下一代的新能源與新材料產業(yè)比想象中更重要

下一代的能源產業(yè)，比想象中更重要。

據(jù)美國《大眾科普》雜志（PopularScience）報道，國際能源署在3月發(fā)布的一份報告中預測，隨著人工智能模型和加密貨幣挖礦的發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心的能源使用量在未來2年內將翻一番。

全球熱門的人工智能（AI）數(shù)據(jù)中心需要越來多的能源。

據(jù)預測，到2030年，智能計算的年耗電量將達到5000億度，占全球發(fā)電總量的5%。

如果把人工智能和各種AI應用比喻為“大腦”，那么這個大腦會需要很多能量。

OpenAICEO山姆·奧特曼在訪談中曾經表示，在人工智能時代，世界未來將有兩種重要“貨幣”——算力和能源。

不僅僅是人工智能需要更為宏大的能源維護正常運轉。整體社會的進步發(fā)展，也將需要指數(shù)級增長的能源供應。

伊恩·莫里斯在《西方將主宰多久》發(fā)明了社會發(fā)展指數(shù)以測量文明的進步。社會發(fā)展指數(shù)包含四個指標：

第一是獲取能量的能力。能量使用得越多，這個文明的文明程度就越高。

第二個指標是社會組織能力，用最大城市的面積來衡量。

第三是傳遞信息的效率，包括識字率和信息傳遞速率。現(xiàn)在用互聯(lián)網，所以信息傳遞速率越來越高。

第四個指標是發(fā)動戰(zhàn)爭的能力，包括軍事技術、軍隊數(shù)量等。一個國家如果沒有發(fā)動戰(zhàn)爭的能力，是不可能抵御外敵入侵的。軍事技術和軍隊數(shù)量與國家的經濟發(fā)達程度高度相關。

基于“雙碳”目標要求，傳統(tǒng)能源產業(yè)面臨轉型升級

在2021年11月，我國出臺公共機構碳達峰方案，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心須全部達到綠色數(shù)據(jù)中心要求，綠色低碳等級達4a級以上，電能利用效率（pue）1.3以下。

應對未來能源需求，更需要新興能源產業(yè)

新能源指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，包括剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。

新能源產業(yè)的主要發(fā)展方向和趨勢，光伏與核聚變被普遍看好。

分布式能源發(fā)展成為趨勢。新能源產業(yè)將重點轉向戶用分布式發(fā)展，形成大規(guī)模集中利用與分布式生產、就地消納的格局。分布式能源具有高效、環(huán)境友好、提高能源供應可靠性等優(yōu)勢，特別是在人口稠密、電力需求旺盛的中東部地區(qū)，新能源分布式發(fā)電已具備較好的經濟性。

光伏產業(yè)加速發(fā)展。隨著新能源基地示范工程行動計劃的實施，我國將推動建設一批百萬千瓦級的光伏發(fā)電平價基地，以及農光互補、牧光互補等多模式的光伏發(fā)電項目。政策支持下，光伏發(fā)電有望在未來十年實現(xiàn)持續(xù)高速發(fā)展，成為全國第三大電源。

氫能技術突破發(fā)展。氫能作為一種新型清潔能源，我國正加大對氫能技術的開發(fā)和利用，特別是在可再生能源制氫和氫能儲運、應用及燃料電池等核心技術上進行攻關，以期實現(xiàn)氫能全產業(yè)鏈關鍵技術的突破。

儲能技術進步推動發(fā)展。儲能技術是新能源發(fā)展的關鍵，我國正加快新型儲能關鍵技術的研發(fā)，推動儲能成本下降和規(guī)模化應用，提升安全運行水平。

以及，通過能源產業(yè)鏈現(xiàn)代化提升能源產業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，加快能源領域關鍵核心技術和裝備攻關，推動綠色低碳技術重大突破，加快能源全產業(yè)鏈數(shù)字化智能化升級。推動綜合能源服務新模式，實現(xiàn)終端能源多能互補、協(xié)同高效，形成發(fā)儲用一體化的局域清潔供能系統(tǒng)。推動能源市場發(fā)展，構建有效競爭的能源市場，打破壟斷、放寬準入、鼓勵競爭，構建統(tǒng)一開放、競爭有序的能源市場體系。抑制不合理能源消費，堅持節(jié)能優(yōu)先方針，推動形成綠色低碳交通運輸體系，培育節(jié)約能源和使用綠色能源的生產生活方式。

