燃料电池效率计算公式

昨天笔者看了篇文章，实在是让我不吐不快！文章说，咱们只差一步就可以让太阳能把煤和石油淘汰。我心想，我们国家又突破了一个新技术吗？竟然只差一步就直接能让太阳能淘汰煤和石油？

放眼全国的光伏产业，近年来，确实取得了显著增长。有人说，风能、潮汐、太阳能作为清洁能源，是属于大自然的馈赠。那么这所谓的大自然的馈赠真的能让我们淘汰煤和石油吗？我们离淘汰煤和石油真的只差一步了吗？

新型全钒液流电池单体电堆

哎，您别说。咱们国家还真突破了一项新技术。中国科学院大连化学物理研究所研究员李先锋团队开发的新型全钒液流电池单体电堆。

他们成功地提高了这个电堆的功率，从之前的30kW提高到了70kW，而不需要增加它的体积。这就好比你去买一块压缩饼干一样，同样的体积，压缩饼干明显比普通饼干更加的厚重，这就是储能的优势。

当我们谈论一个电堆的功率密度时，我们实际上在说它可以以多大的速度产生电能，这就像一辆汽车的速度一样。70kW级的高功率密度意味着这个电堆可以以比较快的速度产生电能。

这个技术真的挺厉害的，对我们常见的储能系统提升巨大，比如手机、电车这些电池储能系统。对机械储能也有很好的协同性，比如抽水储能，将水抽到高处以储存潜在能量，然后通过涡轮发电机释放能量等。

而笔者开头提到的那篇文章正是以储能为切入点，他认为“阻止太阳能走入千家万户的，就是储能问题。”只要储能提升，阴天的时候，就可以把平时储藏的电量调出来使用，我国如果储能问题不断进步，那么就能淘汰煤和石油。

乍一看，他说的没毛病，但是仔细一琢磨就不对劲了。储能确实是光伏产业面临的问题，但不是唯一问题！而且由于其他问题的存在，笔者敢说，世界不能单单依靠太阳能运行！

大多数人都不知道电网的实际运作方式。这不是他们的错，只是没有普遍的学到，而且网络上有很多错误信息。即使所在城市的的电力公司在离您家几公里的地方设有工厂，也有人不知道您在家中使用的电力来自哪里，是哪种类型？

世界不能单靠太阳能运行

为什么笔者敢这么说？我们先不看成本，单只看太阳能所需的最充要条件，就是地理位置和光照条件，光这一条就不可能让太阳能成为主流能源。

在我国，太阳能资源的分布因地理位置和气候条件而异。光照强的地区公认有，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃等地的太阳能资源丰富。青藏高原尤其是一个高值中心，平均海拔高度在4000米以上，日照时间长，大气清洁，透明度高。

以上提到的这些地区的太阳年辐射总量较大，光照强度高，适合太阳能利用。

还有些地区压根就发展不了，或者不适合发展太阳能，比如四川、重庆等地的太阳能资源较少。例如，重庆市的年平均日照时数仅为1152.2小时，相对日照为26%。南方还有些地区云量较多，雨水丰富，导致太阳能辐射较弱。

有人就会说了，不是储能突破了吗？把光照时间的电量储存起来，不就行了？大哥，你光想着储存，你不用的吗？我们简单计算一下太阳能的发电量，发电量=光照强度×太阳能电池的效率×光照时间

我们以重庆市为例，根据提供的数据，年平均日照时数为1152.2小时，相对日照为26%。假设太阳能电池的效率为15%，那么计算发电量的公式可以简化为：

发电量=1152.2×0.26×0.15。根据这个公式计算，重庆市改用太阳能发电量大约为53.28千瓦时/平方米。

了解了这个点，我们再来看看太阳能发电板的成本。要用太阳能发电，你不能光看储能，你还得安装发电板，你还得安装一系列的配套系统啊！

根据查到的数据，我国太阳能发电板的成本每块大约在2160元左右。这个价格是基于目前市场上的光伏系统价格，一般按瓦数计算单价而不是按平米计算。不是买了面板就能用，还要物流、安装、维护。

注意，这只是理想情况。但我们是生活在现实世界里活生生的人。不能为了太阳能发电，我们把道路、房屋顶都铺满太阳能发电板吧？大多数人都不知道产生 1千瓦时的电能需要多少工作。

现代化都市越来越多，各类高楼屡见不鲜，动辄上百米的高楼，就楼顶那点空间，铺满太阳能发电板，甚至不够其中一层的用电吧？大型太阳能项目需要大量土地。在不破坏生态系统或社区的情况下找到合适的地点很困难。跟别说已经发展成熟的北上广，你怎么找得到一块巨大场地来发挥太阳能？

好，退一步，就算你能解决以上问题，那么基础设施和电网整合怎么办呢？将大规模太阳能整合到现有电网中需要基础设施升级和协调，这绝对很复杂且成本高昂。

储能突破了，但是发电量跟不上又有什么用？尽管目前的太阳能电池板有所改进，但其效率仍然是低于化石燃料发电厂。不单世界不能单靠太阳能运行，飞机都不可能放弃传统燃料，功率重量比就不够。

