從五十年後或更遠的將來看，什麼能源會成為主流能源？

01-01

可著重比較光伏發電和核電，可從不同國家分類闡述，可從分散式發電和集中式發電角度分析

有的問題情不自禁的不請自來。謝謝題主。進核口已經快六年了，目前所里也正好有專門的光伏材料研究室，好吧我室友就是做光伏材料的，借題主寶地談一談自己的一點想法。歡迎討論。

當然我的觀點是核能當然是主流能源之一，而光伏則作為輔助性能源應該也會有自己一席之地。

Now here we go.

前言

美歐學者預言，一種建立在信息技術和清潔能源相結合基礎上的新一輪革命即將到來。科技革命有兩種驅動：一種是社會需求驅動，一種是知識與技術體系內在的驅動。[1]

1. 核能系統

當然從最熟悉的開始咯，題主考慮的既然是五十年後，那麼我就不談目前火熱的華龍一號，AP1000，EPR等等三代堆系統。主要談一下小型堆系統，四代堆系統中的鉛冷快堆系統，為什麼不談終極能源大殺器聚變堆系統，畢竟我做這個，因為五十年後做到商用並成為主流能源，我沒有自信，儘管我堅信聚變是人類能源終極解決方案，不過五十年後成功建成示範堆我表示有信心。

圖1 核能進化年代預估

1.1. 模塊化小型壓水反應堆系統（SMR）

興起

近二十年，核電站輸出功率的優化一直是全球核工業的討論話題。分為擴容派與縮容派，前者以AREVA的EPR系列為代表，主張提高堆芯燃料組件數量以期達到規模效應，而安全性能以增加冗餘作為手段。

後者以西屋的AP600為代表，主張系統簡化，降低堆芯功率以提高核電站的經濟性與靈活性。美國能源部對先進商用小型輕水堆項目有嚴格的時間規定，明確把2016年通過NRC安全審核作為關鍵目標。很明顯，這些指標都是為了在2017年左右開始建造示範堆，2020年左右大規模推廣小型輕水堆鋪平道路。[2]與此同時，國內核工業大佬，中廣核，中核也相繼確立了SMR在接下來十年的研發商運地位，比如CGN的南海海上SMR，CNCC的貴州SMR項目。這都表明了國內核工業界對SMR的態度。

安全性

SMR大量採用了安全設計的思路，比如在失水事故的應對上，從原來的「失水－注水」的被動策略向「減小失水」的主動原則。先進小型輕水堆普遍採用一體化主迴路壓力容器結構，取消了主迴路各主管道，從根本上消除了由於一迴路主管道斷裂造成的大破口失水事故；其次大量採用非能動安全設計，通過多種自然循環系統，轉移堆芯餘熱，有效地降低了失水事故後堆芯溫升程度和堆芯裸露的可能性。在長期冷卻策略上，先進小型壓水堆全面採用非能動安全系統，而且系統熱阱餘量很大，可以在全廠斷電的情況下獨立工作一個星期以上。[3]因此，先進小型輕水堆的安全性比第三代輕水堆（AP1000、EPR等）有了數量級的提高（見表1）。

表1　先進小型輕水堆安全性能的改進

發展設想

SMR分散式能源系統，漸行漸近。

分散式能源系統是直接面向用戶，按用戶的需求就地生產並供應能量，具有多種功能，可滿足多重目標的中、小型能量轉換利用系統。在分散式能源即將迎來大發展背景下，SMR供電系統必然會在50年後的偏遠地區，海上工作平台等大電網觸角無法企及的孤島小電網架構之上找到自己存在的合理性。

1.2. 第四代反應堆系統（僅討論鉛冷快堆系統）

上面討論了存在於孤島小電網系統架構之上的SMR系統，接下來自然談一談大電網下的主流能源——大型商用反應堆系統。可以預見，在現在的三代壓水堆統治五十年後，在聚變堆沒有突破性進展的情況下，第四代反應堆系統（Gen IV）是會一統核能天下的。圖一介紹了核電系統的進化史與進化預測。表二介紹GIF力推的六種GEN IV。其特點無非是固有安全性、經濟性和燃料利用可持續性。本文以ELSY（European Lead Fast Reactor）及其後續計劃LEADER（Lead Cooled Fast Reactor Systems）討論一下鉛冷系統LFR，此兩者分別隸屬於FP6核能研究規劃框架和FP7核能研究規劃框架，時間節點在2010年，兩者設計理念基本一致。

表2 GIF六種GEN IV

Now，let』s go.

總論

LFR採用液態鉛作為主冷卻劑以期提高核島安全性和增殖鈾轉換其快中子譜，考慮燃料閉式循環，採用長壽期堆芯以提升電廠經濟性能；設計堆內自然循環以提高其餘熱排出能力；反應堆本體採用池式結構以提高其抗震能力。

表3 實驗電廠設計參數[5]

特點

使用緊湊的、容器內的蒸汽發生器（SG）和所有堆內構件都可拆出的簡單主迴路，從而降低施工難度，提高施工速度。同時，採用池式反應堆結構設計，可以提高堆本體抗震能力。圖二圖三為ELSY堆本體設計示意圖

