褚君浩 中国科学院院士

一、人类面临环境和能源问题的挑战

联合国预测人类在今后五十年将会面临贫困、恐怖主义和战争，其中主要的两大原因就是环境和能源。

上个世纪，人口增长了四倍，能源消耗增加了六倍。人类生产发展的高能耗、高排放正在加快地球变暖的进程，今天的全球平均表面温度高于过去至少一千年的温度。全球变暖已经严重威胁到了野生北极熊的生存环境。野生北极熊因北极夏季无冰不能捕食鱼类而濒临灭亡，据悉今年以来，至少已有7 宗北极熊猎食幼熊的案例被发现。北极冰川的融化同样威胁到人类的生存，据测算，如果北极格陵兰岛的冰盖全部溶化，那么海平面将会上升七点二米。海平面的上升将会淹没一些低洼的沿海地区，危机到沿海地区人民的生命和财产。

中国作为一个快速发展中的国家，同样也面临着严峻的环境和能源危机。我国SO2 排放世界第一，酸雨面积已超过国土面积的1/3，SO2 和酸雨造成的经济损失占GDP 的2%，据预测中国的煤炭资源还能利用约90 年。

二、太阳能利用是解决环境和能源问题的有效途径之一

环境和能源问题日益突显，全球可持续发展面临着巨大的压力。发展低碳技术是解决环境和能源问题的有效途径。

低碳技术的三个方面：

第一，减碳技术，指节能减排，如LED 照明、煤的清洁高效利用、高效油气资源和煤层气的勘探开发技术等；

第二，无碳技术，包括核能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源技术；

第三，去碳技术，如二氧化碳捕获与埋存。

● 太阳能利用面临的问题

太阳能是发展较快的无碳技术，但是如今太阳能利用还面临很多问题，如：政策、成本、应用等。

成本方面，电池组件占到总成本的一半。相信未来依靠规模、创新、产业链、政策的发展，预测到2016 年，太阳能成本会和常规能源的成本接近。

应用方面，前几年中国是太阳能电池的生产大国、应用的小国，近几年国家政策鼓励太阳能利用，在太阳能应用方面发展速度加快。我国太阳能应用的潜力很大，我国荒漠总面积157 万平方公里（其中沙漠68 万、戈壁57 万、沙漠化土地32 万），只需将我国10% 的荒漠区土地（16 万平方公里）用来利用太阳能，就可以满足全国2007 年的能源需求。

政策方面，世界各国积极发展可再生能源，并提出来了发展目标，欧盟和美国都提出到2050 年100% 利用可再生能源。以下是美国和德国2050 年预计能源结构表。

● 分布式光伏的应用前景

◆ 屋顶光伏

我国集中式与分布式光伏系统装机比例相差较大，分布式光伏系统装机只占到21%。我国屋顶资源：现有建筑面积达614 亿平方米，其中住宅430 亿平方米（城镇194 亿平方米、农村236 亿平方米）、公共建筑89 亿平方米、工业建筑95 亿平方米。我国屋顶光伏安装潜力可达4 亿千瓦以上。

◆ 农业光伏

国家能源局、国务院扶贫办联合印发的《关于实施光伏扶贫工程工作方案》中提到“利用6 年时间组织实施光伏扶贫工程，因地制宜，利用荒山荒坡、农业大棚或设施农业等建设光伏电站，直接增加贫困人口收入。”

国家能源局印发的《关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》( 征求意见稿) 中提出“利用废弃土地、荒山荒坡、农业大棚、滩涂、鱼塘、湖泊等土地资源建设的光伏发电项目。”

◆ 交通光伏

太阳能技术还可以应用在交通方面，包括太阳能汽车、太阳能飞机、太阳能飞艇等。

太阳能与氢气混合动力汽车

Solar Impulse- 载人太阳能飞机

● 太阳能电池技术进展

太阳能电池技术在不断发展，最新的电池转换效率做到了百分之二十，薄膜电池现在最高效率是百分之十八点几。可以预见太阳能技术的发展、太阳能应用技术的发展将会使得我们这个世界可再生能源利用的程度越来越广泛。

三、能源互联网

如今，能源利用方式发生了根本性的变革，引入了“能源互联网”的概念，各种智能化分布式能源系统将覆盖能源生产、传递、交易和管理的各方面。杰里米·里夫金在他的《第三次工业革命》一书中把“能源互联网”看成新经济系统的五大支柱之一。

● 能源互联网的愿景

“能源互联网”具有分布化、小型化、智能化、低成本化特点优势，可安全、可靠地让亿万人在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。然后，他们可以将这些能源进行储存，并用绿色电力为自己的楼房、机器和汽车供电。多余的电力则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。

● 如何充分利用分散的可再生能源发电？

微电网是一种非常有效的利用方式，微电网是能够独立运行或者作为一个整体与公共电网联网的分布式供电系统。

● 能源互联网产业发展的核心产品

美国和欧洲早就有能源互联网的研究计划。2008 年美国就在北卡州立大学建立了研究中心，希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统，在未来配电网层面实现能源互联网理念。效仿网络技术的核心路由器，他们提出了能源路由器的概念。在信息网络里，路由器控制着数据的输送、分配，与其相对应的，能源互联网里的能源路由器也承担着分散协同与交换能源量的重任。

能源互联网重点产业方向的核心产品为能源路由器，其相关的重大突破性技术——能源路由器关键技术，将柔性直流输电技术、储能技术、电力电子控制技术以及数据中心智能信息处理技术相结合，以期在能源互联网中形成分散协同的能量路由与交换机制。