太阳能飞机通过让飞机不断充电和重复使用较少数量的电池来规避这个问题。但是，他们必须随身携带重型太阳能发电设备。太阳能发电从来不是只要一块发电板那么简单！储能电池要多大才能驱动一架200吨左右的庞然大物？

有人说那为啥车都可以？特斯拉、比亚迪这些企业可以制造电池驱动的汽车，实际上与制造电池驱动的飞机无关，燃料容量差异非常的巨大。飞机的重量可以超过45%的喷气燃料，当它着陆时，它的重量可能只有原来的 1/2。相比之下，汽车的燃油重量可能不到自身重量3%。

这就是为什么“人类制造了电池驱动的汽车”的论点在飞机方面不是很有说服力，飞机的运行模式与汽车完全不同。这也意味着是不可能放弃化石燃料的，几百上千年以后或许可以，但那就不叫只差一步了。

你用的电是哪种类型？

其实，虽说化石燃料是我国电力结构的大头，但还有其他的能源构成，根据国家能源局发布的数据，截至2023年底，中国的电力供应主要，有火电、水电、风电、太阳能、核电。

火电就是利用煤炭、天然气、石油等化石燃料燃烧产生热能，再将热能转化为电能。我国各省份普遍都有火电厂，尤其是东部和中部地区，所用的电基本都是火电来提供。火电在总发电量占比大概67%左右。

除了火电，水电是我国电力供应的另一个重要来源。中国拥有丰富的水资源，因此水电在中国发电结构中占有重要地位。主要集中在西南地区，如云南、四川、贵州等省份，以及东北地区的黑龙江、吉林等省份，水电占比能达到25%。

咱们熟知的，西电东送就是将煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。这一工程的目的是平衡能源资源与电力负荷分布的不均衡性。

比如南部通道，从贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界处的南盘江、北盘江、红水河的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能，输送到广东。中部通道，是将三峡和金沙江干支流水电输送到华东地区。北部通道，将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电输送到京津唐地区。

在我国，绝大多数时候，我们可以从所在地区的水资源丰富程度来推测自家用的电是水电还是火电。比如北方平原地区，通常地势较平坦，水力资源有限。因此，这里主要依赖于火电。火电站的装机容量通常较大，发电比较稳定。

南方山高水长，地形起伏较大，水力资源丰富。虽然水电站的装机容量可能较小，但水电在这里仍然占据重要地位。像四川拥有丰富的水力资源，水电在该省的电力结构中占据主导地位，约占80%。著名的水电站包括三峡、白鹤滩、溪洛渡等。

而沿海一些城市则是用核电来供应电力，比如嘉兴、大连等城市。

剩余的则是清洁能源，包括太阳能、风能、核能这些发电，说实在的太阳能在其中的占比也不高，怎么能得出，太阳能差一步就可以淘汰煤和石油这种结论？

可能不少读者朋友还记得那个新闻，有些骗子利用装太阳能电板，去骗农村留守老人的棺材本。由于太阳能发电系统需要维护，这个合同写的是20年不坏就能完全属于个人，20年啊，这完全不可能。老人要退的话，就要出2万的违约金。

如果太阳能真那么厉害，骗子直接自己做就好了，还用得着去骗钱吗？我们的技术突破固然是好事，但是无脑吹太阳能的非蠢即坏！

结语

简单的说，太阳能资源的分布不均，导致一些地区适合利用太阳能，而其他地区则并不适合。即使储能技术得到了突破，人类也无法改变这一现实。

今年初，我们国家确实有一个引人注目的突破，新型全钒液流电池单体电堆的出现。这项技术的提升在储能系统和能源利用方面具有巨大的潜力，为清洁能源的发展带来了新的契机。

但是我们也应该清醒地认识到，太阳能作为一种能源并非可以单独解决所有能源问题。吹太阳能的人提到的观点，尽管表面上看起来合理，但实际上忽略了许多现实中存在的挑战和限制。从太阳能资源分布、发电效率到基础设施和电网整合，都需要综合考虑和解决。

我们国家的能源结构是多元化的，不仅有火电、水电等传统能源，还有太阳能、风能、核能等清洁能源。而要实现能源的可持续发展，需要我们在技术突破的基础上，进行综合规划和合理利用。唯有如此，我们才能走向更加清洁、高效和可持续的能源未来。

太阳能也确确实实是我们国家，需要在该发展的地区大力发展的一项不可或缺的清洁能源。但不会是唯一能源，先不说能源单一化也很容易被别的国家搞小动作，西方的环保方案不就是想拐着弯限制我国的发展吗？太阳能取代化石能源，目前看来，无稽之谈而已！

这所谓大自然的馈赠，可不是那么好拿的！各位读者觉得太阳能会淘汰化石能源吗？

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