圖2 ELSY堆本體設計示意圖

圖3 ELSY堆本體設計示意圖

在惰性氣體的保護下進行堆芯燃料操作，提高操作安全性；
堆內SG拋棄傳統U型管設計採用新型螺旋式設計，以提高換熱能力和達到堆內自然循環目的；

圖四為螺旋式SG結構圖，表三為SG換熱能力參數表，圖五位換熱能力趨勢圖。【6】

圖4 SG結構圖

表3 SG換熱能力參數表

圖5 SG換熱能力趨勢圖

主冷卻劑系統

LEADER或者ELSY設計使用9000噸液態純鉛作為主冷卻劑，其中正常情況下43%參與熱力循環液態鉛惰性，不與水和空氣發生反應，因此取消了中間冷卻劑系統，就發電效率而言可補償降低堆芯出口溫度的影響(比超鳳凰鈉冷堆低62K)。也實現了SG的反應堆壓力容器內部安裝結構設計；
鉛的沸點達到1745攝氏度，有效降低了堆芯出現空泡風險;
液態鉛慢化能力弱，中子吸收截面小。從而可以實現較低密度的燃料組件布局，燃料組件布局空間的增大降低了冷卻劑水頭損失，這一特性在弱泵送能力或者自然循環階段的冷卻劑載熱循環過程中顯得極為關鍵。
液態鉛與常見燃料包殼材料兼容不反應。
堆芯餘熱排出能力提升，採用鉛冷系統的堆芯餘熱排出能力如圖五所示[7]

圖6 堆芯餘熱排出能力

結論

鉛作為一種高沸點冷卻劑所帶來的協調作用，不可低估：中子經濟、低壓系統，安全、簡化、經濟、防擴散能力等。在ADS研究中發現鉛具有吸附和抑制裂變產物、特別是某些易揮發裂變產物的能力，可將核電廠對外環境的影響降到最小，從基本上消除核電廠場外應急的需要。[8]
鉛的對外部環境、工業基礎條件和技術要求有更廣泛的適應性。目前我們核電選址在考慮一個地址的時候，第一步就是調出此地所有的記錄，比如縣誌之類的老古董都要拿出來看，是不是在某年某月的某一天發生過重大自然災害之類的，為何？因為我們現在的核電廠很脆弱！做核電的常常說核電廠址是稀缺資源，怕地震，怕海嘯，怕冰凍，自從出了911，現在還怕大型商用飛機，為何？ Not Stuff enough。在50年後的將來，高魯棒性的鉛冷系統能讓核電廠更剛強。
不過開發的嶄新機組（不是新堆型），即使重大設備製造、出廠試驗、機組調試過關，仍然不能難斷言不會出現其他異常情況；即使安全性能達標，經濟性能仍然有待證實。例如，AP1000提出所謂「主泵運行60年不檢修」，然後你主泵直接做不出來，這一切不都是「然並卵」？

2 光伏系統

我沒做過光伏，下面說的都是自己的想法，知乎專家大牛輕拍。

談及光伏注意我加了系統二字，畢竟你單純的弄幾塊光伏板子曬著太陽，燒點熱水洗洗澡，暖暖地板，nonono, 這不是五十年後的光伏。五十年後的光伏應該是一個系統，應該是光伏發電+蓄電池+孤島電網組成的一個個分散式能源系統。

前幾年不敢講這個思路，為什麼，我室友跟我說前幾年他們做太陽能薄膜電池用的材料是3萬1克，現在已經到四位數；有朋友做分散式能源，也就是微電網，前幾年國家連立法都沒有，一團糟，現在立法了，國網自己開始推這個概念；而電池的發展更是像坐上了火箭一樣，什麼鋰電池，燃料電池都快OUT了，我師兄本科同宿舍的哥們做鐵基電池，什麼充電效率，總儲能能力，蹭蹭的往上竄，不知道是不是水，就是水人家也水出了NATURE，評上了教授。或許五十年後電池儲能的發展不一定就是鋰電池鎳電池甚至也不是鐵基電池，但是可以肯定的是電池儲能能力必定可以調和光伏系統晚上無法供電的尷尬，誰說我山區人民晚上就不能看個片擼啊擼，哎喲趕緊剎住。我的思路是這樣的，光伏的發電效率和經濟性提高到尋常邊區山區百姓家組一個光伏孤島系統的經濟壓力就跟安一個001電視天線相當；儲能系統（看好電池儲能）能做到一晚上通個宵LOL，洗一晚上熱水澡或者Whatever，總之晚上想用電只要電池沒壞就可以盡情用；萬一儲能電池壞了，孤島電網也可以智能的接入大電網系統（你要是問怎麼接入，說不定無線傳輸實現了呢），就是貴一點，但是可以保證基本用電需求，不至於黑燈瞎火洗涼水澡或者感冒了沒有開水喝即可。

最後貼一張19世紀初人類尋求利用太陽能的古樸圖片，與那個時代的人類相比，經歷了兩次工業革命（即將經歷第三次工業革命的）洗禮；經歷了20世紀初期科學理論井噴的的2015年的人類其實正站在技術革命的漆黑黎明守望浩瀚的星空，堅持一下，會是艷陽。

這是一個最好的時代。

全文完。

參考文獻：

[1]演講人：白春禮時間：2012年12月30日地點：中國科學院大學·科學與人文論壇

[2] IAEA. Status of small reactor designs
without on-site refueling．IAEA-TECDOC-1536 [R], Vienna：IAEA, 2007.

[3] 王大中，林家桂，馬昌文，等. 200 M W核供熱站方案設計[J]. 核動力工程，1993 ，14 (4) ：289-295.（WANG Da-zhong, LIN
Jia-gui, MA Chang-wen, et al. Design of 200 MW District Heating NPP
[J]. NuclearPower Engineering, 1993, 14(4):289-295. ）

[4] 陳培培，周
贇我國發展先進小型輕水反應堆的一些思考

[5] L. Cinotti, C.
Fazio, J. Knebel, S. Monti, H. Ait Abderrahim, C. Smith, K. Suh LFR
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Luxembourg March 13, 2006 through March 16, 2006 May 16, 2006

[6] Ved
Bhatnagar Overview of Overview of EU Activities in P T Research in the
EURATOM 6th th and 7th Framework Programmes 9IEM
PT, Nimes, FR 25-28 Sep 2006 EC, Brussels

