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便宜没好货？足够便宜才是真正的高科技！

知社 知社学术圈 2022-09-22

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2020年5月，美国能源信息局发表预测表示2020年可再生能源在美国电力来源组成比例将超越燃煤发电，而2020年4 月，美国每天可再生能源的发电量，都超过燃煤发电。



过去 10 年来美国火电行业可以用雪崩来形容，大量燃煤发电厂关门大吉，煤炭消耗量也大幅降低，连带造成了采煤业的困境。美国总用电量在2020年受新冠疫情影响，将下跌5%，而燃煤发电量的下降则远高于这个数字，将暴减25%，相对的，可再生能源发电量则将增加11 %。

火电和可再生能源的“黄金交叉”（Source：EIA）

可再生能源的巨量增长，是在同期水电行业没什么发展的背景下产生的。也就是说增长的主力是风能与太阳能，2019年美国风电已经超越水力发电，成为美国最大可再生能源来源。2006年到2016年的这10年间，美国太阳能光伏装机量从15MW增长到16，545MW，实现了千倍的指数级增长。对于关心温室气体减排的人们来说，这个交叉的意义相当重大。

事实证明，现实世界自有其运行逻辑：一小部分人出于对环保事业的认同，有意识的遵循某种“低碳生活方式”，但是对更多的人来说，经济压力才是决定其行为的第一因素。如果为了某种“理念”而要求人们承担额外的支出，是不可行也是不可持续的。人们曾经因为美国、加拿大等国家退出《京都议定书》而感到沮丧，但是不知不觉中，美国的能源结构却发生了重大的变化。这并不是说美国政府或者人民突然意识到了减排的重要性，而是政策、技术、商业创新等多重因素共同作用令可再生能源的使用成本降低到了很容易就被市场接受的程度，改变就悄然发生了。


近年来太阳能与风力发电成本可以用暴跌来形容，国际再生能源机构（IRENA）指出，可再生能源安装成本正逐年下滑：自2010 年以来，太阳能成本已下降82%，聚光式太阳能下降47%，陆上风电与离岸风电成本则下降了39%与29%。预计2021年陆上风电的成本将会降到每度电0.043 美元（约合人民币0.301 元），太阳能则是0.039 美元（约合人民币0.273元），跟2019年相比分别下降18%与42%。也就是说，很快太阳能与风力发电厂的建设成本将会比许多燃煤发电厂还要低。

如果说在风能和太阳能发展的早期，政策性的倾斜是不可或缺的力量，那么时至今日，可再生能源已经可以和传统能源在同一起跑线上公平竞争了。

2020年4月28日，阿联酋政府宣布，阿联酋水电公司(EWEC)去年7月启动的1.5GW光伏发电招标，获得了世界最低的太阳能发电价格。中标公司是由法国电力集团(EDF)和中国光伏企业晶科能源(JinkoPower)组成的财团。按照平准化电力成本，最低的中标电价（LCOE）为1.35美分（约合人民币0.0945元）/kWh。

1美分硬币

这个价格已经超出笔者的想象：1美分不用说在美国，在中国也买不到什么东西，却能在阿联酋买到一度电？可能的因素之一是那里接近于零的土地成本：烈日暴晒下的荒漠从来没有什么用处，除非下面有石油。现在，成熟的技术和商业模式让这种“废地”展现出了新的价值——在太阳能电池出现之前，在相关技术成本低于某个临界值之前，这些都不可能发生。




美国东部时间，2020年5月30日，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的 NASA 肯尼迪航天中心，载人龙飞船和猎鹰9号发射升空，经过十几个小时的飞行，载人龙飞船与空间站对接，将两位宇航员送入了国际空间站。

由民营公司承担载人航天发射固然是重大突破，但其实在此之前，马斯克和他的SpaceX公司早已经是国际航天市场最具竞争力的玩家，原因无非两个字：便宜。

不同运载火箭单位载荷成本

猎鹰9号平均发射成本为6000万美元，按照有效载荷计算，这相当于竞争对手报价的40%甚至更低。而且这个价格随着火箭回收次数的增加还会进一步降低。他们是怎么做到这么便宜的呢？

猎鹰火箭与其他火箭最直接的区别就是：可回收，多次使用。这个思路其实没什么难以理解的，人们买辆车从A点开到B点，除了烧汽油，总不至于把车扔掉把？可是传统的航天发射偏偏就是这么干的：从地面飞到轨道，然后“车”就扔了。当然，说说容易，SpaceX为了能够做到重复使用火箭，付出了数以亿计的研发经费和无数个不眠之夜。截止到目前，猎鹰 9号 的一级火箭已经成功回收了 44 次。

缔造历史的这枚猎鹰 9 号重型运载火箭 Block 5 版高 70 米，重 549 吨，能够向近地轨道发射多达 22.8 吨重的货物。 

整体成本的大幅度降低当然不是某个环节改进能做到的，为了全方位“省钱”，马斯克和他的工程师们想了无数的新点子：

  • 高度垂直整合的制造体系，几乎所有配件都在内部生产，成为火箭和飞船成本能降下来的重要因素。龙飞船总成本3亿，其他公司飞船项目成本比这个数字高出10到30倍。 

  • 自己设计主板、电路、探测震动的传感器、飞行计算器和太阳能板，大量使用消费级电子产品而非“太空级”的高级货。SpaceX的龙飞船主控系统的芯片组仅用了2.6万人民币，其他公司单个控制器价格为500万人民币左右，单个控制器价格为500万人民币左右，一共14个系统，每个系统1+1备份，一共28个控制器，成本总计约1.4亿人民币！ 

  • 波涡轮泵，波音公司需要花５年和１个亿美元，马斯克要求供应商将成本控制在１００万美元，时间是１年。最后，供应商花了13个月交货。 

  • 龙2飞船使用的超级德拉科引擎(SuperDraco)，也是有史以来第一个完全采用3D打印技术造出来的航天引擎，因为是由计算机控制点机械会用高强度镍铬铁合金直接打印而成，不需要经过人工焊接，强度和性能达到了前所有的水平。 

「猎鹰9号」火箭的9个发动引擎

 “阿波罗”计划曾把人类送上月球，却因为太烧钱而终止，NASA的航天飞机曾多次往返太空，却因为太烧钱而退役。纳税人也许一时间觉得很新鲜，愿意为探索太空付钱，时间久了必将难以为继。如今马斯克和他的SpaceX公司以民营公司的身份，开启了航天事业发展的新阶段。在这个资金和技术高度密集的行业中，民营公司整合资源、提高效率、快速创新的能力又一次得到了验证。在这里，某个年轻的工程师如果有什么新点子、新想法，需要一定的资源来验证，大概不需要填五个表、开三次会、盖六个章。

科研成果评价困难？科研经费效率低下？唯论文、唯职称、唯学历破不了？尽量都交给市场吧！创造一个公平竞争的环境，更多“足够便宜”的好产品必将层出不穷！

参考文献：

1.www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=43895

2.www.infolink-group.com/zh-cn/solar/analysis-trends/Abu-Dhabi%E2%80%99s-1-5-GW-tender-secures-record-low-solar-bid

3.https://solar.ofweek.com/2019-10/ART-260006-8470-30413398.html

4.www.36kr.com/p/736957231522952



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