從技術突破和應用到能源市場發(fā)展，共同推動新能源產業(yè)的健康、快速和可持續(xù)發(fā)展，將為實現(xiàn)碳減排目標和構建雙循環(huán)發(fā)展格局提供有力支撐。

新能源產業(yè)發(fā)展離不開新材料產業(yè)升級

新能源產業(yè)發(fā)展離不開新材料技術進步和廣泛應用。

以光伏產業(yè)發(fā)展為例，通過持續(xù)的技術創(chuàng)新，如N型電池技術（TOPCon、HJT等）的發(fā)展，光伏轉換效率不斷提升，成本持續(xù)下降，使得光伏發(fā)電更具經濟性和市場競爭力。AI技術也將在光伏領域發(fā)揮重要作用，通過數(shù)據(jù)分析和模型預測，優(yōu)化光伏發(fā)電效率和系統(tǒng)性能，提升運維管理水平。

智能光伏技術的發(fā)展，包括組件級電力電子（MLPE）、逆變器系統(tǒng)的實時監(jiān)測處理、智能支架跟蹤等，將進一步提升光伏系統(tǒng)的自適應能力、運維效率和安全性。數(shù)字化轉型，如5G、物聯(lián)網、云計算等技術的應用，將實現(xiàn)光伏電站的全面數(shù)字化管理，提升運營效率。

高密度高可靠光伏電站，隨著光伏逆變器等關鍵設備的功率密度提升和可靠性增強，光伏電站將更加適應高功率、高可靠的需求，滿足更廣泛的應用場景。

光儲融合技術的發(fā)展，特別是智能光儲發(fā)電機的概念，將使光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅適應電網，還能提供支撐，提升電網對新能源的消納能力。

隨著光伏系統(tǒng)規(guī)模的擴大，系統(tǒng)的安全性和可靠性變得越來越重要。未來光伏技術將更加注重設備和信息安全，確保光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)保護。

光伏產業(yè)將更加注重全生命周期的綠色發(fā)展，包括節(jié)能節(jié)水技術、低碳材料和工藝的應用，以及廢舊光伏組件的資源化利用，推動光伏產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

光伏技術與多場景協(xié)同應用。光伏技術將與建筑、交通、農業(yè)等多個領域深度融合，發(fā)展多樣化的智能光伏產品和系統(tǒng)，如BIPV（建筑一體化光伏）構件、光伏直流系統(tǒng)等，實現(xiàn)光伏發(fā)電的多場景應用。

提到光伏技術在新能源領域的發(fā)展，就不得不提到光伏產業(yè)發(fā)展非常重要的一個上游新材料產業(yè)。石英砂在光伏產業(yè)中扮演著至關重要的角色。

我們耳熟能詳?shù)纳匙樱蔀楣夥a業(yè)乃至新能源產業(yè)發(fā)展的重要新材料之一。從6個9的純度到12個9的純度提升，也是新材料技術升級之路，將直接推動硅能源產業(yè)以及光伏產業(yè)長足發(fā)展。

石英砂是制造光伏玻璃的關鍵原材料之一。光伏玻璃需要具備良好的透光性、機械強度和耐候性，而石英砂中的二氧化硅（SiO2）含量高，能夠提供這些必要的性能。在光伏玻璃的生產過程中，石英砂與其他材料混合后經過高溫熔化，形成具有特定性能的玻璃，這些玻璃被用作太陽能電池板的封裝材料，以保護電池片并允許光線透過。

石英坩堝是單晶硅生產過程中不可或缺的耗材。在單晶硅生長過程中，石英坩堝用于裝載熔化的硅材料，其耐高溫、化學穩(wěn)定性好的特性對于保證硅材料的質量至關重要。高純度的石英砂是制造高品質石英坩堝的原材料，直接影響到單晶硅的生產成本和產品質量。