[7] L. Cinotti, C.
F. Smith, J.
J. Sienicki, H. A?t Abderrahim, G.
Benamati, G.
Locatelli S. Monti, H. Wider, D. Struwe, A.
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Potential of LFR and ELSY ProjectBook of Abstracts, ICAPP 2007 Nice,
France, May 13-18, 2007 Paper 7585

[8] IAEA-TECDOC-1289 Comparative assessment of thermophysical and
thermohydraulic characteristics of lead, lead-bismuth and sodium coolants for
fast reactors IAEA June 2002

如果有一個智庫，要從政治、經濟的角度預估未來世界的經濟發展水平；再根據經濟發展預估能源需求量，需求形勢；要從技術發展的角度預估各種形式能源的發電成本，可利用規模，得出結論；但是，50年是一個很長的時間段，預測將非常不準確。

然後我就瞎扯：

在經濟技術都樂觀的情況下，實現的廉價的非化石能源替代。

目前來講具備市場價值的能源包括化石能源，核電，風電，水電。從能源總量上來說，按目前增長速度，50年後仍能滿足需求的能源包括太陽能、風電、核電（裂變）、地熱（乾熱岩）、海洋物理能源（潮汐、波浪、洋流、溫差），生物質能（不依賴於耕地），化石能源在部分地區將枯竭，石油生產可能到達頂峰，但煤、天然氣（包括非常規天然氣）、油頁岩仍將有巨大的可開發量，在50年後應當具備經濟性的能源包括太陽能、風電、核電、生物質能（不依賴於耕地）。地熱（乾熱岩）與海洋物理能源（潮汐、波浪、洋流、溫差、鹽差）、核電（快堆、核聚變等）的遠期經濟性不明朗，無法預估。

從目前的能源形式來說，電能、熱能、液體燃料是三種最重要的能源終端形式。用於運輸業的液體燃料生產目前主要來自於石油工業，若廉價石油資源枯竭，高價原油和非常規石油仍有一定產量，基於煤、天然氣的合成石油，油頁岩乾餾油在高油價下具備經濟競爭力，並將代替石油作為化工燃料，生物質能（不依賴於耕地）是唯一一種可以提供液體燃料的可再生能源，但就效率而言是依賴於電力供應成本的。個人認為海洋運輸的重油被LNG代替，電動汽車大發展但仍主要限於乘用車。

按歷史經驗，電力在能源終端中的比例將繼續增加，尤其在發達的工業化經濟體當中。如果能解決廉價的電網級儲能手段，太陽能、風能的比重將有極大的增加，否則在大區域電網中的比例依然限於一個較低的水平，電網會更加依賴於核電。工業國的水電和陸上風電、近海風電開發將接近技術可開發量上限，遠海風電開發有相當規模。火電比例在高能源價格下競爭力減弱，但坑口火電、城市附近的天然氣聯合循環仍將保持一定容量。

核電在世界範圍內比重至少會維持現狀可能增加。現有核電技術至少會發生一次沒有場外風險的嚴重核事故，可能發生一次有場外危害的嚴重核事故。新一代核反應堆將進入商業運行，但成本並不佔優。鈾工業規模將進一步擴大，海水提鈾在經濟上可行，閉式燃料循環仍將在經濟性上仍處於不利狀態，乏燃料繼續成為反核的重要理由。

結合中國國情假設光伏成為一種廉價能源（度電相當或低於水電成本，並且維護量極低），中國在西北荒漠、西藏建設超大型光伏電站群（億千瓦級），然後結合南水北調西線及擴展工程，利用巨型泵站（千萬千瓦級）和巨型水庫群（多座百億立方米級水庫）進行抽水蓄能—調水工程，一方面對光伏發電量進行蓄能調節，東送東部，一方面將大量水量調入黃河上游和河西走廊，並利用新疆-鄂爾多斯盆地的煤炭資源、西北荒漠的光熱資源進行煤化學—微藻聯產，解決液體燃料和石化原料。

悲觀情況是，非化石能源替代失敗，原油供應與糧食供應的緊張最終導致全球範圍的經濟蕭條和局部戰爭，然後大家還是發達國家繼續用化石能源為主，核電水電風電光伏補充，一些發展中國家試圖殺死其他發展中國家最終變成失敗國家，世界能源消費總規模得以控制。最悲觀的情況大概是，祝蘑菇豐收，老鼠滿倉。

就喜歡這種小眾，爭論型問題。

@容雲 @ tom zhang, 兩位都非常專業，學習了！

能源討論的問題，這是我之前的回答

新的能源革命性進展何時能到來？ - 福瑞死特羅的回答

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從原則上來說，題主這個問題，討論的是電能還是能源？？

受益於電磁技術，電能是目前全球使用最廣泛的能源形式

但是電能≠能源！

於是，我先討論50年後電能還是不是主流的能源形式。

電能的優勢，其高傳輸性。

樹上的同志，水裡的同志，鐵窗後的同志，你們身邊或許有或許沒有發電廠，但卻一定有電。

電能的傳輸性特點，幾乎跨越了時間空間，電網的使用，將能源按需分配進千家萬戶。對比石油天然氣，電能在這方面的優勢簡直沒得比。

電能的缺點，其儲存性。

我們都知道只有電容是具備儲存電能能力的，這就是正統意義上的電池。傳統意義上的電池，電解水、抽水蓄能等，都是將電能轉化為其他易儲存的能源形勢，這麼做的原因，就是因為電能太過於難以儲存。

這兩點註定了電能的特點：

網式管理

高頻使用

供需平等

這三點幾乎是這個時代的哲學、經濟學、各種學所追求的極致所在——在20世紀初發明發電機的時候就全解決了。

誇張吧~電能就是這麼誇張炫酷吊炸天的東西。

那麼這玩意能被替代么，或者說具備能被替代的理由嗎？

個人覺得很難，先不談別的，電能在人類社會根基太深，我們目前所有的技術都是基於電的技術，使用上都沒有遇到任何致命問題，特性雖不完美，但都沒有可以挑剔的缺點。如果我能預見50年的話，我認為仍是電能的時代。

沿海的同志們，家裡面現在的天然氣，外面跑的天然氣計程車都是收益於西氣東輸工程。這一個超級工程，勉強滿足了江浙滬的天然氣供應，但這部分天然氣除了炒炒菜跑跑出租再干別的就不夠了。於此同時東莞的同志們前些年夜夜笙歌燈紅酒綠時需要的電則是一條800kV特高壓搞定的，這條800kV特高壓線所能提供的電量，整個工業大省廣東如今都用不完。

後人類進入後石油時代，化石能源的開發也會日漸式微。

ok，上面的結論，50年後我們仍討論電能。

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不知道題主為什麼要著重比較光伏和核電？

好吧既然你這麼問了...

