[2014-03-24 16:50:50]

    本文系中国科学院院士褚君浩在2013年上海院士专家峰会上所做的报告，褚君浩是中国著名半导体物理和器件专家。据介绍，年近七旬的褚君浩有两个梦：实现“智慧地球”和“低碳地球”，在本文中，他向人们介绍了实现这两个梦想的意义和路径。本文根据现场录音整理，未经本人审阅，有所删减。 

 

    我今天主要跟大家交流三个问题，一个是低碳地球，第二个是光电能量转换与太阳能电池，第三个是迎接新科技与产业革命。

 

    能源与环境：减碳、无碳、去碳

 

    低碳地球，实际上，涉及到能源环境问题。能源与环境，是今后五十年，地球人类面临的十个难题，包括能源、水、生物、环境、恐怖主义、疾病、教育、民主和人口等。其中能源与环境是两个非常重要的问题。

    过去一百年气候变暖，人口增加，二氧化碳增加，温度增加，因此这根曲线是在1900年以后，也就是最近一百年跑得特别快，即从20世纪开始往上猛涨。现在的确也是情况蛮严峻的，南美洲的冰川都融化了。

    地球上的淡水都在冰川里占70%。所以现在问题蛮严峻的，北冰洋，原来的熊靠冰上打个洞，鱼就游到洞这边来，北极熊抓着吃，现在冰化掉，不能打洞了，就大熊吃小熊，现在发现好多小熊的骨架实际上都是给大熊吃掉的，而且是恶性循环。格陵兰岛，1992年上面的冰雪还是很多的，到2002年就很少了，如果把这点冰化掉的话，海平面将上升7.2米。如果上升8米是什么概念？意味着上海、杭州、苏北这些地方都在水里了。情况是蛮严重。另外，如今雾霾很严重，环境非常成问题。

    第二个问题是现有的能源开始越来越少，油、煤、天然气、石油总是要烧光的，按照我们现在的速度烧下去，总有一天要烧光的，我们还是要利用太阳能，可以无穷地给我们提供的太阳能。所以说现在发展低碳技术、低碳地球非常重要。

    现在发展低碳技术有三个方面，就是减碳，无碳，去碳。减碳，节能减排、用LED，这些都是减碳。无碳技术就包括核能、太阳能、风能、生物质能，这些都是可再生能源技术。去碳技术就是把二氧化碳捕获再埋起来。我们现在要呼吁建设一个低碳地球。

   

    太阳能：扩展应用、提高技术

 

    下面我就说说光电能量转换与太阳能电池的情况。

    我们现在可利用的能源包括核能和太阳能两种，核能裂变，资源有限，聚变技术困难，主要是难以控制，真正聚变可以控制的话，能源问题就很好解决了。而现在的太阳能作为可再生能源里面的一种，发展比较快，并且它的资源还是比较多的。比如我们地球上面一天一个平方米，像上海这种地方，大概都有4度电左右。你要是有十个平方米，就有40多度电的能量。如果你的效率是10%，那么就是4个字。一个家庭里面用十个平方米左右的太阳能电池板，这个太阳能电池板的效率是10%，一个月就有120度电。我国的荒漠面积是157万平方公里，拿出10%，装上10%的效率的太阳能电池，就够我们一年所花的。

    现在国际上对可再生能源的期待非常高。比如欧盟提出2050年100%可再生能源。美国提出来2050年80%可再生能源。中国现在也开始往上提了。

    但利用太阳能，其在政策层面还有一些问题，这个问题主要表现在辐照资源分布不均衡。比如说我国西部、东部、北部，资源不均匀，而且一年四季的差别也很大，下雨、刮风的差别也很大。比如说，6月、7月、8月，这是太阳能辐射能量比较大的月份，但是其他月份，它的能量就相对小。同样，一天里面也不一样。另外，现在利用太阳能的成本比较贵。

    现在中国的情况是“生产的大国，应用的小国。”为什么是应用的小国呢？主要还是说太阳能发电是垃圾电，不稳定。第二是成本贵。的确人家也要算成本。比如说，我们现在组件十块钱，如果这十块钱，我是贷款，25年的利息加上去这个十块变成30块或者是50块，一瓦现在发一度电，可以用25年，25年卖给国家是一块钱，是25块，算算不合算。

    出路在什么地方？要么是降低每瓦的成本，要么是降低贷款的利息。另外就是提高上网电价。那么这些措施里面，只要有一个措施行，可能就会使得它的应用得到推广。

    到2012年为止，中国的太阳能主要起示范作用。比如说世博会，非常好，主题馆25%是用太阳能电池的能量。主题馆号称是“世界最大的太阳能屋顶”。而虹桥枢纽，比世博会的主题馆还要大。世界最大的太阳能屋顶是虹桥枢纽站了，号称可以节省标煤多少怎么怎么，但它只有示范的作用，推广还很有问题。