單晶硅則是硅能源產業(yè)與芯片產業(yè)的重要上游材料。

隨著光伏產業(yè)的快速發(fā)展，對石英砂的需求也在不斷增長。石英砂的供應狀況直接影響到光伏玻璃和石英坩堝的生產，進而影響到整個光伏產業(yè)鏈的穩(wěn)定運行。供需平衡對光伏產業(yè)的成本控制和市場供應具有重要影響。

石英砂的純度和質量直接影響到光伏產品的效率和壽命。隨著技術的進步，對石英砂純度的要求越來越高，促進了提純技術和生產工藝的不斷創(chuàng)新和升級，推動了光伏產業(yè)整體技術水平的提升。

石英砂的價格和供應穩(wěn)定性對光伏產品的成本有顯著影響。高純石英砂的價格上漲可能會增加光伏組件的生產成本，而供應不足則可能導致生產能力受限。因此，石英砂的市場狀況對光伏企業(yè)的競爭力和盈利能力具有直接影響。

石英砂作為光伏產業(yè)的基礎原材料之一，對光伏產業(yè)的發(fā)展起到了關鍵作用，不僅影響著光伏產品的質量和性能，還關系到整個產業(yè)鏈的穩(wěn)定和健康發(fā)展。隨著光伏產業(yè)的持續(xù)擴張，對石英砂的需求預計將持續(xù)增長，其在光伏產業(yè)中的重要性將進一步凸顯。

不僅僅是光伏領域，核聚變產業(yè)發(fā)展也離不開新材料。核聚變反應需要在極高的溫度和壓力下進行，這就需要超導材料來產生強大的磁場，以維持等離子體的穩(wěn)定。目前，低溫超導材料如NbTi和Nb3Sn已經在核聚變工程中得到應用，而高溫超導材料如YBCO和BSCCO等也在不斷研發(fā)中，以期望在更高的溫度下工作，減少冷卻需求。

核聚變產業(yè)的發(fā)展對新材料的需求是多方面的，涉及超導、耐高溫、抗輻射、燃料循環(huán)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及絕緣和密封材料等多個領域。隨著核聚變技術的不斷進步，這些新材料的研發(fā)和應用將對核聚變能源的商業(yè)化進程起到關鍵作用。

新能源與新材料，魚水共生的新時代

新材料產業(yè)的發(fā)展為新能源產業(yè)提供了關鍵的技術支持和物質基礎，而新能源產業(yè)的規(guī)模化和商業(yè)化應用推動了新材料的大規(guī)模生產和應用。

新能源產業(yè)的發(fā)展依賴于高性能的新材料，如高效太陽能電池需要新型半導體材料，風力發(fā)電需要輕質高強度的復合材料，電動汽車需要高性能電池材料和輕量化結構材料等。這些新材料的研發(fā)和應用，直接關系到新能源技術的效率和成本，是新能源產業(yè)持續(xù)進步的關鍵。

新材料產業(yè)提供了新能源設備和設施制造所需的基礎材料。例如，鋰離子電池的生產需要正負極材料、電解液、隔膜等關鍵材料，而光伏產業(yè)則需要硅材料、光伏玻璃等。這些材料的質量、性能和成本直接影響到新能源產品的性能和市場競爭力。

隨著新能源產業(yè)對材料性能要求的提高，新材料產業(yè)不斷進行技術創(chuàng)新，開發(fā)出新的材料和制造工藝。這種創(chuàng)新不僅推動了新能源技術的發(fā)展，也為新材料產業(yè)本身帶來了新的增長點和發(fā)展機遇。

政府對新能源和新材料產業(yè)的支持政策需要相輔相成。為了推動新能源產業(yè)的發(fā)展，政府也需要提供研發(fā)補貼、稅收優(yōu)惠等激勵措施，鼓勵新材料的研發(fā)和產業(yè)化。

未來社會離不開更為宏大的能源，而新能源產業(yè)發(fā)展需要新材料產業(yè)的有效支撐。兩者的協(xié)同發(fā)展對于促進經濟轉型升級、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。