工藝上，上面@的那兩位在各自的領域已經答的很好了。

除了一點稍微補充，tom zhang講的光伏，和 @容雲講的核電，基本上都有點以偏概全。比如tom zhang說的光伏是光伏發電+蓄電池+孤島系統所構成的，沒有講到核心，而且這樣稱呼也不準確。分散式系統的最大特點就是麻雀雖小五臟俱全，光伏發電系統就是由發電-傳輸-余電儲存構成的，因為單純的光伏發電未必穩定，在孤島系統中，必然要有餘電儲存裝置，就好比家裡面的水來源就是老天，下雨就有水喝，那麼又不可能天天下，在下雨的時候肯定要把多餘的雨水收集起來留著晴天使用。而容雲講的核電幾個主要問題確實很有見地，核廢料是個非常頭疼的問題，在一個就是地球熵增的問題，這個概念我都是剛了解需要回去補補課。但問題在於一點，容雲提到核電站需要大量的冷卻水，所以導致選址非常麻煩，沿海的水都不要錢，放在內陸成本就高了不少。目前國內的核電站都在沿海地區就是這個原因，但在籌建中的核電站卻開始大面積撲向內地。原因就在於抽水蓄能技術的推廣，在電價谷值時消耗電能把水抽到蓄水庫做冷卻水，在電價峰值放水同時發電，這樣這部分水本身都具備了經濟效益。感慨人民的智慧是無窮無盡的。

講了這麼多，直接切入主題。作為新能源的鐵粉我只講好處，這不過這好處永遠是雙刃劍，我開了這邊的鋒，另一邊自然就露出來了，各位看官自審。

光伏的最大好處是分散式，就是能源的供需是離散的。我有一片草原，三里一戶十里一店，草原上就有我和我自由奔跑的馬兒。你說你是給我架根電纜好，還是我在門口裝塊光伏板子好。歐洲的新能源開發的比較多，主要是這個原因。家家都小院子，城鎮化做的都不錯，住的都很偏，標準地廣人稀，做分散式有優勢。但你要換成大北京通天苑試試，幾十萬人的社區，你就給它蓋一個光伏鳥巢都未必夠。

核電的最大好處，就是在保證安全的前提下，想怎麼發怎麼發。火電看煤供應情況，水電分枯水期豐水期，風電得刮點兒小風吧，光伏你不可能不要陽光吧。那我核電愁啥了？鈾嗎？這東西絕對夠夠的，至於需求多少我不管，通天苑也好小別墅也好，統統發。發完不夠接著蓋電站。當然，只要保證絕對安全的情況下，不出事的情況下，恐怖分子不打劫的情況下....但這世界只有萬一沒有一萬。上面說的模塊化小型核電站我是不敢恭維的，這麼NB的物質，完全模塊化市場化還得了?

發展核電必然會走出一個強權型政府！

發展光伏必然會削弱執政黨的權力！

請記著這兩句話，這才是這兩者在政治上的差別。

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站在未來能源需求的角度上，我個人是更看好核電的。無關於技術問題，因為人類的貪婪和想像使得我們走到今天這步，未來這種貪婪只會增加不會減少。分散式能源更像一個烏托邦，一個理想社會。

但核電也非究極動力源，題主知道宇宙魔方嗎？？

好吧是我想多了....

感覺樓上的回答都太主觀，所謂屁股決定腦袋。趁著西班牙國家德比中場休息，附兩張圖圖簡答此題，數據來源於國際能源署IEA的《世界能源展望 2015》

1.到2040年各種能源的比例

2.相對2014年，到2040年不同能源的成本變化

純純的民科範和產業一本道互動，看得我感動地笑了。

現在普遍看法是能源本身不是問題（新油田、頁岩氣等等），以後的能源肯定是多元化的。

一、說個美國的計劃，美國現在把能源當做是國家發展方向：

奧巴馬政府計劃發展無線輸電，這個技術已經有眉目了，厲害的是後面：

放衛星，空間太陽能發電，然後無線傳輸到地面站。

美國國家計劃是2025年開始放衛星，2050年達成4~8個衛星，供全美1/4~3/4的電量。

二、核能

核能由於福島的問題，現在很多國家政策層面排斥，德國日本還有完全退運核能的打算。

但是技術方面核能還是不斷進步的，福島看似給核能打擊，其實相比切諾貝利，福島事件大大降低了人們對核能的恐懼------------ 就算出現團滅事故，也不就這麼回事兒嘛（相比切諾貝利，福島其實說明核電站團滅是可以接受的）

而且以後核電站還會越來越安全，也仍然有很多國家堅持發展核能。

三、現狀

現在業界共識是以後能源肯定是多種渠道發展，每個國家不一樣，北歐以風光等新能源為主要發展對象，德國現在在搞清潔煤，法國肯定還是核電，美國搞頁岩氣，分分鐘是能源出口第一大國，續費50年啊。

