均每发100万度电，燃煤火力发电排放8200公斤的二氧化硫和3200公斤的氮氧化合物，这在许多地区与国家造成了严重雾霾灾害。 

我们中国也是以燃煤火力发电为主的国家，深受着燃煤火力发电带来的雾霾灾害之苦，已经到了无法继续忍受下去的地步。 

图 1， 雾霾笼罩下的中国城市

除了雾霾，火力发电更释放着大量的二氧化碳为主的温室气体，全球因火力发电所释放的二氧化碳，每年都在150亿吨以上。它所产生的温室效应，会加剧全球变暖，给地球带来巨大的气候灾害。比如，自九十年代起，台风的级数越来越高，有时竟然达到17级以上，这都是与海面水温高有关。（见下图，海燕台风过境后的菲律宾）。 

      图 2  台风过境后的菲律宾 

实际上，由于人类活动每年开发使用化石燃料所释放的CO2 温室气体，已经快达到失控地步，再不减少温室气体的排放，地球升温会使世界各地比如西伯利亚等永久冻土层所被冰封的甲烷等气体释放出来，这将对地球气候的影响将是灾难性的。因此，减少温室气体排放，用可再生能源取代煤炭等化石燃料，是维护人类地球家园的可居住性的一件大事。   1992年5月，联合国通过了《联合国气候变化框架公约》，为全面控制二氧化碳等温室气体排放，以应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响而采取的行动奠定了法律基础。 此后一系列国际峰会都把减少化石能源消耗、发展可再生的清洁能源、减少温室气体的排放，保护人类共同的地球作为当前国际社会的首要问题而面对。号召全人类都要努力，把温室气体的排放减下来！   

图 3  格林兰冰盖在融化 

图4 若南极冰盖消融，许多大城市将会被淹没

图5 地球变暖所引起的气候变化是灾难性的。 

因此，发展和推广环境友好的清洁发电方式，对维护人类地球的可居住性和可持续发展有着重大的意义。 

   在所有减少温室气体排放的技术中，太阳能光伏发电技术，可以彻底解决燃煤火力发电所带来的严重污染问题，是人们多年来一直在寻找的不污染环境的零排放的发电方式，而且，太阳能极其丰富，取之不尽，用之不竭，对解决“能源短缺”和“环境污染”这两大难题具有双重的意义。 

   然而，太阳能光伏发电有一个重大缺点，就是不能连续发电，受季节、昼夜以及阴晴等气象状况影响大，不能为电网提供可靠连续的电能。这一缺点极大的妨碍了太阳能光伏发电的推广应用。所以，尽管太阳能是取之不尽，用之不竭的清洁能源，太阳能光伏发电也越来越低廉，然而到了晚上却没有光照了，不能连续发电。还是摆脱不了污染极大的传统火力发电站。 到目前为止，燃煤火力发电不但提供了中国电力75%的份额，也是当前全世界的主力发电方式。 

    不能连续可靠地供电是太阳能光伏发电技术的推广的最大瓶颈，不解决这个问题就不能更进一步全面推广和的利用用清洁而无穷尽的太阳能。 

    这个问题其实是地球自转引起，从而导致了地球上任何一个太阳能光伏发电场都无法得到连续稳定的太阳光照，自然也就无法连续稳定的发电。目前解决这个问题的思路，都局限在如何储能上，比如特斯拉的马斯克就大力发展储能电池，以求解决太阳能发电的连续性问题，这势必大大提高了太阳能光伏发电的成本，而且也没有从根本上解决问题。因为，如果有连续二天的连阴雨天气，蓄电池所储存的电能也会耗光，若加大储能电池的容量，将使得太阳能光伏发电的造价太高，失去了可行性，而且畜电池的寿命有限，更加大了太阳能光伏发电的成本，从而失去了在商业上的可行性。

  然而，我们不应忘记，尽管地球在转动，但是太阳还是24小时照耀着我们地球。只要把世界各国的电网连成一个大网，全球各地太阳能光伏发电都向这个电网供电，那么，无论地球转动到几点钟，总有一半地球面积有着阳光普照，只要太阳能光伏电站分布合理，世界电联网总能得到部分太阳能光伏发电的供电。所以，根本不需要挖空心思，建造昂贵的储能系统，而只要把世界各国电网连成一个网就行了。这样就可以接纳全球各地所分布的太阳能光伏发电所提供的电力。 

