為了降低清潔電力的成本，世界各地的電力公司都在擴(kuò)大他們的太陽能發(fā)電廠。

這一點(diǎn)在埃及南部表現(xiàn)得最為明顯，那里將是世界上最大的太陽能發(fā)電廠，500多萬光伏板目前正在建造成形。明年建成后，位于阿斯旺附近、耗資40億美元的Benban太陽能發(fā)電廠的占地面積將比紐約中央公園大10倍，發(fā)電量可達(dá)1.8億瓦。

這大約是兩家核電站的總產(chǎn)出，幾乎是目前墨西哥科阿韋拉州(Coahuila)規(guī)模龐大的維拉努瓦核電站(Villanueva)計(jì)劃產(chǎn)能的兩倍。科阿韋拉州目前是美洲最大的核電站。(美國最大的太陽能發(fā)電廠是洛杉磯附近580兆瓦的太陽之星設(shè)施。)

579兆瓦的“太陽之星”項(xiàng)目是加利福尼亞州克恩縣和洛杉磯縣的兩個(gè)太陽能裝置項(xiàng)目。

但是Benban可能不會(huì)長久地保持這個(gè)頭銜。

中國計(jì)劃在西北省份寧夏建設(shè)一個(gè)20億瓦的太陽能發(fā)電廠，印度西部的古吉拉特邦最近批準(zhǔn)了一個(gè)50億瓦的發(fā)電廠。日本甚至在研究在太空建立一個(gè)大規(guī)模的太陽能發(fā)電廠。

越大越便宜

位于蘇格蘭愛丁堡的能源咨詢公司W(wǎng)ood Mackenzie的太陽能分析師本杰明•阿蒂亞(Benjamin Attia)表示：“大型項(xiàng)目可以節(jié)省大量成本。物流、運(yùn)輸、建筑和安裝都得益于規(guī)模經(jīng)濟(jì)。我們將開始看到更多10到20億瓦的太陽能發(fā)電公園，在未來甚至可能達(dá)百億瓦。”

太陽能電池板價(jià)格暴跌是成本節(jié)約原因的一部分。美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(U.S. National Renewable Energy Laboratory) 2017年的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，從2010年到2017年，光伏系統(tǒng)的成本下降了5倍。即便是特朗普政府今年早些時(shí)候?qū)χ袊柲茈姵匕逭魇盏膽土P性關(guān)稅，也不太可能減緩大規(guī)模太陽能發(fā)電的蔓延。在美國，大規(guī)模太陽能發(fā)電的成本已經(jīng)比煤炭低，而且比煤炭清潔得多。

“政府已經(jīng)清醒了，”Attia說。“他們只是想用最便宜、最快的方式增加新的電力供應(yīng)。對于核能，采購可能需要10年時(shí)間，對天然氣來說，最多得要4年，如果你要說太陽能，那進(jìn)展可順利了，你可以在18個(gè)月內(nèi)完成一個(gè)相當(dāng)大的項(xiàng)目。

對發(fā)展中國家來說，太陽能現(xiàn)在是一個(gè)特別有吸引力的選擇。以前太陽能電池板還很貴的時(shí)候，只有富裕的國家才能負(fù)擔(dān)得起補(bǔ)貼和稅收減免，從而使太陽能發(fā)電廠在財(cái)政上辦的下去。但現(xiàn)在，世界上許多陽光充足的地區(qū)，在沒有財(cái)政援助的情況下(美國和其他發(fā)達(dá)國家的部分地區(qū)也是如此)，太陽能發(fā)電與其他能源相比依然具有競爭力。

包括Benban在內(nèi)的一些最大的新太陽能發(fā)電站被建立起來，這樣太陽能板就不是由一家公用事業(yè)公司擁有和運(yùn)營，而是由幾十家公司共享。Attia說，這種安排有助于減少與許可證和法規(guī)相關(guān)的繁文縟節(jié)，甚至允許小型太陽能初創(chuàng)企業(yè)也能從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中獲益。

基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵作用

但即使太陽能電池板的成本繼續(xù)下降，未來太陽能發(fā)電廠的規(guī)模仍有上限。太陽能發(fā)電廠只有在其產(chǎn)生的電力能夠到達(dá)需要它的地方才能有用，而通常需要電力的家庭和工廠都在數(shù)百英里外。此外新建的大型風(fēng)力和太陽能發(fā)電廠產(chǎn)生的間歇性電力，也將使得輸電網(wǎng)絡(luò)難以承受。

西雅圖華盛頓大學(xué)(University of Washington)電氣工程教授丹尼爾•科申恩(Daniel Kirschen)表示：“通常這些地點(diǎn)都非常偏遠(yuǎn)，新的太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠周圍的電網(wǎng)將不會(huì)非常強(qiáng)大，所以你需要加固電網(wǎng)，而這一點(diǎn)可能會(huì)非常昂貴。”

特別是中國，一直在努力解決基礎(chǔ)設(shè)施問題，過去新建的太陽能發(fā)電廠發(fā)的電最多只能利用到70%。一種潛在解決方案是建立所謂的超級(jí)電網(wǎng)，可以將電力輸送到很遠(yuǎn)的地方，確保電力不會(huì)浪費(fèi)。

一個(gè)連接中國、韓國、俄羅斯和日本的電網(wǎng)正在被提議出來，另外一個(gè)計(jì)劃中的歐洲超級(jí)電網(wǎng)可能在2020年代末就可以跨越歐洲大陸建成。

日不落的地方

當(dāng)然，并不是每個(gè)國家都能參加太陽能革命。例如，擁擠、多云的日本既沒有開放的空間，也沒有大型太陽能發(fā)電廠所需的可靠日照時(shí)間。因此，它希望在一個(gè)永遠(yuǎn)有光照，空間也不成問題的地方建造一個(gè)光伏電站：外太空。

日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)正致力研究將一個(gè)10億瓦的軌道太陽能發(fā)電廠送入軌道，該發(fā)電廠可以24小時(shí)發(fā)電。從本世紀(jì)30年代開始，太陽能空間站將以微波的形式向一個(gè)覆蓋著數(shù)十億個(gè)天線的人造島嶼發(fā)射能量。盡管太空發(fā)電站的實(shí)用性和安全性問題仍然存在，該機(jī)構(gòu)已經(jīng)演示了一種能將能量輸送到幾百碼遠(yuǎn)的系統(tǒng)。

撇開太空太陽能發(fā)電站不說，在地球上，大型太陽能發(fā)電廠的最大競爭對手可能就是安裝在房屋頂部和后院的小型太陽能電池板。

大型太陽能發(fā)電廠占全球太陽能電池板安裝總量的絕大部分是沒錯(cuò)，但在美國和德國等發(fā)達(dá)國家，家用太陽能的比例也大致相當(dāng)。房主可以將電力賣回給電網(wǎng)，甚至可以使用最初為電動(dòng)汽車開發(fā)的電池在家把電力儲(chǔ)存起來。太陽能微電網(wǎng)在缺乏良好電力連接的農(nóng)村或容易發(fā)生極端天氣事件的發(fā)展中國家中也越來越流行。

無論人類如何利用太陽能，好消息是太陽能有很多。在兩小時(shí)內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能比我們每年消耗的所有形式的能源都要多。僅僅覆蓋撒哈拉沙漠2%面積的太陽能發(fā)電廠就能滿足全球所有的能源需求——如果我們可以建立一個(gè)行星超級(jí)電網(wǎng)來利用它的話。