中國目前搞法是高壓輸電+水電，適當核電，力圖降低火電比重。中國勘探成果也很迅速，西部和南部石油能源底氣也是越來越足。

四、節能

目前整體能耗十分底下，節能技術發展也很快，

比如被動式房屋，配合太陽能，德國單體房屋能做到0能耗（少量供暖製冷即可滿足需求）

這個技術已經成熟，以後發展起來，北方住宅可以取消供暖，節能力度非常大。

首先要贊同樓上說的，未來的能源是多元化的，這一點從歐洲和美國的能源構成就可以看出來。而且從能源安全的角度看也是必然。

核能和光伏應該是前途最光明的。但是要說五十年內成為世界主要能源還是有難度的。世界燃氣聯盟（IGU）在2015年6月舉行的世界燃氣大會上的報告顯示，未來五十年，天然氣將成為世界上最主要的能源。唔，證據我也拿不出來……

謝邀，

不贊成核電成為主流能源，核電的副作用太大，是人們難以承受的。

理由如下：

1、污染，現在的核電是裂變，核廢料存在污染性。

這個污染風險主要是指在長時間跨度下因為各種意外所隱含的風險，包括核電站超期報廢后的處理問題、遇到地震、事故等意外事件造成的污染風險等，小概率事件在大尺度上仍然是必然發生的，人類掌握核能不過幾十年的時間，但出問題的核電站所影響到的地球面積已經是很可觀的一個數字了。這還是在核電未成為主流的基礎上，如果核電變成主流能源，在長時間跨度上的風險是非常可怕的。

2、散熱水的問題，也就是選址問題，因為需要大量散熱水，核電適合建設在海邊，而我國沿海為經濟繁榮區，人口密集，附帶風險太大。

3、地球排熵問題、地球的環境平衡點源於太陽——地球的輻射平衡，在這個輻射平衡內的熵增是已經被環境認可了的，而核電的熵增是不在這個循環內的，屬於額外熵增，這些熵增必然影響甚至破壞地球原有的熱力學平衡，而這個平衡，正是我們賴以生存的環境的基礎。

基於以上觀點，我認為我們需要首先向太陽——地球輻射平衡內的熵增去要能量，也就是提升對太陽能的利用效率。太陽本身就是一個大號的核聚變反應器，並且污染部分主要在地球之外解決了，向太陽要能量是完全有基礎的。

以下是我的研究：

1.
光伏是清潔能源，包括硅光伏、薄膜光伏、聚光光伏等，特點都是有光照時才能發電，所以光伏併網帶有波動性。成本問題和併網波動性阻礙了光伏的發展。

沼氣是清潔能源。沼氣發電系統建設成本約為光伏系統的1/3。但沼氣池只在22~55℃才正常工作。沼氣發電採用內燃機或燃氣輪機，發電效率可高達52%~58%，發電功率便於調整。

通過將光伏和沼氣相結合，在光照不足的時間段用沼氣發電補充光伏發電功率的不足。用太陽能餘熱及沼氣發電機尾氣加熱沼氣池，維持沼氣池工作溫度。

2.
本人研究的反射聚光光伏是第三代光伏發電技術，特點是廉價且長壽，屬於機電式發電技術。採用拋物面玻璃鏡反射太陽光，陽光匯聚1000倍到受光器，約7平方厘米的砷化鎵電池就等效於一平米硅光伏電池，砷化鎵光伏電池將光能轉換為電能和熱能。

砷化鎵光伏電池效率已經能夠達到41%。加上散熱器回收的熱量，綜合利用效率更可能大幅度提高。

若將該系統設計為零件可更換的易維護系統，有望大大延長使用壽命，使用幾十年應該是沒有問題的。

由於種種原因，西方一直未能走向零件可更換聚光光伏系統。一個電池損壞就要更換整個電池陣列，巨大的維護成本造成這些研究最終都失敗了。其中以色列的Zenith Solar以4.5億價格出售給我國三安光電，但最終仍然是失敗的，三安已將該部剝離。

我歷時9年，經過多次實驗和改進，找到了一條可以平衡各項約束條件的技術路徑，系統中每個電池、每個零件都可以獨立更換。維護成本大大降低，整體系統壽命可大幅提高。

3.
為了在我國具體條件下實施光沼互補，我設想可以建設農工結合的光沼電站。沼氣系統按照工業模式建設，工業化運作。農田種植的植物用來飼養動物，秸稈等有機廢物和動物糞便作為沼氣池原料。沼渣可作優質肥料。有機廢物被納入封閉的發電循環，降低了大氣甲烷排放。

綜合光伏發電、沼氣發電和養殖收益後，光沼電站的成本將進一步降低，以0.5~0.6元/度的價格平穩入網應該是可以期待的。

光沼互補可靈活布置，通過互聯網根據用電情況動態調度沼氣發電，及時彌補太陽能發電功率的不足，實現電網平穩。

4.
光沼電站的普及，會遇到勞動力不足的瓶頸。為此，我還設想可以建立「工學」形式的教育基地來破解它。「工學」建在光沼電站集中地，學員半工半讀，包吃住，發生活費，寬進嚴出。電站可與現有大學聯合辦校，從電站獲得資金，高薪聘請教師授課。變固定勞動人口為流動勞動人口，來解決農村勞動力流失和勞動力再教育問題。

5.
光沼電站產業鏈條長，但鏈條各環節多為成熟技術，許多現成企業已經存在，為了整合產業鏈條，政府介入和企業聯盟的建立是協調各企業分工合作的重要途徑。企業聯盟職能包括：規範和管理知識產權，促進和協調開發立項，進行法律、定價、生產、金融、質保等協調工作。通過企業聯盟促進企業間公平競爭、互利共贏，並對電站提供持續保障。

光沼互補系統框圖

沼氣池溫度特性圖

光沼互補輸出波形曲線

這個波形是模擬的，在現實中還有水利發電等可以在沼氣和光伏功率都不足時進行補充，另外如果給沼氣發電接上天然氣管道，那麼沼氣發電機組就能變成非常優秀的調峰動力了，不用擔心沼氣的不足。

