發(fā)展新質生產力是推動高質量發(fā)展的內在要求和重要著力點，必須繼續(xù)做好創(chuàng)新這篇大文章。新質生產力之“新”，核心在于以科技創(chuàng)新推動產業(yè)創(chuàng)新，以新的“增量”方式塑造國際競爭新優(yōu)勢。隨著全球新一輪科技革命和產業(yè)變革所孕育的以人工智能為代表的新質前沿性、顛覆性技術已經處于產業(yè)化加速轉化期，隨之而來的大規(guī)模能源需求，特別是城市電力供給已經成為制約其進一步發(fā)展的關鍵因素，亟待尋找有效解決方案，以滿足所需并實現優(yōu)化配給。
人工智能的廣泛應用
對電力供給帶來嚴峻挑戰(zhàn)
隨著科技的迅猛發(fā)展，全球范圍正如火如荼地開展以智能革命為特征的第四次工業(yè)革命。人工智能加速了傳統(tǒng)產業(yè)轉型升級，實現質量變革、效益變革和動力變革，重塑工業(yè)的基礎再造、生產和服務模式創(chuàng)新等各個環(huán)節(jié)，引領著新型工業(yè)化發(fā)展。在規(guī)模效應驅動下，人工智能大模型參數和數據量的持續(xù)增長使得算力需求急劇攀升，算力基礎設施春筍般紛紛涌現，海量服務器晝夜不息運行，這對電力支撐保障提出了更高的要求。據報道，人工智能領域的里程碑式大語言模型GPT-3進行一次訓練所需的電力消耗就高達1287兆瓦時，這一耗電量大致等同于1000輛特斯拉電動汽車行駛60萬英里所需的電能總和。圍繞人工智能發(fā)展，特斯拉公司首席執(zhí)行官馬斯克發(fā)出“下一個短缺的將是電力”的預警?？梢灶A見，人工智能的盡頭是算力，而算力的盡頭是電力。電力供給的穩(wěn)定性與效率，直接影響著人工智能的進步速度，這對于各國建立科技與產業(yè)競爭優(yōu)勢具有決定性意義。
具體而言，從國際看，富國銀行分析報告指出，美國預計將在2030年面臨20%的電力需求增長。其中，僅人工智能所需的數據中心預計將帶來約323太瓦時(1太瓦時等于10億千瓦時)的新增電力需求，這一數字相當于紐約市目前年用電量的近7倍。國際知名能源期刊《焦耳》預測，到2027年，全球新制造的服務器以及與人工智能相關的電力消耗可能會增至854億至1340億千瓦時，數據中心的電力需求預計將以15%的復合年增長率迅速上升。從國內看，公開數據顯示，截至2023年，我國全社會用電量已達到9.22萬億千瓦時。根據預測，2035年至2040年間，我國用于智算中心的電力將遠超全社會用電量的10%。因此，提升能源供給側效率和能力，切實補齊電力需求缺口，成為應對日益嚴峻能源挑戰(zhàn)的重要手段。
為優(yōu)化我國能源布局，緩解東部沿海經濟活躍區(qū)域的能源供需緊張狀況，我國已經實施了西氣東輸、西電東送、東數西算等一系列重大工程。面對經濟社會高質量發(fā)展的客觀現實需要，深化能源結構的轉型升級和系統(tǒng)性優(yōu)化，積極探索多元化、高質量的能源發(fā)展路徑勢在必行。
碲化鎘光伏具備應對
能源緊缺問題的突出優(yōu)勢
相較于煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的有限性，太陽能、風能、水能等綠色可再生能源具有無限潛力。這些綠色可再生能源不僅有助于增強能源供應的穩(wěn)定性，降低對進口化石能源依賴，滿足日益增長的能源需求，而且能夠從源頭上減少二氧化碳等溫室氣體的排放，加快實現“雙碳”目標。其中，太陽能光伏不受地理位置、氣候條件限制，發(fā)電設備安裝、運維成本較低，具有廣闊應用前景。2019年，聯合國馬德里氣候變化大會發(fā)布了《中國2050年光伏發(fā)展展望》報告，預計到2050年，中國光伏發(fā)電總裝機規(guī)模將達到5萬億瓦，光伏將成為中國第一大電力來源，約占當年全國用電量的40%左右。
作為能源領域新質生產力的代表，碲化鎘光伏屬于最新一代光伏技術，主要依靠在玻璃或柔性襯底上沉積多層碲化鎘薄膜形成光伏器件。相較第一代晶硅光伏，碲化鎘光伏擁有如弱光發(fā)電性能好、產品面積大、溫度系數低、熱斑效應小、安全性能高、長期衰減低、碳足跡最小、可靈活定制等諸多比較優(yōu)勢，總體明顯優(yōu)于第一代光伏。2022年8月，美國能源部宣布斥資10億美元成立“碲化鎘發(fā)展聯盟”，旨在擴大其國內碲化鎘光伏材料和組件生產，開發(fā)產品新市場，增強國際競爭力。深耕碲化鎘光伏多年的全球最大生產商——美國First Solar公司去年7月宣布，計劃在美國投資11億美元建立第五家工廠，進一步擴大其產能。預計到2026年，該公司美國銘牌制造能力將達到約140億瓦，全球份額超過56%。
