如果全部採用光伏發電，需要多大面積才能滿足全國人民的用電需求？

01-21

特斯拉的老總伊隆.馬斯克在powerwall的發布會上提到如果滿足全美的用電供應，只需要這麼一點點光伏板就夠了！然後給出這張圖
我不知道他是怎麼算的，希望大神能解釋。不知道如果情況放到中國，是什麼情況呢？在中國需要多大面積才能滿足全國人民的用電需求？
BTW，特斯拉推出的這個電池如果換小米來生產是不是能更便宜？

由於一直沒有得到滿意的答案，我自己算了一下，如果有不對的地方，還請指正：

比海南省的面積還小，like this：

-----------------------------------------------------以下是我的計算過程----------------------------------------------

以我們公司目前的生產水平，一塊尺寸為1640*992的組件標稱容量基本在260Wp左右。

1MW需要組件數量=1000000/260=3847片；

組件面積為3847*1640*992/1000000=6257.23平米

發電量放在日照充足的新疆（一類地區）跟放在陰雨綿綿的四川（四類地區）差別是很大的，根據中國氣象局：《2015年中國風能太陽能資源年景公報》數據：

太陽總輻射量取1500 kWh/m2是合理的；確定了Ha的平均值，咱們就可以根據《光伏發電站設計規範 GB50797－2012》第6.6條：發電量計算中規定：

Ep=1500*1000*0.8=1,200,000kW.h。即1MW的光伏組件一年可以發出120萬度電。這與我們公司自己測算數值基本保持一致。

那要發多少電才能滿足我們全國人民的用電需求呢？根據國家能源局的數據（國家能源局發布11月份全社會用電量---國家能源局）可以看到：截至2016/2/22日，2015年1~11月全國全社會用電量累計50493億千瓦時，沒有12月份的數據，姑且認為11月用電和12月用電一樣多吧，2015年咱們中國用了55151億度電。

不難得出，為滿足要求，我們需要551,510,000/120=4,595,917個1MW光伏組件！再根據1MW組件面積計算，4,595,917*6257.23/1000000=2.876萬平方公里！

中國最小的省就是海南省，其土地面積為3.438萬平方公里,也就是說所有組件的面積還不到海南面積的85%！佔全國國土面積的0.3%！

題主的問題已經有人在Quora問過了[0]，以下是英文搬運

設

A = 所需面積

E= 太陽能板效率

H= 日照時長

S= 太陽能每單位面積的功率

U= 美國全年用電量

可得

A= U/(S x H x E)

假設有85%的時間天氣晴朗日光充足，15%的時間為陰天，此時太陽能功率只有10%。每天日照時長取12小時。

H = 85% * 365.25天/年* 12小時/天 = 3725小時

單位面積接收到的太陽能功率約為 S = 250W / m^2，早晨以及傍晚的低光影響已包含在內。

商用太陽能板效率約為 E = 16%

A= U/(S x H x E)

= U / (250 W/m^2 * 3791 h * 16%)

= U / 151.640 GWh/km^2

2014 年美國用電量 4,092,935 GWh

A = 4,092,935 GWh / 151.640 GWh/km^2

= 26,990 km^2

預計實際情況預留+20%面積

A" = A * 120% = 32,388 km^2

效果如圖所示：

//---------------------------------

2014 年中國用電量 55233 * 10 ^ 8 kWh [1]，S, H, E數值不變

A = 5,523,300 * GWh / 151.640 GWh/m^2

= 36,423 km^2

同樣預留+20%面積

A" = A * 120% = 43,708 km^2

效果如圖所示

在東南沿海城市，人口密集，建築容積率大，屋頂發電無法滿足需求，郊外綠地也不宜破壞。因此戈壁灘上的太陽能板，就是中國轉型清潔能源的出路啊。

//---------------------------

P.S.

1. 由於太陽在晚上是不出現的，需要儲能電池將白天富餘的電力儲存下來，晚間釋放，所需的面積約為矩形中的一個小圓圈，具體比例請看題主所提到的Tesla Energy發布會視頻

2. 電網傳輸損耗並未計算在內

3. 這是以太陽能板發電代替其他發電廠的估算，完成可持續能源轉型還需要將所有內燃機車輛替換為電動車，所需能量並未計算在內。

Reference

[0] How do I find the breakdown of Elon Musk"s claim about how much surface area it takes to power the US with solar panels? - Quora https://www.quora.com/How-do-I-find-the-breakdown-of-Elon-Musks-claim-about-how-much-surface-area-it-takes-to-power-the-US-with-solar-panels

[1] 國家能源局發布2014年全社會用電量 - 國家能源局發布2014年全社會用電量---國家能源局

謝邀！

沒有具體數據，無法給題主確切的回答。

只提供的思路吧。

需要光伏發電面積=全國人民用電需求/（單位面積和時間的光伏發電能力*光照時間*空氣透光率*。。。。等）

其中，

單位面積和時間的光伏發電能力隨太陽能板的種類而有所不同

光照時間取決於季節和緯度等

空氣透光率應該小於1

另外還有很多一時想不到的因素添加進去，應該能得出結果了。

以上。

正常比較好的天氣，3個平方一天大概2度電，知道全國用電就可以了

演算法是這樣的，概念性的。

我不是理工科生具體的光伏轉化和發電量測算我不會樓上的各位已經說得聽明白了

但是我要指出的是，有這麼大的面積做光伏發電，還要考慮儲存和消納問題。前者目前似乎在技術上未有什麼進展。後者是國內這兩年存在的大問題，西北和內蒙大片的光伏電站現在被迫棄光，原因就是當地無法消納，而當地的電網輸送能力也沒這麼強大。因此，國家層面上是啟動特高壓輸電線路，而從企業自身來說，越來越多的項目開始轉移到中東部地區。

看轉化率！