受光電池組布置結構

准槽式結構反射鏡組

鏡子只有0.4平米左右，也就是0.6*0.6多一點，4個電池2x2布置，電池帶二次聚光器，這樣每個電池都有兩個邊向外，導出電流和獨立更換電池都很容易。

這個尺寸的反射鏡反射出來的光功率不到400W，即使照射到鋁外殼上，也不足以燒毀外殼，所以是安全的。

鏡子是偏軸的，排列成為準槽式結構，這樣還能清潔。

受光組件外殼及散熱器布置圖

4個電池電池支撐在銅板上，銅板背面焊接熱管，共兩根熱管，每個管負責散熱兩個電池，熱管形成H型結構，熱管連接到兩個盤管散熱器，鋁拉伸結構的支架，在支架上盤繞鋁管或者銅管。

盤管散熱器長度可以隨便設定，現在是180mm長，6排平行盤繞，散熱餘量很大。現在用的4mm薄壁鋁管

按照內蒙古的光照條件計算，假設在1km2面積上建設10MW的光沼電站，光伏和沼氣發電都配置為10MW，光伏建設成本8元/W，併網電價0.55元，試做沼氣和養殖收益經濟核算表格（第一年）：

因為樓主提到光伏發電，轉載一篇帖子的一段

轉載自：

範式春夢中的地球工業文明：低熵體的困境和下一級技術台階（技術大停滯的第三版）

3.2.1 早早敗落的太陽能/光伏噱頭

　　從上世紀70年代開始，已經爆發了四次石油危機，最近一次發生在21世紀。面對高昂的油價，各大經濟體試圖通過發展新能源技術來擺脫困境，其中尤以太陽能最具吸引力。

　　太陽能，一聽名字就給人暖洋洋的感覺。所謂萬物生長靠太陽，太陽能天生就高端洋氣上檔次。伴隨著石油價格的一路上漲，光伏產業也在全世界（尤其是中國）蓬勃發展起來。

　　除了高油價，光伏產業的興起另有幾個因素,首先看歐美,一方面,歐美，尤其是歐洲要在道德上裝逼，想推動全球溫室氣體減排並謀取主導地位,光伏產業引起了歐美人的「興趣」。通過了一系列的法律來推動光伏發電市場的形成，與法律同來的是大量財政補貼。另一方面,光伏器件的生

　　產等於是把中國的廉價能源和環境成本固化下來,讓歐美在幾十年的時間內緩緩釋放，而對於中國，一個詞就夠了:GDP. 我死後哪管洪水滔天各方合力下，光伏產業大幹快上，輿論界也隨之起鬨，大唱讚歌。

　　但絕大部分人都有意無意的忽略了兩個事實：

　　（1）光伏產業的技術基礎是光電轉換，快100多年的歷史了。在這麼長的時間內，並沒有重大的基礎理論突破，使得經濟性的電力轉換效率達到產業化的要求。經常在一些刊物上看到報導，說光電轉換效率能達到20%，甚至30%。但所有這些報導，如果你深入探究下去，都是扯淡。打個比方：用黃金做的轉換器件，效率能達到30%，但這有實際意義嗎？

　　（2）光伏器件生產過程中的高能耗和高成本。儘管表面打著清潔能源的旗幟，但光伏器件的生產其實是一個高能耗產業。

　　兩者結合起來，導致光伏收回成本所必需的終端售電價格很高:

中國光伏上網電價政策正式發布

　　根據資源狀況和發電成本測算出適用於各區域的光伏標杆上網電價，分別為一類資源區0.8元/kWh，二類資源區0.9元/kWh，三類資源區1.0元/kWh，四類資源區1.1元/kWh。

　　而水電上網電價不到0.2元,火電在0.3元左右,沒有國家財政補貼,電網公司除非是白痴,否則根本不感興趣。

　　依靠歐洲天量財政補貼發展起來的光伏產業，最終被08年金融危機打回了原形。歐美08年之前可以裝逼，但後來的金融危機和歐債危機暴露了歐洲很多國家已經寅吃卯糧，根本不可能再維持原來的巨額光伏補貼，有限的資金和市場要留給本土企業，於是歐洲市場對中國的光伏企業關上了大門。另外，歐洲當年開放市場的前提是中國先買它們的製造設備，歐債危機前，歐洲的光生產線和設備已經把中國塞滿了，全球產能都過剩了，自然要卸磨殺驢。於是從12年開始，國內光伏產業陷入全面危機，無錫尚德甚至破產，給中國造成了大量銀行壞賬。

　　面對市場危機和高成本的指控，光伏發電相關利益團體依然嘴硬，振振有詞反駁到：未來隨著技術的發展，光伏發電成本價格會大幅下調；即使不下調，現在發電成本高，將來其它能源價格上去了，光伏發電就有競爭優勢了。

　　這種觀點利用了人性的一個弱點：健忘性。遠期目標能否取得，和現在獲利其實關聯性不大，但能忽悠則忽悠，光伏的口號從上個世紀80年代就開始鼓吹，相關產業鏈的利益集團一直用快了快了來遊說大眾。給出兩個例子

　　(1) 最早的如80年代初的報導：

　　安在轎車車頂上的太陽能發電機

　　【摘要】：正西德的AEG·特勒豐肯公司在伏克斯瓦根汽車廠生產的帕薩特牌轎車車頂行李架位置上安裝了太陽能發電機,功率為160W,可補充車用發電機,為蓄電池作充電之用,從而能節約汽油消耗5％。目前正處於試驗階段,製造成本很高,經濟性不好。但據該廠專家稱,到八十年代後五年內,那時能源價格還要上漲,而太陽能發電機成本則將下降,投資在幾年內就能收回。

