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何為一級(jí)文明

在天文領(lǐng)域，有一個(gè)非常有名的文明等級(jí)劃分方式，叫做卡爾達(dá)舍夫等級(jí)。在這個(gè)等級(jí)劃分的方法中，主要講文明分為三個(gè)等級(jí)：

人類目前的指數(shù)就0．73（每秒 2× 1013瓦）（0．1指數(shù)的增長(zhǎng)意味著能量10倍的增長(zhǎng)，0．01指數(shù)的增長(zhǎng)意味著  ＝1．259倍的增長(zhǎng)），人類必須增加數(shù)千倍的現(xiàn)有產(chǎn)生能量才能夠達(dá)到1型；（這些能量將為人類創(chuàng)造出巨大的文明財(cái)富：充裕的能量或多用于氣候與地質(zhì)活動(dòng)的主動(dòng)控制，大規(guī)模太空活動(dòng)；人造智能工業(yè)活動(dòng)，全球交通系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，即時(shí)網(wǎng)絡(luò)等；以及為全球人類提供免費(fèi)的無(wú)線電力，充裕的資源將商業(yè)／金融業(yè)消失。）

關(guān)于I級(jí)文明的實(shí)現(xiàn)時(shí)間，考慮到科技的爆炸性增長(zhǎng)，有科學(xué)家預(yù)計(jì)100年內(nèi)人類將開(kāi)始步上I型文明的等級(jí)，而提出“戴森球”猜想的科學(xué)家弗里曼·戴森認(rèn)為這一時(shí)間在200年后，地球形成依賴核聚變以及空間太陽(yáng)能能源的文明。

這些構(gòu)想都是早在半個(gè)世紀(jì)前提出的，而光伏普及也只是近十年的事情，所以絕大多數(shù)人并沒(méi)有將二者聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)光伏走向平價(jià)之路時(shí)，人類開(kāi)始有能力也應(yīng)當(dāng)有更高的追求，讓幻想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

當(dāng)然這個(gè)構(gòu)想過(guò)于宏大，但逐步的、在有條件地區(qū)實(shí)現(xiàn)已經(jīng)具備了技術(shù)和商業(yè)的雙重條件。

改造沙漠

如果用能量控制氣候，相信絕大多數(shù)人的選擇都會(huì)是讓沙漠變綠洲。而如何用能量控制氣候，光伏就成為了最佳的選擇。人類的絕大部分能源，都來(lái)自于太陽(yáng)，使用太陽(yáng)光進(jìn)行發(fā)電的光伏產(chǎn)業(yè)，光伏的本質(zhì)實(shí)際是能量的轉(zhuǎn)移、調(diào)節(jié)、與再分配。

以目前光伏組件約20％的光電轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，如果鋪滿一片沙漠，那么這片沙漠的能量將減少20％，同時(shí)由于有光伏板的遮擋，地表溫度將更大幅降低。

筆者曾做過(guò)計(jì)算，如果鋪滿塔克拉瑪干沙漠十分之一，產(chǎn)生的電力就會(huì)超過(guò)目前全國(guó)用電總數(shù)。當(dāng)然，改造沙漠是個(gè)綜合治理的過(guò)程，同時(shí)目前我們也不需要那么多的電力，但對(duì)于改善沙漠地區(qū)環(huán)境，增加土地產(chǎn)出、防止土壤進(jìn)一步沙漠化都是非常有幫助的。

同時(shí)，這種能量轉(zhuǎn)移和遮擋對(duì)于減少水分蒸發(fā)意義重大。以酒泉為例，年降雨量80mm－100mm，年蒸發(fā)量2000mm－4000mm，差距極大，即使不算遮擋，如果將20％的光照轉(zhuǎn)化為電能，減少的蒸發(fā)量也數(shù)倍于酒泉的降水量。

從忍受沙漠，到改造沙漠，將西北荒蕪之地變?yōu)轸~(yú)米之鄉(xiāng)和能源重鎮(zhèn)，是一件艱苦卓絕但造福子孫萬(wàn)代的大事。

目前國(guó)電投等企業(yè)已經(jīng)在青海、內(nèi)蒙等地進(jìn)行了戈壁、沙漠的改造治理，成功將沙漠改造成良好的草場(chǎng)。

但在國(guó)內(nèi)，一直以來(lái)，我們政府部門、多個(gè)學(xué)科之間的工作常常是互相割裂的狀態(tài)。所以對(duì)于新生事物往往是全盤否定，或者冒然接受。

光伏＋沙漠稻可行性分析

去年，袁隆平先生繼海水稻后，又成功在沙漠種植出“沙漠稻”的消息引起轟動(dòng)。青島海水稻研發(fā)中心宣布，袁隆平院士“海水稻”團(tuán)隊(duì)于2018年1月8日在迪拜啟動(dòng)項(xiàng)目建設(shè)，從5月到7月，試種的包括“海水稻”在內(nèi)的80多個(gè)水稻品種分批成熟。經(jīng)來(lái)自國(guó)際水稻所、印度、埃及、阿聯(lián)酋和中國(guó)等五名專家組成的國(guó)際聯(lián)合測(cè)產(chǎn)專家組對(duì)首批成熟的品種進(jìn)行了測(cè)產(chǎn)，這些品種都超出了全世界水稻4．539噸／公頃的平均畝產(chǎn)量（來(lái)自2014年FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。這標(biāo)志著袁隆平“海水稻”團(tuán)隊(duì)此次在迪拜沙漠地區(qū)的試驗(yàn)種植取得了階段性成功。