國內該領域的研發(fā)和生產也在迎頭趕上，如在其產業(yè)鏈鏈主企業(yè)成都中建材光電材料有限公司的帶動下，國內相關產品目前已經涵蓋仿大理石、彩色透光、彩色不透光、中空透光、光伏瓦等多個系列，廣泛應用于城市廣場、公園、道路、圍墻、樓宇等場景，通過用發(fā)電建材替代傳統(tǒng)建材，將上述原本需要耗能的公共基礎設施賦能為一個個城市微電站，繼而形成分布式城市微電網，為生產、生活提供可再生綠色能源。這既增加了保值增值發(fā)電新資產，分享發(fā)電收益，又可形成城市新能源供應新體系，促使城市能源供給結構深刻調整。在被譽為全國最大的超低能耗公共建筑——上海世界頂尖科學家“WLA科學社區(qū)”項目中的兩座酒店塔樓及其裙房共約9.7萬余平方米的幕墻，采用該公司一體化設計后，每年可節(jié)電230萬度，相當于節(jié)約標準煤283噸。
大力推動碲化鎘光伏應用
助力城市高質量發(fā)展
推動經濟社會發(fā)展綠色化、低碳化是實現高質量發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。“十四五”期間，國家密集出臺系列扶持政策，鼓勵“光伏+”與建筑、交通、工業(yè)等場景的進一步融合。國家發(fā)展改革委出臺的《關于加快構建全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導意見》提出，要探索電力網和數據網聯動建設、協(xié)同運行機制，引導清潔能源開發(fā)使用，探索跨省能耗和效益分擔共享合作。工業(yè)和信息化部出臺的《新型數據中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》明確，鼓勵企業(yè)探索建設分布式光伏發(fā)電等配套系統(tǒng)，引導新型數據中心向新能源發(fā)電側建設，就地消納新能源。
碲化鎘光伏在城市大規(guī)模應用，可帶來5個方面好處：一是創(chuàng)造電力依托城市載體生產的可觀增量，改變傳統(tǒng)上電力由郊外輸送至城市、由西部輸送至東部的遠距離平衡輸送模式，緩解當前城市電力供應緊張局面，優(yōu)化未來全國城市電力供給結構。二是促進電力就近消費，滿足人工智能等大規(guī)模實時計算的電力需求，支撐科技創(chuàng)新向數字資產成果的落地轉化。同時，助力解決大量新能源汽車充電剛需。三是將城市大量道路、建筑外墻、廠房等“閑置資源”賦能為“發(fā)電資產”，創(chuàng)造和分享發(fā)電收益，為地方政府化解債務問題提供新的解決路徑。四是通過海量分布式部署，有效提升城市應對極端氣候條件等方面的韌性。四是調動將海量光伏點位的發(fā)電并網，大眾皆為電力的生產者和消費者，從經濟角度上提升城市居民生活品質和全民共同富裕成色。五是帶動國家光伏產業(yè)實現質的有效提升和量的穩(wěn)步增長，助力搶占大國能源競爭的優(yōu)勢地位，保障國家能源安全。
為實現以上目標，需在以下三方面深化要素保障：
一是深化政策體系支撐。全面優(yōu)化清潔生產評價體系，明確光伏設備及產品升級與退役標準，對采用碲化鎘光伏技術的單位實施財政補貼或稅收優(yōu)惠政策。同時，針對大規(guī)模設備更新改造涉及的關鍵行業(yè)，制定并落實相關扶持政策，以提升光伏供應鏈產業(yè)鏈的穩(wěn)健性，并強化原材料供應端的監(jiān)管與調控。
二是增強研發(fā)創(chuàng)新能力。加大碲化鎘光伏技術的研發(fā)投入，建立國家級重點實驗室，鼓勵產學研用深度融合，通過校企聯合、院企合作等方式，集中力量攻克光電轉換效率提升、原材料高效提取等核心技術難題。
三是完善基礎設施建設。加快推進城市電網改造和老舊小區(qū)電力設施升級，前瞻布局超級充電樁體系，優(yōu)化發(fā)電并網和就地消納條件。同時，設立綠色信貸和專項基金，引導金融機構為碲化鎘城市光伏項目提供資金支持，探索光伏資產證券化途徑，利用發(fā)行綠色債券等方式拓寬融資渠道。同時，鼓勵社會資本廣泛參與此類項目的投資建設與運營管理，以形成多元化、可持續(xù)的投融資機制。
來源：經濟參考報 寧方偉
(作者系中組部博士團第16批四川團團長)
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