哪种零碳能源可以担此大任呢?

我们首先在优先级上将水电和核能放在劣后位置。

水力发电初看很清洁,实际上会产生诸多问题。首先是水库运行引起的径流、水温、泥沙的大规模变化对于部分鱼类生存是不利的;其次是修建大坝将产生地质灾害、安全性、移民等问题;

最后从碳排放的角度来看,水库蓄水时水中好氧微生物的分解会产生CO2,水中产甲烷菌活动、消落带植被腐烂会产生CH4,这些都是不可忽视的温室气体来源,华盛顿州的研究者通过调研全球267个水坝和水库的200份有关气体排放的研究,结论是每年从水坝和水库排放的甲烷大约相当于十亿吨二氧化碳排放,占总人为产生温室气体的1．3%。

核能,极有可能在更久远的未来,成为人类的最佳能源。但是目前核电存在着核安全和核废料的担忧,核废料具有极强烈的放射性,处置成本大、技术要求高。我们距离“可控核聚变”技术的成熟,国际科学界主流观点是可能还需要半个世纪之久,因而不能作为实现2050碳中和的能源。

所以,太阳能和风能发电成为碳中和目标的唯二候选人,被寄予厚望。

我们先来看看太阳能和风能是如何发电的。

太阳能的发电原理是半导体PN结的“光生伏特效应”,即我们口中的光伏发电。

半导体介于易导电金属与绝缘体之间,其中“硅”具有地壳含量大、性质稳定、提纯技术成熟的优点,所以高纯度硅材料成为光伏发电的主流产品。P型硅与N型硅就不过多介绍,只需要知道在硅晶体中,当N型硅和P型硅紧接在一起时,将它们的交界处称为PN结。

当光照射在PN结上时,产生“电子——空穴对”,受内建电场的吸引,电子流入N区,空穴流入P区,结果使得N区储存了过剩的电子,P区有过剩的空穴,它们在PN结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使P区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄层就产生电动势,即光生伏特效应。此时,若在电池外接一根导线,电子就会从N型硅沿着外部导线向P型硅跑去,从而就产生了电流。

风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。即把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电能。

可以看出,光伏与风电共同点在于取之不尽、清洁安全,完美符合人类当前对于能源的需求。还有个极其关键的一点,那就是成本低,这才是他们实现规模化的核心,我们后文会重点探究。

问题又来了,光伏和风电谁更有前景呢?这要通过分析他们的差异来思考。

通过前面介绍的发电原理,光伏是半导体电子技术,风电偏向机械制造,所以光伏技术迭代更快,降本能力也就更强。据IRENA测算,全球光伏发电成本在过去十年间累计下降了82%,远高于全球陆上和海上风电过去十年下降的39%和24%,且随着硅片、电池片等技术的提升,未来太阳能光伏的发电成本有望继续大幅降低。

另外,光伏需要在光照强度达到一定程度才能发电,风电需要看当地风力强度发电,相比而言,风电更不稳定,应用场景略显单一,“to B”属性强。光伏则更容易深入千家万户,从发电侧到用电侧,从城市到农村,从工厂到家庭。

光能的储量不用担心天花板问题,若地球表面0．1%的面积覆盖光伏系统,按照5%的光电转化率,发电量高达(5．6×10的12次方)kW·h/年,为世界年消耗能源的40倍。

最后,从我国实际的股票投资机会来说,在风电市场份额和核心技术方面,维斯塔斯、西门子、GE等国外巨头仍然举足轻重。反观光伏,中国光伏新增装机连续7年位居全球首位,累计装机连续5年位居全球首位,在产业链不同环节TOP10中,中国光伏企业都占据了绝大多数。后文会再聊中国产业链公司。

从侧面看,越来越多的顶级投资机构和投资人正加速进入光伏,如高瓴资本以158亿取得隆基股份6%股份,易方达、睿远、高瓴等获配通威股份定增项目等等。风电则鲜有所闻。

近十年,光伏与风电装机都实现了稳定增长,但是光伏的增长趋势显然更快。

通过一层层的探究,我们得出结论:光伏发电优势显著,在可控核聚变技术成熟之前是所有能源品种中最理想的,是促进电力绿色转型的最佳选择,是未来三十年世界实现碳中和目标的希望之光。

下面我们来讨论遗留的两个问题。即光伏为什么可以实现规模化?中国有哪些光伏产业链的公司值得关注?

我国光伏发展经历了五个阶段。

初步导入期:1997年12月《京都议定书》获得通过,德国、美国等发布相关扶持可再生能源计划,以天合光能为代表的中国第一批光伏企业应运而生。

快速发展期:在欧美光伏政策的刺激下,中国光伏制造业利用国外的市场、技术、资本,迅速形成规模。全国先后建立了几十个光伏产业园,太阳能电池产量年均复合增速高达143．72%。2010年我国太阳能电池产量占全球份额的56．86%。

产业挫折期:前几年的狂热实际造成了大量产能过剩,且九成以上的原材料依赖进口,因此在2008年金融危机的冲击下,欧盟开始降低政策支持力度,需求端逐渐疲软,又叠加美国和欧盟对中国光伏企业的“双反”调查,国内光伏产业受到沉重打击。

国家补贴期:2012年12月,国务院常务会议确定了促进光伏产业发展的五项措施,2013年8月,《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》正式下发,实行三类资源区光伏上网电价及分布式光伏度电补贴。由此我国光伏需求由国外转向国内,企业经营得以好转。

在上述的前四个时期,光伏的发展与政策息息相关,政策力度大产业发展就快,但是补贴只能作为一个辅助,不是长远之计。2020年开始,补贴退出,而光伏技术进步带来的成本降低真正实现了平价化,带来光伏大规模发电的时代。

所以光伏的规模化可以总结为:从扶持中来,到平价中去。降本增效才是最大驱动力。

光伏平价可以分为发电侧平价和用电侧平价。国内目前成本最低、利用最广的电力来源为煤电,因此光伏在我国实现发电侧平价的条件可以理解为光伏发电成本达到煤电水平,用电侧平价更好理解,只需光伏发电成本低于售电价格。