      总之，目前这种独立分布的电网是难于仅靠太阳能光伏发电作为可靠电源来支持的。所以有必要把全球电网互连起来，这样的电网模式，就不存在储能问题， 因为太阳一年365天，每天24小时都照耀着地球，只要把太阳能光伏发电场沿着地球的经度分布好，全球各地的太阳能光伏发电场就会轮流向世界性的电联网源源不断地提供巨大的电力，无须再搞那些昂贵的储能电池等等，各地人们都可以每天24小时用上取之不尽的清洁的太阳能所发的电。 

现在世界各国都有了各自的电网，只需要建设数条高压直流输电干线联系这些电网就行了。以目前的输电技术，5000公里的路损只有3%，比任何储能技术的损失都小。然后按地球经度分布太阳能光伏发电场给电网供电。供电方（太阳能光伏发电场）获得发电收入；用电方按电表交钱，与现在的体制一样，不过是国际化了而已。 

   至于各国电网之间怎么协调，不妨参考目前中国的国家电网与南方电网之间的关系那样，在电力上是互通有无，调节余缺。经济上独立核算。 

这是继互联网，物联网之后的第三个世界网络，叫电联网，分布在世界各地的太阳能光伏发电场，都向这个电联网供电，由智能化的世界电联网自动调度电力供需。从此，太阳能光伏发电将全面取代污染环境的火力发电。由于太阳能是取之不竭，用之不尽的。从这个意义上讲，地球人从此取得了能源自由，进入了更高级的文明阶段。 

除了用高压直流输电干线把世界各国的电网联系起来，同时还需要在地球不同的经度位置，合理分布太阳能光伏发电场。在这方面，需要联合国成立一个专门理事会，根据各国的位置，人口及其它条件，尽量给所有的光伏发电项目合理的定位。 

    目前全世界一年发电总额为25万亿度电，若用太阳能光伏发电技术发出同等的电力，以目前的太阳能光伏发电转换效率与发电时间来计算，需要总面积十万平方公里的发电场。若以10 x 10 公里，建一个太阳能光伏发电场，总共需要建设1000个。 建议沿着赤道两边，建造10 x 10 公里的漂浮型太阳能光伏发电场。这样大面积的平面漂浮场，风浪将不起作用，而且由于吸收了大量的太阳能，将大大减弱近年来由于海面升温而越演越烈的台风的灾害，真是一举多得。 

  

 

    图 6太阳能光伏发电场全球分布示意图。（图中黄点代表光伏电站）  除了赤道与沙漠，南北极圈地区，也可以在合适的地方建造太阳能光伏发电场，因为在南北极圈地区的夏季，太阳光照时间很长，可以为附近地区提供连续稳定的电力供应。

     各国在自己的领域内的光伏发电场，当然归各国所管辖，向所在国缴税。  在公海所建的漂浮型光伏发电项场，归投资者所有，分别向投资者各自的的国籍国缴税。 

 图 7  将来建造赤道海面上的太阳能光伏场的光伏板，垂直向上，并漂浮在水面上。

造价预算

     当前在中国大陆所建的太阳能光伏发电的造价，平均为每千瓦7000元人民币（1000美元），那么以此计算，按照每个光伏发电场一年发电2500小时计算，取代全世界现有全部发电量的光伏发电项目总投资，需要70万亿人民币，或10万亿美元。 若每个G20国家每年出资500亿美元，那么十年时间就可以全部建成，从此地球文明告别了污染巨大的火力发电站，用上了取之不尽的，零排放的清洁太阳能光电。

      10年期间，每年都要淘汰一大批的火力发电厂，同时有一批太阳能光伏发电场投产并网，所以实际投资要小于上面的预算。 

     风电与水电还可以保留，由于电联网可调节电力余缺，也不会产生弃风电的问题了。水电可以主要在晚上发电，也仅仅是一种补充性质的电力来源。 

各太阳能光伏发电场，尤其是公海上的漂浮型太阳能光伏发电场，还可以发行股票筹资，其原始股购买权按人口分配，不买的人可以转手给别人，因为这是永久性资产权，不能由富者一开始就垄断。 

这就是我所说的《全球太阳能合作计划》，建议中国政府在联合国提出，可为中国在世界舞台上找到新的话语权，为中国外交增分。 

  图 8 这是在北京上空拍摄的雾霾照片。《全球太阳能合作计划》实行后，这样的雾霾将不再出现。 

 图 9太阳能发电全面取代燃煤火力发电后，中国也会有这样的蓝天 

《全球太阳能合作计划》实施以后，世界将彻底告别脏电，清洁，无尽的太阳能源源不断提供着廉价电力。 地球人从此取得了能源自由，进入了更高级的文明阶段。