安在轎車車頂上的太陽能發電機--《世界汽車》1983年02期

　　30多年過去了，不知道那些專家是否臉面依舊。

　　（2）再看2007年的報導：

　　然而，太陽能的前景是更加光明的。一些公司表示，技術的進步將在今後短短三年之內，使太陽能電池板裝置價格減半。德意志銀行也表示，到2014年，算上能源的節約，太陽能發電系統的價格將可以與傳統電力相抗衡。

太陽能發電前景充滿陽光

　　現在到了2015年，光伏發電仍然沒有任何價格競爭力。

　　光伏產業鏈一直刻意迴避的一個事實：光伏不是新技術，其基本原理已經出現百來年了。由於期間沒有爆發技術革命，一直進行的都是緩慢的技術改進。而且很要命的是，容易改進的地方都已經改進了，剩下的都是難啃的「大老虎」。目前光伏沒有任何技術革命的可能性。百來年都沒有趕上傳統電力的生產效率，難道下面10年就能來個大躍進？

　　另外，光伏利益團體把希望寄托在其他能源價格翻番上。但光伏其實是一個高能耗產業，從生產器件到維護，要耗費不少當期能源，光伏的高成本反映了產業鏈的高能源凝固度，現在的低能源環境，光伏是高成本，將來石油價格漲到300美元一桶，光伏的成本也會相應上升。

　　個人認為，國家和社會對光伏和風電的策略應該是：在一些傳統供電難以企及的地方，可以採用光伏和風力發電。但國家有限的資金不應該像現在一樣大力補貼發電，而是應該鼓勵研發，期待真正技術革命的到來。在技術臨界點後，再來大力投資。

　　從長遠看，如果光伏發電的技術有比較大的突破，光伏發電的比較效益有可能體現出來，但光伏的能源密度太低，光伏的可行性必須建立在高能源成本的基礎上，過去300年，人類文明的有序度提高，依靠的是引入越來越廉價的負熵流，高能源成本維持不了現在的工業文明。

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補充一下，

關於光伏發電，其相關利益集團已經悄然後退了

王斯成：2016年光伏發電補貼將下調 2025年無需補貼

「2025年光伏發電就不再需要國家補貼了。現在還不行，但按曲線圖預計，2020年可以達到用電側平價，2025年達到發電側平價。」11月20日於北京舉行的2014中國國際光伏展覽會暨論壇上，國家發改委能源研究所研究員王斯成對記者表示。

　　乍看之下，這一目標歡欣鼓舞。但2011年發布的《中國光伏發電平價上網路線圖》（下稱「路線圖」）曾預測，中國的光伏發電有望在2021年實現發電側平價上網。該「路線圖」由中國資源綜合利用協會可再生能源專委會及中國可再生能源企業傢俱樂部共同完成，王斯成恰是項目召集人之一。

　　據王斯成20日介紹，過去6年中，光伏組件價格下降了86.6％，系統價格下降了83.3％，光伏電價下降76.2％。也就是說，儘管成本大幅下滑，相比於「路線圖」，光伏發電平價上網的時間表反而往後延了4年。

當年說2020年後不需要補貼，現在是2015年下半年了，2021年似乎不遠，但列舉了很多進步後，反而說要到2025年後，因為容易改進的都已經改進了，剩下的都是硬骨頭。

這是一個典型的騙局技巧，真到了2025年了，到時又有幾個人還記得十幾年前說的話？在科技領域，這種索要財政經費的套路已經廣為人知！

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再補充一下，本人研究的方向和光電有點關係，但不從事光伏發電行業，上面的言論都是就事論事，相關數據來源都給出了鏈接，但部分相關利益人員氣急敗壞，好像認為本人犯了什麼彌天大罪。面對行業窘境，光伏產業鏈上各個相關人員的焦急心態可以理解，為自己利益辯護很正常。但誠懇地提醒一下，一個小孩子10歲-14歲，長高了40厘米，千萬不要認為到了20歲，就會成為世界第一高，光伏發電的成本降低之路也一樣。即使光伏發電和火電的上網電價一樣（這個假設實現可能性很低），電網也從內心不願意接收光伏發電，可以到相關電網論壇看看電網從業人員的觀點。最近全國大範圍的棄鳳，棄光報導已經證明了一切。

開發什麼不是看你有什麼，是我想用什麼，高層如是表示。

主流化石，核能。輔助，光電，風電，潮汐，地熱等等等等。

最具戰略眼光^O^/，生物質能，垃圾發電。

別說垃圾發電污染大，放在誰家門口污染不大？禍害遺千年的東西變廢為寶，你說是不是最高戰略眼光？^_^

煤。

研究以煤代油。據國際分析, 由於石油資源的枯竭, 90年代以後石油的產量將逐
漸下降。至年世界煤的產量將增加一倍, 能源結構亦將產生變化煤升至29%—34%

總體來說

總的來看, 世界能源發展趨勢是
① 能源產量近期不會有大的突破。預計石油產量年代將達到最高峰，然後隨著世
界石油產量的下降,，能源短缺的危機將可能出現。
② 能源消費將繼續增長，能源的供需矛盾將十分突出。
③能源結構將發生重大變化。現在以油為主的結構, 將重新被以煤為主所取代。
④新能源在大力開發，特別是核能的比重將逐漸擴大。
⑤為了緩解能源供需矛盾和保護環境，節能工作將引起世界各國的普遍重視。世界上將節能視為開發第五能。

參考文獻：能源的發展趨勢與主要節能措施. 上海交通大學學報. 1989年第三期

煤

對光伏不了解，但也說說自己的看法。

答案必須是核能!!!

