能源转型的两条出路 中国会选哪一条?

北极星太阳能光伏网讯:建造大规模核电厂生产氢迄今还是一种幻想,而发展可再生能源设施制造业,将注定推动中国和印度新兴大国进一步工业化。

国际能源署署长比罗尔上个月在巴黎召开的“纽约时报明日能源大会”上宣称,目前可再生能源的发电能力已超过煤电,成为世界头号电力来源。可再生能源变得越来越便宜,且具有较高的成本效率,但仍然需要政府的支持,尤其应像中国和美国那样,若缺少政府支持,发展可再生能源会遇到困难。

国际能源署称,2015年是可再生能源的转折点,全球新增清洁能源发电能力超过50%,达到1.53亿千瓦,同比上年增加15%。2015年,全球每天安装50万块太阳能板,每小时安装两台涡轮风机,而中国就占了新增可再生能源发电能力的40%。

据国际能源署对可再生能源的最新预测,未来5年,这一发展仍将继续,每小时将安装3万块太阳能板、2.5台涡轮风机。可再生能源在发电能力中所占份额将从2015年的23%,增至2021年的28%。可见,未来能源系统的问题十分重要,将影响各国的政策和决策,那么未来全球能源系统将遵循什么样的技术路线,可再生能源的发展前景究竟如何?

持续减碳的能源转型为何停滞

澳大利亚麦考瑞大学教授马修(John A.Mathew)在11月出版的《未来》杂志发表论文指出,未来能源的竞争原则,将是化石燃料脱碳与制造学习曲线的竞争。这两条路线都是要逐渐淘汰化石燃料,一条是脱碳过程,即主要基于氢能的集中式能源系统,包括大规模的零排放电厂,这条路线将导致核电规模扩张。另一条是发展分散的可再生能源系统,如风电、光伏发电,这些都是制造业产品,可以增加回报减少成本。其实主要驱动力不在于“分散”,而在于对化石燃料“创造性破坏”的副效应。

第一条“集中”路线是由东西方研究中心下属国际应用系统分析研究所(IIASA)的学者创立,由该所具有远见卓识的物理学家马切蒂(CesareMarchetti)在上世纪70年代最先提出,该路线技术倾向于10亿级规模的核电和氢能经济,对太阳能、风能和可再生能源不屑一顾。

马切蒂1986年提出的一个“主要概念”是以脱碳驱动能源转型,并勾画出未来50年的能源技术、电力和运输系统演变的图景。马切蒂认为,能源转型就是从一种燃料向另一种燃料持续减碳的过程,薪柴的碳氢比为10︰1,煤炭为1︰1,石油为1︰2,天然气为1︰4,最终为零碳氢能。

然而,这一趋势现在发生逆转或停滞,近20年全球碳强度走势并未下降,没有走向氢经济“不可阻挡”的化石燃料脱碳过程,更没有高碳向低碳能源转型的精确机制。马切蒂描绘的是上世纪70年代看到的化石燃料脱碳情景,但此后的“石油冲击”,新世纪以来快速工业化用煤造成的“中国冲击”,接着是当前的“印度冲击”(可能要延续10年),更不必说美国的“页岩气冲击”,以及不太显著的能源效率提升和气候变化激发的可再生能源热潮,这一切都在破坏静态系统。

马修指出,马切蒂曾经提出“10亿级规模核电能源岛”,以及由数十个零排放电厂供电的“大陆超级电网”构想,这些听起来十分有趣,但与各国当今需要做出的能源选择无关。相反,核电的发展趋势是反应堆的小型化、模块化,并且会比10亿级规模的项目更廉价,可见“大的并不一定总是美的”。

IIASA学者看不上常规可再生能源,尤其是太阳能和风电,甚至无视水电的存在。他们说风电的功率密度低,不可能在陆上发展满足需求。然而从中国的实例来看,2009年风电能力已超过核电,2012年风电发电量超过了核电。

风电还经常因“资源需求过多”遭到诟病。马修说,以美国总发电能力100亿千瓦来说,建设100亿千瓦风电设施需要2900万吨铁、9000万吨钢、3.5亿吨混凝土。而仅中国2012年就生产了7.09亿吨粗钢和6.54亿吨生铁,所以材料供应不是问题。

IIASA学者批评,光伏板效率还停留在10%,然而事实并非如此。以意大利已竣工的蒙塔尔托迪卡斯特罗光伏电场为例,这个项目光伏板面积1.7平方千米,额定功率8.4万千瓦,一年可发电1.4亿千瓦时,真实的功率因数为19%。以此推算全美100亿千瓦发电能力,光伏发电需要土地面积2万平方千米,仅为美国陆地面积(960万平方千米)0.2%。

可再生能源的真正优势在成本

那么,常规可再生能源在21世纪前半期有可能成为主要一次能源的真正原因是什么?根据中国和一些工业化国家如德国的实践经验,在能源转型过程中,常规可再生能源的基本优越性表现在几个方面:清洁(低排放以至零排放),无污染(这对燃煤造成颗粒污染物的中国和印度尤其重要),资源不枯竭;由于不需要燃料,运行接近零成本;“分散”也应视为一个优越性,无论规模大小均可,因此十分具有实用性。

可再生能源的某些优点并不明显,需要进一步解释。从根本上说,可再生能源能够实现规模化,模块化结构可以是1块太阳能板,也可以是100块、1000块,由于模式可以复制,额定功率就能不断增加,而不会因复杂性降低效率。在这方面,核电就不行了,核电有一个优化运行规模,低于或高于这个水平,运行效果都不佳。而且,可再生能源是一种没有重大风险的相对安全的技术,不会因扩大规模而加剧危害。至于采用的危害性材料,解决办法是循环利用,最大限度地减少用量和废弃。

更重要的是,可再生能源优越性在于节约成本趋势,可再生能源本质上是制造产品,大规模生产制造带来规模经济效益。这意味着真正的能源安全,因为制造业可以在任何地方开展,不像化石能源在各地分布不均,因而没有地缘政治压力,所以,“制造可再生能源”是能源安全的关键。制造业的特点是随着经验的积累而提高效率,结果是减少成本、增加回报,成为增加收入和财富又不会给地球进一步带来压力的资源。可再生能源还有一个最重要的经济优越性,即制造业可为农村和城市提供就业,是具有创新性和竞争力的能源部门,也是未来的出口平台。

在列举可再生能源的优点时几乎没有提到低碳和减少碳排放,实际上,可再生能源是唯一真正解决能源系统清洁化问题的途径。这也是中国和印度大力建立可再生能源系统的原因,不是出于道德或审美目的,而是事关国家发展战略的最高优先安排。所以,可再生能源革命的真正驱动力不是政府政策,不是商业风险承担,不是消费者需求,说来简单,就是降低成本,可再生能源降低发电成本,并可匹敌传统化石燃料,而且还有进一步降成本的可能。

超级电网也在促进可再生能源发展,但概念与以往完全不同,这是基于IT技术电网整合的很多波动资源,也具有同样的可规模化、可复制特点。相对这些优点,可再生能源常被提及的问题实际并不大,波动性可进行各种形式的系统整合,如智能电网、需求响应,以及能源存储。随着国家与商业储能设施的快速发展,甚至可以消除发电波动。

马修最后说,两条竞争路线,基于脱碳的大规模核电厂生产氢迄今还是一种幻想,而基于可再生能源和可再生能源设施制造,将注定推动中国和印度新兴大国进一步工业化。如果特朗普坚持亲化石燃料路线,否定可再生能源,那么他迟早将会发现这是个错误。

  • 更新时间:2016-12-08 15:16
  • 发布者:sygydqgs
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