美國(guó)碳中和需要人均5-9千瓦的光伏！

2021年9月8日，美國(guó)能源部發(fā)布了有關(guān)太陽(yáng)能的研究報(bào)告《Solar Futures Study》。

該研究報(bào)告是由能效和可再生能源辦公室編制的，概述了太陽(yáng)能如何幫助美國(guó)電網(wǎng)脫碳，并幫助實(shí)現(xiàn)政府關(guān)于到2035年電力部門(mén)凈零排放的目標(biāo)。該報(bào)告中的太陽(yáng)能包括了光伏和光熱發(fā)電技術(shù)，光伏占絕大部分，CSP即光熱發(fā)電占比極少。

研究顯示到2035年，太陽(yáng)能有潛力供應(yīng)美國(guó)40％的電力，提供近150萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，且不會(huì)造成電費(fèi)上漲。2035年美國(guó)電力系統(tǒng)脫碳需要1600吉瓦的光伏，若考慮交通、建筑、工業(yè)等部門(mén)電氣化程度提高場(chǎng)景的增量需求，2050年整個(gè)能源系統(tǒng)的脫碳或?qū)⒁?000GW的光伏裝機(jī)量。

目前，美國(guó)光伏裝機(jī)僅76吉瓦（2020年底），占全國(guó)供電量約 3％。

清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型研究中心每人一千瓦光伏課題組團(tuán)隊(duì)正在組織編譯該報(bào)告。課題組成員葛蘊(yùn)（通威股份光伏技術(shù)中心的碩士研究生實(shí)習(xí)生項(xiàng)目成員）翻譯了美國(guó)能源部關(guān)于這份報(bào)告的PPT介紹版，與大家分享。

Decarb＋E，指脫碳＋電氣化，表示深度電氣化情況下的脫碳，包括了供熱、交通、工業(yè)等部門(mén)的電氣化。

僅考慮電力系統(tǒng)脫碳，2050年太陽(yáng)能發(fā)電1600吉瓦；

考慮深度電氣化情況下的能源系統(tǒng)脫碳，2050年太陽(yáng)能發(fā)電3000吉瓦。

美國(guó)碳中和需要國(guó)土面積的0．5％左右安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施

總結(jié)和評(píng)析

1、到2035年，太陽(yáng)能是美國(guó)第一大電力來(lái)源，占比40％，風(fēng)能是第二大來(lái)源36％，核能（11％－13％），氫能（5％－6％），生物質(zhì)能和地?zé)幔?％）。零碳電力系統(tǒng)中沒(méi)有煤炭和天然氣。

2、美國(guó)光伏新增裝機(jī)量在2021－2025年需達(dá)到年均30GW，2025－2030年均60GW。2020年美國(guó)新增光伏裝機(jī)量15吉瓦。

3、美國(guó)2035年光伏總裝機(jī)可能達(dá)1600吉瓦，即16億千瓦；2050年光伏總裝機(jī)可能達(dá)3000吉瓦，即30億千瓦。

4、該報(bào)告中CSP占比極低，光伏幾乎代表了太陽(yáng)能發(fā)電。

5、美國(guó)現(xiàn)在全國(guó)人口3．3億，該報(bào)告未提及美國(guó)人口變化的趨勢(shì)。我們暫按當(dāng)前人口核算，1600吉瓦光伏相當(dāng)于人均約5千瓦，3000吉瓦對(duì)于3．3億人來(lái)說(shuō)相當(dāng)于人均9千瓦。

6、中國(guó)2060年前碳中和，能源體系脫碳需要提前5年左右，電力系統(tǒng)的凈零碳應(yīng)更高10年左右，也就是2045年，以此推算，中國(guó)需要在2035年或之前實(shí)現(xiàn)人均一千瓦光伏，也即14億千瓦的光伏總裝機(jī)量。

7、德國(guó)四家機(jī)構(gòu)對(duì)2050年德國(guó)碳中和時(shí)的光伏發(fā)展情景做出了人均3．4，4．4，6．6，10，12．5千瓦等五種情景分析。碳中和論壇 ｜ 德國(guó)2050光伏發(fā)展情景（戰(zhàn)略篇）

8、大家感覺(jué)一下，結(jié)合美國(guó)和德國(guó)的情況，中國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)候，人均光伏裝機(jī)最可能是多少？

何繼江

清華大學(xué)能源轉(zhuǎn)型研究中心每人一千瓦光伏項(xiàng)目部負(fù)責(zé)人