據(jù)介紹，在沙漠地區(qū)種植水稻存在多個(gè)方面的巨大挑戰(zhàn)，其中包括極端晝夜溫差、地下高鹽度水位、低濕度、缺乏淡水、沙塵暴、缺乏土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、缺乏種植資源等多個(gè)方面，比如迪拜在6—7月份地表溫度可達(dá)54攝氏度以上，晝夜溫差最大可達(dá)30攝氏度以上，沙漠地下7—8米即為鹽度高達(dá)1．6％的咸水，土地表層為細(xì)沙，地下50—80cm即為風(fēng)化巖石結(jié)構(gòu)。為了克服這些困難，袁隆平項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)除了需要選育出適應(yīng)于當(dāng)?shù)胤e溫帶的水稻耐鹽堿品種以外，必須采用一種被稱之為“四維改良法”的沙漠鹽堿地改良技術(shù)，發(fā)展不同于常規(guī)水稻種植的植保體系，達(dá)到節(jié)約淡水資源、避免次生鹽堿化、建立土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和智能化水肥循環(huán)等目的，將沙漠變成人造綠洲。

在迪拜酋長(zhǎng)和青島海水稻研發(fā)中心雙方的合作規(guī)劃中，在2019－2020年將分別建立1平方公里和10平方公里的示范綠洲農(nóng)場(chǎng)。從2021年起，將會(huì)迅速推廣復(fù)制10平方公里的標(biāo)準(zhǔn)人造綠洲，綠洲總種植面積將會(huì)推廣至400平方公里，連同市政基礎(chǔ)設(shè)施和居住社區(qū)將達(dá)到600平方公里，覆蓋迪拜15％的國(guó)土面積。

一、減少蒸發(fā)

二、為農(nóng)業(yè)設(shè)施供電

三、以商業(yè)模式帶動(dòng)原本需要補(bǔ)貼的沙漠農(nóng)業(yè)

沙漠水稻項(xiàng)目成本高昂，單純?yōu)榱朔N植水稻投資巨大，而通過(guò)光伏這樣的商業(yè)投資帶動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)單位土地面積的價(jià)值最大化，使沙漠水稻成本與常規(guī)水稻持平。

四、設(shè)施復(fù)用

有消息稱，在袁隆平團(tuán)隊(duì)培育海水稻過(guò)程中，通過(guò)提供信息技術(shù)使土壤數(shù)字化，助力鹽堿地改良，推動(dòng)以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等為支撐的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。實(shí)際上這套系統(tǒng)與光伏電站的智能管理系統(tǒng)并沒(méi)有太大的差別。通過(guò)設(shè)施復(fù)用，可以有效減少成本，并增加農(nóng)業(yè)和光伏的有效結(jié)合。

五、咸水淡化

通過(guò)光伏發(fā)電，可以將咸水淡化，用于作物灌溉。

六、項(xiàng)目自循環(huán)機(jī)制

通過(guò)光伏＋水稻的結(jié)合，讓政府不需要額外投資便可以治理荒漠，改善環(huán)境，增加糧食產(chǎn)出和清潔電力，形成自我循環(huán)發(fā)展的良好機(jī)制，為長(zhǎng)期穩(wěn)步發(fā)展提供可能。

七、光伏組件梯次利用

性能降低但遠(yuǎn)未到報(bào)廢階段的組件，雖然發(fā)電價(jià)值降低，但遮光等功能性仍然存在。

八、光伏BIPV

光伏與建筑結(jié)合，可以使沙漠變得更加宜居。

九、未來(lái)規(guī)模化后，改善沙漠氣候

一、遮光

光伏和農(nóng)作物都需要光照，這個(gè)問(wèn)題在中東部會(huì)有些困擾。但荒漠的光照一定是過(guò)剩的，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)支架，在農(nóng)作物最需要光照的時(shí)刻，可以減少發(fā)電甚至不發(fā)電。

二、輸配電和用電

西部缺少工業(yè)，用電量較少，因此需要在增強(qiáng)輸配電能力的同時(shí)，大力發(fā)展西部經(jīng)濟(jì)，也符合我國(guó)支援西部的方針政策。

三、假農(nóng)業(yè)和劣質(zhì)農(nóng)業(yè)

在光伏＋農(nóng)業(yè)項(xiàng)目誕生初期，出現(xiàn)了一些光伏企業(yè)單純?yōu)榱斯夥�而建設(shè)，忽略農(nóng)業(yè)甚至破壞耕地的情況，但在后期隨著技術(shù)和方案的成熟，這種情況已基本不存在，建議建立嚴(yán)格的監(jiān)管機(jī)制，讓項(xiàng)目真正落到實(shí)處。

四、地方政府亂收費(fèi)問(wèn)題

當(dāng)這種模式將沙漠土地“變廢為寶”時(shí)，地方政府往往會(huì)將不收費(fèi)的土地收費(fèi)，甚至抬高價(jià)格，這種情況在光伏產(chǎn)業(yè)非常常見(jiàn)。

總結(jié)：“光伏＋沙漠稻”的模式實(shí)際上可以視作一個(gè)啟動(dòng)人類治理沙漠，向沙漠要效益的鑰匙，改變以往單純投入而不追求產(chǎn)出的思路，用能賺錢的方式來(lái)改造沙漠。同時(shí)通過(guò)光伏對(duì)區(qū)域內(nèi)能量的調(diào)節(jié)和輸送，平衡這個(gè)星球的能量，將其輸送到最適宜的地區(qū)。

通過(guò)光伏發(fā)電這樣一個(gè)特殊的既能發(fā)電，又能夠調(diào)節(jié)能量、創(chuàng)造遮擋和具備商業(yè)價(jià)值的項(xiàng)目，帶動(dòng)其它產(chǎn)業(yè)復(fù)合利用，不僅能解決日益嚴(yán)峻的糧食、環(huán)境問(wèn)題，更在未來(lái)能夠讓人類找到自主調(diào)節(jié)星球氣候的目的。

作者：Mr曹宇