自人類開始利用能源以來(不考慮食物的話，大概是火？)，能量消耗源是這樣的：太陽能，化學能，核能。這總沒問題吧。下面我用能源積累順序和時間來證明。太陽能，所謂最清潔有愛無副作用的能源，只要太陽在那，無時無刻都在積累。一方面，萬物生長靠太陽，太陽能被綠色植物吸收，儲存下來，沿著食物鏈被人類的腸胃利用;另一方面，現代光伏產業的飛速發展，人類對即時太陽能的利用邁向一個新的台階，這個問題。。。我不再多說。 ——————————————————————&> 記得我們老師在課堂上給出一組數據(媽蛋，給忘了)，大概是把一小時內照射到一平方米的太陽能收集起來，(假設能量轉換效率是100%)最後得到的能量還不如一碗飯T_T可見僅依靠即時太陽能的話，能量供應不可能趕上人類生產生活需要......

再說說化學能，具有代表性的燃料有：木材，煤，石油，天然氣......簡單的說，人類所利用的這些化學能歸根結底還是來自於太陽能，其中木材儲存太陽能的時間數量級為10年，煤石油天然氣頂多在10000年這個數量級上。而這儲存了萬年的太陽能，支撐起人類上百年的工業文明。無論從可利用量還是從技術成熟度來看，化學能目前都是無法被任何能源取代的(至於風能、地熱能等限制太多，產量低，忽略掉→_→)

看到有的答案說沼氣，省省吧，這只不過是把那些沒利用上的太陽能(化學能)二次利用而已，並沒有根本上解決問題。

———————————————————&>&>———先做一個小結

即時太陽能，產量低，儲存時間為0

化學能，產量大，人類目前主要使用的能源，儲存太陽能時間在萬年以下

核能，艾瑪還沒說...

—————————————————____&>&>—&>—

化學能產量再大，早晚有用完的一天(好像也快了)，所以人類得找新的能源來代替他呀！代替品的要求之一是儲存量大，第二是技術純熟，至於污染，，，越小越好是伐～能源部把目光盯向了核能，為啥？對於裂變能來說，目前地球上的儲量完全可以支持起能源利用的半邊天，法國目前的核能利用佔總能源的80%。但是，由於人類倫理和輿論壓力的影響，裂變能並沒有在全球範圍內得到很好的利用(媽蛋，搞出個核武器就gg 了)。不過，在發達國家，核能的重要地位還是顯而易見的。就連天朝台灣省的核電比例都比大陸高好幾倍你敢信？裂變能的存儲時間....具體數字我說不上來，不過應該是從宇宙大爆炸形成輕元素聚集成大恆星，再發生超新星爆炸時擠壓產生的重核而來。哈哈，這都扯到宇宙史了，從時間上來看，很明顯和化學能不是一個量級的。

再開一個腦洞，那聚變核能呢("o")這得追溯到宇宙大爆炸後的幾秒(還是微秒Orz記不清了)宇宙形成第一個氫原子開始算起，又不知比裂變的時間早了多少......還能不能再給力一點呀......好吧，如果人類能發展出利用更微觀的粒子產生能量，比如希格斯粒子的對稱性破缺作用產生質量之類的(宇宙大爆炸理論中有一個超快速膨脹期，就是由這種能量驅動的)純屬腦洞，要是哪一天真的實現了請各位翻出來給我冠名[捂臉]

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好了，總結一下。

即時太陽能，產量低，儲存時間為0

化學能，產量大，人類目前主要使用的能源，儲存太陽能時間在萬年以下

核能，裂變能，產量大，技術純熟，受到倫理觀念限制，存儲時間從超新星爆炸開始

聚變能，產量巨大，技術不足，一旦成功標誌著人類邁向一個新的文明時期，存儲時間從宇宙大爆炸後產生第一個氫原子開始

付大神能(什麼鬼？)，產量呵呵，技術不明，一旦成功標誌天朝邁向宇宙，征服小綠人⊙▽⊙(泥垢了)

手機碼字，有些地方沒說清楚，不想寫了～

上個拍腦袋的結論吧：未來50年化石能源仍然是主流，天然氣會有較大幅度的增長。而樓上幾位最關心的核能、太陽能、風能不超過全球能源結構的30%。

被樓上回答的理想主義深深的折服，雖然我承認我的確不是特別懂電，跟專業的大牛沒法比，但我有幾個問題想求理想主義者們回答一下：

1、你大幅發展光電產生的巨大電網調峰壓力誰來緩解？你的沼氣地熱發電能不能撐得住你的光伏電網產生的巨大調峰深度？

2、太陽能發電出力具有隨機性、間歇性的特點是眾所周知的，你確定所有的各種工業各個工廠受得了你連續兩天陰天帶來的不穩定？

先回答了這兩我再問別的吧，雖然我確定你一定解決不了。

只是想起一個有意思的事情。日本有個很有名的管理學家叫做大前研一。

他大學的的時候學的是石油專業，有一天他在圖書館裡看到一篇論文，裡面講石油快不行了，核能才是王道。那時候是70年代。

聰明如他，果斷換專業，改學核能。

然後讀研讀博留美。

出來以後去做了諮詢顧問……

沒啥意思，就是說如果預期沒有提到時間因素，不如不預期。

如果不做決策，就是好奇，我覺得也應該是核能。

風能，光伏不靠譜。

起碼現在思路的光伏不靠譜

學新能源材料的，聽老師說，目測最有希望的可能還是核能，光伏之類的雖然發展的不錯，但從經濟效益和發電效率來說，核能優勢更大！

一家之言，畢竟我是學鋰電池的，沾點光伏的邊同時。問題大家討論

集中發電：核電

分散式發電：高空風電

有想與老夫打賭的沒？

能夠利用電能轉化的液體，或氣體狀態的燃料電池燃料

我個人希望是太陽能。

優點：1，完全無污染（不知道製造發電設備在製造過程中產生的污染多不多）

2，取之不盡

3，成本目前已經不高，在未來會越來越便宜的。

缺點：陰天晚上無法發電（但願未來儲電池的技術進步成本下降）