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太阳能：新技术与新材料提升光电转化效率，光热电站、智能光伏发电机等方案越来越受到关注

光伏技术的原理是光电效应，通过将太阳光照射在半导体材料（比如硅）上，光能转化成了电能。尽管在过去几年，特别是2021年，光伏行业快速发展，整个板块呈现爆发性增长的趋势，但是目前光伏发电装机容量仅占全国总装机容量的12％，距离顶替火电、成为能源结构中的主力还有相当长的距离。

回溯中国光伏行业的发展，以欧美双反、“531新政”以及2019年国家能源局的平价上网通知，大致可以划分为四个阶段：

1． 两头在外（2012年之前）：上游原材料依赖进口，下游组件绝大部分都用于出口，内需不足，缺乏核心技术；

2． 产业扶持（2013－2018年）：政府陆续推出补贴政策，拉动内需，但是出现了一些结构性问题，比如财政补贴窟窿越来越大、骗补现象盛行等；

3． 补贴退坡（2018－2020年）：2018年“531新政”降低了光伏的补贴标准，限制了补贴规模，行业装机量出现间歇性回落，劣质产能被淘汰，加速了平价时代的到来；

4． 平价时代（2021年至今）：凭借低成本和规模化创新优势，目前中国光伏发电侧已经接近平价，部分地区已经低于传统电价，竞争力优势不断凸显。

目前，中国光伏行业已经完全具备上游高纯度晶硅、中游高效太阳能电池片生产、到光伏电站的建设以及运营的全产业链，并且具备完整的自主知识产权。在我国全面取消行业补贴后，光伏行业发展的重要任务是进一步且快速地降低成本。与此同时，我国开始以“整县推进”、国企与民企相结合的方式推广分布式光伏，充分挖掘分布式光伏在节约场地成本和远距离传输成本方面的优势，推动光伏产业进一步发展。 

1． 光伏新技术和新材料目前全球的太阳能电池大约90％都采用了PERC（发射极钝化和背面接触）技术。在技术指标上，PERC类电池相较其他对应晶硅工艺的太阳能电池（比如TOPCon、HJT、IBC等）并没有太多的优势，但因为性价比高而被广泛应用。不过目前PERC类电池的转换效率在实践中已经达到了23％，接近其理论上限24．5％。因此，TOPCon、HJT和IBC等理论上有更高的光电转化效率的技术越来越受到关注。

不同技术路线的转换效率（数据来源：CPIA）

近年来，钙钛矿太阳能电池也持续受到关注。钙钛矿电池技术在过去的11年里，能量转换效率从最初的4％提升到了25％，而且该转换效率受温度影响非常小。更令人激动的是，学界认为在未来钙钛矿电池的能量转化效率还能够有大幅提升。

除了能量转换效率高之外，应用钙钛矿电池的另一个优势是可以大幅降低产业链的复杂程度。传统的光伏行业主要分成上、中、下游：上游负责制造硅片，中游负责制造电池组件和组装电池，下游负责制造电力系统。钙钛矿电池由于原料简单（主要原料包括玻璃、胶膜、钙钛矿的化工原料和靶材），可以由工厂直接生产出来。加上钙钛矿太阳能电池的核心原料用量很少，核心原料钙钛矿在世界上广泛、大量地分布着，业界对钙钛矿电池的应用前景非常乐观。

不过到目前为止，钙钛矿电池仍然没有被大规模地应用于光伏发电。这当中有两个主要原因；一是大量厂商对钙钛矿电池规模化量产后能否保持优异的性能持观望态度；二是除非现有光伏设施已经老化到维护费用超过发电带来的效益，否则厂商没有多少动力急于采用钙钛矿电池。

2． 储能以外的提升稳定性方案光伏发电的一大问题在于难以持续、稳定地提供电能。如果不能解决这个问题，光伏发电将难以承担起稳定供电的重任。解决这个问题有两种思路：一是下文将重点展开介绍的储能，二是发展光热电站、智能光伏发电机等新技术。

2．1 光热电站

光除了能产生光电效应，还可以产生光热效应。可以用反射镜把光汇集到一起，用这个热量加热可以高温传热、蓄热的介质（比如熔盐）。随后在用水冷却的熔盐的过程中，产生大量蒸汽，推动汽轮机产生电力。即使在没有太阳的夜晚，被加热的介质依旧可以持续放热，稳定性得到保证。目前我国已经在青海等地建立了熔盐式光热电站。

目前太阳能光热发电整体效率在20％～34％，略高于光伏发电，但因为要经过一系列的能源转化过程，其建造成本和运行成本都远远大于光伏发电。与此同时，太阳能光热发电对地形的要求又很高，占用的必须是非常平坦的土地。这些严格的条件限制了在东部经济发达地区建设光热电站。

2．2 智能光伏发电机智能光伏发电机是通过融入AI、大数据等技术，将系统端到端耦合，覆盖纯光、光储、微网、纯储等多种场景，实现同步火力发电机的功能。具体来说，智能光伏发电机能做到把光伏发的电，转化成一个稳定的电压源而不是传统的电流源，同时具备感知用电情况的能力，可以对发电量做实时的调整。目前华为已经在这个领域做出探索（如FusionSolar 8．0），但这个技术路线目前刚刚起步，距离成熟应用至少还有五年时间。

09 核能：新一代核电技术落地应用，可控核聚变商业化探索如火如荼

从目前来看，中国对核电的态度属于支持其有序、稳健地发展。截至2020年年底，我国在运营核电机组48台，总装机容量约为50GW，位居全球第三；在建核电机组14台，总装机容量15．5GW，位居全球第一。预计到2050年，我国的核电装机容量将超过300GW，总发电量超过2000TW·h。

核电的应用和发展主要面临“选址条件苛刻”、“核废料处理困难”和“核泄漏风险难以规避”三大问题。针对这三个问题，各国开始探索第四代核电技术。第四代核电技术让反应堆实现自我控制核泄漏，并选用氟化盐等物质替代水，解决对水的依赖问题。在核废料的处理上，第四代核电技术有希望实现废料的循环利用，从而大大减少废料的总量。

在2021年，我国在甘肃武威建成了世界第一座钍基熔盐反应堆，并于2021年12月让山东荣成的华能石岛湾高温气冷堆核电站成功并网发电。这两座新型反应堆都使用了第四代核电技术。不过由于第四代核电技术仍然不成熟，短期内核能难以成为主流能源形式。这一点在《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》中也有体现：到2060年，核电装机容量占比仅为3．1％（2020年占比为2．3％）。

关于核电另一个值得关注的领域是可控核聚变技术，俗称“人造太阳”。该技术产生热能的原理跟太阳等恒星一样。目前全球有超过30家企业在进行相关技术探索和商业化实践，累计融资超过24亿美元，最快于2025年左右建成用于技术演示、可以产生电能的可控核聚变装置；在2030年左右，建成商业上可行的聚变发电站。

要想在十年内实现可控核聚变技术商业化落地，核心是突破两个关键技术节点：

• 能不能在2025年前后实现成功的“点火”：聚变反应炉中的温度，能不能长时间、稳定地超过核聚变的临界温度。

• 聚变装置整体的能量效率能不能大于1：聚变装置为了维持自身运转，本身是要消耗能量的。只有反应炉所产生的能量大于它消耗的能量，可控核聚变设施才具备商业落地的价值。