    我在上届人大的时候，就提出有关太阳能的第19号代表议案。《科学》（Science）杂志也采访我对于太阳能的看法，我的观点主要是两个方面，一个是要扩展应用，一个是提高技术。应用一旦打开以后，中国太阳能的事情，我说可以解决60%—70%。现在我们有些家庭，会在屋顶上安装太阳能热水器，我相信将来会逐步出现分布式太阳能利用的情况。

    据我所知，现在很多的企业都拿到了有关太阳能的工程。比如说上汽集团拿到这样的项目，就可以在他们的厂房屋顶上造一个平顶太阳能发电，这将会是很大的发展。

    现在我们光伏发电到2020年达到1%，2040年21%。“十二五”规划2015年达到35GW，这都是这两年修改的计划。

    光伏的利用，主要是几个方面，一个是集中式的光伏电站，一个是分布式光伏发电系统，还有农村电气化，工业应用，光伏产品的分散利用。应用一定要加强在这五个方面，并网和离网，这样如果加强了以后，整个光伏会对环境的改善逐步发挥出它的作用。光伏企业也会逐步走向繁荣。

    我国的屋顶资源很多。有统计说目前国内的建筑面积达614亿平方米，包括住宅、公共建筑、工业建筑。所以它的安装潜力可以是四亿千瓦以上，建筑高层住宅不大容易装，但是农村的或者是城镇的，有一些矮的房子还有公共建筑和工业建筑有非常大的潜力可以安装太阳能发电。

    并网集中式的光伏电站，现在比较大的有20MW并网式的光伏在徐州，另外发展BIPV，造房子的时候就把光伏组合进去，就像我们世博会等等这些都是这样。还有BAPV，就是建筑附加光伏系统，先房子造好以后，再把光伏件搞上去。另外就是发展分布式离网光伏电站，这是比较好的。

    所以现在存在两种情况，一种是直接送到网里去，一种是直接用光伏发电来开动我们的电视机、电冰箱、照明、电机，如果直接开动的里面有一套转换系统实际上也是很好的产业发展的商机。

    农村电气化也是非常重要的，边缘地区的小学、家庭，还有生态环境的改善都需要光伏系统来解决。另外通讯、工业、航天应用等等。

    还有高效率的薄膜太阳能电池的空间应用也很多，飞艇、飞机，将来汽车，电动车等，我想今后会有一部分电动车的电源来自于太阳能。应该说，从应用来讲，我们已经打开了这种可能性和渠道。

 

    产业革命：智慧地球、数字地球、低碳地球

 

    接下来讲讲迎接新科技和产业革命。

    新的产业革命和新的科技一定是跟我们建设智慧地球、数字地球、低碳地球相关的，把信息技术与建设低碳地球、建设智慧地球相结合，是我们人类当前最最重要的问题。和我们的制造业相结合和各行各业的结合，这是我们这个产业革命中最最重要的。

    第一次产业革命，有机械化，有了纺织机，有了火车、有了轮船。第二次产业革命，是19世纪，能量守恒转化定律和电磁学规律。有了电报，而且有了汽车工业。二十世纪初，发生过第2.5次产业革命，这是近代物理的发现，固体物理、现代化光学、半导体科学规律的发现，促进了我们信息化的发展，2.5次产业革命，是为第三次产业革命做好了充分准备，第三次工业革命将是信息化和能源技术，和其他的智慧城市的建设和各种方面的结合。

    第三次工业革命到底是什么？现在大家都在研究，我们也有一个课题组在研究，但是它肯定是跟我们的新能源技术、低碳地球的建设、智慧地球的建设，以及跟我们的生命科学、制造技术密切相关。

    如能源互联网，是第三次工业革命里面非常重要的一个方面。我认为它主要是能源结构转型、就地收集能源，就地存储能源，能源互联网这样的概念。

    假如我们有十个平方米的太阳能电池，一天有四度电，一个月就是120度电，一年就是一千多度电。因为毕竟功率不够，必须要大家互相连起来，大家都连起来，如果不够再从网里取电，多了的电再送回到网里。这样就融合利用分散的可再生能源系统。信息互联网已经造成非常大的产业，我们能源互联网一搞又是很大的产业，包括储能系统，包括能量路由器，包括各种可再生能源，又会产生新的好多产业。

    有说法是，一种建立在互联网和新材料、新能源结合基础上的第三次工业革命即将来临，这是正确的判断，当前上海市也要为迎接第三次工业革命，做出一些作用。首先是依赖于信息技术，集成电路技术等核心技术。另外一定要把信息技术和智慧城市建设，和低碳城市建设，和各种先进制造业结合起来，以新型工业模式改变人的生活方式，改变我们的生产方式。 

 

    人物档案：

    褚君浩，1945年出生于江苏宜兴，2005年当选为中国科学院院士。是中国半导体物理和器件专家、中科院上海技术物理研究所研究员、华东师范大学信息科学技术学院院长、上海太阳能电池研发中心主任，现任中国科学院上海技术物理研究所科技委副主任，兼任浦东新区科技企业创新研究会会长，连任上海市科普作家协会理事长。

    （本文刊登于2014年第2期《浦东开发》杂志）